Loi de Hess et les calculs de changement enthalpie
LOI DE HESS ET ENTHALPY CALCULS DE CHANGEMENT
Cette page explique la loi de Hess, et l'utilise pour faire des calculs simples de changement d'enthalpie impliquant des changements enthalpie de réaction, la formation et la combustion.
Déclarant la loi de Hess
La loi de Hess est la loi la plus importante dans cette partie de la chimie. La plupart des calculs en découlent. Ça dit.
La variation d'enthalpie qui accompagne un changement chimique est indépendant de la voie par laquelle le changement chimique se produit.
Expliquer la loi de Hess
La loi de Hess dit que si vous convertissez réactifs A dans les produits B, le changement global d'enthalpie sera exactement la même si vous le faites en une étape ou deux étapes ou plusieurs étapes cependant.
Si vous regardez le changement sur un diagramme enthalpie, qui est en fait assez évident.
Cela montre les variations d'enthalpie pour une réaction exothermique à l'aide de deux façons différentes d'obtenir à partir de réactifs A à B. produits Dans un cas, vous faites une conversion directe; dans l'autre, vous utilisez un processus en deux étapes impliquant des intermédiaires.
Dans les deux cas, le changement global d'enthalpie doit être le même, car elle est régie par les positions relatives des réactifs et des produits sur le diagramme d'enthalpie.
Si vous passez par les intermédiaires, vous ne devez mettre dans un peu d'énergie thermique supplémentaire pour commencer, mais vous l'obtenez à nouveau dans la deuxième étape de la séquence de réaction.
Cependant, de nombreuses étapes de la réaction se fait en fin de compte le changement global d'enthalpie sera le même, parce que les positions des réactifs et des produits sur un diagramme d'enthalpie sera toujours le même.
Note: Il est peut-être source de confusion que je permute entre les termes enthalpie et de l'énergie. le changement est tout simplement Enthalpie une mesure particulière de changement d'énergie. Vous souvenez-vous que le changement d'enthalpie est la chaleur dégagée ou absorbée lors d'une réaction se produit à une pression constante.
J'ai marqué l'échelle verticale sur ce diagramme particulier enthalpie plutôt que de l'énergie, parce que nous pensons plus particulièrement sur les changements enthalpie. Je aurais pu garder le terme plus général « énergie », mais je préfère être précis.
Vous pouvez faire des calculs en les définissant comme des diagrammes enthalpie comme ci-dessus, mais il y a une manière beaucoup plus simple de le faire qui a besoin pratiquement aucune pensée.
Vous pouvez définir le schéma ci-dessus:
La loi de Hess dit que le changement global d'enthalpie dans ces deux voies sera le même. Cela signifie que si vous connaissez déjà deux des valeurs de changement enthalpie pour les trois réactions différentes indiquées sur ce schéma (les trois flèches noires), vous pouvez facilement calculer la troisième - comme vous le verrez ci-dessous.
Le gros avantage de le faire de cette façon est que vous n'avez pas à vous soucier des positions relatives de tout sur un diagramme enthalpie. Il est tout à fait hors de propos si un changement d'enthalpie particulier est positif ou négatif.
Vous devez prendre soin dans le choix de vos deux routes. Le modèle regardera pas toujours comme celle-ci. Vous verrez que dans les exemples ci-dessous.
calculs de changement en utilisant les cycles Enthalpy de la loi de Hess
Je ne peux donner une brève introduction ici, parce que cela est couvert de soin, étape par étape en détail dans mon livre de calculs de chimie.
L'élaboration d'un changement enthalpie de formation de changements enthalpie de combustion
Important: Si vous ne connaissez pas (sans y penser trop) exactement ce que l'on entend par le changement enthalpie standard de formation ou de la combustion, vous devez obtenir ce triée maintenant. Relisez la page sur les définitions de changement enthalpie avant d'aller plus loin - et les apprendre!
changements d'enthalpie standard de combustion, ôh ° C sont relativement faciles à mesurer. Pour le benzène, le carbone et l'hydrogène, à savoir:
D'abord, vous devez concevoir votre cycle.
Notez le changement d'enthalpie vous voulez trouver une équation simple horizontale et écrire ôh sur le dessus de la flèche. (Dans les schémas de ce genre, nous manquons souvent hors du symbole standard juste pour éviter l'encombrement.)
Montez ensuite les autres informations que vous avez sur le même schéma pour faire le cycle du droit d'un Hess, écrivant les changements d'enthalpie connus sur les flèches pour chacun des autres changements.
Dans ce cas, ce que nous essayons de trouver le changement enthalpie standard de formation de benzène, de sorte que l'équation va horizontalement.
