Ley de Hess

La Ley de Hess es una herramienta fundamental en la termodinámica química que permite calcular el calor (entalpía) de reacción, $\mathrm{\Delta }{𝐻}_{\text{reacci}\acute{\text{o}}\text{n}}$, para una reacción química, usando la entalpía de reacciones intermedias. La Ley de Hess se basa en el principio de que la entalpía es una función de estado, lo que significa que la entalpía total de una reacción es independiente de la ruta por la que se lleva a cabo.

Principios de la Ley de Hess

1. Función de estado: La entalpía es una función de estado, lo que implica que su cambio depende solo del estado inicial y final del sistema, no del camino recorrido.
2. Sumar reacciones intermedias: Si una reacción puede ser descompuesta en una serie de reacciones intermedias, la entalpía total de la reacción es la suma de las entalpías de esas reacciones intermedias.

Aplicación de la Ley de Hess

Para aplicar la Ley de Hess, siga estos pasos:

1. Escriba la reacción global: Determine la reacción química cuyo $\mathrm{\Delta }{𝐻}_{\text{reacci}\acute{\text{o}}\text{n}}$ desea encontrar.
2. Escriba las reacciones intermedias: Descomponga la reacción global en una serie de reacciones intermedias cuyos $\mathrm{\Delta }𝐻$ son conocidos.
3. Ajuste las reacciones intermedias: Ajuste las reacciones intermedias (invertir, multiplicar, etc.) para que cuando se sumen den como resultado la reacción global.
4. Sume las entalpías: Sume las entalpías de las reacciones intermedias ajustadas para obtener el $\mathrm{\Delta }{𝐻}_{\text{reacci}\acute{\text{o}}\text{n}}$ de la reacción global.

Ejemplo

Supongamos que queremos encontrar la entalpía de formación de CO(g) a partir de C(graphite) y O2(g):

$\text{C(graphite)}+\frac{1}{2}{\text{O}}_2(𝑔)\to \text{CO}(𝑔)$

Podemos utilizar las siguientes reacciones intermedias y sus entalpías:

1. Combustión de grafito: $\text{C(graphite)}+{\text{O}}_2(𝑔)\to {\text{CO}}_2(𝑔)\mathrm{\Delta }{𝐻}_1=-393.5\text{ kJ}$

2. Combustión de CO: $\text{CO}(𝑔)+\frac{1}{2}{\text{O}}_2(𝑔)\to {\text{CO}}_2(𝑔)\mathrm{\Delta }{𝐻}_2=-283.0\text{ kJ}$

Para obtener la reacción deseada, invertimos la segunda reacción:

${\text{CO}}_2(𝑔)\to \text{CO}(𝑔)+\frac{1}{2}{\text{O}}_2(𝑔)\mathrm{\Delta }{𝐻}_2^{\mathrm{\prime }}=+283.0\text{ kJ}$

Ahora sumamos las dos reacciones intermedias:

1. $\text{C(graphite)}+{\text{O}}_2(𝑔)\to {\text{CO}}_2(𝑔)\mathrm{\Delta }{𝐻}_1=-393.5\text{ kJ}$
2. ${\text{CO}}_2(𝑔)\to \text{CO}(𝑔)+\frac{1}{2}{\text{O}}_2(𝑔)\mathrm{\Delta }{𝐻}_2^{\mathrm{\prime }}=+283.0\text{ kJ}$

Sumando estas reacciones:

$\text{C(graphite)}+{\text{O}}_2(𝑔)+{\text{CO}}_2(𝑔)\to {\text{CO}}_2(𝑔)+\text{CO}(𝑔)+\frac{1}{2}{\text{O}}_2(𝑔)$

Cancelamos ${\text{CO}}_2(𝑔)$ de ambos lados:

$\text{C(graphite)}+\frac{1}{2}{\text{O}}_2(𝑔)\to \text{CO}(𝑔)$

La entalpía de la reacción es la suma de las entalpías de las reacciones intermedias:

$\mathrm{\Delta }{𝐻}_{\text{reacci}\acute{\text{o}}\text{n}}=\mathrm{\Delta }{𝐻}_1+\mathrm{\Delta }{𝐻}_2^{\mathrm{\prime }}=-393.5\text{ kJ}+283.0\text{ kJ}=-110.5\text{ kJ}$

Por lo tanto, la entalpía de formación de CO(g) a partir de C(graphite) y O2(g) es $-110.5\text{ kJ}$.

Conclusión

La Ley de Hess permite calcular la entalpía de una reacción química utilizando entalpías de reacciones intermedias conocidas, asegurando que la entalpía total depende solo de los estados inicial y final, no del camino recorrido.