6.10:
ヘスの法則
6.10:
ヘスの法則
化学的変化に関与する熱の量を決定するには、実験的に測定するか、実験的に決定された他のエンタルピー変化から計算するという 2 つの方法があります。 一部の反応は、不可能ではないとしても、実験的に調査して正確な測定を行うことが困難なものがあります。 また、反応の実行や測定が困難でなくても、実験を行わなくても反応に含まれる熱を測定することができれば便利です。
このタイプの計算には、通常、 ヘスの法則を使用します。この法則は、プロセスを複数の段階的なプロセスの合計として記述できる場合、プロセス全体のエンタルピー変化は、さまざまな段階のエンタルピー変化の合計に等しくなる、というのもです。 エンタルピーは状態関数であるため、ヘスの法則は有効です。エンタルピーの変化は、化学プロセスの開始位置と終了位置にのみ依存し、開始から終了までの過程には依存しません。 たとえば、二酸化炭素を形成するための酸素と炭素の反応は、直接または 2 段階のプロセスによって発生します。 直接のプロセスは次のように記述されます。
2 段階のプロセスでは、最初の一酸化炭素が形成されます。
次に、一酸化炭素はさらに反応して二酸化炭素を形成します。
全体的な反応を表す方程式は、次の 2 つの化学的変化の合計です。
ステップ 1 で生成された CO はステップ 2 で消費されるため、正味の変更は次のようになります。
ヘスの法則によると、反応のエンタルピー変化は、各段階のエンタルピー変化の合計と等しくなります。
Δ H は、 1 段階または 2 段階のどちらで発生するかに関係なく、全体的な反応の Δ H と同じです。 この所見（反応の全体的な Δ H= 各段階の Δ H 値の合計）は、化学的および物理的なプロセスについて一般的に当てはまります。
Δ H には、ヘスの法則を使用して問題を解決する際に役立つ 2 つの重要な機能があります。 これは、 Δ H が反応物または生成物の量に直接比例していること、および十分に定義された方法で反応（または熱化学方程式）を変更すると Δ H がそれに応じて変化すること、に基づいています。
例えば、 NO2 （ g ） 1 モルを形成する反応のエンタルピー変化は +33.2 kJ です。
2 モルの NO2 （ 2 倍）が形成されると、 Δ H は 2 倍の大きさになります。
一般に、化学方程式を乗算または除算する場合、エンタルピーの変化も同じ数値で乗算または除算する必要があります。
1方向の反応の Δ H は、逆方向の反応の Δ H と符号が逆になり、大きさは等しいです。 例：
逆反応の場合は、エンタルピー変化も逆になります。
このテキストは 、 Openstax, Chemistry 2e, Section 5.3: Endalpy から引用しています。
Suggested Reading
- Davis, Thomas W. "A common misunderstanding of Hess' law." Journal of Chemical Education 28, no. 11 (1951): 584.
- Lee, A. L., H. L. Feldkirchner, F. C. Schora, and J. J. Henry. "Heat of Reaction of Hydrogen and Coal." Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development 7, no. 2 (1968): 244-249.