THE กฎของเฮสส์ มันถูกเสนอในปี 1840 โดยแพทย์และนักเคมีชาวสวิส Germain Henri Hess ระหว่างทำงานเกี่ยวกับพลังงานในรูปของความร้อนใน ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลาง ใน กรดs และ ฐานเขาสรุปว่าผลรวมของพลังงานในปฏิกิริยาประเภทนี้มีค่าคงที่เสมอ
การศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ชาวสวิสนำไปสู่ข้อเสนอของกฎหมายต่อไปนี้:
“การแปรผันของเอนทาลปีที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี ภายใต้เงื่อนไขการทดลองบางอย่าง ขึ้นอยู่กับเอนทาลปีเท่านั้น ผลิตภัณฑ์เริ่มต้นและขั้นสุดท้าย ไม่ว่าปฏิกิริยาจะดำเนินการโดยตรงในขั้นตอนเดียวหรือดำเนินการทางอ้อมในชุดของ ขั้นตอน"
โดยทั่วไป การคำนวณ ?H ของปฏิกิริยาจะไม่ขึ้นกับจำนวนขั้นตอนและประเภทของปฏิกิริยา และทำได้โดยนิพจน์ต่อไปนี้
?H = Hp-Hr
เมื่อเราไม่สามารถคำนวณ ?H ของปฏิกิริยาเคมีจำเพาะ เราสามารถหาได้โดยผลรวมของ ?Hs ของขั้นตอนที่ประกอบขึ้นเป็นปฏิกิริยานี้:
?H = ?H1 + ?H2 + ?H3 + ...
ตัวอย่างคือการกำหนดพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนกราไฟท์คาร์บอนเป็นคาร์บอนไดมอนด์ (C(ช) → C(ง)). เพื่อกำหนด ?H ของกระบวนการนี้ เรามีขั้นตอนต่อไปนี้ในการกำจัด:
ค(ช) + โอ2(ก.) → CO2(ก.) ?H = -94 กิโลแคลอรี
CO2(ก.) → C(ง) + โอ2(ก.) ?H = +94.5 กิโลแคลอรี
เนื่องจากมีสารประกอบที่ทำซ้ำตัวเอง (CO2 มันเป็น2) ในสมการทั้งสอง แต่ในพื้นที่ต่างกัน (ตัวทำปฏิกิริยาหรือผลิตภัณฑ์) จะถูกตัดออก ดังนั้น เพียงเพิ่ม ?Hs ที่ให้ไว้ เนื่องจากทั้ง O2 CO. เท่าไหร่2 อยู่ด้านตรงข้ามของสมการ:
?H = ?H1 + ?H2
?H = -94 + 94.5
?H = 0.5 กิโลแคลอรี
พื้นฐานของกฎหมายเฮสส์
เมื่อไหร่เราต้อง คำนวณการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยา จากขั้นตอนและรูปแบบเอนทาลปีของมัน เราต้องจำไว้ว่าปฏิกิริยาสุดท้ายคือใครจะเป็นผู้กำหนดการคำนวณนี้
ขั้นตอนที่ให้ไว้ทั้งหมดดำเนินการในลักษณะที่สอดคล้องกับปฏิกิริยาสุดท้ายอย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น หากเรามีปฏิกิริยาสุดท้าย:
ปฏิกิริยาโดยรวม: X + Y → Z
และแบบฝึกหัดมีขั้นตอนดังต่อไปนี้:
ขั้นตอนที่ 1: X + D → W + E
ขั้นตอนที่ 2: Z + D → F + E
ขั้นตอนที่ 3: F → Y + W
เป็นที่ชัดเจนว่าขั้นตอนที่ 2 และ 3 ไม่เชื่อฟังปฏิกิริยาสุดท้าย เนื่องจากใน 2, A อยู่ในสารตั้งต้น และใน 3, Y อยู่ในผลิตภัณฑ์ ในกรณีนี้ ขั้นตอนเหล่านี้จำเป็นต้องมี "การรักษา" เพื่อให้สอดคล้องกับปฏิกิริยาขั้นสุดท้ายหรือระดับโลก ทำความเข้าใจว่า "การรักษา" นี้คืออะไร:
ความเป็นไปได้ในการทำงานกับขั้นตอนของปฏิกิริยาในกฎของเฮสส์
ก) กลับสมการทั้งหมด
สมการสามารถกลับด้านได้ (สารตั้งต้นกลายเป็นผลิตภัณฑ์และผลิตภัณฑ์กลายเป็นสารตั้งต้น) เพื่อทำให้ตำแหน่งของผู้เข้าร่วมเท่ากัน ในกรณีนี้ ค่าของ ?H จะมีเครื่องหมายกลับด้าน
ในตัวอย่างด้านล่าง เห็นได้ชัดว่าต้องย้อนกลับขั้นตอนที่ 2 และ 3:
ปฏิกิริยาโดยรวม: X + Y → Z
ขั้นตอนที่ 1: X + D → W + E
ขั้นตอนที่ 2: Z + D → F + E
ขั้นตอนที่ 3: F → Y + W
b) คูณสมการ
สมการสามารถคูณด้วยค่าตัวเลขใดๆ เพื่อให้จำนวนผู้เข้าร่วมเท่ากัน ในกรณีนั้น ค่าของ ?H จะต้องคูณด้วย
ในตัวอย่างด้านล่าง เห็นได้ชัดว่าขั้นตอนที่ 2 ต้องคูณด้วย 2 เพื่อให้เท่ากับจำนวนผู้เข้าร่วม B และ C ที่สัมพันธ์กับสมการสากล
