Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Ley de Hess. Brown 15ed. Ejercicio 5.29

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Considera las siguientes reacciones hipotéticas: 

A → B ΔH₁ = +60 kJ 

B → C ΔH₂ = -90 kJ 

(a) Usa la Ley de Hess para calcular el cambio de entalpía para la reacción A → C. (b) Construye un diagrama de entalpía para las sustancias A, B y C, y muestra cómo se aplica la Ley de Hess.

Etapa analítica

Usaremos el teorema de la ley de Hess para reacciones encadenadas.

En este caso el proceso neto es el encadenamiento directo, por ende las entalpías se suman sin modificaciones siguiendo la ley de Hess para reacciones encadenadas.

Etapa numérica

(a) Usa la Ley de Hess para calcular el cambio de entalpía para la reacción A → C. 

(b) Construye un diagrama de entalpía para las sustancias A, B y C, y muestra cómo se aplica la Ley de Hess

Este diagrama de entalpía ilustra la Ley de Hess mediante los cambios energéticos de las sustancias A, B y C. El eje vertical, etiquetado como ΔH (kJ), cuantifica la entalpía, con el nivel de A establecido en 0 kJ. La primera transformación, A → B, se representa con una flecha ascendente desde 0 hasta +60 kJ, indicando que es una reacción endotérmica con un ΔH de +60 kJ (ΔH₁). Luego, la reacción B → C se muestra con una flecha descendente desde +60 kJ hasta -30 kJ, lo que significa que es una reacción exotérmica con un ΔH de -90 kJ (ΔH₂ = -30 - 60 = -90 kJ). Finalmente, el diagrama presenta la reacción directa A → C, con una flecha que va desde 0 kJ hasta -30 kJ, resultando en un ΔH de -30 kJ. La belleza de este diagrama radica en cómo demuestra la Ley de Hess: el cambio de entalpía total para la reacción neta (A → C) es exactamente la suma de los cambios de entalpía de las etapas intermedias (A → B y B → C). Numéricamente, (+60 kJ) + (-90 kJ) = -30 kJ, lo que confirma que la entalpía es una función de estado, y el cambio total de energía es independiente del camino recorrido.

Referencias

Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C., Woodward, P., Stoltzfus, M., & Lufaso, M. (2022). Chemistry: The central science (15th ed.). Pearson Education.