Tabla de Contenidos
Legea lui Hess a fost enunțată de chimistul elvețian Hermain Hess și evidențiază faptul că entalpia este o funcție de stare. Declarația acestei legi sună:
„ Schimbarea de entalpie (ΔH) a unei reacții chimice în care un set de reactanți sunt transformați în produse este aceeași, indiferent dacă procesul se desfășoară într-o singură etapă sau într-o serie de etape consecutive ”.
Altfel spus, modificarea entalpiei unei reacții este independentă de calea de la reactanți la produse. Aceasta este o consecință a faptului că entalpia ( H , nu ΔH) este o funcție de stare. Aceasta înseamnă că valoarea sa depinde numai de starea curentă a unui sistem și nu de modul în care sistemul a ajuns la el.
Legea lui Hess reprezintă una dintre legile fundamentale ale termochimiei și permite stabilirea unei scări relative de măsurare a entalpiei diferitelor substanțe chimice din anumite stări de referință, care corespund unor substanțe elementare în stările lor cele mai naturale.stabile în condiții standard, așa cum va fi văzut mai târziu.
Explicația legii lui Hess
Întrucât ΔH este dat de diferența dintre entalpia produselor și cea a reactanților, iar fiecare dintre aceste entalpii va depinde doar de starea în care se găsesc substanțele chimice respective; atunci diferența dintre ambele entalpii va fi, de asemenea, independentă de modul în care se realizează transformarea.
Există multe analogii care ne permit să înțelegem acest concept într-un mod simplu. Un exemplu este analiza entalpia unei substanțe ca sold într-un cont de economii. Există un echilibru (sau o entalpie) în reactanți, înainte ca reacția chimică să aibă loc și va exista un echilibru după ce a avut loc reacția. Diferența dintre cele două solduri este independentă de câte depuneri sau retrageri au fost efectuate. Ați fi putut face o singură depunere sau ați fi putut face mai multe depuneri și retrageri, dar odată ce ajungeți la produse și obțineți soldul final, va fi același, indiferent de modul în care ați ajuns acolo. Deoarece în toate cazurile pornim de la aceeași stare inițială, modificarea echilibrului (ΔH) va fi întotdeauna aceeași.
Aplicații ale legii lui Hess
Cea mai importantă aplicație a legii lui Hess este că ne permite să cunoaștem entalpiile de reacție ale practic oricărei reacții indirect prin combinarea altor reacții chimice mai simple. Există două exemple deosebit de importante în acest sens:
Determinarea entalpiilor de reacție din entalpiile de formare
Toate substanțele pure din natură sunt formate din atomi ai unuia sau mai multor elemente chimice. Prin urmare, putem scrie întotdeauna o ecuație pentru reacția în care o substanță pură se formează din elementele sale în starea lor naturală cea mai stabilă în condiții standard de temperatură și presiune .
Aceste tipuri de reacții chimice se numesc reacții de formare. Câteva exemple de reacții de formare sunt:
- Reacția de formare a apei lichide:
- Reacția de formare a ozonului gazos:
- Reacția de formare a oxidului feric:
Datorită modului în care sunt definite reacțiile de formare, orice altă reacție chimică imaginabilă poate fi scrisă ca o combinație de reacții de formare; unii merg înainte, iar alții merg înapoi. Datorită legii lui Hess, putem spune că modificarea de entalpie pentru a transforma reactanții unei reacții direct în produși într-o singură etapă, este egală cu entalpia tuturor acestor reacții de formare, care este rezumată în următoarea ecuație:
În această ecuație, ν reprezintă coeficientul stoechiometric al ecuației chimice echilibrate.
Ciclul Born-Haber al energiei rețelei
Ciclul Born-Haber este un alt exemplu tipic de aplicare a Legii lui Hess. În acest caz, entalpiile proceselor cum ar fi fuziunea, vaporizarea, disocierea legăturilor, precum și alte călduri de reacție, cum ar fi entalpiile de formare, energiile de ionizare și afinitățile electronice sunt utilizate pentru a determina energia rețelei a compușilor. Aceasta corespunde entalpiei procesului prin care un solid ionic cristalin este separat în ionii săi în stare gazoasă.
Datorită Legii lui Hess, putem determina indirect această energie, folosind faptul că modificarea de entalpie a reacției directe într-o singură etapă este egală cu suma entalpiilor oricărui alt set de reacții care are loc din aceeași etapă. stare la aceeași stare finală.
Referințe
Atkins, P. și dePaula, J. (2014). Chimia fizică a lui Atkins (ed. rev.). Oxford, Regatul Unit: Oxford University Press.
Chang, R. (2008). Chimie fizică (ed. a III-a). New York City, New York: McGraw Hill.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS și Herranz, ZR (2020). Chimie (ed. a 10-a). New York, NY: MCGRAW-HILL.
Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). Principii de termochimie. Preluat de pe http://www.saber.ula.ve/
