กฎของเฮสส์คืออะไร?

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


กฎของเฮสส์ระบุโดยนักเคมีชาวสวิส เฮอร์เมน เฮสส์ และเน้นความจริงที่ว่าเอนทัลปีเป็นหน้าที่ของรัฐ ข้อความของกฎหมายนี้อ่าน:

« การเปลี่ยนแปลงเอนทัลปี (ΔH) ของปฏิกิริยาเคมีที่ชุดของสารตั้งต้นถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์จะเหมือนกันโดยไม่คำนึงว่ากระบวนการจะดำเนินการในขั้นตอนเดียวหรือหลายขั้นตอนต่อเนื่องกัน »

กล่าวอีกนัยหนึ่งการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของปฏิกิริยาไม่ขึ้นกับเส้นทางจากสารตั้งต้นไปสู่ผลิตภัณฑ์ นี่เป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเอนทัลปี ( Hไม่ใช่ ΔH) เป็นฟังก์ชันสถานะ ซึ่งหมายความว่าค่าของมันขึ้นอยู่กับสถานะปัจจุบันของระบบเท่านั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าระบบไปถึงมันได้อย่างไร

กฎของเฮสส์เป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของอุณหเคมีและอนุญาตให้สร้างมาตราส่วนสัมพัทธ์ของการวัดค่าเอนทาลปีของสารเคมีต่าง ๆ จากสถานะอ้างอิงบางสถานะซึ่งสอดคล้องกับสารองค์ประกอบในสถานะธรรมชาติส่วนใหญ่ เสถียร ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานตามที่จะ จะเห็นในภายหลัง

คำอธิบายกฎของเฮสส์

เนื่องจาก ΔH ถูกกำหนดโดยความแตกต่างระหว่างเอนทาลปีของผลิตภัณฑ์และของสารตั้งต้น และเอนทาลปีแต่ละตัวจะขึ้นอยู่กับสถานะที่พบสารเคมีที่เกี่ยวข้องเท่านั้น จากนั้นความแตกต่างระหว่างเอนทาลปีทั้งสองก็จะเป็นอิสระจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น

มีการเปรียบเทียบมากมายที่ช่วยให้เราเข้าใจแนวคิดนี้ด้วยวิธีง่ายๆ ตัวอย่างคือการดูเอนทาลปีของสารเป็นยอดคงเหลือในบัญชีออมทรัพย์ มีความสมดุล (หรือเอนทาลปี) ในสารตั้งต้นก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมี และจะมีความสมดุลหลังจากเกิดปฏิกิริยาแล้ว ความแตกต่างระหว่างยอดคงเหลือทั้งสองนั้นขึ้นอยู่กับจำนวนการฝากหรือถอนเงิน คุณสามารถทำการฝากเงินครั้งเดียว หรือคุณอาจทำการฝากและถอนหลายครั้ง แต่เมื่อคุณไปถึงผลิตภัณฑ์และได้รับยอดคงเหลือสุดท้าย มันจะเหมือนเดิมไม่ว่าคุณจะไปถึงที่นั่นด้วยวิธีใด เนื่องจากในทุกกรณีเราเริ่มต้นจากสถานะเริ่มต้นเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงสมดุล (ΔH) จะเหมือนกันเสมอ

การประยุกต์ใช้กฎของ Hess

การประยุกต์ใช้กฎของเฮสส์ที่สำคัญที่สุดคือการช่วยให้เราทราบเอนทาลปีของปฏิกิริยาของปฏิกิริยาใดๆ ในทางปฏิบัติโดยทางอ้อมผ่านการรวมกันของปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ ที่ง่ายกว่า มีสองตัวอย่างที่สำคัญเป็นพิเศษในเรื่องนี้:

การกำหนดเอนทาลปีของปฏิกิริยาจากเอนทาลปีของการก่อตัว

สารบริสุทธิ์ทั้งหมดในธรรมชาติประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไป ดังนั้นเราจึงสามารถเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาที่สารบริสุทธิ์ก่อตัวขึ้นจากองค์ประกอบในสภาพธรรมชาติที่เสถียรที่สุดภายใต้สภาวะมาตรฐานของอุณหภูมิและความดันได้เสมอ

ปฏิกิริยาเคมีประเภทนี้เรียกว่าปฏิกิริยาการก่อตัว ตัวอย่าง ของ ปฏิกิริยาการก่อตัว ได้แก่:

  • ปฏิกิริยาการก่อตัวของน้ำในสถานะของเหลว:
ปฏิกิริยาการก่อตัวและกฎของเฮสส์

  • ปฏิกิริยาการเกิดก๊าซโอโซน:
ปฏิกิริยาการก่อตัวและกฎของเฮสส์

  • ปฏิกิริยาการเกิดเฟอริกออกไซด์:
ปฏิกิริยาการก่อตัวและกฎของเฮสส์

เนื่องจากวิธีการกำหนดปฏิกิริยาการก่อตัว ปฏิกิริยาเคมีอื่น ๆ ที่สามารถจินตนาการได้ทั้งหมดสามารถเขียนเป็นการรวมกันของปฏิกิริยาการก่อตัว บางคนไปข้างหน้าและคนอื่น ๆ ย้อนกลับ ต้องขอบคุณกฎของเฮสส์ เราสามารถพูดได้ว่าการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีเพื่อเปลี่ยนสารตั้งต้นของปฏิกิริยาโดยตรงเป็นผลิตภัณฑ์ในขั้นตอนเดียว มีค่าเท่ากับเอนทาลปีของปฏิกิริยาการก่อตัวทั้งหมดนี้ ซึ่งสรุปได้ในสมการต่อไปนี้:

ปฏิกิริยาการก่อตัวและกฎของเฮสส์

ในสมการ นี้ ν แทนค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสารสัมพันธ์ของสมการเคมีที่ดุลแล้ว

วัฏจักรบอร์น-ฮาเบอร์ของพลังงานแลตทิซ

วงจรการเกิด-ฮาเบอร์เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของการประยุกต์กฎของเฮสส์ ในกรณีนี้ เอนทาลปีของกระบวนการต่างๆ เช่น ฟิวชัน การกลายเป็นไอ การแยกตัวของพันธะ ตลอดจนความร้อนจากปฏิกิริยาอื่นๆ เช่น เอนทาลปีของการก่อตัว พลังงานไอออไนเซชัน และความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนจะถูกใช้เพื่อกำหนดพลังงานแลตทิซของสารประกอบไอออนิก สิ่งนี้สอดคล้องกับเอนทัลปีของกระบวนการที่ของแข็งไอออนิกที่เป็นผลึกถูกแยกออกเป็นไอออนในสถานะก๊าซ

ด้วยกฎของเฮสส์ เราสามารถกำหนดพลังงานนี้ทางอ้อมโดยใช้ความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงเอนทัลปีของปฏิกิริยาโดยตรงในขั้นเดียวจะเท่ากับผลรวมของเอนทาลปีของปฏิกิริยาชุดอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นจากขั้นเดียวกัน เข้าสู่สถานะสุดท้ายเดียวกัน

อ้างอิง

Atkins, P., & dePaula, J. (2014). เคมีเชิงฟิสิกส์ของ Atkins (ฉบับปรับปรุง) อ็อกซ์ฟอร์ด สหราชอาณาจักร: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด.

ช้าง ร. (2551). เคมีเชิงฟิสิกส์ (ฉบับที่ 3) นิวยอร์กซิตี้, นิวยอร์ก: McGraw Hill

Chang, R., Manzo, Á. ร. โลเปซ PS และเฮอร์รานซ์ ZR (2020) เคมี (ฉบับที่ 10) นครนิวยอร์ก รัฐนิวยอร์ก: MCGRAW-HILL

Suárez, T., Fontal, B., Meyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., Romero, I. (2005) หลักการของอุณหเคมี สืบค้นจากhttp://www.saber.ula.ve/

-โฆษณา-

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

Artículos relacionados