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Cálculo de alterações de entalpia usando a lei de Hess

Cálculo de alterações de entalpia usando a lei de Hess


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A Lei de Hess, também conhecida como "Lei de Hess da soma constante de calor", afirma que a entalpia total de uma reação química é a soma das mudanças de entalpia nas etapas da reação. Portanto, você pode encontrar alterações de entalpia dividindo uma reação em etapas componentes que possuem valores de entalpia conhecidos. Este problema de exemplo demonstra estratégias de como usar a Lei de Hess para encontrar a alteração de entalpia de uma reação usando dados de entalpia de reações semelhantes.

Problema de mudança de entalpia da lei de Hess

Qual é o valor de ΔH para a reação a seguir?

CS2(l) + 3 O2g) → CO2(g) + 2 SO2g)

Dado:

C (s) + O2g) → CO2(g); ΔHf = -393,5 kJ / mol
S (s) + O2g) → SO2(g); ΔHf = -296,8 kJ / mol
C (s) + 2 S (s) → CS2(eu); ΔHf = 87,9 kJ / mol

Solução

A lei de Hess diz que a mudança total de entalpia não depende do caminho percorrido do começo ao fim. A entalpia pode ser calculada em uma grande etapa ou em várias etapas menores.

Para resolver esse tipo de problema, organize as reações químicas em que o efeito total produz a reação necessária. Existem algumas regras que você deve seguir ao manipular uma reação.

  1. A reação pode ser revertida. Isso mudará o sinal de ΔHf.
  2. A reação pode ser multiplicada por uma constante. O valor de ΔHf deve ser multiplicado pela mesma constante.
  3. Qualquer combinação das duas primeiras regras pode ser usada.

Encontrar um caminho correto é diferente para cada problema da Lei de Hess e pode exigir alguma tentativa e erro. Um bom lugar para começar é encontrar um dos reagentes ou produtos em que haja apenas uma toupeira na reação. Você precisa de um CO2, e a primeira reação tem um CO2 no lado do produto.

C (s) + O2g) → CO2(g), ΔHf = -393,5 kJ / mol

Isso fornece o CO2 você precisa do lado do produto e um dos O2 moles que você precisa no lado do reagente. Para obter mais dois O2 moles, use a segunda equação e multiplique por dois. Lembre-se de multiplicar o ΔHf por dois também.

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

Agora você tem dois S extra e uma molécula C extra no lado do reagente que você não precisa. A terceira reação também possui dois S e um C no lado do reagente. Inverta essa reação para trazer as moléculas para o lado do produto. Lembre-se de alterar o sinal em ΔHf.

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

Quando todas as três reações são adicionadas, os dois átomos extras de enxofre e um extra de carbono são cancelados, deixando a reação alvo. Tudo o que resta é somar os valores de ΔHf.

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

Responda: A mudança na entalpia para a reação é -1075,0 kJ / mol.

Fatos sobre a lei de Hess

  • A lei de Hess leva o nome do químico e médico russo Germain Hess. Hess investigou a termoquímica e publicou sua lei da termoquímica em 1840.
  • Para aplicar a Lei de Hess, todas as etapas componentes de uma reação química precisam ocorrer na mesma temperatura.
  • A Lei de Hess pode ser usada para calcular a entropia e a energia de Gibb, além da entalpia.


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