A Lei de Hess é um importante conceito na área da termoquímica que nos permite calcular a variação de entalpia em reações químicas, mesmo quando não podemos medir diretamente essa variação.
Além disso, essa lei, formulada pelo químico suíço Germain Hess no século XIX, estabelece que a variação de entalpia em uma reação química depende apenas dos estados inicial e final dos reagentes e produtos, e não do caminho específico percorrido durante a reação.
Portanto, neste artigo, vamos explorar a Lei Hess e resolver exercícios que envolvem o cálculo da variação de entalpia e a determinação da entalpia de formação de compostos.
O que é a Lei de Hess?
A Lei de Hess, também conhecida como Lei da Soma dos Calores de Reação, é um princípio fundamental da termoquímica que estabelece que a variação de entalpia em uma reação química depende apenas dos estados inicial e final dos reagentes e produtos. Sendo assim, não importa o caminho seguido durante a transformação.
Contudo, em outras palavras, a variação de entalpia é uma função de estado.
Além disso, essa Lei permite calcular a variação de entalpia de uma reação química com base nas variações de entalpia conhecidas de outras reações. Isso é especialmente útil quando as medidas diretas de entalpia são difíceis de serem obtidas experimentalmente.
Exercícios resolvidos de Lei de Hess
Agora vamos resolver alguns exercícios utilizando a Lei Hess para calcular variações de entalpia.
Exercício 1: Calcule a variação de entalpia da reação
Considere a seguinte reação química não balanceada:
A + B → C + D
Portanto, sabe-se que a variação de entalpia das seguintes reações são conhecidas:
Reação 1: A + 2B → E ΔH = -100 kJ/mol
Reação 2: E + D → C ΔH = -50 kJ/mol
Desse modo, para calcular a variação de entalpia da reação A + B → C + D, podemos utilizar a Lei de Hess:
A + 2B → E + D (Reação 1 invertida)
2(E + D → C) (Reação 2 multiplicada por 2)
A + B → C + D
Portanto, agora, somamos as variações de entalpia das reações individuais:
ΔH = -(-100 kJ/mol) + 2(-50 kJ/mol)
No caso de ΔH = 100 kJ/mol – 100 kJ/mol
ΔH = 0 kJ/mol
Portanto, a variação de entalpia da reação A + B → C + D é igual a zero.
Exercício 2: Determine a entalpia de formação de um composto
A entalpia de formação de um composto é a variação de entalpia que ocorre quando uma molécula do composto é formada a partir de seus elementos constituintes, todos no estado padrão.
Por isso, considere o composto H2O (água) e as reações a seguir:
Reação 1: H2 + 1/2O2 → H2O ΔH = -286 kJ/mol
2: H2 + Cl2 → 2HCl ΔH = -184 kJ/mol
Reação 3: Cl2 + 1/2O2 → ClO2 ΔH = -103 kJ/mol
Para determinar a entalpia de formação de H2O, podemos utilizar a Lei de Hess. Por isso, vamos montar a equação considerando que a água é formada a partir dos elementos constituintes:
H2 + 1/2O2 → H2O (Reação 1)
2(H2 Cl2 → 2HCl (Reação 2 invertida)
2(HCl + 1/2O2 → ClO2) (Reação 3 multiplicada por 2)
Agora, somamos as variações de entalpia das reações individuais:
ΔH = -286 kJ/mol + (-2)(-184 kJ/mol) + 2(-103 kJ/mol)
Porém, no caso de ΔH = -286 kJ/mol + 368 kJ/mol – 206 kJ/mol
ΔH = -124 kJ/mol
Portanto, a entalpia de formação da água (H2O) é igual a -124 kJ/mol.
Exercício 3: Utilize a Lei de Hess para calcular a entalpia de uma reação
Considere a seguinte reação química:
2A + 3B → 4C
Sabe-se que a variação de entalpia das seguintes reações são conhecidas:
Reação 1: A + B → C ΔH = -50 kJ/mol
Reação 2: 2C → A + 2B ΔH = 120 kJ/mol
Para calcular a variação de entalpia da reação 2A + 3B → 4C, podemos utilizar a Lei de Hess:
2(A + B → C) (Reação 1 multiplicada por 2)
2(2C → A + 2B) (Reação 2 multiplicada por 2)
2A + 3B → 4C
Agora, somamos as variações de entalpia das reações individuais:
ΔH = 2(-50 kJ/mol) + 2(120 kJ/mol)
No caso de ΔH = -100 kJ/mol + 240 kJ/mol
ΔH = 140 kJ/mol
Portanto, a variação de entalpia da reação 2A + 3B → 4C é igual a 140 kJ/mol.
