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Hesssches Gesetz

OberschuleChemieExakte Addition stöchiometrischer Reaktionsvektoren unter Verwendung gerundeter Standard-Verbrennungsenthalpien von Kohlenstoff bei 298,15 K

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Über dieses Experiment

Konstruieren Sie einen indirekten Reaktionsweg, indem Sie gemessene Reaktionsschritte umkehren und mit Faktoren multiplizieren. Kürzen Sie Zwischenprodukte ausdrücklich heraus und prüfen Sie anschließend, warum konsistente thermochemische Daten zu einer wegunabhängigen Enthalpie führen.

Lernziele

  • Addieren Sie chemische Gleichungen als vorzeichenbehaftete stöchiometrische Vektoren.
  • Kehren Sie Reaktionen um und skalieren Sie sie; passen Sie die Enthalpien entsprechend an.
  • Unterscheiden Sie zwischen einer ausgeglichenen Zielgleichung und einer zufälligen Übereinstimmung von Energiewerten.

Anleitung

  1. 1Wählen Sie die Zielreaktion von Kohlenstoff zu Kohlenstoffdioxid und konstruieren Sie einen Reaktionsweg über Kohlenstoffmonoxid.
  2. 2Kehren Sie einen Reaktionsschritt um, um die Bildung von Kohlenstoffmonoxid indirekt herzuleiten.
  3. 3Addieren Sie einen geschlossenen Reaktionszyklus und überprüfen Sie, ob die Nettomengen der Stoffe und die Enthalpie unverändert bleiben.
  4. 4Führen Sie einen Messversatz ein und wiederholen Sie den Zyklus, um inkonsistente Eingangsdaten aufzudecken.

Das Modell

Die Koeffizienten der Reaktion und der Enthalpie müssen übereinstimmen.
Ein geschlossener Zyklus hat bei untereinander konsistenten Daten für Zustandsfunktionen eine Enthalpie von null.

Annahmen

  • Die Referenzenthalpien sind gerundete Werte bei 298,15 K für Graphit, gasförmigen Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid.
  • Die gezielte Messwertabweichung betrifft nur einen angegebenen Schritt. Sie weist auf inkonsistente Daten hin und nicht auf eine Verletzung der Energieerhaltung.
  • Der Abgleich mit dem Ziel ist eine exakte Prüfung des stöchiometrischen Vektors, einschließlich gebrochener Sauerstoffkoeffizienten. Es werden keine chemischen Reaktionskinetiken vorhergesagt.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum ändert sich das Vorzeichen der Enthalpie, wenn eine chemische Gleichung umgekehrt wird?
  2. Q2Warum reicht es nicht aus, nur die numerischen Enthalpiewerte abzugleichen, um einen gültigen Hess’schen Reaktionsweg nachzuweisen?

Häufig gestellte Fragen

Warum kann das Hinzufügen eines Zyklus das Ergebnis verändern, wenn eine Abweichung vorliegt?

Die geänderten Daten stellen keine einzige konsistente Menge von Zustandsenthalpien mehr dar. Der Zyklusrest macht diese Inkonsistenz sichtbar.

Muss der Zwischenweg eine praktische Laborsynthese sein?

Nein. Das Hess’sche Gesetz kombiniert thermochemische Zustandsänderungen algebraisch; es besagt nicht, dass jeder gewählte Reaktionsweg ein zweckmäßiger Reaktionsmechanismus ist.