Calcolo dei cambiamenti di entalpia usando la legge di Hess

La Legge di Hess, nota anche come "Legge della Sommatoria del Calore Costante", afferma che l'entalpia totale di una reazione chimica è la somma dei cambiamenti di entalpia per le fasi della reazione. Pertanto, è possibile trovare il cambiamento di entalpia suddividendo una reazione in fasi componenti che hanno valori di entalpia noti. Questo problema di esempio mostra strategie su come usare la Legge di Hess per trovare il cambiamento di entalpia di una reazione usando dati di entalpia di reazioni simili.

Problema di cambiamento dell'entalpia della legge di Hess

Qual è il valore di ΔH per la seguente reazione?

CS₂(l) + 3 O₂(g) → CO₂(g) + 2 SO₂(G)

Dato:

C (s) + O₂(g) → CO₂(G); AH_f = -393,5 kJ / mol
S (s) + O₂(g) → SO₂(G); AH_f = -296,8 kJ / mol
C (s) + 2 S (s) → CS₂(L); AH_f = 87,9 kJ / mol

Soluzione

La legge di Hess afferma che il cambiamento totale dell'entalpia non dipende dal percorso intrapreso dall'inizio alla fine. L'entalpia può essere calcolata in un grande passo o in più piccoli passi.

Per risolvere questo tipo di problema, organizzare le reazioni chimiche date in cui l'effetto totale produce la reazione necessaria. Ci sono alcune regole che devi seguire quando manipoli una reazione.

1. La reazione può essere invertita. Questo cambierà il segno di ΔH_f.
2. La reazione può essere moltiplicata per una costante. Il valore di ΔH_f deve essere moltiplicato per la stessa costante.
3. È possibile utilizzare qualsiasi combinazione delle prime due regole.

Trovare un percorso corretto è diverso per ogni problema di legge di Hess e può richiedere alcuni tentativi ed errori. Un buon punto di partenza è trovare uno dei reagenti o prodotti in cui vi è una sola talpa nella reazione. Hai bisogno di un CO₂, e la prima reazione ha un CO₂ dal lato del prodotto.

C (s) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH_f = -393,5 kJ / mol

Questo ti dà il CO₂ è necessario sul lato del prodotto e uno di O₂ talpe di cui hai bisogno sul lato reagente. Per ottenere altri due O₂ talpe, usa la seconda equazione e moltiplicala per due. Ricorda di moltiplicare ΔH_f anche da due.

2 S (+) + 2 O₂(g) → 2 SO₂(g), ΔH_f = 2 (-326,8 kJ / mol)

Ora hai due S in più e una molecola in C in più sul lato reagente che non ti servono. La terza reazione ha anche due S e una C sul lato reagente. Invertire questa reazione per portare le molecole dal lato del prodotto. Ricordarsi di cambiare il segno su ΔH_f.

CS₂(l) → C (s) + 2 S (s), ΔH_f = -87,9 kJ / mol

Quando vengono aggiunte tutte e tre le reazioni, gli altri due atomi di zolfo e uno in più di carbonio vengono cancellati, lasciando la reazione target. Non resta che sommare i valori di ΔH_f.

ΔH = -393,5 kJ / mol + 2 (-296,8 kJ / mol) + (-87,9 kJ / mol)
ΔH = -393,5 kJ / mol - 593,6 kJ / mol - 87,9 kJ / mol
ΔH = -1075,0 kJ / mol

Risposta: La variazione di entalpia per la reazione è -1075,0 kJ / mol.

Fatti sulla legge di Hess

• La legge di Hess prende il nome dal chimico e medico russo Germain Hess. Hess studiò la termochimica e pubblicò la sua legge di termochimica nel 1840.
• Per applicare la Legge di Hess, tutte le fasi del componente di una reazione chimica devono avvenire alla stessa temperatura.
• La Legge di Hess può essere usata per calcolare l'entropia e l'energia di Gibb oltre all'entalpia.