ปฏิกิริยาโดยรวม: A + 2B → 2C
ขั้นตอนที่ 1: A + 2D → 2Z
ขั้นตอนที่ 2: Z + B → C + D
c) แยกสมการทั้งหมด
สมการสามารถหารด้วยค่าตัวเลขใดๆ เพื่อให้จำนวนผู้เข้าร่วมเท่ากัน ในกรณีนี้ ค่าของ ?H จะต้องถูกหารด้วย
ในตัวอย่างด้านล่าง เห็นได้ชัดว่าขั้นตอนที่ 2 ต้องหารด้วย 2 เพื่อให้เท่ากับจำนวนผู้เข้าร่วม F และ C ที่สัมพันธ์กับสมการสากล
ปฏิกิริยาโดยรวม: W + F → 2C
ขั้นตอนที่ 1: W + 2D → 2Z
ขั้นตอนที่ 2: 4Z + 2F → 4C + 4D
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้กฎหมายของเฮสส์
ตัวอย่าง: ปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ (การก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ) ของก๊าซบิวเทนถูกกำหนดโดยสมการต่อไปนี้:
ค4โฮ10(ก.) + 13/2O2(ก.) → 4CO2(ก.) + 5 ชั่วโมง2โอ(ช)
เมื่อรู้ว่าบิวเทน C4โฮ10คือก๊าซที่มีอยู่ในปริมาณมากที่สุดในก๊าซหุงต้ม (LPG) กำหนดมูลค่าของเอนทาลปีของมัน โดยอ้างอิงถึงข้อมูลต่อไปนี้สำหรับเอนทาลปีมาตรฐานของการก่อตัวของแต่ละของมัน each ส่วนประกอบ:
ค(ส) + 5 ชม2(ก.) → 1C4โฮ10(ก.) ?H = -125 กิโลแคลอรี
ค(ส) + โอ2(ก.) → CO2(ก.) ?H = -394 กิโลแคลอรี
โฮ2(ก.) + 1/2O2(ก.) → ฮ2โอ(ช) ?H = -242 กิโลแคลอรี
ความละเอียด:
1อู๋ ขั้นตอน: ขั้นตอนที่ 1 ต้องย้อนกลับ เพราะตามสมการโลก สารต้องเป็นตัวทำปฏิกิริยา ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ ด้วยเหตุนี้ เครื่องหมายของค่า ?H จึงกลับด้านเช่นกัน:
1C4โฮ10(ก.) → 4C(ส) + 5 ชม2(ก.) ?H = + 125 Kcal
2อู๋ ขั้นตอน: ต้องเก็บขั้นที่ 2 แต่จะต้องคูณ 4 เพราะตามสมการโลก ต้องมี CO 4 โมล2. ดังนั้น ค่าของ ?H จะต้องคูณด้วย 4 ด้วย:
(4x) ค(ส) + โอ2(ก.) → CO2(ก.) ?H = -394 กิโลแคลอรี
เร็ว ๆ นี้:
4C(ส) + 4 ออน2(ก.) → 4 CO2(ก.) ?H = -1576 กิโลแคลอรี
3อู๋ ขั้นตอน: ขั้นตอนที่ 3 จะต้องเก็บไว้ แต่จะต้องคูณด้วย 5 เพราะตามสมการโลก จะต้องมี H 5 โมล2โอ. ดังนั้น ค่าของ ?H จะต้องคูณด้วย 5 ด้วย:
(5x) โฮ2(ก.) + 1/2O2(ก.) → ฮ2โอ(ช) ?H = -242 กิโลแคลอรี
เร็ว ๆ นี้:
5 ชั่วโมง2(ก.) + 5/2O2(ก.) → 5 ชม2โอ(g ?H = -1210 กิโลแคลอรี
4อู๋ ขั้นตอน: ดำเนินการลบ:
ขั้นตอนที่ 1: 1C4โฮ10(ก.) → 4C(ส) + 5 ชม2(ก.) ?H = + 125 Kcal
ขั้นตอนที่ 2: 4C(ส) + 4 ออน2(ก.) → 4 CO2(ก.) ?H = -1576 กิโลแคลอรี
ขั้นตอนที่ 3: 5 ชั่วโมง2(ก.) + 5/2O2(ก.) → 5 ชม2โอ(g ?H = -1210 กิโลแคลอรี
5 ชั่วโมงที่แล้ว2 ในผลิตภัณฑ์ขั้นตอนที่ 1 และในรีเอเจนต์ขั้นตอนที่ 3 ดังนั้นจึงถูกกำจัด
มี 4 C ในผลิตภัณฑ์จากขั้นตอนที่ 1 และรีเอเจนต์จากขั้นตอนที่ 2 ดังนั้นจึงถูกกำจัด
จึงมีขั้นตอนดังนี้
ขั้นตอนที่ 1: 1C4โฮ10(ก.) → ?H = + 125 Kcal
ขั้นตอนที่ 2: + 4 ออน2(ก.) → 4 CO2(ก.) ?H = -1576 กิโลแคลอรี
ขั้นตอนที่ 3: + 5/2O2(ก.) → 5 ชม2โอ(g ?H = -1210 กิโลแคลอรี
โดยการเพิ่มขั้นตอนหลังการตัดออก เราพบว่าสอดคล้องกับปฏิกิริยาโดยรวม
ค4โฮ10(ก.) + 13/2O2(ก.) → 4CO2(ก.) + 5 ชั่วโมง2โอ(ช)
5อู๋ ขั้นตอน: เพิ่มค่าของ ?ชม ของขั้นตอนในการกำหนด ?H ของปฏิกิริยาทั่วโลก
?H = ?H1 + ?H2 + ?H3
?H = 125 + (-1576) + (-1210)
?H = 125 – 1576 – 1210
?H = 125 - 2786
?H = - 661 กิโลแคลอรี
By Me. Diogo Lopes Dias
ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-hess.htm
