Tabla de Contenidos
Định luật Hess được phát biểu bởi nhà hóa học người Thụy Sĩ Hermain Hess và nhấn mạnh thực tế rằng entanpy là một hàm trạng thái. Tuyên bố của luật này đọc:
« Sự thay đổi entanpi (ΔH) của một phản ứng hóa học trong đó một tập hợp các chất phản ứng được chuyển đổi thành các sản phẩm là như nhau bất kể quá trình được thực hiện trong một bước hay trong một loạt các bước liên tiếp ».
Nói cách khác, sự thay đổi entanpy của phản ứng không phụ thuộc vào đường đi từ chất phản ứng đến sản phẩm. Đây là hệ quả của thực tế là entanpy ( H , không phải ΔH ) là một hàm trạng thái. Điều này có nghĩa là giá trị của nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái hiện tại của hệ thống chứ không phụ thuộc vào cách hệ thống có được nó.
Định luật Hess đại diện cho một trong những định luật cơ bản của nhiệt hóa học và cho phép thiết lập thang đo tương đối để đo entanpy của các chất hóa học khác nhau từ các trạng thái tham chiếu nhất định, tương ứng với các chất nguyên tố ở trạng thái tự nhiên nhất. nhìn thấy sau này.
Giải thích định luật Hess
Vì ΔH được cho bởi sự khác biệt giữa entanpi của sản phẩm và của chất phản ứng, và mỗi entanpi này sẽ chỉ phụ thuộc vào trạng thái tìm thấy các chất hóa học tương ứng; thì sự khác biệt giữa cả hai entanpi cũng sẽ không phụ thuộc vào cách thực hiện quá trình biến đổi.
Có nhiều phép loại suy cho phép chúng ta hiểu khái niệm này một cách đơn giản. Một ví dụ là xem entanpy của một chất là số dư trong tài khoản tiết kiệm. Có một sự cân bằng (hoặc entanpy) trong các chất phản ứng, trước khi phản ứng hóa học xảy ra và sẽ có sự cân bằng sau khi phản ứng xảy ra. Sự khác biệt giữa hai số dư không phụ thuộc vào số lần gửi hoặc rút tiền được thực hiện. Bạn có thể đã thực hiện một khoản tiền gửi hoặc bạn có thể đã thực hiện nhiều khoản tiền gửi và rút tiền, nhưng khi bạn nhận được các sản phẩm và nhận được số dư cuối cùng, nó sẽ giống nhau cho dù bạn đến đó bằng cách nào. Vì trong mọi trường hợp, chúng ta đều bắt đầu từ cùng một trạng thái ban đầu, nên sự thay đổi cân bằng (ΔH) sẽ luôn giống nhau.
Các ứng dụng của Định luật Hess
Ứng dụng quan trọng nhất của Định luật Hess là nó cho phép chúng ta biết được entanpy phản ứng của bất kỳ phản ứng nào trên thực tế một cách gián tiếp thông qua sự kết hợp của các phản ứng hóa học khác đơn giản hơn. Có hai ví dụ đặc biệt quan trọng về điều này:
Xác định entanpi của phản ứng từ entanpi hình thành
Tất cả các chất tinh khiết trong tự nhiên được tạo thành từ các nguyên tử của một hoặc nhiều nguyên tố hóa học. Do đó, chúng ta luôn có thể viết một phương trình cho phản ứng trong đó một chất tinh khiết được hình thành từ các nguyên tố của nó ở trạng thái tự nhiên ổn định nhất của chúng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn .
Những loại phản ứng hóa học được gọi là phản ứng hình thành. Một số ví dụ về phản ứng hình thành là:
- Phản ứng tạo thành nước lỏng:
- Phản ứng tạo thành khí ozon:
- Phản ứng tạo oxit sắt:
Do cách xác định các phản ứng hình thành, mọi phản ứng hóa học có thể tưởng tượng khác có thể được viết dưới dạng tổ hợp các phản ứng hình thành; một số đi về phía trước và những người khác đi ngược lại. Nhờ Định luật Hess, chúng ta có thể nói rằng sự thay đổi entanpy để biến đổi các chất phản ứng của phản ứng trực tiếp thành các sản phẩm trong một bước duy nhất, bằng với entanpy của tất cả các phản ứng hình thành này, được tóm tắt trong phương trình sau:
Trong phương trình này, ν đại diện cho hệ số cân bằng hóa học của phương trình hóa học đã cân bằng.
Chu trình Born-Haber của năng lượng mạng tinh thể
Chu trình Born-Haber là một ví dụ điển hình khác của việc áp dụng Định luật Hess. Trong trường hợp này, entanpi của các quá trình như phản ứng tổng hợp, hóa hơi, phân ly liên kết, cũng như nhiệt phản ứng khác như entanpi hình thành, năng lượng ion hóa và ái lực điện tử được sử dụng để xác định năng lượng mạng tinh thể của các ion. Điều này tương ứng với entanpy của quá trình mà một chất rắn ion kết tinh được tách thành các ion của nó ở trạng thái khí.
Nhờ Định luật Hess, chúng ta có thể xác định năng lượng này một cách gián tiếp, sử dụng thực tế là sự thay đổi entanpi của phản ứng trực tiếp trong một giai đoạn duy nhất bằng tổng entanpy của bất kỳ tập hợp phản ứng nào khác diễn ra từ cùng một giai đoạn ban đầu. trạng thái đến cùng một trạng thái cuối cùng.
Người giới thiệu
Atkins, P., & dePaula, J. (2014). Atkins ‘Physical Chemistry (rev. ed.). Oxford, Vương quốc Anh: Nhà xuất bản Đại học Oxford.
Chang, R. (2008). Hóa học vật lý (tái bản lần thứ 3). Thành phố New York, New York: Đồi McGraw.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Hóa học (tái bản lần thứ 10). Thành phố New York, NY: MCGRAW-HILL.
Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). Nguyên tắc nhiệt hóa học. Lấy từ http://www.saber.ula.ve/
