THE Hessi seadus selle tegi 1840. aastal ettepaneku Šveitsi arst ja keemik Germain Henri Hess. Aastal töötanud energiaga seotud soojuse vormis neutraliseerimisreaktsioonid aastal hapes ja aluss järeldas ta, et seda tüüpi reaktsioonide energiate summa oli alati konstantne.
Šveitsi teadlase uuringud viisid järgmise seaduse ettepanekuni:
“Keemilise reaktsiooniga seotud entalpia varieerumine teatud katsetingimustes sõltub eranditult entalpiast alg - ja lõppsaadused, olenemata sellest, kas reaktsioon viiakse läbi otse ühes etapis või viiakse läbi kaudselt mitme etapina faasid. "
Üldiselt ei sõltu reaktsiooni? H arvutamine sammude arvust ja reaktsiooni tüübist ning seda tehakse järgmise avaldisega:
?H = Hp-Hr
Kui me ei saa arvutada konkreetse keemilise reaktsiooni? H, saame selle määrata selle reaktsiooni moodustavate sammude? H summa järgi:
?H =? H1 +? H2 +? H3 + ...
Näitena võib tuua energia määramise, mis on seotud grafiidisüsiniku muundamisega teemandi süsinikuks (Cg) → Cd)). Selle protsessi? H määramiseks on meie käsutuses järgmised sammud:
Çg) + O2 g) → CO2 g)? H = -94 Kcal
CO2 g) → Cd) + O2 g) H = +94,5 Kcal
Kuna on ühendeid, mis korduvad (CO2 see on2) mõlemas võrrandis, kuid erinevates piirkondades (reaktiivid või saadused) need elimineeritakse. Niisiis, lihtsalt lisage? Hs, kuna mõlemad O2 kui palju CO2 asuvad võrrandi vastaskülgedel:
?H =? H1 +? H2
?H = -94 + 94,5
?H = 0,5 Kcal
Hessi seaduse põhialused
millal peame arvutage reaktsiooni entalpia muutus selle sammude ja entalpia variatsioonide põhjal peame meeles pidama, et lõplik reaktsioon on see, kes dikteerib selle arvutuse.
Kõik pakutavad sammud töötatakse välja nii, et need oleksid täielikus kooskõlas lõpliku reaktsiooniga. Näiteks kui meil on lõplik reaktsioon:
Üldine reaktsioon: X + Y → Z
Ja harjutus sisaldab järgmisi samme:
1. samm: X + D → W + E
2. samm: Z + D → F + E
3. samm: F → Y + W
On selge, et etapid 2 ja 3 ei allu lõplikule reaktsioonile, kuna punktis 2 on reaktiivis A ja etapis 3 produktis Y. Sel juhul vajavad need sammud lõpliku või globaalse reaktsiooni järgimiseks „ravi”. Mõistke, mis see "ravi" on:
Reaktsiooni sammudega töötamise võimalused Hessi seaduses
a) Pöörake kogu võrrand ümber
Võrrandi saab ümber pöörata (reagendid muutuvad toodeteks ja tooted reageerivateks), et sobitada osalejate positsiooni. Sel juhul pööratakse? H väärtuse märk ümber.
Allpool toodud näites on ilmne, et etapid 2 ja 3 tuleb ümber pöörata:
Üldine reaktsioon: X + Y → Z
1. samm: X + D → W + E
2. samm: Z + D → F + E
3. samm: F → Y + W
b) Korrutage võrrand
Osalejate arvu võrdsustamiseks võib võrrandi korrutada mis tahes arvväärtusega. Sel juhul tuleb korrutada? H väärtus.
Allpool toodud näites on ilmne, et 2. samm tuleb korrutada 2-ga, et võrdsustada osalejate B ja C arvu ülema võrrandi suhtes.
