Vad är Hess lag?

DE Hess lag det föreslogs 1840 av den schweiziska läkaren och kemisten Germain Henri Hess. Under sitt arbete med energi i form av värme in neutraliseringsreaktioner i syras och bass, drog han slutsatsen att summan av energierna i denna typ av reaktion alltid var konstant.

Den schweiziska forskarens studier ledde till förslaget till följande lag:

“Variationen av entalpi involverad i en kemisk reaktion, under vissa experimentella förhållanden, beror uteslutande på entalpi initiala och slutliga produkter, oavsett om reaktionen utförs direkt i ett enda steg eller utförs indirekt i en serie av faser. "

I allmänhet är beräkningen av? H för en reaktion oberoende av antalet steg och typen av reaktion och görs med följande uttryck:

?H = Hp-Hr

När vi inte kan beräkna? H för en specifik kemisk reaktion kan vi bestämma den med summan av? H av stegen som utgör denna reaktion:

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃ + ...

Ett exempel är bestämningen av den energi som är involverad i omvandlingen av grafitkol till diamantkol (C_(g) → C_(d)). För att bestämma? H för denna process har vi följande steg till förfogande:

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

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

Eftersom det finns föreningar som upprepar sig själva (CO₂ det är₂) i båda ekvationerna, men i olika områden (reagens eller produkter) elimineras de. Så lägg bara till? Hs förutsatt, eftersom både O₂ hur mycket CO₂ är på motsatta sidor av ekvationen:

?H =? H₁ +? H₂

?H = -94 + 94,5

?H = 0,5 Kcal

Grundläggande för Hess lag

när måste vi beräkna entalpiförändringen av en reaktion från dess steg och dess entalpivariationer måste vi komma ihåg att den slutliga reaktionen är vem som kommer att diktera denna beräkning.

Alla steg som tillhandahålls är utformade på ett sådant sätt att de överensstämmer helt med den slutliga reaktionen. Till exempel, om vi har en slutlig reaktion:

Övergripande reaktion: X + Y → Z

Och övningen ger följande steg:

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

Det är uppenbart att steg 2 och 3 inte följer den slutliga reaktionen, eftersom i 2 är A i reaktanten och i 3 är Y i produkten. I det här fallet behöver dessa steg "behandling" för att följa den slutliga eller globala reaktionen. Förstå vad denna "behandling" är:

Möjligheter att arbeta med en reaktionssteg i Hess's Law

a) Invertera hela ekvationen

En ekvation kan inverteras (reaktanter blir produkter och produkter blir reaktanter) för att matcha deltagarnas position. I det här fallet kommer värdet på? H att ha sitt tecken inverterat.

I exemplet nedan är det uppenbart att steg 2 och 3 måste omvändas:

Övergripande reaktion: X + Y → Z

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

b) Multiplicera ekvationen

En ekvation kan multipliceras med vilket numeriskt värde som helst för att utjämna antalet deltagare. I så fall måste värdet på? H multipliceras.

I exemplet nedan är det uppenbart att steg 2 måste multipliceras med 2 för att motsvara antalet deltagare B och C relativt den globala ekvationen.

Total reaktion: A + 2B → 2C

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

c) Dela upp hela ekvationen

En ekvation kan delas med vilket numeriskt värde som helst för att utjämna antalet deltagare. I detta fall måste värdet på? H också delas.

I exemplet nedan är det uppenbart att steg 2 måste divideras med 2 för att motsvara antalet deltagare F och C i förhållande till den globala ekvationen.

Övergripande reaktion: W + F → 2C

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

Exempel på tillämpning av Hess lag

Exempel: Den fullständiga förbränningsreaktionen (bildning av koldioxid och vatten) av butangas ges genom följande ekvation:

Ç₄H_{10 (g)} + 13 / 2O_{2 (g)} → 4CO_{2 (g)} + 5 timmar₂O_(g)

Att veta att butan, C₄H₁₀, är den gas som finns i den största mängden i kokgas (LPG), bestäm värdet på entalpi, med hänvisning till följande data för standardenthalpier av bildning av var och en av dess komponenter:

Ç_(s) + 5 timmar_{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

Upplösning:

1^O Steg: Steg 1 måste vändas eftersom ämnet enligt den globala ekvationen måste vara reaktant, inte produkt. Med detta inverteras också värdet på? H:

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

2^O Steg: Steg 2 måste behållas, men det måste multipliceras med fyra, för enligt den globala ekvationen måste det ha 4 mol CO₂. Således måste värdet på? H också multipliceras med 4:

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

snart:

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

3^O Steg: Steg 3 måste behållas, men det måste multipliceras med fem, för enligt den globala ekvationen måste det ha 5 mol H₂O. Således måste värdet på? H också multipliceras med 5:

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

snart:

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

4^O Steg: Utför raderingar:

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

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

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

• 5 timmar sedan₂ i steg 1-produkten och i steg 3-reagenset elimineras de därför;

• Det finns 4 C i produkten från steg 1 och reagenset från steg 2, så de elimineras.

Således förblir stegen som följer:

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

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

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

Genom att lägga till stegen efter elimineringarna finner vi att de är i linje med den totala reaktionen.

Ç₄H_{10 (g)} + 13 / 2O_{2 (g)} → 4CO_{2 (g)} + 5 timmar₂O_(g)

5^O Steg: Lägg till värdena för ?timmar av stegen för att bestämma ? H av den globala reaktionen.

?H =? H₁ +? H₂ +? H₃

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

?H = 125 - 1576 - 1210

?H = 125 - 2786

?H = - 661 Kcal

Av mig Diogo Lopes Dias

Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm