Wróć do informacji o e-podręczniku Udostępnij materiał Wydrukuj
bg‑cyan

Prawo Hessa

Hessa
Prawo: Hessa
RTzXNfuBxi7A31
German Iwanowicz Hess (1802-1850)
Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: www.pl.wikipedia.org.

Obliczenie standardowej entalpiientalpiaentalpii jakiejkolwiek reakcji umożliwia prawo Hessaprawo Hessaprawo Hessa, które brzmi:
zmiana entalpii reakcji chemicznej nie zależy od drogi przemiany, a jedynie od efektów cieplnych stanu początkowego i końcowego.

Jest to podstawowe prawo procesów termodynamicznychproces termodynamicznyprocesów termodynamicznych, które zostało sformułowane przez rosyjskiego chemika Germana Hessa w 1840 r.

Aby prawo to zostało spełnione oraz by można było je zastosować, musi zostać zrealizowany jeden z warunków:

  • reakcja przebiega w stałej objętości;

  • reakcja przebiega w warunkach izobarycznychproces izobarycznyizobarycznych.

Prawo Hessa można wyrazić wzorem:

ΔH0=ΣnΔHp0ΣnΔHs0

gdzie:

ΔH0  – efekt cieplny reakcji chemicznej;

ΣnΔHp0 – suma zmian standardowej entalpii produktów;

ΣnΔHs0 – suma zmian standardowej entalpii substratów.

Prawo to można również przedstawić graficznie:

RS24HwQOy2c2z1
Graficzne przedstawienie prawa Hessa
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Entalpię reakcji można przedstawić, dodając efekty cieplne stanów pośrednich.

ΔH0 = ΔH10 + ΔH20 + ΔH30  + ΔH40 

Podczas rozwiązywania zadań z wykorzystaniem prawa Hessa, łączy się poszczególne równania chemiczne (dodaje stronami, odejmuje stronami, mnoży) tak, aby otrzymać równanie tej reakcji, której efekt cieplny jest obliczany. Działania matematyczne, które zostały dokonane na równaniach reakcji, należy następnie wykonać na wartościach entalpii poszczególnych reakcji chemicznych (dodać, odjąć, podzielić, pomnożyć).

1
Ćwiczenie 1

Znając entalpię następujących reakcji:

  1. N2(g)+O2(g)2 NO(g)            ΔH10=180kJ

  2. NO(g)+O2(g)2 NO2(g)              ΔH20=-112kJ

oblicz na podstawie prawa Hessa entalpię reakcji:

2 N2(g)+2 O2(g)2 NO2(g)            ΔHx0=?

1
Wypisz dane i szukane

Dane:

ΔH10 = 180 kJ

ΔH20 = -112 kJ

Szukane:

ΔHx0 = ?

Wypisz równania termochemiczne

NIndeks dolny 2(g) + OIndeks dolny 2(g) → 2 NOIndeks dolny (g)

2 NOIndeks dolny (g) + OIndeks dolny 2(g) → 2 NOIndeks dolny 2(g)

NIndeks dolny 2(g) + 2 OIndeks dolny 2(g) → 2 NOIndeks dolny 2Indeks dolny (g)

Metoda algebraicza

Równanie: NIndeks dolny 2(g) + 2OIndeks dolny 2(g) → 2 NOIndeks dolny 2Indeks dolny (g)

ΔHx0 można otrzymać jako algebraiczną sumę równania 1 i 2.

NIndeks dolny 2(g) + OIndeks dolny 2(g) → 2 NOIndeks dolny (g)                    Indeks dolny koniecΔH10 = 180 kJ

2 NOIndeks dolny (g) + OIndeks dolny 2(g) → 2 NOIndeks dolny 2(g)          Indeks dolny koniec ΔH20 = -112 kJ

Dodając do siebie oba równania, otrzymamy (pamiętaj: dodajesz równania chemiczne do siebie tylko wtedy, jeżeli ten sam związek znajduje się w obu równaniach jako produkt): N2(g) + O2(g) + 2 NO(g) + O2(g) 2 NO(g)+ 2 NO2(g) 

W wyniku uproszczenia równania reakcji otrzymujemy:

NIndeks dolny 2(g) + 2 OIndeks dolny 2(g) → 2 NOIndeks dolny 2Indeks dolny (g)

Całkowitą entalpię reakcji możemy obliczyć, dodając do siebie wartości entalpii reakcji 1 i 2:
 ΔHx0=ΔH10+ΔH20 = 180 kJ + (-112 kJ) = 68 kJ.

Metoda graficzna
R1eKExtZPv2eg
Graficzne przedstawienie obliczeń efektu cieplnego reakcji
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Zapisz odpowiedź

Standardowa entalpia tworzenia tlenku azotu(IV) wynosi 68 kJ.

bg‑cyan

Efekt energetyczny reakcji

Każdej przemianie chemicznej i fizycznej towarzyszy określony efekt cieplnyciepło reakcji chemicznejefekt cieplny, który można określić jako ilość energii wymienionej w postaci ciepła między układem a otoczeniem. Wyróżnia się dwa typy przemian związanych z wymianą energii:

Rx06M9hAWjmcc1
Schematy procesów egzoenergetycznych i endoenergetycznych
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RQIGHjjaVxEFj
Porównanie procesu egzoenergetycznego i endoenergetycznego
Źródło: GroMar Sp. z o.o. opracowano na podstawie M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa – Bielsko-Biała 2010, licencja: CC BY-SA 3.0.

Kiedy energia jest wydzielana z układu – reakcję nazywamy egzoenergetyczną, a kiedy jest pochłaniana przez układ – endoenergetyczną.

Słownik

entalpia
entalpia

(gr. enthálpō „rozgrzewam”) potencjał termodynamiczny w procesach przebiegających bez zmian entropii i ciśnienia; w procesach odwracalnych, które zachodzą pod stałym ciśnieniem (izobarycznym), zmiana entalpii jest równa ilości ciepła dostarczonej układowi

proces izobaryczny
proces izobaryczny

proces termodynamiczny, podczas którego ciśnienie nie ulega zmianie

proces termodynamiczny
proces termodynamiczny

termodynamiczny proces; przemiana termodynamiczna; ciągła zmiana w czasie termodynamicznego stanu układu, od stanu początkowego do końcowego, które są stanami równowagi termodynamicznej

ciepło reakcji chemicznej
ciepło reakcji chemicznej

ilość ciepła wydzielona (pochłonięta) podczas reakcji chemicznej między substancjami w stanie podstawowym, przy przereagowaniu w stałej temperaturze stechiometrycznych ilości substancji (ilości zgodnych z zapisem stechiometrycznego równania reakcji) w określonych warunkach

prawo Hessa
prawo Hessa

podstawowe prawo termochemii, które głosi, że ciepło reakcji chem. izochorycznej lub izobarycznej, gdy układ wykonuje tylko pracę objętościową, nie zależy od stanów pośrednich, tj. od drogi reakcji, a tylko od początkowego i końcowego stanu układu i jest równe sumie efektów cieplnych poszczególnych etapów reakcji

Bibliografia

M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa – Bielsko‑Biała 2010.