Hess’s Law

Statement of Hess’s Law

Hess’s law of constant heat summation states that the total enthalpy change in a particular reaction is constant regardless whether it occurs in one step or more step or more.

Explicação da Lei de Hess

Segundo a lei de Hess, se A reagir para formar o produto B, não importa quantos passos envolvidos para obter o produto, a mudança total de entalpia será a mesma. Assim, a reacção pode acontecer num passo em que a mudança de entalpia é ΔH1. Se ocorrer em duas etapas, as mudanças de entalpia destas duas etapas são ΔH2 e ΔH3. Se ocorrer em três passos, as mudanças de entalpia são ΔH4 , ΔH5 e ΔH6.

Ver página para autor , via Wikimedia Commons

Assim, de acordo com a lei,

ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 = ΔH4 + ΔH5 + ΔH6

Exemplo

Formação de dióxido de carbono a partir de carbono e oxigénio pode ocorrer num ou dois passos. Em duas etapas pode ser formado através da produção de monóxido de carbono.

Numa etapa,

C(s) + O2(g) → CO2 ΔH1 = -393 kJ/mol ……………..(i)

Em dois passos,

passo 1: C(s) + 1/2O2(g) → CO ΔH2 = -111 kJ/mol

passo 2: CO(g) + 1/2O2(g) → CO2 ΔH3 = -282 kJ/mol
_____________________________________
Mudança geral: C(s) + O2(g) → CO2 ΔH2+3 = -393 kJ/mol = ΔH1

Esta é a mesma equação (i) e a mudança de calor também coincide com essa. Assim, ΔH1 = ΔH2+3.

Por Johannes Schneider (Trabalho próprio) , via Wikimedia Commons

Assim está provado que a lei de Hess é verdadeira.

Aplicações

Utilizando a lei de Hess a entalpia de uma reacção particular pode ser calculada. Por vezes é impossível medir de qualquer outra forma.

Cálculo da entalpia de formação

A mudança de entalpia de formação pode ser calculada se conhecermos a entalpia de formação dos reagentes e produtos. Como por exemplo, o gás etileno e o gás cloreto de hidrogénio reagem para formar o gás cloroetano.

C2H4(g) + HCl(g) → C2H5Cl(g) ΔHf = ? kJ/mol ……………..(ii)

A mudança de entalpia de formação desta reacção precisa de ser calculada. Podemos calcular isso conhecendo o calor da formação do gás etileno, do gás cloreto de hidrogénio e do gás cloroetano dos seus elementos.

2C(s) + 2H2(g) → C2H4(g) ΔHf1 = +52.2 kJ/mol……………….(iii)

1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) → HCl(g) ΔHf2 = -92.3 kJ/mol…………(iv)

2C(s) + 2,5H2(g) + 1/2Cl2 → C2H5Cl(g) ΔHf3 = -109 kJ/mol………..(v)

p>Então, adicionando (iii) e (iv), obtemos

p>2C(s) + 2,5H2(g) + 2Cl2(g) → C2H4(g) + HCl(g) ΔHf1+f2 = -40.1 kJ/mol…………(vi)

Então, subtraindo (vi) de (v), obtemos

C2H4(g) + HCl(g) → C2H5Cl(g) ΔHf = -68,9 kJ/mol ……………..(vii)

A equação (ii) e (vii) são as mesmas, pelo que a mudança de entalpia da formação do gás cloroetano a partir do gás etileno e do gás cloreto de hidrogénio é de -68.9 kJ/mol.

Cálculo da entalpia de formação a partir da entalpia de combustão

A mudança de entalpia de formação pode ser calculada se soubermos a entalpia de combustão dos reagentes e produtos. Como por exemplo, o carbono sólido e o gás hidrogênio reagem para formar gás metano.

C(s) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH1 = ? kJ/mol ……………..(viii)

A mudança de entalpia de formação desta reacção precisa de ser calculada. Podemos calcular isso conhecendo o calor de combustão do carbono, hidrogénio e metano.

C(s) + O2(g) → CO2(g) ΔHc1 = -393.7 kJ/mol……………….(ix)

H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ΔHc2 = -285,7 kJ/mol…………(x)

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ΔHc3 = -890,3 kJ/mol………..(xi)

Então, fazendo (ix) + , obtemos

C(s) + 2H2(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) ΔH2 = -965.1 kJ/mol…………(xii)

Então, subtraindo (xi) de (xii), obtemos

C(s) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH1 = -74.8 kJ/mol…………(xiii)

A equação (viii) e (xiii) são iguais, pelo que a mudança de entalpia da formação do gás metano a partir do carbono e hidrogénio é de -74,8 kJ/mol.

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