Hermann Heinrich Hess

1. Die Zeit, in der er lebte

HERMANN HEINRICH HESS lebte in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts in Russland, in einer Zeit, die nicht nur viele politische Veränderungen hervorbrachte, sondern auch einen immensen Aufschwung in Wissenschaft und Technik erfuhr. Das russische fortschrittliche Bürgertum, aus dem auch HESS stammte, erkannte immer mehr die nutzbringende Rolle der Naturwissenschaften für die Produktion. Auf der Grundlage dieser Wechselwirkung resultieren eine Reihe bedeutender Entdeckungen und Erfindungen dieser Zeit.

2. Sein Leben und die Thermodynamik

HERMANN HEINRICH HESS, auch GERMAIN HENRI HESS oder russisch GERMANI IVANOVI HESS wurde am 07.08.1802 als Sohn eines französischen Sprachlehrers in Genf geboren.
1805, als HESS gerade drei Jahre alt war, emigrierte die Familie nach Russland.
HESS besuchte dort die Schule und ging danach zum Studium der Naturwissenschaften nach Dorpat (heute Tartu) in Estland. Sein besonderes Interesse galt den Fächern Chemie und Medizin.

So verbrachte HESS auch eine längere Zeit bei dem schwedischen Chemiker JÖNS JACOB BERZELIUS, der ihn in Richtung Chemie lenkte.

1825 promovierte HESS an der medizinischen Fakultät der Universität von Dorpat.
Bereits ein Jahr später, 1826, übernahm er eine eigene medizinische Praxis in Irkutsk (Russland).
Zwei Jahre später ging HESS nach Sankt Petersburg an die Kaiserliche Akademie der Wissenschaft. Er arbeitete hier zuerst als sogenannter „Adjunkt“, ein Gehilfe oder niedriger Beamter.
Erst 1834 wurde HESS vollberechtigtes Mitglied und Dozent der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaft in Sankt Petersburg.

Er hatte bereits 1830 damit begonnen, die bei chemischen Reaktionen freiwerdenden Wärmemengen zu untersuchen. Seine Forschungen bezogen sich ebenfalls auf die Elementaranalyse. HESS betrachtete dabei besonders die mit chemischen Reaktionen verbundenen Wärmeänderungen.

1840 erkannte HERMANN HEINRICH HESS das „ Gesetz der Thermoneutralität “. Es besagt, dass bei der Umsetzung von neutralen Salzen in wässrigen Lösungen keine Wärme entsteht. Dieses Gesetz wird auch als der „Zweite HESSsche Satz“ bezeichnet.
Damit und mit den nachfolgenden Forschungen und Veröffentlichungen wurde HESS zum Mitbegründer der Thermochemie (Thermodynamik).

Durch experimentelle Arbeiten fand HESS im gleichen Jahr das „ Gesetz der konstanten Wärmesummen “, den sogenannten Satz von HESS.

In einem Alter von nur 48 Jahren starb HERMANN HEINRICH HESS am 30.11.1850 in Sankt Petersburg.

Der Satz von HESS (Gesetz der konstanten Wärmesummen)

Die Reaktionsenthalpie einer Reaktion ist die Summe aller Reaktionsenthalpien der Teilschritte, in welche die Reaktion zerlegt werden kann.
Diese Gesetzmäßigkeit beinhaltet auch, dass die Reaktionsenthalpie eine Zustandsgröße ist. Es ist somit nicht von Belang, in welcher Art und Weise die Zustandsänderung durchgeführt wird, ob direkt oder in mehreren Teilschritten. Addiert man die Enthalpiebeträge von Teilreaktionen, so ergibt sich die Enthalpie der Gesamtreaktion (Rechenbeispiel).

${\Delta }_R{H}_1={\Delta }_R{H}_2+{\Delta }_R{H}_3$

Würde dieser Grundsatz nicht gelten, könnte man Energie aus dem Nichts herstellen, und zwar dann, wenn die Gesamtreaktion mehr Energie liefern würde als die Summe der Teilprozesse. Es wäre demnach also möglich, ein Perpetuum mobile zu bauen. Dies ist jedoch nach dem Gesetz der konstanten Wärmesummen nicht möglich.
Der Satz von HESS ist ein Spezialfall des Energieerhaltungssatzes, entstand jedoch zeitlich schon vor dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik.

Durch den Satz von HESS entstand nun auch die Möglichkeit, Reaktionsenthalpien zu berechnen, welche im Experiment nicht oder nur schwer ermittelbar sind.
Zu dieser Berechnung benötigt man die Standardbildungsenthalpie.
Die Standardbildungsenthalpie ist die Enthalpie, die zur Bildung von einem Mol reiner Substanz aus den reinen Elementen unter Standardbedingungen (101,3 kPa und 25 °C) erforderlich ist.
Sie wird in kilojoule pro mol $\text{(kJ}·{\text{mol}}^{\text{–1}}\text{)}$ angegeben und symbolisch mit ${\Delta }_f{H}^0$ bezeichnet.

Ist sie negativ, so wird bei der Bildung der Substanz aus den reinen Elementen Energie frei.
Ist sie positiv, so muss Energie zur Bildung der Substanz aus ihren Ausgangselementen aufgewendet werden.
Stark negative Werte der Standardbildungsenthalpie sind ein Kennzeichen chemisch besonders stabiler Verbindungen.
Die Standardbildungsenthalpie der chemischen Elemente in ihrem stabilsten Zustand ist auf 0 $\text{(kJ}·{\text{mol}}^{\text{–1}}\text{)}$ festgesetzt.

Mit den Werten der Standardbildungsenthalpien können nun Reaktionsenthalpien durch den Satz von HESS berechnet werden.
Die Reaktionsenthalpie einer Reaktion unter Standardbedingungen ergibt sich aus der Differenz zwischen den Standardbildungsenthalpien der Reaktionsprodukte einerseits und der Ausgangsstoffe andererseits.
Daraus folgt, dass die Bildungsenthalpie eines Stoffes unter Normalbedingungen nur vom jeweiligen Stoff selbst und nicht von dem Weg seiner Herstellung abhängt.

3. Bedeutende Leistungen

• Gesetz der Thermoneutralität
• Mitbegründer der Thermochemie (Thermodynamik)
• Satz von HESS (Gesetz der konstanten Wärmesummen)

4. Wichtige Werke

• „Grundlagen der reinen Chemie“, 1831