Tabla de Contenidos
Hess’s lov blev udtalt af den schweiziske kemiker Hermain Hess og fremhæver det faktum, at entalpi er en tilstandsfunktion. Udtalelsen i denne lov lyder:
« Entalpiændringen (ΔH) af en kemisk reaktion, hvor et sæt reaktanter omdannes til produkter, er den samme, uanset om processen udføres i et enkelt trin eller i en række på hinanden følgende trin .
Sagt på en anden måde er entalpiændringen af en reaktion uafhængig af vejen fra reaktanter til produkter. Dette er en konsekvens af, at entalpi ( H , ikke ΔH) er en tilstandsfunktion. Det betyder, at dets værdi udelukkende afhænger af den aktuelle tilstand af et system, og ikke af, hvordan systemet kom til det.
Hess’ lov repræsenterer en af termokemiens fundamentale love og tillader etablering af en relativ måleskala af entalpien af forskellige kemiske stoffer fra visse referencetilstande, som svarer til elementære stoffer i deres mest naturlige tilstande stabil under standardbetingelser, som vil ses senere.
Forklaring af Hess’ lov
Da ΔH er givet ved forskellen mellem produkternes entalpi og reaktanternes entalpi, og hver af disse entalpier kun vil afhænge af den tilstand, hvori de respektive kemiske stoffer findes; så vil forskellen mellem begge entalpier også være uafhængig af hvordan transformationen udføres.
Der er mange analogier, der giver os mulighed for at forstå dette koncept på en enkel måde. Et eksempel er at se på et stofs entalpi som saldoen på en opsparingskonto. Der er en balance (eller en entalpi) i reaktanterne, før den kemiske reaktion opstår, og der vil være en balance efter reaktionen er sket. Forskellen mellem de to saldi er uafhængig af, hvor mange ind- eller udbetalinger der blev foretaget. Du kunne have foretaget en enkelt indbetaling, eller du kunne have foretaget flere ind- og udbetalinger, men når du først kommer til produkterne og får den endelige saldo, vil det være det samme, uanset hvordan du nåede dertil. Da vi i alle tilfælde tager udgangspunkt i den samme begyndelsestilstand, vil balanceændringen (ΔH) altid være den samme.
Anvendelser af Hess’ lov
Den vigtigste anvendelse af Hess’ lov er, at den giver os mulighed for at kende reaktionsentalpierne af praktisk talt enhver reaktion indirekte gennem kombinationen af andre, enklere kemiske reaktioner. Der er to særligt vigtige eksempler på dette:
Bestemmelse af reaktionsentalpier ud fra dannelsesentalpier
Alle rene stoffer i naturen er opbygget af atomer af et eller flere kemiske grundstoffer. Derfor kan vi altid skrive en ligning for reaktionen, hvor et rent stof dannes af dets grundstoffer i deres mest stabile naturlige tilstand under standardbetingelser for temperatur og tryk .
Disse typer kemiske reaktioner kaldes dannelsesreaktioner. Nogle eksempler på dannelsesreaktioner er :
- Dannelsesreaktion af flydende vand:
- Gasformig ozondannelsesreaktion:
- Jernoxiddannelsesreaktion:
På grund af den måde, dannelsesreaktioner er defineret på, kan enhver anden tænkelig kemisk reaktion skrives som en kombination af dannelsesreaktioner; nogle går frem og andre går baglæns. Takket være Hess’ lov kan vi sige, at entalpiændringen for at omdanne reaktanterne af en reaktion direkte til produkterne i et enkelt trin er lig med entalpien for alle disse dannelsesreaktioner, som er opsummeret i følgende ligning:
I denne ligning repræsenterer ν den støkiometriske koefficient for den afbalancerede kemiske ligning.
Born-Haber cyklus af gitterenergi
Born-Haber-cyklussen er et andet typisk eksempel på anvendelsen af Hess’ lov. I dette tilfælde bruges entalpierne af processer såsom fusion, fordampning, bindingsdissociation, såvel som andre reaktionsvarme såsom dannelsesentalpier, ioniseringsenergier og elektronaffiniteter til at bestemme forbindelsernes gitterenergi. Dette svarer til entalpien af den proces, hvorved et krystallinsk ionisk fast stof adskilles i dets ioner i gasform.
Takket være Hess’ lov kan vi bestemme denne energi indirekte ved at bruge det faktum, at entalpiændringen af den direkte reaktion i et enkelt trin er lig med summen af entalpierne af ethvert andet sæt reaktioner, der finder sted fra samme trin. tilstand til samme sluttilstand.
Referencer
Atkins, P., & dePaula, J. (2014). Atkins’ Physical Chemistry (rev. red.). Oxford, Storbritannien: Oxford University Press.
Chang, R. (2008). Fysisk kemi (3. udgave). New York City, New York: McGraw Hill.
Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kemi (10. udgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). Principper for termokemi. Hentet fra http://www.saber.ula.ve/
