LEY DE HESS

tipos de reacciones.

la termodinámica es muy interesante, así que tome unos de los tantos temas que esta tiene, y les hablare de esta ley, tan interesan; La Ley de Hess.

El cambio de entalpia asociado a cualquier proceso químico, depende solo de la cantidad de calor de materia que sufre el cambio y de la naturaleza del estado inicial de los reactivos y el estado final de los productos.

Esto implica, que si cierta reacción se puede efectuar en un paso o en una seria de pasos, la suma de sus cambios de entalpia asociados a los pasos individuales debe ser igual, al cambio de entalpia asociado al proceso de un solo paso.

La ley de Hess, propuesta por Germain Hess en 1840, químico suizo, establece que, la variación de Entalpía en una reacción química va ser la misma si esta se produce en una sola etapa o en varias etapas¨. Es decir, que la suma de los ∆H de cada etapa de la reacción nos dará un valor igual al ∆H de la reacción cuando se verifica en una sola etapa. Esta ley ha sido muy utilizada para la resolución deproblemas que a veces causan muchas dificultades para los alumnos pero en realidad veremos que es sencilla.

Básicamente nos dan varias reacciones pero nos preguntan por una en especial. Entonces lo que tenemos que hacer es, combinarlas de tal forma que luego de cancelar varios términos solo nos quede la reacción específica que nos preguntan. Se usan movimientos matemáticos, como multiplicación, inversión y cambio de signo, etc.

Solución

Para cualquier compuesto orgánico la reacción de combustión es:

C6H12O2 + 8 O2 — → 6 CO2 + 6 H2O ΔH1 = — 2540 KJ/mol

Las entalpías de formación del CO2 y del H2O son:

C (grafito) + O2 (g) — → CO2 (g) ΔH2 = — 394 KJ/mol

H2 (g) + ½ O 2(g) — → H2O ΔH3 = — 242 KJ/mol

La formación del compuesto orgánico que se pretende hallar es:

6 C(graf) + 6 H2 (g) + O2 (g) — → C6H12O2 ΔH = ?

A las ecuaciones de formación del CO2 y de H2O las multiplicamos por 6. Y a la primera. La de combustión, la invertimos, ya que el compuesto C6H12O2 debe estar a la derecha como exige la reacción que estamos averiguando.

6 C (grafito) + 6 O2 (g) — → 6 CO2 (g) ΔH1 = — 394 KJ/mol x 6 = -2364 Kj

6 H2 (g) + 3 O2 (g) — → 6 H2O ΔH2 = — 242 KJ/mol x 6 = -1452 Kj

6 H2O + 6 CO2 (g) — → C6H12O2 + 8 O2 ΔH3 = + 2540 KJ/mol

Como vemos, a la derecha tenemos 8 moles de oxígeno que se cancelan con los 9 moles en total de oxígeno de la izquierda quedando un solo mol de O2 a la izquierda. Por otra parte observamos que los moles de CO2 de la izquierda se cancelan con los de CO2 de la derecha. La suma global nos da:

6 C (grafito) + 6 H2 (g) + O2 (g) — → C6H12O2 ΔH = — 1276 KJ

3) Calcular la entalpía standard de formación del sulfuro de carbono (CS2).

C (s) + 2 S(s) → CS2 (l)

CS2 (l) + 3 O2 (g) → CO2 (g) + 2 SO2 (g) ∆H = -1072 Kj

C(s) + O2 (g) + → CO2 (g) ∆H = -393,71 Kj

S(s) + O2 (g) → SO2 (g) ∆H = -296,1 Kj

La primera reacción es nuestro objetivo. Las últimas 3 las usaremos para transformarla en la primera.

Observamos que la segunda nos conviene invertirla ya que el sulfuro de carbono debe encontrarse a la derecha y no a la izquierda. Invertimos también el signo del cambio de entalpia.

CO2 (g) + 2 SO2 (g) → CS2 (l) + 3 O2 (g) ∆H = +1072 Kj

La tercera quedara como la vemos ya que el carbón sólido está ubicado a la izquierda tal como tiene que estar en la reacción principal.

C(s) + O2 (g) + → CO2 (g) ∆H = -393,71 Kj

Por último en la cuarta reacción el azufre esta a la izquierda como debe estar. Sin embargo notamos que será necesario multiplicar por 2 a esta reacción para obtener los dos átomos de azufre necesarios que exige la reacción principal.

2 S(s) + 2 O2 (g) → 2 SO2 (g) ∆H = 2.(-296,1 Kj) = 592,2 Kj

Si hacemos la sumatoria general se eliminaran los oxígenos innecesarios. No hay oxígenos en la reacción de formación del CS2. Podemos contar 3 moléculas de oxigeno en la izquierda y 3 a la derecha. Por tal motivo quedan anulados. Lo mismo sucede con el CO2 una molécula de cada lado y con el SO2, dos moléculas de este de cada lado.

CO2 (g) + 2 SO2 (g) → CS2 (l) + 3 O2 (g) ΔH = + 1072 Kj

C (s) + O2 (g) — -> CO2 (g) ΔH = -393.71 Kj

2 S (s) + 2 O2 (g) — -> 2 SO2 (g) ΔH = 2.(-296,1 Kj) = -592,2 Kj

Por último calculamos el ΔH total sumando los ΔH de cada reacción. ΔH total = 86.09 Kj

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