Üldine reaktsioon: A + 2B → 2C
1. samm: A + 2D → 2Z
2. samm: Z + B → C + D
c) Jagage kogu võrrand
Osalejate arvu võrdsustamiseks võib võrrandi jagada mis tahes arvväärtusega. Sel juhul tuleb jagada ka H väärtus.
Allpool toodud näites on ilmne, et samm 2 tuleb jagada 2-ga, et võrdsustada osalejate arvu F ja C globaalse võrrandi suhtes.
Üldine reaktsioon: W + F → 2C
1. samm: W + 2D → 2Z
2. samm: 4Z + 2F → 4C + 4D
Hessi seaduse rakendamise näide
Näide: Butaangaasi täielik põlemisreaktsioon (süsinikdioksiidi ja vee moodustumine) saadakse järgmise võrrandi abil:
Ç4H10 g + 13 / 2O2 g) → 4CO2 g) + 5 tundi2Og)
Teades seda butaani, C4H10on keedugaasis suurim kogus gaasi (LPG), määrake selle entalpia väärtus, viidates järgmistele andmetele iga selle moodustumise standardsete entalpiate kohta komponendid:
Çs) + 5h2 g) → 1C4H10 g? H = -125 Kcal
Çs) + O2 g) → CO2 g)? H = -394 Kcal
H2 g) + 1 / 2O2 g) → H2Og)? H = -242 Kcal
Resolutsioon:
1O Samm: 1. etapp tuleb ümber pöörata, kuna globaalse võrrandi kohaselt peab aine olema reaktiivne, mitte toode. Sellega pööratakse ka? H väärtuse märk ümber:
1C4H10 g → 4Cs) + 5h2 g)? H = + 125 Kcal
2O Samm: 2. etapp tuleb säilitada, kuid see tuleb korrutada neljaga, sest globaalse võrrandi kohaselt peab selles olema 4 mol CO2. Seega tuleb ka H väärtus korrutada 4-ga:
(4x) Çs) + O2 g) → CO2 g)? H = -394 Kcal
varsti:
4Cs) + 4 O2 g) → 4 CO2 g)? H = -1576 Kcal
3O Samm: 3. etapp tuleb säilitada, kuid see tuleb korrutada viie abil, sest globaalse võrrandi kohaselt peab selles olema 5 mol H2O. Seega tuleb ka H väärtus korrutada 5-ga:
(5x) H2 g) + 1 / 2O2 g) → H2Og)? H = -242 Kcal
varsti:
5 tundi2 g) + 5 / 2O2 g) → 5h2O(g ? H = -1210 Kcal
4O Samm: Tehke kustutused:
Samm 1: 1C4H10 g → 4Cs) + 5h2 g)? H = + 125 Kcal
2. samm: 4Cs) + 4 O2 g) → 4 CO2 g)? H = -1576 Kcal
3. samm: 5 tundi2 g) + 5 / 2O2 g) → 5h2O(g ? H = -1210 Kcal
5 tundi tagasi2 1. etapis saadus ja 3. reaktiiv eemaldatakse seetõttu;
1. etapis saadud produktis ja 2. etapis sisalduvas reagendis on 4 C, nii et need elimineeritakse.
Seega jäävad sammud järgmiselt:
Samm 1: 1C4H10 g → ? H = + 125 Kcal
2. samm: + 4 O2 g) → 4 CO2 g)? H = -1576 Kcal
3. samm: + 5 / 2O2 g) → 5h2O(g ? H = -1210 Kcal
Lisades sammud pärast elimineerimist, leiame, et need vastavad üldisele reaktsioonile.
Ç4H10 g + 13 / 2O2 g) → 4CO2 g) + 5 tundi2Og)
5O Samm: Lisage väärtused ? tundi etappide määramiseks H globaalsest reaktsioonist.
?H =? H1 +? H2 +? H3
?H = 125 + (-1576) + (-1210)
?H = 125 - 1576 - 1210
?H = 125 - 2786
?H = - 661 Kcal
Minu poolt. Diogo Lopes Dias
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm