กฎของเฮสส์ช่วยให้เราสามารถคำนวณความแปรผันของเอนทาลปี ซึ่งเป็นปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในสารหลังจากทำปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากไม่สามารถวัดค่าเอนทาลปีได้ แต่มีความแปรผัน
กฎของเฮสส์รองรับการศึกษาเทอร์โมเคมี
กฎนี้ได้รับการพัฒนาโดยการทดลองโดย Germain Henry Hess ผู้ก่อตั้ง:
การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี (ΔH) ในปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของปฏิกิริยาเท่านั้น โดยไม่คำนึงถึงจำนวนของปฏิกิริยา
กฎของเฮสส์สามารถคำนวณได้อย่างไร?
การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีสามารถคำนวณได้โดยการลบเอนทาลปีเริ่มต้น (ก่อนเกิดปฏิกิริยา) ออกจากเอนทาลปีสุดท้าย (หลังปฏิกิริยา):
ΔH = Hฉ - โฮผม
อีกวิธีในการคำนวณคือผ่านผลรวมของเอนทาลปีในแต่ละปฏิกิริยาระดับกลาง โดยไม่คำนึงถึงจำนวนและประเภทของปฏิกิริยา
ΔH = ΔH1 + ΔH2
เนื่องจากการคำนวณนี้พิจารณาเฉพาะค่าเริ่มต้นและค่าสุดท้าย จึงสรุปได้ว่าพลังงานขั้นกลางไม่ส่งผลต่อผลลัพธ์ของการแปรผัน
นี่เป็นกรณีเฉพาะของ หลักการอนุรักษ์พลังงาน, แ กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์.
คุณควรรู้ว่ากฎของเฮสส์สามารถคำนวณเป็นสมการทางคณิตศาสตร์ได้ ในการดำเนินการนี้ คุณสามารถดำเนินการดังต่อไปนี้:
- ย้อนกลับปฏิกิริยาเคมี ซึ่งในกรณีนี้จะต้องกลับเครื่องหมาย ΔH
- คูณสมการ ค่าของ ΔH จะต้องคูณด้วย
- หารสมการ ค่าของ ΔH ก็ต้องหารด้วย
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ เอนทัลปี.
แผนภาพเอนทาลปี
กฎของเฮสยังสามารถแสดงภาพผ่านไดอะแกรมพลังงาน:
แผนภาพด้านบนแสดงระดับเอนทาลปี ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาที่ได้รับคือการดูดความร้อน กล่าวคือ มีการดูดกลืนพลังงาน
ΔH1 คือการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีที่เกิดขึ้นจาก A เป็น B สมมติว่าเป็น 122 กิโลจูล
ΔH2 คือการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีที่เกิดขึ้นจาก B เป็น C สมมติว่าเป็น 224 กิโลจูล
ΔH3 คือการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีที่เกิดขึ้นจาก A เป็น C
ดังนั้น การรู้ค่าของ ΔH. จึงเป็นเรื่องสำคัญสำหรับเรา3, เนื่องจากสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยาจาก A เป็น C
เราสามารถหาค่าของ ΔH. ได้3จากผลรวมของเอนทาลปีในแต่ละปฏิกิริยา:
ΔH3 = ΔH1 + ΔH2
ΔH3 = 122 กิโลจูล + 224 กิโลจูล
ΔH3 = 346 กิโลจูล
หรือ ΔH = Hฉ - โฮผม
ΔH = 346 กิโลจูล – 122 กิโลจูล
ΔH = 224 กิโลจูล
การสอบเข้า: แก้ไขทีละขั้นตอน
1. (Fuvest-SP) ขึ้นอยู่กับรูปแบบเอนทาลปีที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาต่อไปนี้:
นู๋2(ก.) + 2 โอ2(ก.) → 2 ไม่2(ก.) ∆H1 = +67.6 kJ
นู๋2(ก.) + 2 โอ2(ก.) → นู๋2อู๋4(ก.) ∆H2 = +9.6 kJ
สามารถคาดการณ์ได้ว่าความแปรผันของเอนทาลปีที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา NO dimerization2 จะเท่ากับ:
2 ยังไม่มีO2(ก.) → 1 น2อู๋4(ก.)
ก) -58.0 kJ b) +58.0 kJ c) -77.2 kJ d) +77.2 kJ e) +648 kJ
ความละเอียด:
ขั้นตอนที่ 1: กลับสมการแรก นั่นเป็นเพราะ NO2(ก.) มันต้องเคลื่อนไปทางด้านสารตั้งต้นตามสมการสากล จำไว้ว่าเมื่อย้อนกลับปฏิกิริยา ∆H1 จะกลับเครื่องหมายด้วย โดยเปลี่ยนเป็นค่าลบ
สมการที่สองถูกสงวนไว้
2 ไม่2(ก.) → นู๋2(ก.) + 2 โอ2(ก.) ∆H1 = - 67.6 กิโลจูล
นู๋2(ก.) + 2 โอ2(ก.) → นู๋2อู๋4(ก.) ∆H2 = +9.6 kJ
ขั้นตอนที่ 2: โปรดทราบว่า N2(ก.) ปรากฏในผลิตภัณฑ์และรีเอเจนต์ และเช่นเดียวกันกับ O. 2 โมล2(ก.).
2 ไม่2(ก.) → นู๋2(ก.)+ 2 ออนซ์2(ก.)∆H1 = - 67.6 กิโลจูล
นู๋2(ก.) + 2 ออนซ์2(ก.) → นู๋2อู๋4(ก.) ∆H2 = +9.6 kJ
จึงสามารถยกเลิกได้ดังสมการต่อไปนี้
2 ไม่2(ก.) → นู๋2อู๋4(ก.).
ขั้นตอนที่ 3: คุณจะเห็นว่าเรามาถึงสมการสากลแล้ว ตอนนี้เราต้องบวกสมการ
∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67.6 kJ + 9.6 kJ
∆H = -58 kJ ⇒ ทางเลือก A
จากค่าลบของ ∆H เราทราบด้วยว่ามันเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนด้วยการปลดปล่อยความร้อน
เรียนรู้เพิ่มเติมอ่านยัง:
- เทอร์โมเคมี
- แบบฝึกหัดเกี่ยวกับเทอร์โมเคมี
- ปฏิกิริยาดูดความร้อนและคายความร้อน
- กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์
การออกกำลังกาย
1. (UDESC-2012) ก๊าซมีเทนสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ ดังแสดงในสมการที่ 1:
CH4(ก.) + 2O2(ก.) → CO2(ก.) + 2H2อู๋(ช)
โดยใช้สมการทางความร้อนเคมีด้านล่าง ซึ่งคุณคิดว่าจำเป็น และแนวคิดของกฎของเฮสส์ เพื่อให้ได้ค่าเอนทัลปีของสมการที่ 1
ค(ส) + โฮ2อู๋(ช) → CO(ช) + โฮ2(ก.) ΔH = 131.3 kJ โมล-1
CO(ช) + ½2(ก.) → CO2(ก.) ΔH = – 283.0 kJ โมล-1
โฮ2(ก.) + ½2(ก.) → ฮ2อู๋(ช) ΔH = – 241.8 kJ โมล-1
ค(ส) + 2H2(ก.) → CH4(ก.) ΔH = – 74.8 kJ โมล-1
ค่าเอนทาลปีของสมการที่ 1 ในหน่วย kJ คือ:
ก) - 704.6
ข) - 725.4
ค) - 802.3
ง) - 524.8
จ) - 110.5
ค) – 802.3
2. (UNEMAT-2009) กฎของเฮสส์มีความสำคัญพื้นฐานในการศึกษาเทอร์โมเคมีและสามารถระบุได้ เนื่องจาก “การเปลี่ยนแปลงของเอนทาลปีในปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของ final ปฏิกิริยา". ผลที่ตามมาอย่างหนึ่งของกฎของเฮสส์ก็คือสมการทางความร้อนเคมีสามารถบำบัดด้วยพีชคณิตได้
รับสมการ:
ค (กราไฟท์) + โอ2(ก.) → CO2(ก.) ΔH1 = -393.3 กิโลจูล
ค (เพชร) + โอ2(ก.) → CO2(ก.) ΔH2 = -395.2 kj
จากข้อมูลข้างต้น ให้คำนวณการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของกราไฟท์คาร์บอนเป็นคาร์บอนไดมอนด์ และทำเครื่องหมายทางเลือกที่ถูกต้อง
ก) -788.5 กิโลจูล
ข) +1.9 กิโลจูล
ค) +788.5 กิโลจูล
ง) -1.9 กิโลจูล
จ) +98.1 กิโลจูล
ข) +1.9 กิโลจูล