Ley de Hess: que es, fundamentos y ejercicios

La ley de Hess le permite calcular la variación en la entalpía, que es la cantidad de energía presente en las sustancias después de sufrir reacciones químicas. Esto se debe a que no es posible medir la entalpía en sí, sino su variación.

La Ley de Hess es la base del estudio de la termoquímica.

Esta Ley fue desarrollada experimentalmente por Germain Henry Hess, quien estableció:

La variación en la entalpía (ΔH) en una reacción química depende solo de los estados inicial y final de la reacción, independientemente del número de reacciones.

¿Cómo se puede calcular la ley de Hess?

El cambio de entalpía se puede calcular restando la entalpía inicial (antes de la reacción) de la entalpía final (después de la reacción):

ΔH = H_F – H_I

Otra forma de calcular es sumando las entalpías en cada una de las reacciones intermedias. Independientemente del número y tipo de reacciones.

ΔH = ΔH₁ + ΔH_dos

Dado que este cálculo considera solo los valores inicial y final, se concluye que la energía intermedia no influye en el resultado de su variación.

Este es un caso particular de Principio de conservación de energía, la Primera Ley de la Termodinámica.

También debe saber que la ley de Hess se puede calcular como una ecuación matemática. Para hacer esto, puede realizar las siguientes acciones:

• Invertir la reacción química, en este caso la señal ΔH también debe invertirse;
• Multiplica la ecuación, el valor de ΔH también debe multiplicarse;
• Divida la ecuación, el valor de ΔH también debe dividirse.

Obtenga más información sobre la entalpía.

Diagrama de entalpía

La ley de Hess también se puede visualizar a través de diagramas de energía:

El diagrama de arriba muestra los niveles de entalpía. En este caso, las reacciones sufridas son endotérmicas, es decir, hay absorción de energía.

ΔH₁ es la variación de entalpía que ocurre de A a B. Suponga que es 122 kj.
ΔH_dos es la variación de entalpía que ocurre de B a C. Suponga que es 224 kj.
ΔH₃ es la variación de entalpía que ocurre de A a C.

Entonces, nos importa saber el valor de ΔH_3, porque corresponde al cambio de entalpía de la reacción de A a C.

Podemos averiguar el valor de ΔH₃, a partir de la suma de la entalpía en cada una de las reacciones:

ΔH₃ = ΔH₁ + ΔH_dos
ΔH₃ = 122 kj + 224 kj
ΔH₃ = 346 kj

O ΔH = H_F – H_I
ΔH = 346 kj – 122 kj
ΔH = 224 kj

Ejercicio vestibular: resuelto paso a paso

1. (Fuvest-SP) Basado en las variaciones de entalpía asociadas con las siguientes reacciones:

norte_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → 2 NO_{2 (g)} ∆H1 = +67,6 kJ
norte_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N_dosO_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Se puede predecir que la variación de entalpía asociada con la reacción de dimerización de NO_dos será igual a:

2 N_{O2 (g)} → 1 N_dosO_{4 (g)}

a) –58,0 kJ b) +58,0 kJ c) –77,2 kJ d) +77,2 kJ e) +648 kJ

Resolución:

Paso 1: invierta la primera ecuación. Eso es porque NO_{2 (g)} Es necesario pasar al lado de los reactivos, de acuerdo con la ecuación global. Recuerde que al invertir la reacción, ∆H1 también invierte la señal, cambiando a negativo.

Se conserva la segunda ecuación.

2 NO_{2 (g)} → N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ∆H1 = – 67,6 kJ
norte_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N_dosO_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Paso 2: tenga en cuenta que N_{2 (g)} aparece en productos y reactivos y lo mismo ocurre con 2 moles de O_{2 (g).}

2 NO_{2 (g)} → norte_{2 (g)}+ 2 O_{2 (g)}∆H1 = – 67,6 kJ
norte_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} → N_dosO_{4 (g)} ∆H2 = +9,6 kJ

Por lo tanto, se pueden cancelar dando como resultado la siguiente ecuación:

2 NO_{2 (g)} → N_dosO_{4 (g)}.

Paso 3: Puede ver que hemos llegado a la ecuación global. Ahora debemos sumar las ecuaciones.

∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = – 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = – 58 kJ ⇒ Alternativa A
Por el valor negativo de ∆H también sabemos que es una reacción exotérmica, con liberación de calor.

Obtenga más información, lea también:

Ejercicios

1. (UDESC-2012) El gas metano se puede utilizar como combustible, como se muestra en la ecuación 1:

CH_{4 (g)} + 2O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} + 2H_dosO_(gramo)

Utilizando las siguientes ecuaciones termoquímicas, que considere necesarias, y los conceptos de la ley de Hess, obtenga el valor de entalpía de la ecuación 1.

C_(s) + H_dosO_(gramo) → CO_(gramo) + H_{2 (g)} ΔH = 131,3 kJ mol^-1
CO_(gramo) + ½ O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH = – 283,0 kJ mol^-1
H_{2 (g)} + ½ O_{2 (g)} → H_dosO_(gramo) ΔH = – 241,8 kJ mol^-1
C_(s) + 2H_{2 (g)} → CH_{4 (g)} ΔH = – 74,8 kJ mol^-1

El valor de entalpía de la ecuación 1, en kJ, es:

a) – 704,6
b) – 725,4
c) – 802.3
d) – 524,8
e) – 110,5

2. (UNEMAT-2009) La Ley de Hess es de fundamental importancia en el estudio de la termoquímica y puede enunciarse como “la variación de la entalpía en una reacción química depende únicamente de los estados inicial y final de la reacción”. Una de las consecuencias de la ley de Hess es que las ecuaciones termoquímicas pueden tratarse algebraicamente.

Dadas las ecuaciones:

C _(grafito) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH₁ = -393,3 kj
C _(Diamante) + O_{2 (g)} → CO_{2 (g)} ΔH_dos = -395,2 kj

Con base en la información anterior, calcule la variación de entalpía de la transformación de carbono de grafito a carbono de diamante y marque la alternativa correcta.

a) -788,5 kj
b) +1,9 kj
c) +788,5 kj
d) -1,9 kj
e) +98,1 kj