Tabla de Contenidos
Ο νόμος του Hess διατυπώθηκε από τον Ελβετό χημικό Hermain Hess και υπογραμμίζει το γεγονός ότι η ενθαλπία είναι μια κρατική λειτουργία. Η ανακοίνωση του νόμου αυτού έχει ως εξής:
« Η μεταβολή της ενθαλπίας (ΔΗ) μιας χημικής αντίδρασης στην οποία ένα σύνολο αντιδρώντων μετατρέπεται σε προϊόντα είναι η ίδια ανεξάρτητα από το αν η διεργασία πραγματοποιείται σε ένα μόνο στάδιο ή σε μια σειρά διαδοχικών σταδίων ».
Με άλλα λόγια, η μεταβολή της ενθαλπίας μιας αντίδρασης είναι ανεξάρτητη από τη διαδρομή από τα αντιδρώντα προς τα προϊόντα. Αυτό είναι συνέπεια του γεγονότος ότι η ενθαλπία ( Η , όχι ΔΗ) είναι συνάρτηση κατάστασης. Αυτό σημαίνει ότι η αξία του εξαρτάται αποκλειστικά από την τρέχουσα κατάσταση ενός συστήματος και όχι από το πώς το σύστημα έφτασε σε αυτό.
Ο νόμος του Hess αντιπροσωπεύει έναν από τους θεμελιώδεις νόμους της θερμοχημείας και επιτρέπει τον καθορισμό μιας σχετικής κλίμακας για τη μέτρηση της ενθαλπίας διαφορετικών χημικών ουσιών από ορισμένες καταστάσεις αναφοράς, οι οποίες αντιστοιχούν σε στοιχειώδεις ουσίες στις πιο φυσικές τους καταστάσεις. σταθερές υπό τυπικές συνθήκες, όπως θα είναι δει αργότερα.
Επεξήγηση του νόμου του Hess
Δεδομένου ότι το ΔΗ δίνεται από τη διαφορά μεταξύ της ενθαλπίας των προϊόντων και εκείνης των αντιδρώντων και καθεμία από αυτές τις ενθαλπίες θα εξαρτηθεί μόνο από την κατάσταση στην οποία βρίσκονται οι αντίστοιχες χημικές ουσίες. τότε η διαφορά μεταξύ των δύο ενθαλπιών θα είναι επίσης ανεξάρτητη από το πώς πραγματοποιείται ο μετασχηματισμός.
Υπάρχουν πολλές αναλογίες που μας επιτρέπουν να κατανοήσουμε αυτή την έννοια με απλό τρόπο. Ένα παράδειγμα είναι η εξέταση της ενθαλπίας μιας ουσίας ως υπόλοιπο σε έναν λογαριασμό ταμιευτηρίου. Υπάρχει μια ισορροπία (ή μια ενθαλπία) στα αντιδρώντα, πριν συμβεί η χημική αντίδραση, και θα υπάρξει μια ισορροπία μετά την εκδήλωση της αντίδρασης. Η διαφορά μεταξύ των δύο υπολοίπων είναι ανεξάρτητη από το πόσες καταθέσεις ή αναλήψεις έγιναν. Θα μπορούσατε να έχετε κάνει μία κατάθεση ή θα μπορούσατε να έχετε κάνει πολλές καταθέσεις και αναλήψεις, αλλά μόλις φτάσετε στα προϊόντα και λάβετε το τελικό υπόλοιπο, θα είναι το ίδιο ανεξάρτητα από το πώς φτάσατε εκεί. Εφόσον σε όλες τις περιπτώσεις ξεκινάμε από την ίδια αρχική κατάσταση, η μεταβολή του ισοζυγίου (ΔΗ) θα είναι πάντα η ίδια.
