Кіріспе
Химиялық реакцияның энталпияның жалпы өзгеруі атқарылған қадамдарға тәуелсіз екендігі туралы байқау. Тұрақты жылу жиынтығының Гесс заңы, сондай-ақ Гесс заңы деп те аталады, – 1840 жылы жариялаған швейцариялық-орыс химигі және дәрігері Гермен Гесс есімімен аталған физикалық химиядағы заңдылық. Бұл заңға сәйкес, химиялық реакцияның толық барысындағы энталпияның жалпы өзгеруі атқарылған қадамдардың тізбегіне тәуелсіз. Гесс заңы қазір химиялық процестің энталпиясы бастапқы күйден соңғы күйге өту жолына тәуелді емес екенін көрсетеді (яғни энталпия – күй функциясы). Термодинамиканың бірінші заңына сәйкес, тұрақты қысымда реакция нәтижесінде жүйедегі энталпияның өзгеруі сіңірілген жылуға (немесе бөлінген жылудың теріс мәніне) тең, және көптеген реакциялар үшін калориметрия арқылы анықталуы мүмкін. Мәндер әдетте бірдей бастапқы және соңғы температуралар мен қысымдардағы реакциялар үшін көрсетіледі (реакциялар барысында жағдайлар өзгеруіне рұқсат етіледі). Гесс заңы химиялық реакцияға қажетті жалпы энергияны анықтау үшін қолданылуы мүмкін, оны жеке-жеке сипаттау оңай синтездік қадамдарға бөлуге болады. Бұл стандартты энталпияларды анықтауға мүмкіндік береді, оларды күрделі синтезде энталпияның өзгеруін болжау үшін пайдалануға болады.
Hess’ law of constant heat summation, also known simply as Hess' law, is a relationship in physical chemistry named after Germain Hess, a Swiss born Russian chemist and physician who published it in 1840. The law states that the total enthalpy change during the complete course of a chemical reaction is independent of the sequence of steps taken. Hess' law is now understood as an expression of the fact that the enthalpy of a chemical process is independent of the path taken from the initial to the final state (i. e. enthalpy is a state function). According to the first law of thermodynamics, the enthalpy change in a system due to a reaction at constant pressure is equal to the heat absorbed (or the negative of the heat released), which can be determined by calorimetry for many reactions. The values are usually stated for reactions with the same initial and final temperatures and pressures (while conditions are allowed to vary during the course of the reactions). Hess's law can be used to determine the overall energy required for a chemical reaction that can be divided into synthetic steps that are individually easier to characterize. This affords the compilation of standard enthalpies of formation, which may be used to predict the enthalpy change in complex synthesis.
Теория
Гесс заңы бойынша химиялық реакциядағы энтальпияның өзгеруі, реакция бір немесе бірнеше қадамдарда жүрсе де, бастапқы және соңғы күйлері бірдей болған жағдайда, бірдей болады. Энталпия – экстенсивті қасиет, яғни оның мәні жүйенің мөлшеріне пропорционалды. Осы себепті, энтальпияның өзгеруі берілген реакцияға қатысатын мольдер санына пропорционалды. Басқаша айтқанда, егер химиялық өзгеріс бірнеше әртүрлі жолмен орын алса, химиялық өзгеріс қай жолмен болғанына қарамастан, жалпы энтальпияның өзгеруі бірдей болады (бастапқы және соңғы жағдайлар бірдей болған жағдайда). Егер бұл рас болмаса, термодинамиканың бірінші заңы бұзылар еді. Гесс заңы энтальпияның өзгеруін (ΔH) тікелей өлшеу мүмкін болмаған жағдайда да есептеуге мүмкіндік береді. Бұл, бұрын анықталған түзілу энтальпиясының мәндерін пайдалана отырып, реакциялардың химиялық теңдеулеріне негізделген қарапайым алгебралық амалдарды орындау арқылы жүзеге асырылады. Химиялық теңдеулерді біріктіру нәтижесінде жалпы немесе таза теңдеу пайда болады. Егер тізбектегі барлық теңдеулер үшін энтальпияның өзгеруі белгілі болса, олардың қосындысы таза теңдеу үшін энтальпияның өзгеруіне тең болады. Егер таза энтальпияның өзгеруі теріс болса, реакция экзотермиялық болып табылады және өздігінен жүруі мүмкін; оң ΔH мәндері эндотермиялық реакцияларға сәйкес келеді. (Энтропия да спонтандықты анықтауда маңызды рөл атқарады, себебі реакция жүйесінде энтропияның артуына байланысты оң энтальпиялық өзгеруі бар кейбір реакциялар да спонтанды болып келеді.)