DE wet van Hess het werd in 1840 voorgesteld door de Zwitserse arts en chemicus Germain Henri Hess. Tijdens zijn werk aan energie in de vorm van warmte in neutralisatie reacties in zuurs en baserens, concludeerde hij dat de som van de energieën in dit type reactie altijd constant was.
De studies van de Zwitserse wetenschapper leidden tot de stelling van de volgende wet:
“De variatie van enthalpie die betrokken is bij een chemische reactie, onder bepaalde experimentele omstandigheden, hangt uitsluitend af van de enthalpie begin- en eindproducten, of de reactie nu direct in een enkele stap wordt uitgevoerd of indirect in een reeks van fasen."
In het algemeen is de berekening van de ?H van een reactie onafhankelijk van het aantal stappen en het type reactie en wordt gedaan door de volgende uitdrukking:
?H = Hp-Hr
Wanneer we de ?H van een specifieke chemische reactie niet kunnen berekenen, kunnen we deze bepalen door de som van de ?Hs van de stappen waaruit deze reactie bestaat:
?H = ?H1 + ?H2 + ?H3 + ...
Een voorbeeld is de bepaling van de energie die betrokken is bij de transformatie van grafietkoolstof in diamantkoolstof (C(g) → C(d)). Om de ?H van dit proces te bepalen, hebben we de volgende stappen tot onze beschikking:
Ç(g) + O2(g) → CO2(g) ?H = -94 Kcal
CO2(g) → C(d) + O2(g) ?H = +94,5 Kcal
Omdat er verbindingen zijn die zichzelf herhalen (CO2 het is de2) in beide vergelijkingen, maar op verschillende gebieden (reagentia of producten), worden ze geëlimineerd. Voeg dus gewoon de verstrekte ?H's toe, aangezien zowel de O2 hoeveel de CO2 zijn aan weerszijden van de vergelijking:
?H = ?H1 + ?H2
?H = -94 + 94,5
?H = 0,5 Kcal
Grondbeginselen van de wet van Hess
wanneer moeten we? bereken de enthalpieverandering van een reactie van zijn stappen en zijn enthalpievariaties, moeten we in gedachten houden dat de uiteindelijke reactie is wie deze berekening zal dicteren.
Alle gegeven stappen zijn zo uitgewerkt dat ze volledig in overeenstemming zijn met de uiteindelijke reactie. Als we bijvoorbeeld een laatste reactie hebben:
Algemene reactie: X + Y → Z
En de oefening biedt de volgende stappen:
Stap 1: X + D → W + E
Stap 2: Z + D → F + E
Stap 3: F → Y + W
Het is duidelijk dat stappen 2 en 3 niet voldoen aan de uiteindelijke reactie, aangezien in 2 A in de reactant zit en in 3 Y in het product. In dit geval hebben deze stappen een "behandeling" nodig om te voldoen aan de uiteindelijke of globale reactie. Begrijp wat deze "behandeling" is:
Mogelijkheden om te werken met de stappen van een reactie in de wet van Hess
a) Keer de hele vergelijking om
Een vergelijking kan worden omgekeerd (reactanten worden producten en producten worden reactanten) om de positie van de deelnemers te evenaren. In dit geval wordt het teken van de waarde van ?H omgekeerd.
In onderstaand voorbeeld is het duidelijk dat stappen 2 en 3 moeten worden teruggedraaid:
Algemene reactie: X + Y → Z
Stap 1: X + D → W + E
Stap 2: Z + D → F + E
Stap 3: F → Y + W
b) Vermenigvuldig de vergelijking
Een vergelijking kan worden vermenigvuldigd met elke numerieke waarde om het aantal deelnemers gelijk te maken. In dat geval moet de waarde van ?H worden vermenigvuldigd.
In het onderstaande voorbeeld is het duidelijk dat stap 2 vermenigvuldigd moet worden met 2 om gelijk te zijn aan het aantal deelnemers B en C ten opzichte van de globale vergelijking.
