Czym jest prawo Hessa?

TEN Prawo Hessa został zaproponowany w 1840 roku przez szwajcarskiego lekarza i chemika Germaina Henri Hessa. Podczas pracy nad energią w postaci ciepła in reakcje neutralizacji w kwass i bazas, doszedł do wniosku, że suma energii w tego typu reakcji jest zawsze stała.

Badania szwajcarskiego naukowca doprowadziły do ​​zaproponowania następującego prawa:

“Zmienność entalpii zaangażowanej w reakcję chemiczną, w określonych warunkach eksperymentalnych, zależy wyłącznie od entalpii produkty początkowe i końcowe, niezależnie od tego, czy reakcja jest prowadzona bezpośrednio w jednym etapie, czy pośrednio w serii fazy."

Ogólnie rzecz biorąc, obliczenie AH reakcji jest niezależne od liczby etapów i rodzaju reakcji i odbywa się za pomocą następującego wyrażenia:

?H = Hp-Hr

Kiedy nie jesteśmy w stanie obliczyć AH konkretnej reakcji chemicznej, możemy to wyznaczyć sumą AH etapów składających się na tę reakcję:

?H = ?H₁ + ?H₂ + ?H₃ + ...

Przykładem jest określenie energii zaangażowanej w przemianę węgla grafitowego w węgiel diamentowy (C

_(sol) → C_(re)). Aby określić AH tego procesu, mamy do dyspozycji następujące kroki:

DO_(sol) + O_2(g) → CO_2(g) ?H = -94 kcal

WSPÓŁ_2(g) → C_(re) + O_2(g) AH = +94,5 kcal

Ponieważ istnieją związki, które się powtarzają (CO₂ to jest₂) w obu równaniach, ale w różnych obszarach (odczynniki lub produkty), są eliminowane. Więc po prostu dodaj ?H pod warunkiem, ponieważ oba O?₂ ile CO₂ znajdują się po przeciwnych stronach równania:

?H = ?H₁ + ?H₂

?H = -94 + 94,5

?H = 0,5 kcal

Podstawy prawa Hessa

kiedy musimy? obliczyć zmianę entalpii reakcji na podstawie jego kroków i zmian entalpii musimy pamiętać, że ostateczną reakcją jest to, kto podyktuje te obliczenia.

Wszystkie przewidziane kroki są opracowane w taki sposób, aby były w pełni zgodne z końcową reakcją. Na przykład, jeśli mamy ostateczną reakcję:

Ogólna reakcja: X + Y → Z

Ćwiczenie zawiera następujące kroki:

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

Oczywiste jest, że etapy 2 i 3 nie są zgodne z końcową reakcją, ponieważ w 2 A znajduje się w reagencie, a w 3 Y znajduje się w produkcie. W takim przypadku te kroki wymagają „leczenia”, aby dostosować się do ostatecznej lub globalnej reakcji. Zrozum, czym jest to „leczenie”:

Możliwości pracy z etapami reakcji w prawie Hessa

a) Odwróć całe równanie

Równanie można odwrócić (reagenty stają się produktami, a produkty stają się substratami) w celu dopasowania pozycji uczestników. W tym przypadku wartość AH będzie miała odwrócony znak.

W poniższym przykładzie widać, że kroki 2 i 3 należy odwrócić:

Ogólna reakcja: X + Y → Z

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

b) Pomnóż równanie

Równanie można pomnożyć przez dowolną wartość liczbową w celu wyrównania liczby uczestników. W takim przypadku należy pomnożyć wartość AH.

W poniższym przykładzie widać, że krok 2 należy pomnożyć przez 2, aby równać się liczbie uczestników B i C względem równania globalnego.

Ogólna reakcja: A + 2B → 2C

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

c) Podziel całe równanie

Równanie można podzielić przez dowolną wartość liczbową w celu wyrównania liczby uczestników. W takim przypadku należy również podzielić wartość AH.

W poniższym przykładzie widać, że krok 2 musi zostać podzielony przez 2, aby równać się liczbie uczestników F i C w odniesieniu do równania globalnego.

Ogólna reakcja: W + F → 2C

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

Przykład zastosowania prawa Hessa

Przykład: Całkowitą reakcję spalania (powstawanie dwutlenku węgla i wody) gazu butanowego wyraża następujące równanie:

DO₄H_10(g) + 13/2O_2(g) → 4CO_2(g) + 5 godzin₂O_(sol)

Znając ten butan, C₄H₁₀, jest gazem obecnym w największej ilości w gazie do gotowania (LPG), określić wartość jego entalpii, w odniesieniu do następujących danych dla standardowych entalpii tworzenia każdego z jego składniki:

DO_(y) + 5h_2(g) → 1C₄H_10(g) ?H = -125 kcal

DO_(y) + O_2(g) → CO_2(g) ?H = -394 kcal

H_2(g) + 1/2O_2(g) → H₂O_(sol) ?H = -242 kcal

Rozkład:

1^O Krok: Krok 1 należy odwrócić, ponieważ zgodnie z globalnym równaniem substancja musi być reagentem, a nie produktem. Dzięki temu znak wartości AH jest również odwrócony:

1C₄H_10(g) → 4C_(y) + 5h_2(g) ?H = + 125 kcal

2^O Krok: należy zachować krok 2, ale trzeba go pomnożyć przez cztery, ponieważ zgodnie z globalnym równaniem musi zawierać 4 mole CO₂. Zatem wartość AH należy również pomnożyć przez 4:

(4x) DO_(y) + O_2(g) → CO_2(g) ?H = -394 kcal

wkrótce:

4C_(y) + 4 O_2(g) → 4 CO_2(g) ?H = -1576 kcal

3^O Krok: Krok 3 musi być zachowany, ale trzeba go pomnożyć przez pięć, ponieważ zgodnie z równaniem globalnym musi mieć 5 mol H₂O. Zatem wartość AH należy również pomnożyć przez 5:

(5x) H_2(g) + 1/2O_2(g) → H₂O_(sol) ?H = -242 kcal

wkrótce:

5 godzin_2(g) + 5/2O_2(g) → 5h₂O_(sol ?H = -1210 kcal

4^O Krok: Wykonaj usunięcia:

Krok 1: 1C₄H_10(g) → 4C_(y) + 5h_2(g) ?H = + 125 kcal

Krok 2: 4C_(y) + 4 O_2(g) → 4 CO_2(g) ?H = -1576 kcal

Krok 3: 5 godzin_2(g) + 5/2O_2(g) → 5h₂O_(sol ?H = -1210 kcal

• 5 godzin temu₂ w etapie 1 produkt i w odczynniku z etapu 3 są zatem eliminowane;

• W produkcie z kroku 1 i odczynniku z kroku 2 jest 4 C, więc są one eliminowane.

Zatem kroki pozostają w następujący sposób:

Krok 1: 1C₄H_10(g) → ?H = + 125 kcal

Krok 2: + 4 O_2(g) → 4 CO_2(g) ?H = -1576 kcal

Krok 3: + 5/2O_2(g) → 5h₂O_(sol ?H = -1210 kcal

Dodając kroki po eliminacjach, stwierdzamy, że są one zgodne z ogólną reakcją.

DO₄H_10(g) + 13/2O_2(g) → 4CO_2(g) + 5 godzin₂O_(sol)

5^O Krok: Dodaj wartości ?godziny? czynności w celu określenia ?H? globalnej reakcji.

?H = ?H₁ + ?H₂ + ?H₃

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

?H = 125 – 1576 – 1210

?H = 125 - 2786

?H = - 661 Kcal

Przeze mnie Diogo Lopes Dias

Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm