A Lei de Hess permite calcular a variação da entalpia

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A Lei de Hess permite calcular a variação da entalpia, que é a quantidade de energia presente nas substâncias após sofrerem reações químicas. Isso porque não é possível medir a entalpia em si, mas sim a sua variação.
A Lei de Hess fundamenta o estudo da Termoquímica.
Essa Lei foi experimentalmente desenvolvida por Germain Henry Hess, o qual estabeleceu:
A variação de entalpia (ΔH) em uma reação química depende apenas dos estados inicial e final da reação, independente do número de reações.
Como a Lei de Hess pode ser calculada?
A variação da entalpia pode ser calculada subtraindo a entalpia inicial (antes da reação) da entalpia final (depois da reação):
ΔH = Hf – Hi
Outra forma de calcular é através da soma das entalpias em cada uma das reações intermediárias. Independente do número e tipo das reações.
ΔH = ΔH1 + ΔH2
Uma vez que esse cálculo considera apenas os valores inicial e final, conclui-se que a energia intermédia não influencia no resultado da sua variação.
Trata-se de um caso particular do Princípio da Conservação de Energia, a Primeira Lei da Termodinâmica.
Você também deve saber que a Lei de Hess pode ser calculada como uma equação matemática. Para isso, é possível realizar as seguintes ações:
· Inverter a reação química, nesse caso o sinal do ΔH também deve ser invertido;
· Multiplicar a equação, o valor do ΔH também deve ser multiplicado;
· Dividir a equação, o valor do ΔH também deve ser dividido.
Saiba mais sobre Entalpia.
Diagrama de entalpia
A Lei de Hess também pode ser visualizada através de diagramas de energia:
O diagrama acima mostra os níveis de entalpia. Nesse caso, as reações sofridas são endotérmicas, ou seja, há absorção de energia.
ΔH1 é a variação de entalpia que acontece de A para B. Suponhamos que ela seja 122 kj.
ΔH2 é a variação de entalpia que acontece de B para C. Suponhamos que ela seja 224 kj.
ΔH3 é a variação de entalpia que acontece de A para C.
Assim, nos importa saber o valor de ΔH3, pois corresponde à variação de entalpia da reação de A para C.
Podemos descobrir o valor de ΔH3, a partir da soma da entalpia em cada uma das reações:
ΔH3 = ΔH1 + ΔH2
ΔH3 = 122 kj + 224 kj
ΔH3 = 346 kj
Ou ΔH = Hf – Hi
ΔH = 346 kj – 122 kj
ΔH = 224 kj
Exercício de vestibular: Resolvido passo a passo
1. (Fuvest-SP) Com base nas variações de entalpia associadas às reações a seguir:
N2(g) + 2 O2(g) → 2 NO2(g) ∆H1 = +67,6 kJ
N2(g) + 2 O2(g) → N2O4(g) ∆H2 = +9,6 kJ
Pode-se prever que a variação de entalpia associada à reação de dimerização do NO2 será igual a:
2 NO2(g) → 1 N2O4(g)
a) –58,0 kJ b) +58,0 kJ c) –77,2 kJ d) +77,2 kJ e) +648 kJ
Resolução:
Passo 1: Inverter a primeira equação. Isso porque o NO2(g) precisa passar para o lado dos reagentes, conforme a equação global. Lembre-se que ao inverter a reação o ∆H1 também inverte o sinal, passando para negativo.
A segunda equação é conservada.
2 NO2(g) → N2(g) + 2 O2(g) ∆H1 = - 67,6 kJ
N2(g) + 2 O2(g) → N2O4(g) ∆H2 = +9,6 kJ
Passo 2: Observe que N2(g) aparece nos produtos e reagentes e o mesmo acontece com 2 mol de O2(g).
2 NO2(g) → N2(g)+ 2 O2(g)∆H1 = - 67,6 kJ
N2(g) + 2 O2(g) → N2O4(g) ∆H2 = +9,6 kJ
Assim, eles podem ser cancelados resultando na seguinte equação:
2 NO2(g) → N2O4(g).
Passo 3: Você pode observar que chegamos a equação global. Agora devemos somar as equações.
∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = - 67,6 kJ + 9,6 kJ
∆H = - 58 kJ ⇒ Alternativa A
Pelo valor negativo de ∆H também sabemos que trata-se de uma reação exotérmica, com liberação de calor.
Mais sobre a lei de Hess
Lei de Hess Exercícios Resolvidos  – passo a passo 
Para resolver qualquer questão de Lei de Hess, basta seguir o passo a passo de resolução.
Lei de Hess Exercícios Resolvidos - Passo#1 – Escrever as reações intermediárias fornecidas
Você precisa escrever as reações intermediárias fornecidas na questão, uma embaixo da outra, com suas respectivas entalpias. Visualize a figura abaixo:
Perceba que as reações intermediárias foram escritas uma abaixo da outra.
Em seguida, você deve seguir ao passo #2.
Lei de Hess Exercícios Resolvidos – Passo # 2 – Organizar as reações intermediárias de acordo com a reação global.
Neste passo você deve verificar 2 pontos básicos:
Ponto 1 - Reagentes da Reação global devem ser iguais a Reagentes da Reação intermediária, ou Produtos da Reação global devem ser iguais a Produtos da Reação intermediária;
Ponto 2 - Se os coeficientes estequiométricos das substâncias na reação global são iguais aos coeficientes estequiométricos da mesma substância na reação intermediária.
Vamos falar de cada item logo abaixo.
Explicação Ponto 1 - Reagente ou Produtos da reação global = Reagentes ou Produtos da reação Intermediária
Nesta etapa da resolução, você deve verificar se os reagentes da reação global se encontram, também, nos reagentes das reações intermediárias. Fazendo o mesmo para os produtos. Veja a figura abaixo:
Como mostrado acima, a hidroquinona, representada em vermelho, na reação global e na primeira reação intermediária encontra-se nos reagentes. A substância C6H4O2 , representada em laranja, por sua vez, encontra-se no produto tanto na reação global, quanto na primeira reação intermediária.
Como o reagente da reação global é igual ao da primeira reação intermediária, o mesmo acontecendo com o produto, então essa primeira reação intermediária não precisa ser invertida.
Por outro lado, o H20(l), em azul, encontra-se no produto da reação global e nos reagentes das segunda e terceira reações intermediárias. Neste caso, é preciso inverter as reações intermediárias 2 e 3.
MAS ATENÇÃO: Sempre que invertemos a reação intermediária, a entalpia da reação invertida muda de sinal.
Visualize a figura abaixo e perceba que as reações intermediárias 2 e 3 foram invertidas e suas entalpias tiveram o sinal alterado. Os sinais positivos tornaram-se negativos. Compare com a figura acima e perceba as diferenças.
Perceba que com essa inversão o H2O(l), que se encontra no produto da reação global, se encontra também nos produtos das reações intermediárias, atendendo o nosso objetivo.
Explicação Ponto 2 - Coeficientes estequiométricos das reações intermediárias devem ser iguais aos da reação global
No nosso exemplo acima, os coeficientes estequiométricos das substâncias são iguais. Por exemplo, a hidroquinona tem coeficiente igual a 1 tanto na reação global, quanto na primeira reação intermediária; o mesmo acontece com H2O2.
Contudo, nem sempre isso acontece.
É muito comum questões que apresentam mesmas substâncias com coeficientes estequiométricos diferentes entre a reação global e reação intermediária. Nestes casos teremos que multiplicar ou dividir a reação por algum número inteiro. Você pode visualizar isso, na questão resolvida logo abaixo. Confira lá!
Lei de Hess Exercícios Resolvidos – Passo # 3 – Somar matematicamente as reações
O terceiro e último passo é aquele em que somam-se matematicamente os reagentes das reações intermediárias, os produtos das reações intermediárias e as entalpias. Como pode ser visto na figura abaixo.
Perceba que todos os reagentes das reações intermediárias são somados, assim como todos os produtos. Contudo, veja que alguns compostos, como o O2 e o H2 estão presentes tanto nos reagentes como nos produtos, com os mesmos coeficientes estequiométricos (1/2) e 1 respectivamente. Desta forma, é possível cortá-los da equação.
Com isso, a reação obtida se torna a mesma da reação global original.
Para calcular a entalpia de reação, basta somarmos as entalpias das reações intermediárias, ou seja, basta que somemos 177 + ( -95) + (-286) o que oferece um valor igual a -204kJ/mol.
