Tabla de Contenidos
Hess の法則はスイスの化学者 Hermain Hess によって述べられ、エンタルピーが状態関数であるという事実を強調しています。この法律の声明には次のように書かれています。
«一連の反応物が生成物に変換される化学反応のエンタルピー変化 (ΔH) は、プロセスが単一のステップで実行されるか、一連の連続ステップで実行されるかに関係なく同じです » .
別の言い方をすれば、反応のエンタルピー変化は、反応物から生成物への経路とは無関係です。これは、エンタルピー (ΔH ではなくH ) が状態関数であるという事実の結果です。これは、その値がシステムの現在の状態のみに依存し、システムがどのように到達したかには依存しないことを意味します。
ヘスの法則は、熱化学の基本法則の 1 つを表し、最も自然な状態の元素物質に対応する、特定の参照状態からのさまざまな化学物質のエンタルピーの測定の相対的なスケールの確立を可能にします。後で見られます。
ヘスの法則の説明
ΔH は生成物のエンタルピーと反応物のエンタルピーの差によって与えられるため、これらのエンタルピーのそれぞれは、それぞれの化学物質が見つかった状態にのみ依存します。両方のエンタルピーの差は、変換がどのように実行されるかに依存しません。
この概念を簡単な方法で理解できるようにする多くの類推があります。例として、普通預金口座の残高として物質のエンタルピーを見ています。化学反応が発生する前に反応物にバランス（またはエンタルピー）があり、反応が発生した後にバランスが取れます。2 つの残高の差額は、入出金の回数とは関係ありません。1 回の入金を行うことも、複数回の入出金を行うこともできますが、製品に到達して最終的な残高を取得すると、どのように到達しても同じになります。いずれの場合も同じ初期状態から開始するため、バランスの変化 (ΔH) は常に同じになります。
ヘスの法則の応用
ヘスの法則の最も重要な応用は、事実上あらゆる反応の反応エンタルピーを、他の単純な化学反応の組み合わせによって間接的に知ることができることです。これには、特に重要な例が 2 つあります。
生成エンタルピーからの反応エンタルピーの決定
自然界のすべての純粋な物質は、1 つまたは複数の化学元素の原子で構成されています。したがって、温度と圧力の標準的な条件下で最も安定した自然な状態で、純粋な物質がその要素から形成される反応の方程式をいつでも書くことができます.
これらのタイプの化学反応は、生成反応と呼ばれます。形成反応のいくつかの例は次のとおりです。
- 液体水の形成反応：
- 気体オゾン生成反応:
- 酸化第二鉄生成反応:
生成反応の定義方法により、想像できる他のすべての化学反応は、生成反応の組み合わせとして記述できます。前進するものもあれば、逆に進むものもあります。ヘスの法則のおかげで、反応の反応物を単一のステップで生成物に直接変換するためのエンタルピーの変化は、これらすべての生成反応のエンタルピーに等しいと言えます。これは、次の式にまとめられています。
この式で、 ν は平衡化学式の化学量論係数を表します。
格子エネルギーのボルン・ハーバーサイクル
ヘスの法則が適用されたもう 1 つの典型的な例として、ボーン ハーバー サイクルがあります。この場合、融合、気化、結合解離などのプロセスのエンタルピー、および形成エンタルピー、イオン化エネルギー、電子親和力などの他の反応熱を使用して、化合物の格子エネルギーを決定します。これは、結晶性イオン性固体が気体状態のイオンに分離されるプロセスのエンタルピーに対応します。
ヘスの法則のおかげで、単一段階での直接反応のエンタルピー変化が、同じ段階から発生する他の一連の反応のエンタルピーの合計に等しいという事実を使用して、このエネルギーを間接的に決定できます。状態を同じ最終状態にします。
参考文献
Atkins, P. & dePaula, J. (2014). Atkins’ Physical Chemistry (rev. ed.)。オックスフォード、英国: オックスフォード大学出版局。
チャン、R. (2008)。物理化学（第3版）。ニューヨーク州ニューヨーク市：マグロウヒル。
Chang、R.、Manzo、Á。R.、ロペス、PS、およびヘランツ、ZR (2020)。化学（第10版）。ニューヨーク州ニューヨーク市: MCGRAW-HILL。
Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). 熱化学の原理。http://www.saber.ula.ve/から取得
