Ce este legea lui Hess?

THE Legea lui Hess a fost propus în 1840 de medicul și chimistul elvețian Germain Henri Hess. În timpul lucrărilor sale despre energie sub formă de căldură în reacții de neutralizare în acids și bazaEl a concluzionat că suma energiilor din acest tip de reacție a fost întotdeauna constantă.

Studiile omului de știință elvețian au condus la propunerea următoarei legi:

“Variația entalpiei implicate într-o reacție chimică, în anumite condiții experimentale, depinde exclusiv de entalpie produse inițiale și finale, indiferent dacă reacția se efectuează direct într-o singură etapă sau se realizează indirect într-o serie de faze. "

În general, calculul HH al unei reacții este independent de numărul de etape și de tipul reacției și se face prin următoarea expresie:

?H = Hp-Hr

Când nu suntem în măsură să calculăm „H-ul unei reacții chimice specifice, îl putem determina prin suma„ H-urilor pașilor care alcătuiesc această reacție:

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃+ ...

Un exemplu este determinarea energiei implicate în transformarea carbonului de grafit în carbon de diamant (C

instagram story viewer

_(g) → C_(d)). Pentru a determina valoarea „H” a acestui proces, avem la dispoziție următorii pași:

Ç_(g) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)}? H = -94 Kcal

CO_{2 (g)} → C_(d) + O_{2 (g)}? H = +94,5 Kcal

Deoarece există compuși care se repetă (CO₂ este₂) în ambele ecuații, dar în diferite zone (reactivi sau produse), acestea sunt eliminate. Deci, adăugați doar? H-urile furnizate, deoarece atât O₂ cât CO₂ sunt pe laturile opuse ale ecuației:

?H =? H₁ +? H₂

?H = -94 + 94,5

?H = 0,5 Kcal

Bazele legii lui Hess

când trebuie calculați modificarea entalpiei unei reacții din pașii și variațiile sale de entalpie, trebuie să avem în vedere că reacția finală este cine va dicta acest calcul.

Toți pașii furnizați sunt elaborați astfel încât să fie pe deplin de acord cu reacția finală. De exemplu, dacă avem o reacție finală:

Reacție generală: X + Y → Z

Și exercițiul oferă următorii pași:

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

Este clar că etapele 2 și 3 nu respectă reacția finală, deoarece în 2, A este în reactant, iar în 3, Y este în produs. În acest caz, acești pași au nevoie de „tratament” pentru a se conforma reacției finale sau globale. Înțelegeți ce este acest „tratament”:

Posibilități de a lucra cu pașii unei reacții în Legea lui Hess

a) Inversați întreaga ecuație

O ecuație poate fi inversată (reactanții devin produse, iar produsele devin reactanți) pentru a se potrivi cu poziția participanților. În acest caz, valoarea lui? H va avea semnul său inversat.

În exemplul de mai jos, este evident că pașii 2 și 3 trebuie inversați:

Reacție generală: X + Y → Z

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

b) Înmulțiți ecuația

O ecuație poate fi înmulțită cu orice valoare numerică pentru a egaliza numărul de participanți. În acest caz, valoarea lui? H trebuie înmulțită.

În exemplul de mai jos, este evident că pasul 2 trebuie înmulțit cu 2 pentru a egaliza numărul de participanți B și C față de ecuația globală.

Reacție generală: A + 2B → 2C

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

c) Împarte întreaga ecuație

O ecuație poate fi împărțită la orice valoare numerică pentru a egaliza numărul de participanți. În acest caz, valoarea lui? H trebuie, de asemenea, împărțită.

În exemplul de mai jos, este evident că pasul 2 trebuie împărțit la 2 pentru a egaliza numărul de participanți F și C în raport cu ecuația globală.

Reacție generală: W + F → 2C

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

Exemplu de aplicare a legii lui Hess

Exemplu: Reacția completă de ardere (formarea de dioxid de carbon și apă) a butanului gazos este dată de următoarea ecuație:

Ç₄H_{10 (g)} + 13 / 2O_{2 (g)} → 4CO_{2 (g)} + 5 ore₂O_(g)

Cunoscând butanul, C₄H₁₀, este gazul prezent în cea mai mare cantitate în gazul de gătit (GPL), determinați valoarea entalpiei sale, cu referire la următoarele date pentru entalpii standard de formare a fiecărei sale componente:

Ç_(s) + 5h_{2 (g)} → 1C₄H_{10 (g)}? H = -125 Kcal

Ç_(s) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)}? H = -394 Kcal

H_{2 (g)} + 1 / 2O_{2 (g)} → H₂O_(g)? H = -242 Kcal

Rezoluţie:

1^O Etapa: Pasul 1 trebuie inversat deoarece, conform ecuației globale, substanța trebuie să fie reactantă, nu produsă. Cu aceasta, semnul valorii lui? H este, de asemenea, inversat:

1C₄H_{10 (g)} → 4C_(s) + 5h_{2 (g)}? H = + 125 Kcal

2^O Etapa: Pasul 2 trebuie păstrat, dar va trebui înmulțit cu patru, deoarece, conform ecuației globale, trebuie să aibă 4 mol de CO₂. Astfel, valoarea lui? H trebuie să fie înmulțită și cu 4:

(4x) Ç_(s) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)}? H = -394 Kcal

curând:

4C_(s) + 4 O_{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)}? H = -1576 Kcal

3^O Etapa: Pasul 3 trebuie păstrat, dar va trebui înmulțit cu cinci, deoarece, conform ecuației globale, trebuie să aibă 5 mol de H₂O. Astfel, valoarea lui? H trebuie să fie înmulțită și cu 5:

(5x) H_{2 (g)} + 1 / 2O_{2 (g)} → H₂O_(g)? H = -242 Kcal

curând:

5 ore_{2 (g)} + 5 / 2O_{2 (g)} → 5h₂O_(g? H = -1210 Kcal

4^O Etapa: Efectuați ștergerile:

Pasul 1: 1C₄H_{10 (g)} → 4C_(s) + 5h_{2 (g)}? H = + 125 Kcal

Pasul 2: 4C_(s) + 4 O_{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)}? H = -1576 Kcal

Pasul 3: 5 ore_{2 (g)} + 5 / 2O_{2 (g)} → 5h₂O_(g? H = -1210 Kcal

acum 5 ore₂ în etapa 1 produs și în etapa 3 reactiv, prin urmare, sunt eliminați;
Există 4 C în produs de la pasul 1 și reactivul de la pasul 2, astfel încât acestea sunt eliminate.

Astfel, pașii rămân după cum urmează:

Pasul 1: 1C₄H_{10 (g)} → ? H = + 125 Kcal

Pasul 2: + 4 O_{2 (g)} → 4 CO_{2 (g)}? H = -1576 Kcal

Pasul 3: + 5 / 2O_{2 (g)} → 5h₂O_(g? H = -1210 Kcal

Adăugând pașii după eliminări, constatăm că acestea sunt în concordanță cu reacția generală.

Ç₄H_{10 (g)} + 13 / 2O_{2 (g)} → 4CO_{2 (g)} + 5 ore₂O_(g)

5^O Etapa: Adăugați valorile pentru ? ore a etapelor pentru determinarea ? H a reacției globale.

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃

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

?H = 125 - 1576 - 1210

?H = 125 - 2786

?H = - 661 Kcal