Numa reação química, o balanço total de energia resulta na denominada variação de entalpia.
Desse modo, se um processo é intermediado por vários outros, as
diversas variações de entalpia, quando somadas, resultam numa final.
Observe a reação de síntese do metano:
C(grafite) + 2 H2(g) ⇔ CH4(g) ΔH = – 17,82 kcal
Através da variação entálpica, percebe-se que a reação é moderadamente exotérmica. Entretanto, não é tão direta quanto parece. Muitas vezes, uma dada reação química é consequência de várias outras.
A síntese de metano é exemplo de uma sucessão de reações químicas com variações de entalpia particulares:
C(grafite) + O2(g) ⇔ CO2(g) ΔH = – 94,05 kcal
H2(g) + ½ O2(g) ⇔ H2O(l) ΔH = 68,32 kcal
CO2(g) + 2 H2O(l) ⇔CH4(g) + 2 O2(g) ΔH = + 212,87 kcal
Observe que se multiplicarmos a segunda equação por 2, de modo a
balancear as moléculas de água na soma de todas as equações, obteríamos a
reação final de grafite e hidrogênio gerando metano:
C(grafite) + O2(g) ⇔ CO2(g) ΔH = – 94,05 kcal
(H2(g) + ½ O2(g) ⇔ H2O(l) ΔH = -68,32 kcal).2 +
CO2(g) + 2 H2O(l) ⇔CH4(g) + 2 O2(g) ΔH = + 212,87 kcal
C(grafite) + 2 H2(g) ⇔ CH4(g) ΔH = – 17,82 kcal
Ou seja, mesmo que uma possível reação direta entre hidrogênio
e carbono fosse possível, teria a mesma variação entálpica que a soma
das variações das reações intermediárias. Observe que embora a entalpia
na segunda reação seja negativa, após a multiplicação por 2, ela
continuará negativa (a “regra de sinais” da matemática não deve ser utilizada aqui).
Assim é enunciada a lei de Hess:
A variação entálpica de uma reação química depende apenas dos estágios inicial e final da mesma. Não importando, portanto, os processos intermediários.
Essa lei pode ser aplicada a qualquer sistema de equações quando se
deseja definir a variação de entalpia total. Mas, vale lembrar que
invertendo a equação, troca-se o sinal do ΔH correspondente a ela; do
mesmo modo, multiplicando a equação por um número qualquer,
multiplica-se o ΔH pelo mesmo número.
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