Prawo Hessa — entalpia reakcji z cyklu
Prawo Hessa: efekt cieplny reakcji (ΔH) zależy tylko od stanu początkowego i końcowego, a nie od drogi. Entalpia jest funkcją stanu — sumując ΔH etapów pośrednich, dostajemy ΔH reakcji sumarycznej, a suma po zamkniętym cyklu wynosi zero. Dzięki temu liczymy ΔH reakcji, których nie da się zmierzyć wprost. Wybierz drogę i entalpie etapów.
Dam Ci docelową entalpię reakcji ΔH₁ — dobierz entalpie dwóch etapów, aby ją uzyskać. ΔH₁ = ΔH₂ + ΔH₃.
Co się właśnie stało?
Policzyłeś entalpię spalania węgla do CO₂ na dwa sposoby: bezpośrednio (C + O₂ → CO₂) oraz w dwóch etapach przez tlenek węgla (C + ½O₂ → CO, potem CO + ½O₂ → CO₂). Wynik jest identyczny.
Prawo Hessa:
— entalpia reakcji równa się sumie entalpii etapów, na jakie tę reakcję rozłożymy. Dla naszego cyklu: .
Dlaczego to działa? Entalpia jest funkcją stanu:
ΔH zależy tylko od stanu początkowego i końcowego, a nie od drogi ani czasu przemiany — tak jak różnica wysokości między dwoma piętrami nie zależy od tego, którymi schodami wejdziesz. Stąd suma entalpii wokół zamkniętego cyklu jest zerowa:
Jak policzyć ΔH nieznanej reakcji?
Rozłóż ją na etapy o znanych entalpiach i dodaj (odwrócenie reakcji zmienia znak ΔH, przemnożenie równania — mnoży ΔH). Ta metoda to cykl Hessa; w wersji dla związków jonowych — cykl Borna–Habera.
Po co Ci to na maturze:
Zadania z termochemii prawie zawsze proszą o ΔH reakcji, której nie da się zmierzyć wprost. Chwyt: ustaw reakcje etapowe tak, by po dodaniu „skróciły się" produkty pośrednie i został szukany bilans — ΔH dodajesz po drodze.
Zapamiętaj: entalpia jest funkcją stanu — ΔH nie zależy od drogi, tylko od stanu początkowego i końcowego. Dlatego ΔH₁ = ΔH₂ + ΔH₃, a suma po zamkniętym cyklu = 0.
Teoria i wzory
Entalpia jako funkcja stanu
Entalpia to funkcja stanu — zależy tylko od aktualnego stanu układu, nie od drogi przemiany. (Ciepło i praca funkcjami stanu nie są.)
Prawo Hessa
Efekt cieplny reakcji () zależy tylko od stanu początkowego i końcowego, a nie od drogi: Suma po zamkniętym cyklu wynosi zero.
Zastosowanie
Dzięki temu liczymy reakcji, których nie da się zmierzyć wprost — dodając entalpie etapów pośrednich tak, by zsumowały się do równania szukanej reakcji. Odwracając etap, zmieniamy znak jego .
Oznaczenia: — zmiana entalpii reakcji, — entalpie reakcji pośrednich (składowych).
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Co mówi prawo Hessa?
Że ΔH reakcji jest sumą ΔH etapów i nie zależy od drogi przemiany, a jedynie od stanu początkowego i końcowego.
›Co to funkcja stanu?
Wielkość zależna tylko od aktualnego stanu układu (nie od historii). Entalpia i energia wewnętrzna to funkcje stanu; ciepło i praca — nie.
›Jak policzyć ΔH z etapów?
Dodaj entalpie kolejnych etapów tak, aby zsumowały się do równania szukanej reakcji (odwracając etap, zmieniamy znak ΔH).