Legea lui Hess: ce este, fundamentele și exercițiile

Legea lui Hess ne permite să calculăm variația entalpiei, care este cantitatea de energie prezentă în substanțe după ce au suferit reacții chimice. Acest lucru se datorează faptului că nu este posibil să se măsoare entalpia însăși, ci variația acesteia.

Legea lui Hess stă la baza studiului termochimiei.

Această lege a fost dezvoltată experimental de Germain Henry Hess, care a stabilit:

Modificarea entalpiei (ΔH) într-o reacție chimică depinde doar de stările inițiale și finale ale reacției, indiferent de numărul de reacții.

Cum poate fi calculată Legea lui Hess?

Modificarea entalpiei poate fi calculată prin scăderea entalpiei inițiale (înainte de reacție) din entalpia finală (după reacție):

ΔH = H_f - H_eu

Un alt mod de a-l calcula este prin suma entalpiilor din fiecare dintre reacțiile intermediare. Indiferent de numărul și tipul reacțiilor.

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

Deoarece acest calcul ia în considerare doar valorile inițiale și finale, se concluzionează că energia intermediară nu influențează rezultatul variației sale.

Acesta este un caz particular al Principiul conservării energiei, A Prima lege a termodinamicii.

De asemenea, trebuie să știți că Legea lui Hess poate fi calculată ca o ecuație matematică. Pentru a face acest lucru, puteți efectua următoarele acțiuni:

• Inversați reacția chimică, caz în care trebuie inversat și semnul ΔH;
• Înmulțiți ecuația, valoarea lui ΔH trebuie, de asemenea, să fie înmulțită;
• Împărțiți ecuația, valoarea lui ΔH trebuie, de asemenea, împărțită.

știu mai multe despre entalpia.

Diagrama de entalpie

Legea lui Hess poate fi vizualizată și prin diagrame energetice:

Diagrama de mai sus prezintă nivelurile de entalpie. În acest caz, reacțiile suferite sunt endoterme, adică există absorbție de energie.

ΔH₁ este schimbarea de entalpie care se întâmplă de la A la B. Să presupunem că este de 122 kj.
ΔH₂ este modificarea entalpiei care se întâmplă de la B la C. Să presupunem că este 224 kj.
ΔH₃ este modificarea entalpiei care se întâmplă de la A la C.

Deci, pentru noi contează să cunoaștem valoarea lui ΔH_3, deoarece corespunde schimbării entalpiei reacției de la A la C.

Putem găsi valoarea lui ΔH₃, din suma entalpiei din fiecare dintre reacții:

ΔH₃ = ΔH₁ + ΔH₂
ΔH₃ = 122 kj + 224 kj
ΔH₃ = 346 kj

Sau ΔH = H_f - H_eu
ΔH = 346 kj - 122 kj
ΔH = 224 kj

Examen de admitere: Rezolvat pas cu pas

1. (Fuvest-SP) Pe baza variațiilor de entalpie asociate cu următoarele reacții:

N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → 2 NR_{2 (g)} ∆H1 = +67,6 kJ
N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Se poate prezice că variația entalpiei asociată cu reacția de dimerizare NO₂ va fi egal cu:

2 N_{O2 (g)} → 1 N₂O_{4 (g)}

a) -58,0 kJ b) +58,0 kJ c) -77,2 kJ d) +77,2 kJ e) +648 kJ

Rezoluţie:

Pasul 1: inversați prima ecuație. Asta pentru că NU_{2 (g)} trebuie să se deplaseze către partea reactanților, conform ecuației globale. Amintiți-vă că atunci când inversați reacția, ∆H1 inversează și semnul, schimbându-l în negativ.

A doua ecuație este păstrată.

2 NU_{2 (g)} → N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ∆H1 = - 67,6 kJ
N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Pasul 2: Rețineți că N_{2 (g)} apare în produse și reactivi și la fel se întâmplă cu 2 mol de O_{2 (g).}

2 NU_{2 (g)} → N_{2 (g)}+ 2 O_{2 (g)}∆H1 = - 67,6 kJ
N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N₂O_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Astfel, pot fi anulate rezultând următoarea ecuație:

2 NU_{2 (g)} → N₂O_{4 (g)}.

Pasul 3: puteți vedea că am ajuns la ecuația globală. Acum trebuie să adăugăm ecuațiile.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ Alternativa A
Din valoarea negativă a lui weH mai știm că este o reacție exotermă, cu eliberare de căldură.

Aflați mai multe, citiți și:

• termochimie
• Exerciții de termochimie
• Reacții endotermice și exotermice
• A doua lege a termodinamicii

Exerciții

1. (UDESC-2012) Gazul metan poate fi folosit ca combustibil, după cum se arată în ecuația 1:

CH_{4 (g)} + 2O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} + 2H₂O_(g)

Folosind ecuațiile termochimice de mai jos, pe care le considerați necesare și conceptele Legii lui Hess, obțineți valoarea de entalpie a ecuației 1.

Ç_(s) + H₂O_(g) → CO_(g) + H_{2 (g)} ΔH = 131,3 kJ mol^-1
CO_(g) + ½_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH = - 283,0 kJ mol^-1
H_{2 (g)} + ½_{2 (g)} → H₂O_(g) ΔH = - 241,8 kJ mol^-1
Ç_(s) + 2H_{2 (g)} → CH_{4 (g)} ΔH = - 74,8 kJ mol^-1

Valoarea entalpiei ecuației 1, în kJ, este:

a) - 704,6
b) - 725,4
c) - 802.3
d) - 524,8
e) - 110,5

Vezi Răspuns

c) - 802.3

2. (UNEMAT-2009) Legea lui Hess are o importanță fundamentală în studiul termochimiei și poate fi afirmată ca „variația entalpiei într-o reacție chimică depinde doar de stările inițiale și finale ale reacţie". Una dintre consecințele Legii lui Hess este că ecuațiile termochimice pot fi tratate algebric.

Având în vedere ecuațiile:

Ç _(grafit) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH₁ = -393,3 kj
Ç _(Diamant) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH₂ = -395,2 kj

Pe baza informațiilor de mai sus, calculați schimbarea entalpiei carbonului de grafit în carbonul de diamant și bifați alternativa corectă.

a) -788,5 kj
b) +1,9 kj
c) +788,5 kj
d) -1,9 kj
e) +98,1 kj

Vezi Răspuns

b) +1,9 kj