Ley de Hess

Este principio de la termodinámica fue propuesto por el químico y médico suizo, Germain Henri Hess en el año 1840, y este establece que el calor que se absorbe o se produce en cualquier cambio químico, es igual, si este se efectúa en un solo paso o en varios pasos, ya que la variación total es dependiente de las propiedades iniciales y finales de los materiales involucrados. 

Esta ley nos permitirá determinar algunas entalpías de reacción que en forma experimental resulta bastante complicado hacerlo. Lo que lo hace algo práctico y sencillo, es el hecho de que las reacciones pueden estar sujetas a las operaciones matemáticas como resta, suma, multiplicación o división, en conjunto a sus entalpías correspondientes. 

por ejemplo:

• Calcule la entalpía de formación del acetileno (C2H2), según la siguiente reacción:

2 C (s) + H2 (g) → C2 H2 (g)

Conociendo la variación de entalpías (ΔH) de las siguientes reacciones químicas:

(1) C (s) + O2 (g) → CO2 (g)   ΔH = -393,5 KJ

(2) H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (l)   ΔH = -285,8 KJ

(3) C2H2 (g) + 5/2 O2 (g)  →  2CO2 (g) + H2O (l)  ΔH = – 1299,8 KJ

* El primer paso es balancear las ecuaciones químicas (estas ya están previamente balanceadas).

*El segundo paso es realizar la relación entre los moles de los reactantes y productos con las entalpías:

Para el carbono (C):Se necesita de 2 mol de Carbono en los reactantes. Como la ecuación (1) es la que posee carbono, esta debe multiplicarse por 2; inclusive la entalpía:

2C (s) + 2O2 (g) → 2CO2 (g);  ΔH = 2.(-393,5 KJ) = -787 KJ

Para el hidrógeno (H2): Se necesita de 1 mol de H2. Como la ecuación (2) contiene hidrógeno, se debe multiplicar por 1, es decir queda igual:

H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (l);   ΔH = 1.(-285,8 KJ) = -285,8 KJ

Para el acetileno (C2H2): Se requiere de 1 mol de C2H2 en los productos. Como la ecuación (3) posee el acetileno en el lado de los reactivos, es necesario invertir la ecuación y cambiar el signo de la entalpía:

2CO2 (g) + H2O (l) → C2H2 (g) + 5/2O2 (g)   ΔH = 1.(1299,8 KJ) = + 1299,8 KJ

* El tercer paso es sumar las ecuaciones y sus entalpías. Se deben tachar las especies químicas iguales en ambos lados. 

(1) 2C (s) + 2O2 (g) → 2CO2 (g)   ΔH = -787 KJ

(2) H2 (g) + 1/2O2 (g) → H2O (l)   ΔH = -285,8 KJ

(3) 2CO2 (g) + H2O (l) → C2H2 (g) + 5/2O2 (g)   ΔH = + 1299,8 KJ

quedando:

2 C (s) + H2 (g) → C2 H2 (g)  ΔH = + 227 KJ

como ΔH > 0 estamos en presencia de una reacción endotérmica. La reacción química que se obtuvo es similar a la reacción de formación que se planteó en el problema.