Inleiding tot de Scheikunde

Termen

• De wet van Hess stelt dat, als een totale reactie in verschillende stappen verloopt, de standaardreactie-enthalpie de som is van de standaardenthalpie’s van de tussenreacties, bij dezelfde temperatuur.
• Wet van behoud van energieStelt dat de totale hoeveelheid energie in elk geïsoleerd systeem constant blijft; energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd, hoewel ze wel van vorm kan veranderen.

Afleiding van de wet van Hess

De wet van Hess is een relatie in de fysische chemie, genoemd naar Germain Hess, een in Zwitserland geboren Russische scheikundige en arts. Deze wet stelt dat als een reactie in meerdere stappen verloopt, de standaard reactie-enthalpie voor de totale reactie gelijk is aan de som van de standaard enthalpie’s van de tussenliggende reactiestappen, ervan uitgaande dat elke stap bij dezelfde temperatuur plaatsvindt.

De wet van Hess vloeit rechtstreeks voort uit de wet van behoud van energie, evenals de uitdrukking daarvan in de eerste wet van de thermodynamica. Aangezien enthalpie een toestandsfunctie is, is de verandering in enthalpie tussen producten en reactanten in een chemisch systeem onafhankelijk van de weg die wordt afgelegd van de begintoestand naar de eindtoestand van het systeem. De wet van Hess kan worden gebruikt om de totale energie te bepalen die nodig is voor een chemische reactie, vooral wanneer de reactie kan worden verdeeld in verschillende tussenstappen die afzonderlijk gemakkelijker te karakteriseren zijn. Een negatieve enthalpieverandering voor een reactie wijst op een exotherm proces, terwijl een positieve enthalpieverandering overeenkomt met een endotherm proces.

Berekenen van standaard enthalpie van reacties met behulp van de wet van Hess

C(s){{grafiet}}}rechthoekig C(s){diamant}}quad \Delta H_{rxn}=?

Het omzetten van grafiet in diamant vereist extreem hoge temperaturen en drukken, en is daarom onpraktisch in een laboratoriumomgeving. De verandering in enthalpie voor deze reactie kan niet experimenteel worden bepaald. Maar omdat we de standaard enthalpieverandering voor de oxidatie van deze twee stoffen kennen, is het wel mogelijk de enthalpieverandering voor deze reactie te berekenen met behulp van de wet van Hess. Onze tussenstappen zijn als volgt:

C(s)†grafiet}+O_2(g)^rightarrow CO_2(g)^quad ^Delta H^^circ=-393.41;kJ/mol

C(s){diamant}+O_2(g)rightarrow CO_2(g)\quad \Delta H^\circ=-395.40 kJ/mol

Om deze tussenreacties bij onze totale nettoreactie te krijgen, moeten we de tweede stap omkeren. Houd er rekening mee dat bij het omkeren van reacties met behulp van de wet van Hess het teken van ΔH zal veranderen. Soms moet je een bepaald reactietussenproduct vermenigvuldigen met een geheel getal. In dergelijke gevallen moet je altijd je ΔH-waarde met datzelfde gehele getal vermenigvuldigen. Als we de eerste vergelijking omdraaien en de tweede omdraaien, krijgen we:

C(s){grafiet}+O_2(g)\rightarrow CO_2(g)\quad \Delta H^circ=-393.41 kJ/mol

CO_2(g)rightarrow C(s){diamant}+O_2(g)\quad \Delta H^irc=+395,40 kJ/mol

Als we deze vergelijkingen bij elkaar optellen, heffen de koolstofdioxiden en de oxygenen elkaar op, zodat we alleen de netto vergelijking overhouden. Volgens de wet van Hess kunnen we de ΔH-waarden van deze tussenreacties bij elkaar optellen om onze uiteindelijke waarde te krijgen, ⁰Delta H^circ_{rxn}.

C(s)⁰grafiet}rightarrow C(s)⁰diamond}quad ⁰Delta H^circ_{rxn}=1.89 kJ/mol

http://en.wikipedia.org/wiki/Hess’s%20law
Wikipedia
CC BY-SA 3.0.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hess’s_law
Wikipedia
CC BY-SA 3.0.