กฎของเฮสส์คืออะไร?

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) + โอ_2(ก.) → CO_2(ก.) ?H = -94 กิโลแคลอรี

CO_2(ก.) → C_(ง) + โอ_2(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:

ค₄โฮ_10(ก.) + 13/2O_2(ก.) → 4CO_2(ก.) + 5 ชั่วโมง₂โอ_(ช)

เมื่อรู้ว่าบิวเทน C₄โฮ₁₀คือก๊าซที่มีอยู่ในปริมาณมากที่สุดในก๊าซหุงต้ม (LPG) กำหนดมูลค่าของเอนทาลปีของมัน โดยอ้างอิงถึงข้อมูลต่อไปนี้สำหรับเอนทาลปีมาตรฐานของการก่อตัวของแต่ละของมัน each ส่วนประกอบ:

ค_(ส) + 5 ชม_2(ก.) → 1C₄โฮ_10(ก.) ?H = -125 กิโลแคลอรี

ค_(ส) + โอ_2(ก.) → CO_2(ก.) ?H = -394 กิโลแคลอรี

โฮ_2(ก.) + 1/2O_2(ก.) → ฮ₂โอ_(ช) ?H = -242 กิโลแคลอรี

ความละเอียด:

1^อู๋ ขั้นตอน: ขั้นตอนที่ 1 ต้องย้อนกลับ เพราะตามสมการโลก สารต้องเป็นตัวทำปฏิกิริยา ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ ด้วยเหตุนี้ เครื่องหมายของค่า ?H จึงกลับด้านเช่นกัน:

1C₄โฮ_10(ก.) → 4C_(ส) + 5 ชม_2(ก.) ?H = + 125 Kcal

2^อู๋ ขั้นตอน: ต้องเก็บขั้นที่ 2 แต่จะต้องคูณ 4 เพราะตามสมการโลก ต้องมี CO 4 โมล₂. ดังนั้น ค่าของ ?H จะต้องคูณด้วย 4 ด้วย:

(4x) ค_(ส) + โอ_2(ก.) → CO_2(ก.) ?H = -394 กิโลแคลอรี

เร็ว ๆ นี้:

4C_(ส) + 4 ออน_2(ก.) → 4 CO_2(ก.) ?H = -1576 กิโลแคลอรี

3^อู๋ ขั้นตอน: ขั้นตอนที่ 3 จะต้องเก็บไว้ แต่จะต้องคูณด้วย 5 เพราะตามสมการโลก จะต้องมี H 5 โมล₂โอ. ดังนั้น ค่าของ ?H จะต้องคูณด้วย 5 ด้วย:

(5x) โฮ_2(ก.) + 1/2O_2(ก.) → ฮ₂โอ_(ช) ?H = -242 กิโลแคลอรี

เร็ว ๆ นี้:

5 ชั่วโมง_2(ก.) + 5/2O_2(ก.) → 5 ชม₂โอ_(g ?H = -1210 กิโลแคลอรี

4^อู๋ ขั้นตอน: ดำเนินการลบ:

ขั้นตอนที่ 1: 1C₄โฮ_10(ก.) → 4C_(ส) + 5 ชม_2(ก.) ?H = + 125 Kcal

ขั้นตอนที่ 2: 4C_(ส) + 4 ออน_2(ก.) → 4 CO_2(ก.) ?H = -1576 กิโลแคลอรี

ขั้นตอนที่ 3: 5 ชั่วโมง_2(ก.) + 5/2O_2(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: 1C₄โฮ_10(ก.) → ?H = + 125 Kcal

ขั้นตอนที่ 2: + 4 ออน_2(ก.) → 4 CO_2(ก.) ?H = -1576 กิโลแคลอรี

ขั้นตอนที่ 3: + 5/2O_2(ก.) → 5 ชม₂โอ_(g ?H = -1210 กิโลแคลอรี

โดยการเพิ่มขั้นตอนหลังการตัดออก เราพบว่าสอดคล้องกับปฏิกิริยาโดยรวม

ค₄โฮ_10(ก.) + 13/2O_2(ก.) → 4CO_2(ก.) + 5 ชั่วโมง₂โอ_(ช)

5^อู๋ 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