Desta forma, foi possível determinar a entalpia da reação global a partir da entalpia de reações intermediárias.
Para te ajudar ainda mais a aprender este assunto, resolvi a questão abaixo para você visualizar a prática da resolução de questões sobre lei de hess.
Lei de Hess Exercícios Resolvidos - QUESTÃO PROPOSTA
Abaixo vamos resolver uma questão aplicando os 3 passos acima demonstrados.
Lei de Hess Exercícios Resolvidos - Passo#1 – Escrever as reações intermediáriasfornecidas
No primeiro passo você deve escrever as reações intermediárias fornecidas. É recomendado que você escreva-as uma embaixo da outra.
Lei de Hess Exercícios Resolvidos– Passo # 2 – Organizar as reações intermediárias de acordo com a reação global.
Como visto antes, o passo #2 é dividido em 2 etapas: 
Na primeira etapa você deve organizar as reações intermediárias de forma que os reagentes da reação global apareçam nos reagentes das reações intermediárias, assim como, os produtos da reação global apareçam no produto das reações intermediárias.
Visualize abaixo que enquanto na reação global, em verde, o WC(s) encontra-se no produto, na terceira reação intermediária, destacada em vermelho, encontra-se no reagente.
Nós precisamos inverter a referida reação intermediária para ficar condizente com a reação global.
Visualize abaixo essa inversão.
Perceba que a terceira reação intermediária, após ser invertida, teve sua entalpia alterada de sinal, tornando-se positiva.
Na segunda etapa do passo #2 você precisa verificar se os coeficientes estequiométricos das reações condizem com a reação global.
No esquema abaixo, você pode perceber que, enquanto a reação global, representada de verde, possui a substância W(s) no reagente com coeficiente estequiométrico 1, na primeira reação intermediária W(s) possui coeficiente estequiométrico 2. O mesmo acontece com a substância WC(s) na terceira reação intermediária.
Nos dois casos, você deve dividir a reação por 2, para que o coeficiente estequiométrico das referidas reações intermediárias sejam iguais ao da reação global, como pode ser visto abaixo.
Perceba que ao dividir as reações intermediárias por 2, as entalpias das reações também são divididas, resultando nas reações e entalpias destacadas em vermelho e azuis no quadro acima.
Após essa organização das reações, basta somar as reações de acordo o passo #3 abaixo demonstrado.
Lei de Hess Exercícios Resolvidos – Passo # 3 – Somar matematicamente as reações
Após a organização das reações, é preciso somar todas elas, inclusive as entalpias, como demonstrado abaixo.
A soma das equações deve ser feita como em uma equação matemática. Mesmas substâncias devem ter seus coeficientes somados, como apresentado abaixo em que o oxigênio (O2 ), representado em vermelho,  tem seus coeficientes 3/2 e 1 somados, resultando em coeficiente igual a 5/2.
Substâncias iguais e com mesmo coeficiente, que estejam tanto nos reagente, quanto nos produtos devem ser cortados na equação matemática ( veja os cortes de vermelhos, azul e verde), restando a reação global, como a destacada em vermelho.
A entalpia da reação global é o resultado da soma das entalpias das reações intermediárias após sofrerem as mudanças de sinais e divisões necessárias decorrentes do passo #2. Veja a figura acima.
Na questão acima, a entalpia da reação global encontrada é -38kJ. O valor negativo mostra que é uma reação exotérmica.
GABARITO DA QUESTÃO : LETRA C
Agora fique atento aos principais erros cometidos pelos alunos ao resolver questões de lei de hess.
Lei de Hess Exercícios Resolvidos – Os principais erros cometidos pelos alunos
O passo 2 é sem dúvida o mais crítico na resolução de questões de lei de hess. É onde grande parte dos alunos erram e onde você deve prestar mais atenção.
Os alunos, ou esquecem de inverter o sinal de entalpia, ou ao multiplicarem a reação por um número inteiro, esquecem de multiplicar também a entalpia. Portanto fique atento para não cometer o mesmo erro.
Agora que você aprendeu o passo a passo para resolver exercícios de leis de hess, curta nosso artigo e compartilhe-o com seus amigos.
Nos vemos no próximo artigo!!