O que é a lei de Hess e qual a sua utilidade? Exemplifique.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que a gente precisa resolver aqui é entender o que é a lei de Hess, para que ela serve e dar um exemplo dela em ação. Vamos usar conceitos de química, especialmente sobre entalpia e reações químicas, para esclarecer tudo isso.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre entalpia. Entalpia, representada por , é uma medida da energia total de um sistema químico. Ela inclui a energia interna do sistema mais a energia envolvida no volume e na pressão externa. Quando uma reação química ocorre, a variação de entalpia ( ) nos diz se a reação libera calor (exotérmica) ou absorve calor (endotérmica).

Passo 3

Agora, chega a lei de Hess! Essa lei diz que a variação total de entalpia de uma reação química depende apenas dos estados inicial e final, não importando o caminho que a reação segue. Isso significa que, se uma reação puder ser dividida em várias etapas menores, a soma das variações de entalpia dessas etapas será igual à variação de entalpia da reação total.

Passo 4

A utilidade da lei de Hess é que ela nos permite calcular a variação de entalpia de reações que são difíceis de medir diretamente, usando informações de reações mais simples e cujas variações de entalpia já conhecemos. Isso é especialmente útil em química termodinâmica para calcular entalpias de formação ou combustão.

Passo 5

Vamos para um exemplo prático! Imagine que queremos encontrar a variação de entalpia para a formação de C (s) + 2H2(g) CH4(g) a partir de carbono sólido e hidrogênio gasoso:
2C (s) + H2(g) C2H2(g), De
Suponha que conhecemos as seguintes entalpias de reação:
  1. Formação de C2H2(g) + 3H2(g) 2CH4(g), De:
  1. Formação de a partir de e :
Usando a lei de Hess, podemos somar essas duas reações para chegar à formação de .

Passo 6

Vamos ajustar as equações para que o carbono e o hidrogênio se cancelem quando somarmos as reações:
Multiplicamos a primeira reação por 1 e a segunda por 2C (s) + H2(g) C2H2(g), De:
12C2H2(g) + 32H2(g) CH4(g), De
2C (s) + H2(g) + 12C2H2(g) + 32H2(g) C2H2(g) + CH4(g)
Somando as duas reações:
2C (s) + 2H2(g) CH4(g)
Simplificando, temos:
De
A variação total de entalpia será a soma das variações individuais:

Resposta

Então, usando a lei de Hess, determinamos que a variação de entalpia para a formação de metano ( ) a partir de carbono sólido e hidrogênio gasoso é de .

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