Przykład zasady Hessa

To zadanie pochodzi z rozdziału piątego książki Chemistry and Chemical Reactivity autorzy (John C. Kotz, Paul Treichel, John Raymond Townsend) Zadanie brzmi: załóżmy, że potrzebujesz informacji o zmianie entalpii w reakcji tworzenia metanu z stałego grafitu i gazowego wodoru Więc chcemy wyznaczyć zmianę entalpii tej reakcji Jak wiele energii jest absorbowanej lub wydzielonej w trakcie reakcji stałego grafitu z gazowym wodorem Dalsza treść polecenia: entalpia tej reakcji nie może być zmierzona w laboratorium, bo reakcja ta jest bardzo powolna Jeśli mógłbyś ją zmierzyć zobaczyłbyś jak wiele ciepła się wydziela, patrząc na zmiane temperatury otoczenia Ale ta reakcja zachodzi tak wolno, że jest trudno zmierzyć zmianę temperatury, lub zmiany byłyby zbyt małe aby były użyteczne Możesz jednak zmierzyć zmianę entalpii spalania węgla, wodoru i metanu W poleceniu jest zawarta informacja o entalpii spalania tych substratów Możesz użyć tych informacji aby wyznaczyć zmianę entalpii tworzenia metanu z pierwiastków Kiedykolwiek widzisz taką sytuację że dają Ci entalpie dla kilku reakcji i mówią ,,hej, nie znamy entalpii jakiejś innej reakcji a ta reakcja wydaje się być złożona z podobnych części twój mózg powinien natychmiast mówić ,,Może jest to zadanie z prawa Hessa" Prawo Hessa stwierdza natomiast, że jeśli reakcja składa się z dwóch z kilku reakcji zmiana entalpii tych reakcji będzie sumą zmian entalpii tych reakcji Teraz kiedy na to spojrzymy to co może sprawiać trudności to sposób w jaki budujemy tę reakcje z podanych poniżej równań Chciałbym zacząć od produktu reakcji, którym jest metan w stanie gazowym Tutaj mamy natomiast równania spalania metanu, a więc może zacznijmy od tego Ale ta reakcja dotyczy metanu który jest substratem, nie produktem Możemy jednak odwrócić tę strzałkę i zapisać metan jako produkt Odwracamy ją i mamy teraz dwutlenek węgla, napisze to pod spodem dwutlenek węgla plus, zapisze to w innym kolorze plus dwie wody, dwie molekuły wody w stanie ciekłym możesz teraz powiedzieć, że to nie stanie się przecież spontanicznie bo wymagałoby to energii, ale jeśli popatrzymy na tę reakcje z tej strony to otrzymamy dwie wody albo raczej dwa tleny, napisze to w innym kolorze plus, naisze to w stanie gazowym, plus metan w stanie gazowym plus metan w stanie gazowym Napisałem po prostu to trzecie równanie odwrotnie Jeśli przejdę od reagentów do produktów wydzieli się 890,3 kilodżuli energii ale jeśli pójdziesz w odrotnym kierunku 890,3 kilodżuli będzie potrzebne więc delta H tej reakcji będzie odwrotnością tamtej, czyli plus 890,3 kJ/mol Po prostu odwróciłem kierunek Fajnie jest to, że teraz po drugiej stronie jest coś co ma być produktem Jeśli chcemy dotrzeć ostatecznie tutaj, w którymś momencie potrzebny będzie dwutlenek węgla i woda, a więc jak możemy otrzymać dwutlenek węgla i wodę? Z tych reakcji: ta reakcja spalania da nam dwutlenek węgla, a ta wode Przepisze to na kolorowo Jeśli zacznę od węgla w postaci grafitu plus, biorę nowy kolor dla tlenu, plus tlen w stanie stałym, powstanie dwutlenek węgla