Qu’est-ce que la loi de Hess ?

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La loi de Hess a été énoncée par le chimiste suisse Hermain Hess et met en évidence le fait que l’enthalpie est une fonction d’état. L’énoncé de cette loi se lit comme suit :

« Le changement d’enthalpie (ΔH) d’une réaction chimique dans laquelle un ensemble de réactifs sont convertis en produits est le même que le procédé soit réalisé en une seule étape ou en une série d’étapes consécutives ».

En d’autres termes, le changement d’enthalpie d’une réaction est indépendant du chemin des réactifs aux produits. Ceci est une conséquence du fait que l’enthalpie ( H , et non ΔH) est une fonction d’état. Cela signifie que sa valeur dépend uniquement de l’état actuel d’un système, et non de la manière dont le système y est parvenu.

La loi de Hess représente l’une des lois fondamentales de la thermochimie et permet d’établir une échelle relative de mesure de l’enthalpie de différentes substances chimiques à partir de certains états de référence, qui correspondent à des substances élémentaires dans leurs états les plus stables dans des conditions standard, comme le être vu plus tard.

Explication de la loi de Hess

Puisque ΔH est donné par la différence entre l’enthalpie des produits et celle des réactifs, et chacune de ces enthalpies ne dépendra que de l’état dans lequel se trouvent les substances chimiques respectives ; alors la différence entre les deux enthalpies sera également indépendante de la façon dont la transformation est effectuée.

Il existe de nombreuses analogies qui nous permettent de comprendre ce concept de manière simple. Un exemple consiste à considérer l’enthalpie d’une substance comme le solde d’un compte d’épargne. Il y a un équilibre (ou une enthalpie) dans les réactifs, avant que la réaction chimique ne se produise, et il y aura un équilibre après que la réaction se soit produite. La différence entre les deux soldes est indépendante du nombre de dépôts ou de retraits effectués. Vous auriez pu effectuer un seul dépôt, ou vous auriez pu effectuer plusieurs dépôts et retraits, mais une fois que vous aurez accédé aux produits et obtenu le solde final, ce sera le même, peu importe comment vous y êtes arrivé. Puisque dans tous les cas nous partons du même état initial, le changement d’équilibre (ΔH) sera toujours le même.

Applications de la loi de Hess

L’application la plus importante de la loi de Hess est qu’elle nous permet de connaître indirectement les enthalpies de réaction de pratiquement n’importe quelle réaction par la combinaison d’autres réactions chimiques plus simples. Il en existe deux exemples particulièrement importants :

Détermination des enthalpies de réaction à partir des enthalpies de formation

Toutes les substances pures dans la nature sont constituées d’atomes d’un ou plusieurs éléments chimiques. Par conséquent, nous pouvons toujours écrire une équation pour la réaction dans laquelle une substance pure est formée à partir de ses éléments dans leur état naturel le plus stable dans des conditions standard de température et de pression .

Ces types de réactions chimiques sont appelées réactions de formation. Voici quelques exemples de réactions de formation :

  • Réaction de formation de l’eau liquide :
Réactions de formation et loi de Hess

  • Réaction de formation d’ozone gazeux :
Réactions de formation et loi de Hess

  • Réaction de formation d’oxyde ferrique :
Réactions de formation et loi de Hess

En raison de la façon dont les réactions de formation sont définies, toutes les autres réactions chimiques imaginables peuvent être écrites comme une combinaison de réactions de formation ; certains vont de l’avant et d’autres vont à l’envers. Grâce à la loi de Hess, on peut dire que la variation d’enthalpie pour transformer les réactifs d’une réaction directement en produits en une seule étape, est égale à l’enthalpie de toutes ces réactions de formation, qui se résume dans l’équation suivante :

Réactions de formation et loi de Hess

Dans cette équation, ν représente le coefficient stoechiométrique de l’équation chimique équilibrée.

Cycle de Born-Haber de l’énergie du réseau

Le cycle de Born-Haber est un autre exemple typique de l’application de la loi de Hess. Dans ce cas, les enthalpies de processus tels que la fusion, la vaporisation, la dissociation de liaison, ainsi que d’autres chaleurs de réaction telles que les enthalpies de formation, les énergies d’ionisation et les affinités électroniques sont utilisées pour déterminer l’énergie de réseau des composés ioniques. Cela correspond à l’enthalpie du processus par lequel un solide ionique cristallin est séparé en ses ions à l’état gazeux.

Grâce à la loi de Hess, nous pouvons déterminer cette énergie indirectement, en utilisant le fait que le changement d’enthalpie de la réaction directe dans une seule étape est égal à la somme des enthalpies de tout autre ensemble de réactions qui ont lieu à partir de la même étape. état au même état final.

Les références

Atkins, P., & dePaula, J. (2014). La chimie physique d’Atkins (rév. éd.). Oxford, Royaume-Uni : Oxford University Press.

En ligneChang, R. (2008). Chimie physique (3e éd.). New York, New York : McGraw Hill.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS et Herranz, ZR (2020). Chimie (10e éd.). New York, NY : MCGRAW-HILL.

Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). Principes de thermochimie. Extrait de http://www.saber.ula.ve/

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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