Das Gesetz von Hess ist eine Beziehung in der physischen Chemie genannt nach Germain Hess, einem russischen Chemiker schweizerischen Ursprungs und Arzt.

Dieses Gesetz stellt fest, dass, wenn eine Reaktion in mehreren Schritten dann stattfindet, seine Standardreaktion enthalpy die Summe des Standards enthalpies von den Zwischenreaktionen ist, in die die gesamte Reaktion bei derselben Temperatur geteilt werden kann.

Das Gesetz ist ein Ausdruck des Grundsatzes der Bewahrung der Energie, die auch im ersten Gesetz der Thermodynamik ausgedrückt ist, und dass der enthalpy eines chemischen Prozesses des Pfads unabhängig ist, der von der Initiale bis den Endstaat genommen ist. Das Gesetz von Hess kann verwendet werden, um die gesamte für eine chemische Reaktion erforderliche Energie zu bestimmen, wenn es in synthetische Schritte geteilt werden kann, die individuell leichter sind zu charakterisieren. Das gewährt die Kompilation des Standards enthalpies der Bildung, die als eine Basis verwendet werden kann, um komplizierte Synthesen zu entwerfen.

Definition

Das Gesetz von Hess stellt fest, dass die Enthalpy-Änderung für jeden chemischen oder physischen Prozess des Pfads oder der Zahl von Schritten unabhängig ist, die erforderlich sind, den Prozess zu vollenden vorausgesetzt, dass die endgültigen und anfänglichen Reaktionsbedingungen dasselbe sind. Mit anderen Worten, wenn eine chemische Änderung durch mehrere verschiedene Wege stattfindet, ist die gesamte Enthalpy-Änderung dasselbe unabhängig vom Weg, bei dem die chemische Änderung vorkommt (vorausgesetzt dass die anfängliche und endgültige Bedingung dasselbe ist).

Das Gesetz von Hess erlaubt der Enthalpy-Änderung (ΔH) für eine Reaktion, berechnet zu werden, selbst wenn es direkt nicht gemessen werden kann. Das wird durch das Durchführen grundlegender algebraischer Operationen vollbracht, die auf der chemischen Gleichung von Reaktionen gestützt sind, die vorher bestimmte Werte für den enthalpies der Bildung verwenden.

Die Hinzufügung chemischer Gleichungen kann zu einer Nettogleichung führen. Wenn Enthalpy-Änderung für jede Gleichung bekannt ist, wird das Ergebnis die Enthalpy-Änderung für die Nettogleichung sein. Wenn das Netz enthalpy Änderung negativ ist (ΔH

wo der Exponent Standardzustandwerte anzeigt.

Beispiel

Gegeben:

• FILIALE (N) + 3HO (g)  3O (g) + BH (g) (ΔH = 2035 kJ/mol)
• HO (l)  HO (g) (ΔH = 44 kJ/mol)
• H (g) + (1/2) O (g)  HO (l) (ΔH =-286 kJ/mol)
• 2B (s) + 3H (g)  BH (g) (ΔH = 36 kJ/mol)

Finden Sie den ΔH:

• 2B (s) + (3/2) O (g)  FILIALE (s)

Nach der Multiplikation und dem Umkehren der Gleichungen (und ihre Enthalpy-Änderungen) ist das Ergebnis:

• BH (g) + 3O (g)  FILIALE (N) + 3HO (g) (ΔH =-2035 kJ/mol)

• 3HO (g)  3HO (l) (ΔH =-132 kJ/mol)

• 3HO (l)  3H (g) + (3/2) O (g) (ΔH = 858 kJ/mol)

2B (s) + 3H (g)  BH (g) (ΔH = 36 kJ/mol)

Diese Gleichungen hinzufügend und die verbreiteten Ausdrücke an beiden Seiten annullierend, kommen wir

• 2B (s) + (3/2) O (g)  FILIALE (N) (ΔH =-1273 kJ/mol)

Erweiterung auf das Wärmegewicht und die freie Energie

Die Konzepte des Gesetzes von Hess können ausgebreitet werden, um Änderungen im Wärmegewicht und in Gibbs freie Energie einzuschließen, die auch Zustandsfunktionen sind. Der Bordwell thermodynamische Kreisprozess ist ein Beispiel solch einer Erweiterung, die das leicht gemessene Gleichgewicht und die redox Potenziale ausnutzt, um experimentell unzugänglichen Gibbs freie Energiewerte zu bestimmen. Das Kombinieren ΔG Werte von thermodynamischen Kreisprozessen von Bordwell und mit dem Gesetz von Hess gefundene ΔH-Werte kann in der Bestimmung von Wärmegewicht-Werten nützlich sein, die direkt nicht gemessen werden, und deshalb durch alternative Pfade berechnet werden müssen.

Für die freie Energie:

:

Für das Wärmegewicht ist die Situation etwas verschieden. Weil Wärmegewicht als ein absoluter Wert gemessen werden kann, nicht hinsichtlich derjenigen der Elemente in ihren Bezugsstaaten (als mit ΔH und ΔG), gibt es kein Bedürfnis, das Wärmegewicht der Bildung zu verwenden; man verwendet einfach die absoluten Wärmegewichte für Produkte und Reaktionspartner:

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Siehe auch

• Thermochemistry
• Thermodynamik

Weiterführende Literatur

Links

• Das Papier von Hess (1840), auf dem sein Gesetz (an der Seite von ChemTeam) basiert
• Das Gesetz von Hess - Der Grundsatz der Bewahrung der Energie
• ein Gesetz von Hess experimentiert