Prawo Hessa

Wodór ulatniający się z samochodów elektrycznych może reagować z warstwą ozonową w atmosferze i wytwarzać wodę. W przypadku takich reakcji bezpośredni pomiar zmiany entalpii w warunkach laboratoryjnych jest trudny.

Jednak reakcję tę można przeprowadzić w laboratorium w dwóch etapach, aby zmierzyć entalpię każdego kroku.

W kroku 1 gazowy tlen jest przekształcany w ozon gazowy, a ΔH₁ = +285,4 kJ. W kroku 2 wodór i tlen łączą się, tworząc parę wodną, a ΔH₂ = −483,6 kJ.

Ponieważ entalpia jest funkcją stanu, zmiana entalpii reakcji zależy tylko od stanu początkowego układu, wodoru i ozonu, oraz stanu końcowego, wody, niezależnie od etapów pośrednich.

Prawo stałego sumowania ciepła Hessa mówi, że jeśli równanie chemiczne można zapisać w wielu krokach, to zmiana entalpii netto dla równania może być zapisana jako suma entalpii związanych z każdym krokiem.

Często reakcje termochemiczne muszą być manipulowane, aby reakcje sumowały się do danej reakcji. Wielkości stechiometryczne i kierunek reakcji mogą być zmieniane i można wyznaczyć nową entalpię każdej manipulowanej reakcji.

W tym przykładzie nie można bezpośrednio dodać dwóch kroków ze znanymi zmianami entalpii, aby znaleźć nieznaną entalpię reakcji. 

Dzieje się tak, ponieważ pierwsze równanie ma ozon jako produkt, podczas gdy reakcja będąca przedmiotem zainteresowania ma ozon jako reagent.

Aby to wyjaśnić, pierwsze równanie, reakcja endotermiczna, musi zostać przekształcone w odwrotną reakcję egzotermiczną, w której ozon rozkłada się na tlen i uwalnia 285,4 kJ.  Nowe ΔH ma tę samą wartość, ale przeciwny znak. 

Mimo to, dodanie odwrotności kroku 1 i kroku 2 nie daje 3 moli wody, jak w przypadku konwersji ozonu do wody, ponieważ współczynniki stechiometryczne są różne.

Aby to uwzględnić, współczynniki stechiometryczne każdej z reakcji i związane z nimi zmiany entalpii muszą zostać pomnożone przez czynniki, które pozwalają współczynnikowi dopasować się do interesującej nas reakcji lub znosić się. Ponieważ zmiana entalpii zależy od ilości reagentów i produktów, stosunek współczynników do zmiany entalpii pozostaje stały.

Aby uzyskać 3 mole wody, krok 2 należy pomnożyć przez 3 przez 2, dając nowe ΔH₂ −725,4 kJ. 

Aby zużyć 1 mol ozonu, odwrotność kroku 1 należy pomnożyć przez 1 przez 2, dając nowe ΔH₁ wynoszące −142,7 J.

Zsumowanie zmodyfikowanego równania termochemicznego i zniesienie wszystkich związków, które pojawiają się zarówno w reagentach, jak i produktach, daje interesującą reakcję. Po dodaniu nowych ΔH₁ i ΔH₂ zmiana entalpii dla reakcji między wodorem a ozonem wynosi −868,1 kJ.