Εφαρμογές του νόμου του Hess
Η πιο σημαντική εφαρμογή του νόμου του Hess είναι ότι μας επιτρέπει να γνωρίζουμε τις ενθαλπίες αντίδρασης πρακτικά οποιασδήποτε αντίδρασης έμμεσα μέσω του συνδυασμού άλλων, απλούστερων χημικών αντιδράσεων. Υπάρχουν δύο ιδιαίτερα σημαντικά παραδείγματα για αυτό:
Προσδιορισμός ενθαλπιών αντίδρασης από ενθαλπίες σχηματισμού
Όλες οι καθαρές ουσίες στη φύση αποτελούνται από άτομα ενός ή περισσότερων χημικών στοιχείων. Επομένως, μπορούμε πάντα να γράψουμε μια εξίσωση για την αντίδραση κατά την οποία μια καθαρή ουσία σχηματίζεται από τα στοιχεία της στην πιο σταθερή φυσική τους κατάσταση υπό τυπικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης .
Αυτοί οι τύποι χημικών αντιδράσεων ονομάζονται αντιδράσεις σχηματισμού. Μερικά παραδείγματα αντιδράσεων σχηματισμού είναι:
- Αντίδραση σχηματισμού υγρού νερού:
- Αντίδραση σχηματισμού αέριου όζοντος:
- Αντίδραση σχηματισμού οξειδίου του σιδήρου:
Λόγω του τρόπου με τον οποίο ορίζονται οι αντιδράσεις σχηματισμού, κάθε άλλη χημική αντίδραση που μπορεί να φανταστεί κανείς μπορεί να γραφτεί ως συνδυασμός αντιδράσεων σχηματισμού. άλλα πάνε μπροστά και άλλα αντίστροφα. Χάρη στο νόμο του Hess, μπορούμε να πούμε ότι η μεταβολή της ενθαλπίας για να μετατρέψει τα αντιδρώντα μιας αντίδρασης απευθείας στα προϊόντα σε ένα μόνο βήμα, είναι ίση με την ενθαλπία όλων αυτών των αντιδράσεων σχηματισμού, η οποία συνοψίζεται στην ακόλουθη εξίσωση:
Σε αυτή την εξίσωση, το ν αντιπροσωπεύει τον στοιχειομετρικό συντελεστή της ισορροπημένης χημικής εξίσωσης.
Κύκλος Born-Haber ενέργειας πλέγματος
Ο κύκλος Born-Haber είναι ένα άλλο χαρακτηριστικό παράδειγμα εφαρμογής του νόμου του Hess. Σε αυτή την περίπτωση, οι ενθαλπίες διεργασιών όπως η σύντηξη, η εξάτμιση, η διάσταση δεσμού, καθώς και άλλες θερμότητες αντίδρασης όπως οι ενθαλπίες σχηματισμού, οι ενέργειες ιονισμού και οι συγγένειες ηλεκτρονίων χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της ενέργειας πλέγματος των ενώσεων. Αυτό αντιστοιχεί στην ενθαλπία της διαδικασίας με την οποία ένα κρυσταλλικό ιοντικό στερεό διαχωρίζεται στα ιόντα του σε αέρια κατάσταση.
Χάρη στο νόμο του Hess, μπορούμε να προσδιορίσουμε αυτή την ενέργεια έμμεσα, χρησιμοποιώντας το γεγονός ότι η μεταβολή της ενθαλπίας της άμεσης αντίδρασης σε ένα μόνο στάδιο είναι ίση με το άθροισμα των ενθαλπιών οποιουδήποτε άλλου συνόλου αντιδράσεων που λαμβάνει χώρα από το ίδιο στάδιο. κατάσταση στην ίδια τελική κατάσταση.
βιβλιογραφικές αναφορές
Atkins, P., & dePaula, J. (2014). Atkins’ Physical Chemistry (αναθ. εκδ.). Οξφόρδη, Ηνωμένο Βασίλειο: Oxford University Press.
Chang, R. (2008). Physical Chemistry (3η έκδ.). Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη: McGraw Hill.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Χημεία (10η έκδ.). Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη: MCGRAW-HILL.
Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). Αρχές Θερμοχημείας. Ανακτήθηκε από http://www.saber.ula.ve/