Esses foram apenas alguns exemplos de exercícios resolvidos utilizando a Lei de Hess. A aplicação dessa lei é fundamental para o estudo da termoquímica e permite calcular variações de entalpia em diversas reações químicas.
Portanto, praticar mais exercícios pode ajudar a solidificar o entendimento e a aplicação dessa lei em diferentes contextos.
Exercícios propostos de Lei de Hess
Agora, vamos propor alguns exercícios adicionais para que você possa praticar mais cálculos utilizando a Lei de Hess.
Exercício 1: Calcule a variação de entalpia da reação
Considere a seguinte reação química:
2A + 3B → C + 2D
Sabe-se que a variação de entalpia das seguintes reações são conhecidas:
Reação 1: A + D → C ΔH = -120 kJ/mol
2: B + D → 2C ΔH = -150 kJ/mol
Reação 3: 2A + B → 3D ΔH = 180 kJ/mol
Utilize a Lei de Hess para calcular a variação de entalpia da reação 2A + 3B → C + 2D.
Exercício 2: Determine a entalpia de formação de um composto
A entalpia de formação de um composto é a variação de entalpia que ocorre quando uma molécula do composto é formada a partir de seus elementos constituintes, todos no estado padrão.
Considere o composto NH3 (amônia) e as reações a seguir:
Reação 1: N2 + 3H2 → 2NH3 ΔH = -92 kJ/mol
2: 1/2N2 + O2 → NO ΔH = 90 kJ/mol
Reação 3: 1/2O2 + H2 → H2O ΔH = -286 kJ/mol
Utilize a Lei de Hess para determinar a entalpia de formação da amônia (NH3).
Exercício 3: Utilize a Lei de Hess para calcular a entalpia de uma reação
Considere a seguinte reação química:
2A + B + 2C → 3D
Sabe-se que a variação de entalpia das seguintes reações são conhecidas:
Reação 1: A + C → D ΔH = -50 kJ/mol
2: 2B + C → 2D ΔH = 80 kJ/mol
Reação 3: A + 2B → 3C ΔH = -120 kJ/mol
Utilize a Lei de Hess para calcular a variação de entalpia da reação 2A + B + 2C → 3D.
Lembre-se de balancear as equações químicas e fazer os devidos ajustes necessários para aplicar a Lei de Hess. Boa prática e sucesso nos cálculos!
Esses exercícios adicionais proporcionam mais prática na aplicação dessa Lei para calcular variações de entalpia e determinar a entalpia de formação de compostos.
Sendo assim, continue praticando e explorando diferentes reações químicas para aprimorar seu conhecimento nessa área da termoquímica.
Perguntas frequentes sobre Lei de Hess
A Lei de Hess é um princípio fundamental da termodinâmica que descreve a variação de entalpia em uma reação química. Ela afirma que a variação de entalpia de uma reação química é independente da rota seguida, desde que as condições iniciais e finais sejam as mesmas.
A Lei de Hess pode ser aplicada para determinar a variação de entalpia de uma reação química a partir das variações de entalpia de reações conhecidas. Isso é possível através do princípio de que a entalpia é uma função de estado, ou seja, depende apenas dos estados inicial e final do sistema, e não do caminho percorrido.
A Lei de Hess é de grande importância na química porque permite calcular a variação de entalpia de uma reação mesmo quando ela não pode ser medida diretamente. Ela possibilita a utilização de informações sobre reações conhecidas para inferir a entalpia de uma reação desejada. Além disso, a Lei de Hess contribui para o estudo e compreensão das energias envolvidas nas transformações químicas.
Para aplicar a Lei de Hess, é fundamental que as condições iniciais e finais sejam as mesmas em todas as reações envolvidas. Isso significa que os reagentes e produtos devem estar no mesmo estado físico e nas mesmas condições de temperatura e pressão.
