La legge di Hess permette di calcolare la variazione di entalpia, che è la quantità di energia presente nelle sostanze dopo aver subito reazioni chimiche. Questo perché non è possibile misurare l'entalpia in sé, ma la sua variazione.
La legge di Hess è alla base dello studio della Termochimica.
Questa legge è stata sviluppata sperimentalmente da Germain Henry Hess, che ha stabilito:
La variazione di entalpia (ΔH) in una reazione chimica dipende solo dagli stati iniziale e finale della reazione, indipendentemente dal numero di reazioni.
Come si calcola la legge di Hess?
La variazione di entalpia può essere calcolata sottraendo l'entalpia iniziale (prima della reazione) dall'entalpia finale (dopo la reazione):
H = Hf - Hio
Un altro modo per calcolarlo è attraverso la somma delle entalpie in ciascuna delle reazioni intermedie. Indipendentemente dal numero e dal tipo di reazioni.
H = ΔH1 + H2
Poiché questo calcolo considera solo i valori iniziale e finale, si conclude che l'energia intermedia non influenza il risultato della sua variazione.
Questo è un caso particolare di Principio di conservazione dell'energia, a Prima Legge della Termodinamica.
Dovresti anche sapere che la legge di Hess può essere calcolata come un'equazione matematica. Per questo, puoi eseguire le seguenti azioni:
- Invertire la reazione chimica, nel qual caso anche il segno ΔH deve essere invertito;
- Moltiplicando l'equazione, deve essere moltiplicato anche il valore di ΔH;
- Dividi l'equazione, anche il valore di ΔH deve essere diviso.
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Diagramma entalpico
La legge di Hess può essere visualizzata anche attraverso diagrammi energetici:
Il diagramma sopra mostra i livelli di entalpia. In questo caso le reazioni subite sono endotermiche, cioè si ha assorbimento di energia.
H1 è la variazione di entalpia che avviene da A a B. Supponiamo che sia 122 kj.
H2 è la variazione di entalpia che avviene da B a C. Supponiamo che sia 224 kj.
H3 è la variazione di entalpia che avviene da A a C.
Quindi, per noi è importante conoscere il valore di ΔH3, in quanto corrisponde alla variazione di entalpia della reazione da A a C.
Possiamo trovare il valore di ΔH3, dalla somma dell'entalpia in ciascuna delle reazioni:
H3 = H1 + H2
H3 = 122 kj + 224 kj
H3 = 346 kj
Oppure ΔH = Hf - Hio
H = 346 kj – 122 kj
H = 224 kj
Esame di ammissione: risolto passo dopo passo
1. (Fuvest-SP) In base alle variazioni di entalpia associate alle seguenti reazioni:
no2(g) + 2 O2(g) → 2 NO2(g) H1 = +67,6 kJ
no2(g) + 2 O2(g) → N2oh4(g) H2 = +9,6 kJ
Si può prevedere che la variazione di entalpia associata alla reazione di dimerizzazione dell'NO2 sarà uguale a:
2 NO2(g) → 1 N2oh4(g)
a) -58,0 kJ b) +58,0 kJ c) -77,2 kJ d) +77,2 kJ e) +648 kJ
Risoluzione:
Passaggio 1: invertire la prima equazione. Questo perché NO2(g) deve spostarsi dal lato dei reagenti, secondo l'equazione globale. Ricorda che quando inverti la reazione, ∆H1 inverte anche il segno, cambiandolo in negativo.
La seconda equazione si conserva.
2 NO2(g) → N2(g) + 2 O2(g) H1 = - 67,6 kJ
no2(g) + 2 O2(g) → N2oh4(g) H2 = +9,6 kJ
Passaggio 2: nota che N2(g) compare nei prodotti e nei reagenti e lo stesso avviene con 2 mol di O2(g).
2 NO2(g) → no2(g)+ 2 O2(g)H1 = - 67,6 kJ
no2(g) + 2 O2(g) → N2oh4(g) H2 = +9,6 kJ
Pertanto, possono essere annullati ottenendo la seguente equazione:
2 NO2(g) → N2oh4(g).
Passaggio 3: puoi vedere che siamo arrivati all'equazione globale. Ora dobbiamo aggiungere le equazioni.
H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ Alternativa A
Dal valore negativo di ∆H sappiamo anche che si tratta di una reazione esotermica, con rilascio di calore.
Scopri di più, leggi anche:
- termochimica
- Esercizi di Termochimica
- Reazioni endotermiche ed esotermiche
- Seconda Legge della Termodinamica
Esercizi
1. (UDESC-2012) Il gas metano può essere utilizzato come combustibile, come mostrato nell'equazione 1:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2oh(g)
Utilizzando le seguenti equazioni termochimiche, che ritieni necessarie, e i concetti della legge di Hess, ottieni il valore di entalpia dell'equazione 1.
Ç(S) + H2oh(g) → CO(g) + H2(g) H = 131,3 kJ mol-1
CO(g) + ½ il2(g) → CO2(g) H = – 283,0 kJ mol-1
H2(g) + ½ il2(g) → H2oh(g) H = – 241,8 kJ mol-1
Ç(S) + 2H2(g) → CH4(g) H = – 74,8 kJ mol-1
Il valore di entalpia dell'equazione 1, in kJ, è:
a) - 704.6
b) - 725,4
c) - 802.3
d) - 524,8
e) - 110,5
c) – 802.3
2. (UNEMAT-2009) La legge di Hess è di fondamentale importanza nello studio della Termochimica e si può affermare come "la variazione di entalpia in una reazione chimica dipende solo dagli stati iniziale e finale del of reazione". Una delle conseguenze della legge di Hess è che le equazioni termochimiche possono essere trattate algebricamente.
Date le equazioni:
Ç (grafite) + O2(g) → CO2(g) H1 = -393.3 kj k
Ç (Diamante) + O2(g) → CO2(g) H2 = -395.2 kj
Sulla base delle informazioni di cui sopra, calcolare la variazione di entalpia del carbonio della grafite rispetto al carbonio del diamante e selezionare l'alternativa corretta.
a) -788,5 kj
b) +1,9 kj
c) +788,5 kj
d) -1,9 kj
e) +98,1 kj
b) +1,9 kj
