Hessův zákon

Hessův zákon je základní zákon termochemie , který je formulován takto:

Jinými slovy, množství tepla uvolněného nebo absorbovaného v jakémkoli procesu (při p, T = const nebo V, T = const) je vždy stejné, bez ohledu na to, zda tato chemická přeměna probíhá v jednom nebo několika fázích (za předpokladu, že teplota , tlakové a agregační stavy látek jsou stejné). Například oxidace glukózy v těle probíhá podle velmi složitého vícestupňového mechanismu, ale celkový tepelný účinek všech fází tohoto procesu se rovná spalnému teplu glukózy. Jinými slovy, Hessův zákon je tvrzení, že tepelný účinek reakce (Q p = ΔH p,T nebo Q V =ΔU V,T ) je stavová funkce. Tepelný účinek reakce (který je definován pouze pro izobaricko-izotermické nebo izochoricko-izotermické procesy) by neměl být zaměňován s teplem (Q) uvolněným nebo absorbovaným během procesu nebo reakce. Obecně platí, že teplo není stavová funkce a není popsáno Hessovým zákonem.

Na obrázku je schematicky znázorněn některý zobecněný chemický proces přeměny výchozích látek A 1 , A 2 ... na reakční produkty B 1 , B 2 ..., který lze provádět různými způsoby v jednom, dvou popř. tři stupně, z nichž každý je doprovázen tepelným efektem ΔH i . Podle Hessova zákona jsou tepelné účinky všech těchto reakcí spojeny následujícím vztahem:

Zákon objevil ruský chemik G. I. Hess v roce 1841; je to zvláštní případ prvního zákona termodynamiky , jak je aplikován na chemické reakce. Praktický význam Hessova zákona spočívá v tom, že umožňuje vypočítat tepelné účinky široké škály chemických procesů; k tomu se obvykle používá řada důsledků z toho.

Důsledky Hessova zákona

S použitím tabulkových hodnot tepl tvorby nebo spalování látek je tedy možné vypočítat reakční teplo, aniž byste se museli uchylovat k experimentům. Tabulkové hodnoty tepl tvorby a spalování látek se obvykle vztahují k tzv. standardní podmínky . Pro výpočet tepla procesu probíhajícího za jiných podmínek je nutné použít další zákony termochemie, například Kirchhoffův zákon , který popisuje závislost tepelného účinku reakce na teplotě.

Příklady aplikací

Příklad 1

Otázka:

Vzhledem k tomu:

Elektronová afinita chloru = -363,66 kJ/mol

Každá z těchto veličin je z definice naprosto stejná jako změny entalpií reakcí vzniku látek (kterým se v chemickém odborném žargonu stručně říká „entalpie látek“ nebo „enthalpie tvorby látek“) a stejně jako změny v entalpie reakcí spalování látek (v odborném žargonu "entalpie spalování") - stejně tak tyto tepelné efekty charakterizují každou konkrétní reakci. Nejprve vypíšeme tyto reakce přiřazené k názvům tepelných efektů (pro usnadnění budou reakce očíslovány níže):

ΔH f, 298 (KCl) charakterizuje reakci (č. 1) tvorby KCl z jednoduchých látek, které jsou stabilní při daném p, T:

Atomizace ΔH 298 (K (s)) charakterizuje reakci (č. 2):

Ionizace ΔH 298 (K (g)) charakterizuje reakci (č. 3):

Disociace ΔH 298 (Cl 2 (g)) charakterizuje reakci (č. 4):

Elektronová afinita chloru charakterizuje reakci (č. 5):

Úkolem je z těchto reakčních rovnic sečíst danou reakční rovnici - energie krystalové mřížky KCl charakterizuje reakci (č. 6):

Chcete-li to provést, vezměte reakce v následující kombinaci: č. 6 \u003d č. 1 + (-0,5) č. 4 + (-1) č. 5 + (-1) č. 2 + (-1) č. 3 \u003d č. 1 - 0,5 #4 - #5 - #2 - #3. Při sčítání reakčních rovnic se sčítají tepelné efekty (se stejnými koeficienty, kterými byly reakce násobeny). To znamená, ΔH 6 = ΔH 1 - 0,5 ΔH 4 - ΔH 5 - ΔH 2 - ΔH 3

Součet těchto reakcí:

Po redukci dostaneme:

Podle potřeby to znamená, že sumace reakcí byla provedena správně a výsledný celkový tepelný efekt přesně charakterizuje požadovanou reakci.


Příklad 2

Vzhledem k tomu:

Najděte ΔH f reakce:

Po vynásobení reakcí čísly (včetně -1, to znamená obrácení reakcí), a tedy vynásobení změn entalpie těchto reakcí stejnými čísly, dostaneme:

Po sečtení těchto reakčních rovnic a vložení podobných členů výsledné rovnice dostaneme:


Literatura

Odkazy