Vous remarquerez que je ne l'ai pas pris la peine d'inclure l'oxygène que les diverses choses brûlent. La quantité d'oxygène n'est pas critique parce que vous utilisez juste un excès de toute façon, et notamment il confond vraiment le diagramme.
Pourquoi ai-je dessiné une boîte autour du dioxyde de carbone et de l'eau au fond du cycle? J'ai tendance à le faire si je ne peux pas obtenir toutes les flèches pour pointer exactement les bonnes choses. Dans ce cas, il n'y a aucun moyen évident d'obtenir la flèche du benzène au point à la fois le dioxyde de carbone et l'eau. Dessin de la boîte est pas indispensable - je viens de trouver que cela me permet de voir ce qui se passe plus facilement.
Comment ont été les deux itinéraires choisis? Rappelez-vous que vous devez aller avec le flux des flèches. Choisissez votre point de départ que le coin qui a seulement des flèches qui partent de lui. Choisissez votre point final comme le coin qui n'a que des flèches arrivent.
Maintenant, faites le calcul:
La loi de Hess dit que les changements d'enthalpie sur les deux voies sont les mêmes. Cela signifie que:
ÔH - 3267 = 6 (-394) + 3 (-286)
Réorganiser et résolution:
ÔH = 3267 + 6 (-394) + 3 (-286)
ÔH = 45 kJ mol -1
Remarque: Si vous avez une bonne mémoire, vous souvenez peut-être que j'ai donné un chiffre de 49 kJ mol -1 pour la variation d'enthalpie standard de formation de benzène sur une page précédemment dans cette section. Alors, pourquoi est cette réponse différente?
Le principal problème est ici que j'ai pris des valeurs des enthalpies de combustion de l'hydrogène et de carbone à 3 chiffres significatifs (couramment effectuées dans les calculs à ce niveau). Cela introduit de petites erreurs si vous prenez juste une fois chaque chiffre. Cependant, ici vous multipliez l'erreur de la valeur du carbone par 6, et l'erreur de la valeur de l'hydrogène par 3. Si vous êtes intéressé, vous pouvez retravailler le calcul en utilisant une valeur de -393,5 pour le carbone et l'hydrogène pour -285,8 . Cela donne une réponse de 48,6.
L'élaboration d'un changement enthalpie de réaction des changements enthalpie de formation
Ceci est l'utilisation de simples cycles fréquente la loi de Hess que vous êtes susceptible de rencontrer.
Dans ce cas, on va calculer la variation d'enthalpie pour la réaction entre les gaz de l'éthène et du chlorure d'hydrogène pour faire du gaz de chloroéthane du enthalpie standard de formation de valeurs dans le tableau. Si vous ne l'avez jamais rencontré cette réaction avant, il ne fait aucune différence.
Dans le cycle ci-dessous, cette réaction a été écrit horizontalement, et l'enthalpie des valeurs de formation supplémentaire pour compléter le cycle.
Encore une fois, notez la zone dessinée autour des éléments en bas, car il est impossible de connecter tous les éléments individuels aux composés qu'ils se forment en aucune façon ordonnée. Soyez prudent de compter tous les atomes dont vous avez besoin d'utiliser, et assurez-vous qu'ils sont écrits tels qu'ils apparaissent dans les éléments dans leur état standard. Il ne faut pas, par exemple, écrivez hydrogènes comme 5H (g), parce que l'état standard pour l'hydrogène est H2.
Remarque: En vérité, si je fais ce type d'enthalpie moi-même somme (avec personne à regarder!), Je tends à écrire juste le mot « éléments » dans la case du bas pour sauver la gêne de travailler exactement combien de tout ce que je besoin . Je me méfie de le faire dans un examen, cependant.
Et maintenant le calcul. Il suffit de noter tous les changements d'enthalpie qui composent les deux routes, et les assimilent.
+52,2 à 92,3 + = -109 ôh
Réorganiser et résolution:
= -52,2 + ôh 92,3 à 109
ÔH = -68,9 kJ mol -1
Note: Je crains que ce soit autant que je sens que je peux vous donner sur ce sujet sans risquer la vente de mon livre, ou se terminant en rupture de contrat avec mes éditeurs. Malheureusement, il ne suffit pas pour vous d'être sûr de pouvoir faire ces calculs à chaque fois. En dehors de toute autre chose, vous avez besoin de beaucoup de pratique.
J'ai parlé ce à travers plus doucement dans le livre, avec beaucoup d'exemples. Si vous avez choisi de travailler dans le chapitre 5 dans le livre, vous seriez sûr que vous pourriez faire un calcul energetique chimique qui vous a été donné.
Questions pour tester votre compréhension
Si c'est la première série de questions que vous avez fait, s'il vous plaît lire la page d'introduction avant de commencer. Vous aurez besoin d'utiliser le bouton de retour de votre navigateur pour revenir ici après.
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