Ο νόμος του Hess για τη σταθερή άθροιση θερμότητας

Ο νόμος του Hess φέρει την ετικέτα του Germain Hess, γεννημένος στην Ελβετία. Ήταν γιατρός και χημικός. Το 1840 δημοσίευσε το νόμο του Hess. Ο νόμος του Hess λέει ότι η συνολική μεταβολή της ενθαλπίας κατά την ίδια πορεία μιας χημικής αντίδρασης είναι ανεξάρτητη από τον αριθμό των βημάτων που έχουν γίνει.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της γενικής ενέργειας που απαιτείται για μια χημική αντίδραση, ενώ μπορεί να κατανεμηθεί σε τεχνητά βήματα που μπορεί να είναι ευκολότερο να χαρακτηριστούν ξεχωριστά. Επιπλέον, είναι γνωστό ότι εκφράζει την πίστη στη διατήρηση της ενέργειας. Ο νόμος του Hess είναι επίσης ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής.

Η σημασία του νόμου του Hess

Κάθε μόριο ή άτομο περιέχει ενέργεια μέσα του. Η ενέργεια μέσα σε αυτές τις ουσίες εξαρτάται από τη φύση της δύναμης που υπάρχει στη θερμοκρασία και στην ουσία. Όταν το μόριο ή το άτομο διέρχεται από τις χημικές αντιδράσεις, μερικά άτομα σπάνε και μερικοί νέοι δεσμοί παρασκευάζονται. Περιλαμβάνει ενέργεια, σπάσιμο και δημιουργία δεσμών.

Η ενέργεια των μεταβολών θερμότητας των αντιδράσεων που μετράται σε σταθερό όγκο αναφέρεται ως εσωτερική μεταβολή ενέργειας ΔE και η ενέργεια που μετράται σε σταθερή πίεση αναφέρεται ως ενθαλπία ΔH.

Απλώς η καθαρή αξία όλων των αντιδράσεων ή προϊόντων που σχηματίζονται παρέχεται από τις πειραματικές μετρήσεις.

Η εξήγηση του νόμου του Hess για τη σταθερή άθροιση θερμότητας

Ο νόμος του Hess επηρεάζει συνήθως τις ιδιότητες των συναρτήσεων κατάστασης, οι οποίες είναι η τιμή των συναρτήσεων κατάστασης δεν εξαρτάται από τη διαδρομή που ακολουθείται για διάσπαση ή σχηματισμό, αλλά αντίθετα, η τιμή των συναρτήσεων κατάστασης εξαρτάται μόνο από την κατάσταση τη στιγμή που είναι πίεση, όγκος, θερμοκρασία κ.λπ. . 

Για μια αντίδραση πολλαπλών σταδίων, όπως δηλώνεται από το νόμο του Hess, η βασική αντίδραση ενθαλπίας είναι ανεξάρτητη από τον αριθμό των βημάτων που έχουν ληφθεί ή την οδό, σχετικά είναι το άθροισμα των τυπικών ενθαλπιών της μέτριας αντίδρασης που εμπλέκεται σε παρόμοια θερμοκρασία.

Ολική αλλαγή στην ενθαλπία,  𝞓H=𝛴𝞓Hreaction

Όπου 𝛴𝞓Hreaction =Μεταβολή αθροίσματος στις αντιδράσεις ενθαλπίας

Ο κύριος στόχος είναι να μετρηθούν οι ενθαλπίες για διάφορες αντιδράσεις εξουδετέρωσης με βάση το οξύ και στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν αυτές οι πληροφορίες και να αφήσουμε τον νόμο του Hess να καθορίσει τις ενθαλπίες αντίδρασης για τους δύο τύπους αλάτων σε ένα εμποτισμένο διάλυμα.

Ο νόμος του Hess για το σταθερό άθροισμα θερμότητας και η εφαρμογή του

Λέει ότι η ολική ενθαλπία αλλάζει ενώ μια αντίδραση είναι ίδια είτε η αντίδραση είναι σε ένα βήμα είτε σε διάφορα στάδια. Η αλλαγή της ενθαλπίας σε μια φυσική ή μια χημική διεργασία είναι η ίδια είτε η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε ένα στάδιο είτε σε διάφορα στάδια.

Για παράδειγμα, ας πούμε ότι, 

Σε στερεά κατάσταση, ο άνθρακας θερμαίνεται με οξυγόνο, το οποίο μας δίνει περαιτέρω διοξείδιο του άνθρακα, και εδώ η μεταβολή της ενθαλπίας είναι -94 Kcal.

C(S)+O2(g)→CO2(g)    :△H=-94Kcal

Τώρα, ας πούμε ότι η ακριβής αντίδραση πραγματοποιείται σε διάφορα στάδια, οπότε το ίδιο το αρχικό στάδιο είναι ότι ο άνθρακας μετατρέπεται σε μονοξείδιο του άνθρακα και στη συνέχεια οξειδώνεται σε διοξείδιο του άνθρακα. Και εδώ το αρχικό βήμα είναι, η μεταβολή της ενθαλπίας είναι -26,4 Kcal και η ενθαλπία σε -67,6 Kcal στο δεύτερο βήμα.

Όπως αναφέρεται παραπάνω στο νόμο του Hess για το άθροισμα θερμότητας, είτε η αντίδραση εκτελείται σε ένα στάδιο είτε σε πολλά στάδια, η μεταβολή της ενθαλπίας παραμένει σταθερή.

Η εφαρμογή

Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της θερμότητας πολλών αντιδράσεων που δεν λαμβάνουν χώρα άμεσα. Είναι χρήσιμο να ανακαλύψουμε τη θερμότητα από εξαιρετικά αργές αντιδράσεις.

Η κύρια χρήση του νόμου του Hess για το σταθερό άθροισμα θερμότητας και η εφαρμογή του είναι ο υπολογισμός πολλών αντιδράσεων που δεν λαμβάνουν χώρα άμεσα. Χρησιμοποιείται επίσης για την εύρεση της θερμότητας μιας αντίδρασης, της θερμότητας σχηματισμού ασταθών μέτριων ενώσεων, της ενέργειας του πλέγματος του κρυστάλλου, της θερμότητας της μετάπτωσης.

Συμπέρασμα 

Ο νόμος του Hess για το σταθερό άθροισμα θερμότητας, δηλώνει ότι σε περίπτωση που μια χημική αντίδραση συμβεί σε διάφορα στάδια ή ένα στάδιο, η μεταβολή της θερμότητας είναι η ίδια που αναφέρεται και ως αλλαγή ενθαλπίας. Ο νόμος του Hess για το άθροισμα θερμότητας αναγνωρίζεται ως έκφραση της αρχής της διατήρησης της ενέργειας και όπως επίσης αναφέρεται στον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής. Η χρήση του νόμου του Hess για τη σταθερή άθροιση θερμότητας είναι να ανακαλύψει τη συνολική ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για μια χημική αντίδραση, η οποία μπορεί περαιτέρω να κατανεμηθεί σε αφύσικα βήματα που είναι σχετικά διαχειρίσιμο.