Πώς χρησιμοποιείται ο νόμος Hess για τη μέτρηση της ενθαλπίας μιας επιθυμητής αντίδρασης;

Ο νόμος του Hess είναι μια θεμελιώδης αρχή στη θερμοχημεία που μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την αλλαγή ενθαλπίας (ΔH) μιας αντίδρασης, ακόμη και αν είναι δύσκολο ή αδύνατο να μετρηθεί άμεσα. Δείτε πώς λειτουργεί:

Η αρχή:

Ο νόμος του Hess δηλώνει ότι η αλλαγή ενθαλπίας μιας αντίδρασης είναι ανεξάρτητη από την οδό που λαμβάνεται. Αυτό σημαίνει ότι εάν μια αντίδραση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε πολλαπλά στάδια, η συνολική αλλαγή ενθαλπίας για την αντίδραση είναι το άθροισμα των αλλαγών ενθαλπίας για κάθε μεμονωμένο βήμα.

Πώς να χρησιμοποιήσετε το νόμο του Hess:

1. Προσδιορίστε την επιθυμητή αντίδραση: Προσδιορίστε την ισορροπημένη χημική εξίσωση για την αντίδραση που θέλετε να βρείτε την αλλαγή ενθαλπίας.

2. Βρείτε γνωστές αντιδράσεις: Αναζητήστε ή να δίνετε αλλαγές ενθαλπίας (ΔH) για άλλες αντιδράσεις που περιλαμβάνουν τα ίδια αντιδραστήρια και προϊόντα με την επιθυμητή αντίδραση, αλλά ενδεχομένως σε διαφορετικούς συνδυασμούς ή στοιχειομετρικές.

3. χειραγωγήστε τις γνωστές αντιδράσεις: Χρησιμοποιήστε τους ακόλουθους κανόνες για να χειριστείτε τις γνωστές αντιδράσεις για να ταιριάζει με την επιθυμητή αντίδραση:

* Αντίστροφη αντίδραση: Εάν μια γνωστή αντίδραση είναι το αντίστροφο της επιθυμητής αντίδρασης, αλλάξτε το σημάδι της ΔH.

* πολλαπλασιάστε μια αντίδραση: Εάν μια γνωστή αντίδραση έχει διαφορετική στοιχειομετρία από την επιθυμητή αντίδραση, πολλαπλασιάστε ολόκληρη την αντίδραση (συμπεριλαμβανομένου του ΔH) από τον απαραίτητο παράγοντα.

* Συνδυάστε τις αντιδράσεις: Προσθέστε τις χειρισμένες γνωστές αντιδράσεις μαζί, ακυρώνοντας τυχόν είδη που εμφανίζονται και στις δύο πλευρές των εξισώσεων.

4. Υπολογίστε την αλλαγή ενθαλπίας: Μόλις οι χειρισμένες γνωστές αντιδράσεις προστεθούν στην επιθυμητή αντίδραση, προσθέστε τις αντίστοιχες τιμές ΔH μαζί για να πάρουν το ΔH για την επιθυμητή αντίδραση.

Παράδειγμα:

Ας πούμε ότι θέλουμε να βρούμε την αλλαγή ενθαλπίας για την αντίδραση:

a + b → c (επιθυμητή αντίδραση)

Έχουμε τις ακόλουθες γνωστές αντιδράσεις:

1. A + d → e δH =-100 kJ/mol

2. D + b → f δh =+50 kJ/mol

3. C + F → E ΔH =+200 kJ/mol

Δείτε πώς να χρησιμοποιήσετε το νόμο του Hess:

1. Αντίστροφη αντίδραση 3: C + F → E γίνεται E → C + F (ΔH =-200 kJ/mol)

2. Συνδυάστε τις αντιδράσεις:

* A + D → E (ΔH =-100 kJ/mol)

* D + B → F (ΔH =+50 kJ/mol)

* E → C + F (ΔH =-200 kJ/mol)

------------------------------------------------------------------------

A + B → C (ΔH =-250 kJ/mol)

Επομένως, η αλλαγή ενθαλπίας για την επιθυμητή αντίδραση a + b → c είναι -250 kJ/mol

Πλεονεκτήματα του νόμου του Hess:

* Επιτρέπει τον υπολογισμό των αλλαγών ενθαλπίας για αντιδράσεις που είναι δύσκολες ή αδύνατο να μετρηθούν άμεσα.

* Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της αλλαγής ενθαλπίας μιας αντίδρασης που δεν έχει μελετηθεί πειραματικά.

* Παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για την κατανόηση της ενεργείας των χημικών αντιδράσεων.

Σημαντική σημείωση: Ο νόμος του Hess προϋποθέτει ότι η ενθαλπία είναι μια κατάσταση κατάστασης, που σημαίνει ότι η αλλαγή της είναι ανεξάρτητη από τη διαδρομή που λαμβάνεται. Αυτό ισχύει γενικά για τις περισσότερες αντιδράσεις υπό τυποποιημένες συνθήκες.