Em 1840, o químico e médico suíço Germain Henri Hess propôs a chamada lei de Hess. No artigo a seguir você poderá entender melhor do que se trata essa lei, um tema que aparece com frequência nas provas do Enem e vestibulares. Boa leitura!
Afinal, o que é lei de Hess?
Germain Henri Hess concluiu – ao longo de seus estudos acerca de energia na forma de calor em reações de neutralização de ácidos e bases – que a soma das energias nesse tipo de reação era constante sempre. A partir desses estudos ele propôs a chamada lei de Hess, que diz que:
“A variação da entalpia em uma reação química, em certas condições experimentais, depende apenas da entalpia inicial e final dos produtos, independentemente da reação ser realizada em uma única etapa ou em uma série de etapas”.
Dessa forma, o cálculo do H de uma reação não depende da quantidade de etapas e nem do tipo de reação. A fórmula em questão é a seguinte:
H = Hf – Hi
Se não temos como realizar o cálculo do H em uma reação química específica podemos fazer a sua determinação através da soma dos Hs das etapas que compõem a reação:
H = H1 + H2 + H3…
Visto que esse cálculo considera somente os valores inicial e final, concluímos que a energia intermediária não tem influência sobre a variação. Esse é um caso particular do Princípio de Conservação de Energia (Primeira Lei da Termodinâmica).
Exemplo
Podemos exemplificar através da determinação da energia envolvida na transformação de carbono grafite em carbono diamante (C(g) → C(d)). Confira abaixo as etapas para a determinação do H desse processo:
C(g) + O2(g) → CO2(g) H = -94 Kcal
CO2(g) → C(d) + O2(g) H = +94,5 Kcal
Observe que há compostos repetidos (CO2 e O2) nas duas equações, porém, em áreas diferentes (reagentes ou produtos). Esses compostos são eliminados exatamente por isso. Logo, só precisamos somar os Hs fornecidos, uma vez que os compostos repetidos estão nos dois lados da equação.
H = H1 + H2
H = -94 + 94,5
H = 0,5 Kcal
Fundamentos da Lei de Hess
Para realizar o cálculo da variação da entalpia de uma reação partindo de suas etapas e suas variações de entalpia, é necessário entender qual é a reação final que ditará o cálculo.
Todas as etapas fornecidas são trabalhadas de maneira que se alinhem com a reação final. Para que fique mais claro, observe o exemplo abaixo em que temos a seguinte reação final:
Reação global: X + Y → Z
No exercício em questão, as etapas fornecidas foram as seguintes:
Etapa 1: X + D → W + E
Etapa 2: Z + D → F + E
Etapa 3: F → Y + W
Podemos observar que tanto a etapa 2 quanto a 3 não estão de acordo com a reação final. Isso porque na etapa 2 o Z aparece como reagente e na etapa 3 o Y está no produto. As etapas precisam, assim, de “tratamento” para que atendam a reação final ou global. A seguir explicaremos o que é o “tratamento” em questão.
Possíveis trabalhos com as etapas de uma reação na Lei de Hess
Inversão da equação toda
A inversão de uma equação consiste em reagentes virarem produtos e produtos virarem reagentes. O objetivo é igualar a posição dos participantes. Teremos, então, o valor de H com o sinal invertido. No exemplo percebemos que as etapas 2 e 3 precisam ser invertidas:
Reação global: X + Y → Z
Etapa 1: X + D → W + E
Etapa 2: Z + D → F + E
Etapa 3: F → Y + W
Multiplicação da equação
A equação pode ser multiplicada por qualquer valor numérico, tendo como objetivo igualar o número de participantes. O valor de H deverá ser multiplicado. No exemplo a seguir podemos observar que a etapa 2 precisa ser multiplicada por 2 para que fique igual em quantidade dos participantes B e C em relação à equação global.
Reação global: A + 2B → 2C
Etapa 1: A + 2D → 2Z
Etapa 2: Z + B → C + D
Divisão de toda a equação
Uma equação pode ser dividida por qualquer valor numérico para que a quantidade de participantes seja igualada. O valor de H também poderá ser dividido. Confira o exemplo a seguir em que a etapa 2 deverá ser dividida por 2 para que seja igualada a quantidade dos participantes F e C no tocante à relação global.
Reação global: W + F → 2C
Etapa 1: W + 2D → 2Z
Etapa 2: 4Z + 2F → 4C + 4D
Essas ações são possíveis para esse tipo de equação pelo fato de que a Lei de Hess é calculada como equação matemática.
Gostou de conhecer mais sobre a Lei de Hess? Para conferir mais conteúdos como este e dicas para o Enem e o vestibular, acesse outros posts do blog do Hexag Medicina!