O que é Lei de Hess e quando é aplicada?

A Lei de Hess não é uma fórmula e nem tem uma equação matemática pronta. Aliás, ela apenas enuncia um fato sobre as transformações no âmbito da termoquímica:

Ou seja, a variação da entalpia global de um processo independe do número de etapas que ele percorreu. Isso permite que descubramos a variação da entalpia de um processo do qual não temos a variação de entalpia global, mas somente de suas etapas: aí, é possível somá-las, subtraí-las ou multiplicá-las para obtermos o processo global da reação.

Assim, todo processo global pode ser entendido como uma soma dos processos intermediários.  Além disso, podemos somar ou subtrair os calores de reação (entalpia) de processos intermediários para chegar no processo global.

ΔH_global = Σ ΔH_etapas
Lei de Hess: a variação da entalpia do processo global é igual à soma das variações de entalpia das etapas.

Exemplo

Calcular com a Lei de Hess a entalpia da combustão do Carbono grafite a partir das etapas dadas.

Processo global:                C_grafite + O_2(g)  → CO_2(g)                ΔH = ?

Primeira etapa:                   C_grafite + ½ O_{2(g) ­}→ CO_(g)                ΔH = - 110,3 kJ
Segunda Etapa:                 CO_(g)  + ½ O_2(g) → CO_2(g)                ΔH = - 283,0 kJ

Na primeira etapa, o grafite reage com 1/2 mol de oxigênio, produzindo CO. Na segunda, o CO reage com mais 1/2 mol de oxigênio, formando CO₂.
Podemos manipular como equações matemáticas as equações da primeira e da segunda etapa para chegar ao processo global:

Assim, "cortamos" as substâncias que se repetem antes e depois da seta, para obter o processo global. Veja que também somamos os valores de entalpia, chegando na entalpia global do processo.

Lei de Hess: ΔH = ΔH₁ + ΔH₂

Por fim, veja que chegaríamos no mesmo resultado medindo o calor trocado (variação de entalpia) do processo global.

Aplicação da Lei de Hess

Como já vimos, podemos manipular as equações químicas assim como manipulamos as equações matemáticas. Aplicam-se, então, nesse caso, as operações de soma e subtração entre equações, e multiplicação e divisão por números reais.

E o que isso tem a ver com a Lei de Hess?

Muitas vezes, um problema pode nos trazer equações que são, sobretudo, etapas de um processo global. Para construirmos o processo global, pode ser que precisemos manipular as etapas (multiplicando, dividindo, invertendo, etc) para que possamos “cancelar” os produtos e reagentes necessários para obtenção do processo global.

Assim, é necessário aplicar a Lei de Hess quando precisamos descobrir a variação de entalpia de uma reação a partir das etapas fornecidas.

Exercício Resolvido

(Ucs 2012)  Considere as equações químicas abaixo.
6C_(s) + 6H_2(g)+3 O_2(g) → C₆H₁₂O_6(aq)                   ΔH = -1263 kJ/mol
C_(s)+ O_2(g) → CO_2(g)                                                 ΔH = -413 kJ/mol
H_2(g) + 1/2 O_2(g) → H₂O­_(l)                                       ΔH = -286 kJ/mol

As células usam glicose, um dos principais produtos da fotossíntese, como fonte de energia e como intermediário metabólico. Com base nas equações acima, qual é a energia envolvida (kJ/mol) na queima metabólica de 1 mol de glicose?

Considere a equação química dessa queima como
C₆H₁₂O_6(aq) + 6 O_2(aq) → 6 CO_2(g) + 6H₂O_(l)

Resolução
Utilizando a lei de Hess, podemos chegar à equação global:

C₆H₁₂O_6(aq) + 6 O_2(aq) → 6 CO_2(g) + 6H₂O_(l)

Manipulando de forma conveniente as equações fornecidas:



O valor de ΔH pode ser obtido somando-se os valores das equações. Assim:

ΔH = +1263 – 2478 – 1716 = –2931 kJ/mol de glicose.

Por isso, lembre-se que toda e qualquer operação feita com a equação química também deve ser feita com o ΔH! A variação de entalpia depende da quantidade de matéria, então aumentar o número de mols de uma equação química também aumenta a quantidade de calor liberado ou absorvido.

Assim, ao invertermos uma equação, o valor de ΔH também deve ser invertido: se a reação é endotérmica (absorve calor) em um sentido, ela será exotérmica (libera calor) no outro.

Resumo da Lei de Hess:

• A lei de Hess diz que a variação de entalpia do processo global é igual à soma das variações de entalpia das etapas.
• ΔH_global = Σ ΔH_etapas
• É possível manipular equações químicas como equações matemáticas.
• Se a reação é exotérmica, o calor é um “produto” da reação.
• Se a reação é endotérmica, o calor é um “reagente” da equação.
• Ao multiplicar uma equação química por um número inteiro, multiplicamos reagentes, produtos e o calor envolvido no processo.
• Ao somarmos equações, somamos reagentes, produtos e o calor envolvido
• no processo

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