Lei de Hess: Conceitos
A química é subdividida em várias correntes específicas de estudo, para que os seus conhecimentos possam ser desenvolvidos com mais praticidade e, principalmente, mais profundidade. Um dos ramos dessa ciência é a chamada Termoquímica, que se encarrega de abordar o calor envolvido em uma reação química.
Existem vários conceitos que fazem parte da Termoquímica, e um deles é a Lei de Hess. Ela foi elaborada por um químico suíço chamado Germain Hess (por isso, leva esse nome), que viveu no século XIX, entre 1802 e 1850. Hoje, ele é considerado como um dos responsáveis por fundar o estudo da Termoquímica, inclusive, a lei que enunciou é fundamental para esse ramo.
E, agora, vamos conhecer essa lei e saber como ela se aplica nas reações químicas exotérmicas e endotérmicas.
Conceitos fundamentais para a Lei de Hess
Para saber corretamente como funciona a Lei de Hess, os conceitos de reações químicas endotérmicas e exotérmicas devem estar bem claros. Por isso, vamos retomá-los:
• Reação química endotérmica: é aquela que absorve calor do meio em que está ocorrendo para que possa acontecer. Como há esse ganho de calor no decorrer da reação, a energia dos produtos é maior do que a energia dos reagentes.
• Reação química exotérmica: ao contrário da anterior, ela libera calor para o meio em que ocorre, por isso, a energia contida nos produtos acaba sendo menor do que a que havia nos reagentes, já que há essa perda.
Também é fundamental relembrarmos o conceito de entalpia: é a grandeza física que mede a quantidade de calor em um sistema, no caso, em uma reação química.
Ao invés de trabalhar com a entalpia de cada substância separadamente, para os estudos da Termoquímica interessa mais calcular a variação de entalpia (∆H), para saber se houve ganho ou perda de energia, ou seja, se a reação é endotérmica ou exotérmica.
A variação de entalpia de uma reação é dada pela seguinte fórmula:
∆H = Hprod – Hreag
Valor positivo indica que a entalpia dos produtos é maior do que a dos reagentes, portanto, houve ganho de calor – reação endotérmica.
Já se o resultado tiver sinal negativo, sabemos que a entalpia dos reagentes era maior do que a dos produtos, ou seja, houve perda de calor – reação exotérmica.
Em muitas equações químicas, sobretudo nos enunciados, você vai ver o termo “estado padrão”. Significa que a substância que esta nesse estado está sob as condições de 25°C, 100 kPa e na sua forma alotrópica mais estável.
O que é e como funciona a Lei de Hess?
Você deve se lembrar de quem em física e, até mesmo, em química existe algo conhecido como a “lei da conservação de energia”, que pressupõe que a energia envolvida em um sistema, apesar de poder ser transformada, se conserva, não pode ser simplesmente criada e nem destruída.
A Lei de Hess nos diz exatamente isso, em uma reação química, a energia não pode ser destruída e nem criada, apenas trocada. Essa lei pode ser enunciada da seguinte forma:
Lei de Hess: o valor da variação de entalpia de uma reação química é sempre o mesmo, dependendo apenas do estado final e do estado inicial. O caminho, ou seja, o modo como a reação é realizada não vai interferir.
Isso significa que a variação de entalpia é determinada pelo início e pelo fim da reação, porque, no decorrer dela, a energia será conservada, não vai se criar e nem poderá ser destruída.
Aplicando essa lei, é possível determinar o valor da variação de entalpia de uma reação conhecendo as entalpias das reações intermediárias, que acontecem até chegar na final. Por isso, ela também é conhecida como a Lei da Soma dos
Calores das Reações.
Vejamos isso em exemplo prático:
Tomando a seguinte reação:
C (grafite) + O2 (g) → CO2 (g)
Qual é o valor da entalpia?
Essa equação colocada acima é uma espécie de síntese de reação, na verdade, ela acontece nas seguintes etapas:
C (grafite) + ½ O2 (g) → CO (g) ∆H = – 110,3 kJ
CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g) ∆H = – 283 kJ
_________________________
C (grafite) + O2 (g) → CO2 (g)
Essa é a equação final, obtida a partir da soma das duas etapas necessárias para que ela ocorra. A soma funciona como qualquer equação. Aquilo que está igual no primeiro e no segundo membro pode ser cortado (CO), e o restante é somado.
Mas qual é a variação de entalpia da equação final? De acordo com a Lei de Hess, o calor se conserva, por isso, para encontrar esse número, basta somar as entalpias das etapas:
∆H = – 110,3 + (- 283)
∆H = – 110,3 – 283
∆H = – 393,3 kJ
Esse é o valor da variação de entalpia da equação global, obtido pela Lei de Hess, sem precisar da entalpia dos reagentes e dos produtos, apenas considerando que o calor de uma reação se conserva em suas etapas.