Mi a Hess-törvény?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

A Hess-törvényt Hermain Hess svájci kémikus fogalmazta meg, és rávilágít arra a tényre, hogy az entalpia állapotfüggvény. E törvény kijelentése így szól:

Egy kémiai reakció entalpiaváltozása (ΔH), amelyben a reagensek sorozata termékekké alakul, ugyanaz, függetlenül attól, hogy a folyamatot egyetlen lépésben vagy egymást követő lépések sorozatában hajtják végre .”

Másképpen fogalmazva, a reakció entalpiaváltozása független a reaktánsoktól a termékekhez vezető úttól. Ez annak a következménye, hogy az entalpia ( H , nem ΔH) állapotfüggvény. Ez azt jelenti, hogy értéke kizárólag a rendszer aktuális állapotától függ, és nem attól, hogy a rendszer hogyan jutott el hozzá.

A Hess-törvény a termokémia egyik alaptörvénye, és lehetővé teszi bizonyos referenciaállapotokból származó különböző kémiai anyagok entalpiájának relatív mérési skála felállítását, amelyek megfelelnek az elemi anyagok legtermészetesebb állapotában. később látható.

A Hess-törvény magyarázata

Mivel a ΔH-t a termékek és a reaktánsok entalpiája közötti különbség adja, és ezen entalpiák mindegyike csak attól függ, hogy a megfelelő kémiai anyagok milyen állapotban vannak; akkor a két entalpia közötti különbség független lesz az átalakulás végrehajtásának módjától is.

Számos analógia létezik, amelyek lehetővé teszik, hogy ezt a fogalmat egyszerű módon megértsük. Például egy anyag entalpiáját tekintjük a megtakarítási számla egyenlegének. A reaktánsokban egyensúly (vagy entalpia) van a kémiai reakció bekövetkezte előtt, és egyensúly lesz a reakció lezajlása után. A két egyenleg közötti különbség független attól, hogy hány befizetés vagy kifizetés történt. Fizethetett volna egyszeri befizetést, vagy akár többször is be- és kifizetést, de amint eljut a termékekhez és megkapja a végső egyenleget, ugyanaz lesz, függetlenül attól, hogy hogyan került oda. Mivel minden esetben ugyanabból a kezdeti állapotból indulunk ki, az egyensúlyváltozás (ΔH) mindig ugyanaz lesz.

A Hess-törvény alkalmazásai

A Hess-törvény legfontosabb alkalmazása, hogy gyakorlatilag bármely reakció reakcióentalpiáját közvetetten, más, egyszerűbb kémiai reakciók kombinációján keresztül ismerhetjük meg . Két különösen fontos példa van erre:

A reakcióentalpiák meghatározása a képződési entalpiákból

A természetben minden tiszta anyag egy vagy több kémiai elem atomjaiból áll. Ezért mindig felírhatunk egy egyenletet arra a reakcióra, amelyben az elemeiből tiszta anyag keletkezik azok legstabilabb természetes állapotában szabványos hőmérsékleti és nyomási körülmények között .

Az ilyen típusú kémiai reakciókat képződési reakcióknak nevezzük. Néhány példa a képződési reakciókra :

  • Folyékony víz képződési reakciója:
Képződési reakciók és Hess-törvény

  • Gáznemű ózonképződési reakció:
Képződési reakciók és Hess-törvény

  • Vas-oxid képződési reakció:
Képződési reakciók és Hess-törvény

A képződési reakciók meghatározásának módja miatt minden más elképzelhető kémiai reakció képződési reakciók kombinációjaként írható fel; egyesek előre, mások hátrafelé mennek. A Hess-törvénynek köszönhetően azt mondhatjuk, hogy a reakció reaktánsainak egyetlen lépésben történő közvetlen termékké történő átalakításához szükséges entalpiaváltozás megegyezik ezen képződési reakciók entalpiájával, amelyet a következő egyenletben foglalunk össze:

Képződési reakciók és Hess-törvény

Ebben az egyenletben ν a kiegyensúlyozott kémiai egyenlet sztöchiometrikus együtthatóját jelenti.

A rácsenergia Born-Haber ciklusa

A Born-Haber ciklus egy másik tipikus példa a Hess-törvény alkalmazására. Ebben az esetben a vegyületek rácsenergiájának meghatározásához olyan folyamatok entalpiáját, mint a fúzió, a párolgás, a kötés disszociációja, valamint az egyéb reakcióhők, például a képződési entalpiák, az ionizációs energiák és az elektronaffinitások használják fel a vegyületek rácsenergiájának meghatározására. Ez megfelel annak a folyamatnak az entalpiájának, amelynek során a kristályos ionos szilárd anyagot gáz halmazállapotú ionokra választják szét.

A Hess-törvénynek köszönhetően ezt az energiát közvetetten is meghatározhatjuk, felhasználva azt a tényt, hogy a közvetlen reakció egyetlen szakaszában bekövetkező entalpiaváltozása megegyezik bármely más, ugyanabból a szakaszból lezajló reakcióhalmaz entalpiájának összegével. állapotot ugyanabba a végső állapotba.

Hivatkozások

Atkins, P. és dePaula, J. (2014). Atkins’ Physical Chemistry (rev. szerk.). Oxford, Egyesült Királyság: Oxford University Press.

Chang, R. (2008). Fizikai kémia (3. kiadás). New York City, New York: McGraw Hill.

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS és Herranz, ZR (2020). Kémia (10. kiadás). New York City, NY: MCGRAW-HILL.

Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005). A termokémia alapelvei. Letöltve: http://www.saber.ula.ve/

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

Artículos relacionados