Tabla de Contenidos
Hess’ lag uttalades av den schweiziska kemisten Hermain Hess och lyfter fram det faktum att entalpi är en tillståndsfunktion. Utlåtandet i denna lag lyder:
” Entalpiförändringen (ΔH) för en kemisk reaktion där en uppsättning reaktanter omvandlas till produkter är densamma oavsett om processen utförs i ett enda steg eller i en serie av på varandra följande steg” .
Med andra ord är entalpiförändringen av en reaktion oberoende av vägen från reaktanter till produkter. Detta är en konsekvens av det faktum att entalpi ( H , inte ΔH) är en tillståndsfunktion. Detta betyder att dess värde enbart beror på det aktuella tillståndet i ett system, och inte på hur systemet kom till det.
Hess lag representerar en av termokemins grundläggande lagar och tillåter upprättandet av en relativ skala för mätning av entalpin för olika kemiska ämnen från vissa referenstillstånd, som motsvarar elementära ämnen i deras mest naturliga tillstånd stabil under standardförhållanden, liksom ses senare.
Förklaring av Hess lag
Eftersom ΔH ges av skillnaden mellan produkternas och reaktanternas entalpi, och var och en av dessa entalpier endast kommer att bero på det tillstånd i vilket de respektive kemiska ämnena finns; då kommer skillnaden mellan båda entalpierna också att vara oberoende av hur transformationen genomförs.
Det finns många analogier som gör att vi kan förstå detta koncept på ett enkelt sätt. Ett exempel är att titta på ett ämnes entalpi som saldo på ett sparkonto. Det finns en balans (eller en entalpi) i reaktanterna, innan den kemiska reaktionen inträffar, och det kommer att finnas en balans efter att reaktionen har inträffat. Skillnaden mellan de två saldonen är oberoende av hur många insättningar eller uttag som gjordes. Du kunde ha gjort en enda insättning, eller så kunde du ha gjort flera insättningar och uttag, men när du väl kommer till produkterna och får det slutliga saldot kommer det att vara detsamma oavsett hur du kom dit. Eftersom vi i alla fall utgår från samma initiala tillstånd kommer balansförändringen (ΔH) alltid att vara densamma.
Tillämpningar av Hess’ lag
Den viktigaste tillämpningen av Hess lag är att den tillåter oss att känna till reaktionsentalpierna för praktiskt taget alla reaktioner indirekt genom kombinationen av andra, enklare kemiska reaktioner. Det finns två särskilt viktiga exempel på detta:
Bestämning av reaktionsentalpier från bildningsentalpier
Alla rena ämnen i naturen är uppbyggda av atomer av ett eller flera kemiska grundämnen. Därför kan vi alltid skriva en ekvation för reaktionen där ett rent ämne bildas av dess grundämnen i deras mest stabila naturliga tillstånd under standardförhållanden för temperatur och tryck .
Dessa typer av kemiska reaktioner kallas bildningsreaktioner. Några exempel på bildningsreaktioner är :
- Bildningsreaktion av flytande vatten:
- Gasformig ozonbildningsreaktion:
- Järnoxidbildningsreaktion:
På grund av hur formationsreaktioner definieras kan alla andra tänkbara kemiska reaktioner skrivas som en kombination av formationsreaktioner; vissa går framåt och andra går bakåt. Tack vare Hess lag kan vi säga att entalpiförändringen för att omvandla reaktanterna av en reaktion direkt till produkterna i ett enda steg, är lika med entalpin för alla dessa bildningsreaktioner, vilket sammanfattas i följande ekvation:
I denna ekvation representerar ν den stökiometriska koefficienten för den balanserade kemiska ekvationen.
Born-Haber cykel av gitterenergi
Born-Haber-cykeln är ett annat typiskt exempel på tillämpningen av Hess’ lag. I detta fall används entalpier för processer såsom fusion, förångning, bindningsdissociation, såväl som andra reaktionsvärme såsom bildningsentalpier, joniseringsenergier och elektronaffiniteter för att bestämma föreningarnas gitterenergi. Detta motsvarar entalpin för processen genom vilken ett kristallint joniskt fast ämne separeras i sina joner i gasformigt tillstånd.
Tack vare Hess lag kan vi bestämma denna energi indirekt genom att använda det faktum att entalpiförändringen av den direkta reaktionen i ett enda steg är lika med summan av entalpierna för alla andra reaktioner som äger rum från samma steg. till samma slutliga tillstånd.
Referenser
Atkins, P., & dePaula, J. (2014). Atkins’ Physical Chemistry (rev. red.). Oxford, Storbritannien: Oxford University Press.
Chang, R. (2008). Fysikalisk kemi (3:e upplagan). New York, New York: McGraw Hill.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Chemistry (10:e upplagan). New York, NY: MCGRAW-HILL.
Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). Principer för termokemi. Hämtad från http://www.saber.ula.ve/
