La Ley de Hess plantea que la energía calorífica absorbida o desprendida en una reacción química solo depende del estado inicial de las sustancias reaccionantes y final de las sustancias producto.
La Ley de Hess o denominada también como ley de aditividad de las entalpías de reacción, fue enunciada por el científico y químico ruso Herman Henri Hess en el año 1840. En la actualidad, podemos aplicar los estudios realizados por el científico Herman Hess sobre esta ley, para calcular la entalpía de una reacción. Para esto, solo es necesario aplicar formulas matemáticas para resolver una ecuación algebraica.
Planteamiento de la Ley de Hess
Esta ley plantea que experimentalmente la energía calorífica absorbida o desprendida en una reacción química solo depende del estado inicial y final de la reacción. Es decir, depende de las sustancias reaccionantes y de las sustancias productos involucradas en la reacción química.
Para poder acercarnos un poco más al planteamiento de la Ley de Hess debe prestar atención al siguiente ejemplo. Cuando realizas un recorrido y para llegar a tu destino existen dos caminos, uno más corto y otro más largo, ¿Cuál de ellos tomarías? Seguramente habrás pensado que tu camino preferido sería el más corto. Pero la clave de nuestro ejemplo se encuentra en el destino final. Es decir, el lugar de partida y llegada no cambia, lo que cambia es el trayecto recorrido.
La Importancia del Calor en una Reacción.
Seguramente, alguna vez se han preguntado porque se calcula la cantidad de calor como una forma de la energía absorbida o desprendida presente en una reacción. Esto se debe, a que en todo cambio químico hay rupturas y formaciones de enlaces químicos para las mismas. Algunas reacciones, para la formación de esos nuevos enlaces, necesitan de menor energía y se desprende la energía sobrante. Por lo cual, el estudio del calor tiene un papel primordial en todos los procesos químicos.
Equivalentemente, el calor de reacción solo depende de los reactivos y los productos, en este sentido la Ley de Hess es la aplicación a las reacciones químicas del principio de la termodinámica, debido a que este fue enunciado unos diez años antes que la Ley de Hess. El propósito de este planteamiento es analizar de forma muy breve las bases de la Termoquímica como una solución a problemas de transferencia de calor de dichos procesos.
Variación de la Entalpía de las Reacciones Químicas.
EL conocimiento de la energía involucrada en los procesos químicos es muy importante para tener una mayor información sobre ellos. Debemos tener en cuenta que generalmente las reacciones químicas se producen a presión constante, es decir, presión atmosférica. En estas reacciones, la energía calorífica absorbida o desprendida durante la reacción química se denomina variación de la entalpía. El símbolo de la variación de la entalpía es ΔΗ y su unidad de medida es el joule.
Para determinar el valor de la entalpía a partir de datos experimentales, hay que tener en cuenta que esta tiene un signo negativo o positivo, en dependencia de que ocurra desprendimiento o absorción de energía calorífica durante las reacciones químicas. A consecuencia de lo anterior, la entalpía es una magnitud que solo depende de la diferencia entre la energía de los productos de la reacción y de las sustancias reaccionantes a determinadas condiciones de temperatura y presión.
Para analizar lo escrito anteriormente podemos observar la tabla siguiente:
| Tipo de reacción | Signo del ΔΗ | Relación entre las energías totales de los productos y los reaccionantes. |
| Exotérmica Endotérmica | Negativo ΔΗ<0 Positivo ΔΗ>0 | Energía total de los productos < Energía total de los reaccionantes. Energía total de los productos > energía total de los reaccionantes |
Los valores de la energía de las muestras que intervienen en una reacción química son imposibles de determinar directamente. Por ello se asigna convencionalmente valor cero a la energía de las sustancias simples en su estado estándar. Esto posibilita encontrar los valores relativos de energía de las muestras de sustancias a partir de su variación de entalpia de su formación estándar (ΔΗᵒ).
Fórmula Matemática para aplicar la Ley de Hess.
La variación de entalpía es una función adecuada para expresar abreviadamente la Ley de Hess, por lo tanto, la expresión matemática de dicha ley es:
La ecuación anterior facilita el cálculo de los valores de energía involucrados en las reacciones químicas. Para esto, no es necesario tener que recurrir constantemente a los ensayos experimentales esta práctica contribuye a el ahorro de tiempo y recursos, tanto en los laboratorios como en las industrias.
En la realización de procesos químicos podemos apreciar que las reacciones químicas se pueden producir en un sentido o en el contrario. Para estos casos, el valor absoluto de la variación de la entalpía es el mismo, sólo cambia el signo. Este cambio indica que el proceso de reacción positivo es endotérmico y para el signo negativo su tipo de reacción es exotérmico.
Este hecho corrobora aún más la formulación de la Ley de Hess, ya que la energía calorífica absorbida en ese proceso es la misma que se desprende cuando ocurre la reacción en sentido inverso. Lo anterior es posible porque la energía solo depende del estado inicial y final de la reacción, no de su sentido.
Aplicaciones de la Ley de Hess.
De todas las manifestaciones de las reacciones químicas, la energía en forma de calor involucrada en estas es la más conocida y utilizada por la humanidad. La aplicación de la Ley de Hess permite obtener un mayor conocimiento teórico sobre las sustancias y las reacciones químicas. Mediante la aplicación de su fórmula matemática podemos realizar un cálculo para predecir el calor involucrado en una reacción química dada. Esto facilita el diseño de aparatos y dispositivos para la industria química. También posibilita determinar de forma anticipada el tipo de combustible y la masa de este a emplear en un proceso productivo establecido.
La Ley de Hess permite tratar las ecuaciones termoquímicas como ecuaciones algebraicas, y pueden sumarse, restarse o multiplicarse por un número, igual que en las entalpías de reacción para poder hallar la ecuación deseada. Las manifestaciones térmicas de las reacciones químicas están dadas por la absorción o desprendimiento de energía durante la realización del proceso de reacción. En el cual, se pueden destacar las posibilidades que ofrece para determinar teóricamente la energía absorbida o desprendida en las reacciones químicas. Ya que su objetivo principal es estudiar de maneras muy breves las bases de la termodinámica, para dar solución a los problemas de transmisión de calor en los procesos que realiza.
Mediante la ley de Hess es posible obtener, sin necesidad de realizar experimentos, las entalpías para distintas reacciones o fenómenos químicos. Por ejemplo, las entalpías de formación para compuestos o intermediarios inestables, como suele ocurrir en química orgánica. Además, podemos calcular entalpías de transiciones de fase, para el estudio de sólidos cristalinos. Otra aplicación, es que posibilita el calculo de la entalpía entre transiciones alotrópicas, como la que ocurre entre el grafito y el diamante.