Algemene reactie: A + 2B → 2C
Stap 1: A + 2D → 2Z
Stap 2: Z + B → C + D
c) Splits de hele vergelijking
Een vergelijking kan worden gedeeld door elke numerieke waarde om het aantal deelnemers gelijk te maken. In dit geval moet ook de waarde van ?H worden gedeeld.
In het onderstaande voorbeeld is het duidelijk dat stap 2 moet worden gedeeld door 2 om gelijk te zijn aan het aantal deelnemers F en C ten opzichte van de globale vergelijking.
Algemene reactie: W + F → 2C
Stap 1: W + 2D → 2Z
Stap 2: 4Z + 2F → 4C + 4D
Voorbeeld van toepassing van de wet van Hess
Voorbeeld: De volledige verbrandingsreactie (vorming van kooldioxide en water) van butaangas wordt gegeven door de volgende vergelijking:
Ç4H10 (g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5 uur2O(g)
Wetende dat butaan, C4H10, is het gas dat in de grootste hoeveelheid aanwezig is in kookgas (LPG), bepaal de waarde van zijn enthalpie, met verwijzing naar de volgende gegevens voor standaard vormingsenthalpieën van elk van zijn componenten:
Ç(en) + 5u2(g) → 1C4H10 (g) ?H = -125 Kcal
Ç(en) + O2(g) → CO2(g) ?H = -394 Kcal
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ?H = -242 Kcal
Resolutie:
1O Stap: Stap 1 moet worden omgekeerd omdat, volgens de globale vergelijking, de stof een reactant moet zijn, geen product. Hiermee wordt ook het teken van de waarde van ?H omgekeerd:
1C4H10 (g) → 4C(en) + 5u2(g) ?H = + 125 Kcal
2O Stap: Stap 2 moet worden behouden, maar moet met vier worden vermenigvuldigd, omdat het volgens de globale vergelijking 4 mol CO moet hebben2. De waarde van ?H moet dus ook met 4 worden vermenigvuldigd:
(4x) Ç(en) + O2(g) → CO2(g) ?H = -394 Kcal
spoedig:
4C(en) + 4 O2(g) → 4 CO2(g) ?H = -1576 Kcal
3O Stap: Stap 3 moet worden behouden, maar moet met vijf worden vermenigvuldigd, omdat het volgens de globale vergelijking 5 mol H moet hebben2O. De waarde van ?H moet dus ook met 5 worden vermenigvuldigd:
(5x) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ?H = -242 Kcal
spoedig:
5 uren2(g) + 5/2O2(g) → 5u2O(g ?H = -1210 Kcal
4O Stap: Verwijderingen uitvoeren:
Stap 1: 1C4H10 (g) → 4C(en) + 5u2(g) ?H = + 125 Kcal
Stap 2: 4C(en) + 4 O2(g) → 4 CO2(g) ?H = -1576 Kcal
Stap 3: 5 uren2(g) + 5/2O2(g) → 5u2O(g ?H = -1210 Kcal
5 uur geleden2 in het product van stap 1 en in het reagens van stap 3 worden ze daarom geëlimineerd;
Er zit 4 C in het product uit stap 1 en het reagens uit stap 2, dus ze worden geëlimineerd.
De stappen blijven dus als volgt:
Stap 1: 1C4H10 (g) → ?H = + 125 Kcal
Stap 2: + 4 O2(g) → 4 CO2(g) ?H = -1576 Kcal
Stap 3: + 5/2O2(g) → 5u2O(g ?H = -1210 Kcal
Door de stappen na de eliminaties toe te voegen, vinden we dat ze in overeenstemming zijn met de algehele reactie.
Ç4H10 (g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5 uur2O(g)
5O Stap: Voeg de waarden van toe ?uur van de stappen om de te bepalen ?H van de wereldwijde reactie.
?H = ?H1 + ?H2 + ?H3
?H = 125 + (-1576) + (-1210)
?H = 125 – 1576 – 1210
?H = 125 - 2786
?H = - 661 Kcal
Door mij Diogo Lopes Dias
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm
