מהו חוק הס?

ה חוק הס הוא הוצע בשנת 1840 על ידי הרופא והכימאי השוויצרי ז'רמן הנרי הס. במהלך עבודתו על אנרגיה בצורת חום ב תגובות ניטרול ב חוּמצָהs ו- בסיסהוא הגיע למסקנה שסכום האנרגיות בתגובה מסוג זה תמיד היה קבוע.

מחקריו של המדען השוויצרי הובילו להצעת החוק הבא:

“וריאציה של האנטלפיה המעורבת בתגובה כימית, בתנאי ניסוי מסוימים, תלויה אך ורק באנטלפיה מוצרים ראשוניים וסופיים, בין אם התגובה מתבצעת ישירות בשלב יחיד ובין אם מתבצעת בעקיפין בסדרה של שלבים. "

באופן כללי, חישוב ה-? H של תגובה אינו תלוי במספר השלבים וסוג התגובה ונעשה על ידי הביטוי הבא:

?H = Hp-Hr

כאשר איננו מצליחים לחשב את? H של תגובה כימית ספציפית, אנו יכולים לקבוע אותה על ידי סכום ה-? H של השלבים המרכיבים תגובה זו:

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃ + ...

דוגמה היא קביעת האנרגיה הכרוכה בהפיכת פחמן גרפיט לפחמן יהלום (C_(ז) → ג_(ד)). כדי לקבוע את ה- H של תהליך זה עומדים לרשותנו השלבים הבאים:

Ç_(ז) + O_{2 (גרם)} → CO_{2 (גרם)}? H = -94 קק"ל

שיתוף_{2 (גרם)} → ג_(ד) + O_{2 (גרם)}? H = +94.5 קק"ל

כיוון שישנם תרכובות החוזרות על עצמן (CO₂ זה ה₂בשתי המשוואות, אך באזורים שונים (ריאגנטים או מוצרים), הם מסולקים. אז פשוט הוסף את? Hs שסופק, מכיוון ששניהם ה- O₂ כמה CO₂ נמצאים משני צידי המשוואה:

?H =? H₁ +? H₂

?H = -94 + 94.5

?H = 0.5 קק"ל

יסודות חוק הס

מתי עלינו לחשב את שינוי האנטלפיה של תגובה על פי צעדיו וריאציות האנתלפיה, עלינו לזכור שהתגובה הסופית היא מי יכתיב את החישוב הזה.

כל הצעדים הניתנים מבוצעים בצורה כזו שהם מסכימים לחלוטין עם התגובה הסופית. לדוגמא, אם יש לנו תגובה סופית:

תגובה כוללת: X + Y → Z

והתרגיל מספק את השלבים הבאים:

שלב 1: X + D → W + E
שלב 2: Z + D → F + E
שלב 3: F → Y + W

ברור ששלבים 2 ו- 3 אינם מצייתים לתגובה הסופית, מכיוון שב -2, A נמצא במגיב וב -3, Y הוא במוצר. במקרה זה, צעדים אלה זקוקים ל"טיפול "בכדי לעמוד בתגובה הסופית או הגלובלית. הבן מהו ה"טיפול "הזה:

אפשרויות לעבוד עם שלבי התגובה בחוק הס

א) הפוך את כל המשוואה

ניתן להפוך משוואה (מגיבים הופכים למוצרים, ומוצרים הופכים למגיבים) על מנת להשוות את עמדת המשתתפים. במקרה זה, הערך של? H יהפוך את סימנו.

בדוגמה שלהלן ניכר כי יש להפוך את שלבים 2 ו -3:

תגובה כוללת: X + Y → Z

שלב 1: X + D → W + E
שלב 2: Z + D → F + E
שלב 3: F → Y + W

ב) הכפל את המשוואה

ניתן להכפיל משוואה בכל ערך מספרי על מנת להשוות את מספר המשתתפים. במקרה כזה, יש להכפיל את הערך של? H.

בדוגמה שלהלן ניכר כי יש להכפיל את שלב 2 בשווה למספר המשתתפים B ו- C ביחס למשוואה הגלובלית.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

תגובה כוללת: A + 2B → 2C

שלב 1: A + 2D → 2Z
שלב 2: Z + B → C + D

ג) פיצול המשוואה כולה

ניתן לחלק משוואה בכל ערך מספרי על מנת להשוות את מספר המשתתפים. במקרה זה, יש לחלק את הערך של? H.

בדוגמה שלהלן ניכר כי יש לחלק את שלב 2 ב -2 כדי להיות שווה למספר המשתתפים F ו- C ביחס למשוואה הגלובלית.

תגובה כוללת: W + F → 2C

שלב 1: W + 2D → 2Z
שלב 2: 4Z + 2F → 4C + 4D

דוגמה ליישום חוק הס

דוגמא: תגובת הבעירה המלאה (היווצרות פחמן דו חמצני ומים) של גז בוטאן ניתנת על ידי המשוואה הבאה:

Ç₄ה_{10 (גרם)} + 13 / 2O_{2 (גרם)} → 4CO_{2 (גרם)} + 5 שעות₂או_(ז)

לדעת את הבוטאן הזה, ג₄ה₁₀, האם הגז נמצא בכמות גדולה יותר בגז בישול (LPG), קבע את ערך האנטלפיה שלו, בהתייחס לנתונים הבאים עבור אנלפיות סטנדרטיות להיווצרות של כל אחת מהן רכיבים:

Ç_(ים) + 5 שעות_{2 (גרם)} → 1C₄ה_{10 (גרם)}? H = -125 קק"ל

Ç_(ים) + O_{2 (גרם)} → CO_{2 (גרם)}? H = -394 קק"ל

ה_{2 (גרם)} + 1 / 2O_{2 (גרם)} → H₂או_(ז)? H = -242 קק"ל

פתרון הבעיה:

1^או שלב: יש להפוך את שלב 1 מכיוון שעל פי המשוואה הגלובלית, החומר חייב להיות מגיב, ולא מוצר. בכך הופך גם סימן הערך של? H:

1C₄ה_{10 (גרם)} → 4C_(ים) + 5 שעות_{2 (גרם)}? H = + 125 קק"ל

2^או שלב: יש לשמור על שלב 2, אך יהיה צורך להכפיל אותו בארבע, מכיוון שעל פי המשוואה הגלובלית עליו להיות בעל 4 מול של CO₂. לפיכך, יש להכפיל את הערך של? H גם ב- 4:

(פי 4) Ç_(ים) + O_{2 (גרם)} → CO_{2 (גרם)}? H = -394 קק"ל

בקרוב:

4C_(ים) + 4 O_{2 (גרם)} → 4 CO_{2 (גרם)}? H = -1576 קק"ל

3^או שלב: יש לשמור על שלב 3, אך יצטרך להכפיל אותו בחמישה, מכיוון שעל פי המשוואה הגלובלית עליו להיות בעל 5 mol H₂או לפיכך, יש להכפיל את הערך של? H גם ב- 5:

(פי 5) ה_{2 (גרם)} + 1 / 2O_{2 (גרם)} → H₂או_(ז)? H = -242 קק"ל

בקרוב:

5 שעות_{2 (גרם)} + 5 / 2O_{2 (גרם)} → 5 שעות₂או_(ז ? H = -1210 קק"ל

4^או שלב: בצע מחיקות:

שלב 1: 1C₄ה_{10 (גרם)} → 4C_(ים) + 5 שעות_{2 (גרם)}? H = + 125 קק"ל

שלב 2: 4C_(ים) + 4 O_{2 (גרם)} → 4 CO_{2 (גרם)}? H = -1576 קק"ל

שלב 3: 5 שעות_{2 (גרם)} + 5 / 2O_{2 (גרם)} → 5 שעות₂או_(ז ? H = -1210 קק"ל

• לפני 5 שעות₂ במוצר שלב 1 ובמגיב שלב 3, לכן הם מסולקים;

• יש 4 מעלות במוצר משלב 1 והמגיב משלב 2, ולכן הם מסולקים.

לפיכך, השלבים נותרים כדלקמן:

שלב 1: 1C₄ה_{10 (גרם)} → ? H = + 125 קק"ל

שלב 2: + 4 O_{2 (גרם)} → 4 CO_{2 (גרם)}? H = -1576 קק"ל

שלב 3: + 5 / 2O_{2 (גרם)} → 5 שעות₂או_(ז ? H = -1210 קק"ל

על ידי הוספת השלבים לאחר החיסולים, אנו מגלים שהם תואמים את התגובה הכוללת.

Ç₄ה_{10 (גרם)} + 13 / 2O_{2 (גרם)} → 4CO_{2 (גרם)} + 5 שעות₂או_(ז)

5^או שלב: הוסף את הערכים של ? שעות מהשלבים לקביעת ? ח של התגובה העולמית.

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃

?H = 125 + (-1576) + (-1210)

?H = 125 - 1576 - 1210

?H = 125 - 2786

?H = - 661 קק"ל

על ידי. דיוגו לופס דיאס