Tabla de Contenidos
Hessin lain esitti sveitsiläinen kemisti Hermain Hess ja se korostaa sitä tosiasiaa, että entalpia on valtion toiminto. Tämän lain lauseessa lukee:
« Entalpian muutos (ΔH) kemiallisessa reaktiossa, jossa joukko lähtöaineita muuttuu tuotteiksi, on sama riippumatta siitä, suoritetaanko prosessi yhdessä vaiheessa vai peräkkäisten vaiheiden sarjassa ».
Toisin sanoen reaktion entalpian muutos on riippumaton reagensseista tuotteisiin kulkevasta reitistä. Tämä on seurausta siitä tosiasiasta, että entalpia ( H , ei ΔH) on tilafunktio. Tämä tarkoittaa, että sen arvo riippuu yksinomaan järjestelmän nykyisestä tilasta, ei siitä, miten järjestelmä on päätynyt siihen.
Hessin laki edustaa yhtä lämpökemian peruslakeista ja mahdollistaa suhteellisen mitta-asteikon määrittämisen eri kemiallisten aineiden entalpialle tietyistä vertailutiloista, jotka vastaavat alkuaineaineita niiden luonnollisimmassa tilassa. nähdään myöhemmin.
Hessin lain selitys
Koska ΔH saadaan tuotteiden ja reagoivien aineiden entalpian välisestä erosta, ja kukin näistä entalpioista riippuu vain tilasta, jossa vastaavat kemialliset aineet löytyvät; silloin ero molempien entalpioiden välillä on myös riippumaton siitä, kuinka muunnos suoritetaan.
On monia analogioita, joiden avulla voimme ymmärtää tämän käsitteen yksinkertaisella tavalla. Esimerkkinä voidaan tarkastella aineen entalpiaa säästötilin saldona. Reagensseissa on tasapaino (tai entalpia) ennen kemiallisen reaktion tapahtumista, ja tasapaino on olemassa reaktion tapahtumisen jälkeen. Ero näiden kahden saldon välillä on riippumaton siitä, kuinka monta talletusta tai kotiutusta on tehty. Olisit voinut tehdä yhden talletuksen tai useita talletuksia ja nostoja, mutta kun olet saavuttanut tuotteet ja saat lopullisen saldon, se on sama riippumatta siitä, miten saavuit perille. Koska kaikissa tapauksissa lähdetään samasta alkutilasta, tasapainomuutos (ΔH) on aina sama.
Hessin lain sovellukset
Hessin lain tärkein sovellus on, että sen avulla voimme tietää käytännössä minkä tahansa reaktion reaktioentalpiat epäsuorasti muiden, yksinkertaisempien kemiallisten reaktioiden yhdistämisen kautta. Tästä on kaksi erityisen tärkeää esimerkkiä:
Reaktion entalpioiden määritys muodostumisen entalpioista
Kaikki luonnon puhtaat aineet koostuvat yhden tai useamman kemiallisen alkuaineen atomeista. Siksi voimme aina kirjoittaa yhtälön reaktiolle, jossa sen alkuaineista muodostuu puhdas aine niiden vakaimmassa luonnollisessa tilassa normaaleissa lämpötila- ja paineolosuhteissa .
Tämän tyyppisiä kemiallisia reaktioita kutsutaan muodostumisreaktioksi. Joitakin esimerkkejä muodostusreaktioista ovat :
- Nestemäisen veden muodostumisreaktio:
- Kaasumaisen otsonin muodostumisreaktio:
- Rautaoksidin muodostumisreaktio:
Johtuen tavasta, jolla muodostusreaktiot määritellään, kaikki muut kuviteltavissa olevat kemialliset reaktiot voidaan kirjoittaa muodostusreaktioiden yhdistelmäksi; toiset menevät eteenpäin ja toiset taaksepäin. Hessin lain ansiosta voimme sanoa, että entalpian muutos reaktion lähtöaineiden muuntamiseksi suoraan tuotteiksi yhdessä vaiheessa on yhtä suuri kuin kaikkien näiden muodostusreaktioiden entalpia, joka on tiivistetty seuraavaan yhtälöön:
Tässä yhtälössä ν edustaa tasapainotetun kemiallisen yhtälön stoikiometristä kerrointa.
Hilaenergian Born-Haber-kierto
Born-Haber-sykli on toinen tyypillinen esimerkki Hessin lain soveltamisesta. Tässä tapauksessa yhdisteiden hilaenergian määrittämiseen käytetään prosessien entalpioita, kuten fuusio, höyrystyminen, sidoksen dissosiaatio, sekä muita reaktiolämpöjä, kuten muodostumisen entalpioita, ionisaatioenergiat ja elektroniaffiniteetit. Tämä vastaa prosessin entalpiaa, jolla kiteinen ioninen kiinteä aine erotetaan ioneihinsa kaasumaisessa tilassa.
Hessin lain ansiosta voimme määrittää tämän energian epäsuorasti käyttämällä sitä tosiasiaa, että suoran reaktion entalpian muutos yhdessä vaiheessa on yhtä suuri kuin minkä tahansa muun samasta vaiheesta tapahtuvien reaktioiden entalpioiden summa. tilasta samaan lopulliseen tilaan.
Viitteet
Atkins, P. ja dePaula, J. (2014). Atkins’ Physical Chemistry (rev. toim.). Oxford, Iso-Britannia: Oxford University Press.
Chang, R. (2008). Physical Chemistry (3. painos). New York City, New York: McGraw Hill.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ja Herranz, ZR (2020). Kemia (10. painos). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). Termokemian periaatteet. Haettu osoitteesta http://www.saber.ula.ve/
