A Lei de Hess desempenha um papel fundamental na química e é particularmente relevante para o Enem. Essa lei permite calcular variações de entalpia em reações químicas, uma habilidade essencial para compreender e resolver questões relacionadas à termoquímica, cinética química e equilíbrio químico, que são tópicos frequentemente abordados no exame.
Nesse artigo, iremos explicar o que é a Lei, trabalhar os conceitos fundamentais sobre o tema, exemplos de cálculos usando a lei de Hess, e muito mais! Continue a leitura para saber mais sobre o tema.
O que é Lei de Hess?
A lei teria sido criada pelo cientista Germain Henry Hess, que teria determinado que a variação da entalpia em uma reação química levaria em conta o seu gasto energético inicial e final.
O resultado das fórmulas iria permitir aos cientistas e químicos a entenderem se a reação ocasionou o aumento de calor ou perda dele.
Tendo isso como base, pode-se dizer que lei pode ser calculada através de uma fórmula super simples e básica, que é encontrada logo abaixo:
ΔH = Hf – Hi
Neste caso, o delta H seria a variação de valor enquanto o F representa o final e o I inicial. Se o resultado for negativo, quer dizer que houve a perda de energia de determinado sistema que se está analisando.
No entanto, se o resultado for positivo, quer dizer que houve um aumento de calor e produção de energia pelo sistema.
Outra forma que permite fazer esse tipo de cálculo é através de somatório das entalpias seguindo o mesmo esquema do cálculo que já citamos anteriormente. Ou seja, pelo ΔH = ΔH1 + ΔH2. A entalpia total é equivalente a entalpia 1 mais a entalpia 2.
Por fim, também é importante destacar que esse tipo de cálculo pode ser feito através de uma equação matemática, que não está entre as mais simples mas que, se você fizer, poderá ver que ele faz sentido e que chega ao mesmo resultado final:
- você tem que inverter todos os sinais e entalpias da sua reação química;
- depois disso, tem que se multiplicar toda a equação química junto a entalpia;
- por último, dividir a equação e pronto! Terá o resultado final.
Em suma, uma fórmula que você precisa ter ponta da língua para realizar qualquer prova ou vestibular é ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3. Ou seja, a entalpia total de um sistema é equivalente a entalpia de todos os seus elementos químicos juntos e somada.
Exemplo de diagrama da entalpia
Para saber se a relação é endotérmica ou exotérmica, é importante que se faça o processo de diagrama de entalpia. Para isso, você vai ter que criar números hipotéticos que podem servir de exemplo:
- ΔH1 é a variação de entalpia que aconteceu entre os sistemas demarcados por a e b. Suponhamos que ela seja 222 kj;
- ΔH2 é a variação de entalpia que aconteceu entre os sistemas demarcados por B pra C. Suponhamos que ela seja 224 kj;
- ΔH3 é a variação de entalpia que aconteceu entre os sistemas demarcados por A pra C.
Como a gente tem interesse em descobrir qual é o valor final que foi ocasionado e A até o C, devemos fazer o cálculo da entalpia levando em consideração o delta representado pela terceira linha.
Dessa forma, deve se fazer o cálculo de ΔH3 = ΔH1 + ΔH2 –> ΔH3 = 222 kj + 424 kj que é ΔH3 = 646 kj Ou ΔH = Hf – Hi, que é ΔH = 646 kj – 122 kj, ΔH = 524 kj.
Cálculo de entalpia
Um exemplo de cálculo de entalpia bastante usado pelos professores de química é:
- 1ª etapa: H2O(l) → H2(g) + ½ O2 (g) ΔH= +286 kJ
- 2ª etapa: H2(g) + ½ O2 (g) → H2O(v) ΔH= -242 kJ
- H2O(l) → H2O(v) ΔH= +44 kJ”
Segundo o que era previsto pelo Germain Henri Hess (1802-1850), é necessário que haja todo o equilíbrio de uma determinada reação dentro do sistema para que se calcule o valor de energia que foi liberada ou adquirida.
Por isso, antes mesmo de começar, saiba quantos mols de cada um dos reagentes tem que ter em sua misturam para formar determinada quantidade de produtos.
De acordo com o que era previsto pelo Hess, uma reação pode ser demarcada de acordo com a energia que ela fosse consumir ou liberar. E que o processo acontece tanto de uma vez apenas ou de vários processos diferentes para que se chegue ao resultado esperado.
Elementos da lei de Hess
Como você pode ter notado, esse tipo de lei prevê que o calor seja um dos pontos mais estudados dentro de uma reação. Devido a isso, ela pode ser exotérmica ou endotérmica.
Você sabia que diamantes artificiais podem ser obtidos a partir do grafite?
C(grafite) –> C(diamante) ΔH = ? Essa tentadora transformação, embora envolva um baixo valor de entalpia, só acontece em condições de alta temperatura e pressão. Então, nem vale a pena tentar isso em casa!
Este baixo valor de entalpia não pode ser determinado experimentalmente, devido às condições necessárias para esta transformação.
Provavelmente encucado com uma transformação como esta, Germain Hess, no século XIX, descobriu um método simples para o cálculo desta energia. A Lei de Hess.
A variação de energia da transformação do grafite em diamante pode ser determinada por meio de suas entalpias de combustão:
- C(grafite) + O2(g) –> CO2(g) ΔH = -394 kJ
III. C(diamante) + O2(g) –> CO2(g) ΔH = -396 kJ
Então… Vamos lá?
1º Passo: Devemos encontrar os participantes da reação desejada (I), nas reações intermediárias (II) e (III):
II: C(grafite) e III: C(diamante)
2º Passo: Verificar se eles estão do mesmo lado, reagentes ou produtos, e se estão em quantidade igual de mols.
No nosso caso, NÃO e SIM.
3º Passo: Se não estiver do mesmo lado, inverta a reação intermediária. Se não estiver igual em quantidade de mols, multiplique ou divida a reação intermediária.
Portanto é necessário inverter a equação III, para que o diamante seja o produto:
III. CO2(g) à C(diamante) + O2(g)
4º Passo: Se inverter e/ou multiplicar/dividir, faça a mesma coisa com o valor de ΔH das reações:
III. CO2(g) à C(diamante) + O2(g) ΔH = + 396 kJ
5º Passo: Quando os participantes das reações intermediárias, depois de inverter se houver necessidade, estiverem em lados oposto das reações, corte-os. E se estiverem do mesmo lado, some-os:
C(grafite) + O2(g) à CO2(g) ΔH = -394 kJ
III. CO2(g) à C(diamante) + O2(g) ΔH = + 396 kJ
6º Passo: Para finalizar. Basta somar os valores de ΔH das reações intermediárias para encontrar o valor de ΔH da reação final.
ΔHII + ΔHIII = -394 + 396 = +2 kJ
Confira também o vídeo do nosso canal com uma revisão sobre termodinâmica para o Enem
Agora que você já sabe a parte conceitual dessa matéria, aproveite para resolver os exercícios sobre lei de Hess.
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