Ana Sayfa | 9.Sınıf Kimya | 10.Sınıf Kimya | 12.Sınıf Kimya | Periyodik Tablo | Birim Tablosu

| Sözlükler | Kişisel Gelişim | Gıda Güvenliği | Dergiler  | Biyografi | E-Mail •

 

 
I.BÖLÜM:

 PayPal'a kaydolun ve kredi kartı ödemelerini kabul etmeye anında başlayın.

1.Ünite

2. Bölüm

Kimyasal Tepkimelerde enerji

1.2.1. Entalpi

1.2.2. Standart Oluşum Entalpileri

1.2.3. Hess Kanunu

1.2.4. Bağ Enerjileri

 

 

1.2.1. Entalpi

Bir sistemin entalpisi doğrudan ölçülemez, bunun yerine sistemdeki entalpi değişimi ölçülür.

Aşağıdaki örnekleri inceleyiniz.

I. Şekilde; silindir içine hareketsiz piston yardımıyla 1 mol He gazı hapsediliyor.

Gazın sıcaklığını 1 °C artırmak için sabit hacimdeki bir sisteme dışarıdan verilmesi gerekli olan ısı 20,9 J mol-1 K-1 olarak ölçülüyor.

                                                                                      

 

I

 

 

 

 

 

 

II. Şekilde;  ise aynı silindire bu sefer hareketli bir piston yardımıyla sabit basınçta 1 mol He gazı hapsedilip sıcaklık 1 °C artırılıyor. Gerekli olan ısı miktarı ise 12,8 J mol-1 K-1 olarak ölçülüyor.

Her iki sisteme verilen ısı miktarları karşılaştırıldığında birbirinden farklı olduğu görülmektedir.

Bu farklılık nereden kaynaklanmış olabilir?

Sabit hacimde(Şekil I) sisteme verilen ısı sistemin sıcaklığını yükseltirken yalnız sistemin iç enerji değişiminde kullanılmıştır.

Şekil I deki sistemde hacim değişikliğinin olmayışı ,enerjinin tümünün iç enerjide harcanmasından kaynaklanmaktadır. Bu durumda sabit hacimde sisteme verilen ısı sistemin iç enerji değişimine eşit olup;

şeklinde hesaplanır.

Sabit basınçta ise sisteme verilen ısı, sistemin sıcaklığını yükseltirken sistemde hacim değişikliğine de sebep olmuştur. Hacim değişikliği ise mekaniksel iş yapma imkanı oluşturur.

Böyle bir durum sistemdeki iç enerji yanında mekanik işi de içeren entalpi (H) dediğimiz yeni bir kavramla açıklanabilir.

Entalpi, iç enerji gibi bir hâl fonksiyonudur ve  iki durum arasındaki farktan kaynaklanır. Dolayısıyla entalpideki değişim (∆H) sistemin ilk ve son hâllerine bağlıdır.

 Sistemdeki iç enerji yanında mekanik işi de içeren Entalpinin matematiksel ifadesi

Entalpi değişimin (∆H) sistemin ilk ve son hallerine bağlı olduğunu ve bir hal fonksiyonu ifade eder.

Sabit basınçta bir sistemin dışarıdan aldığı ya da dışarıya verdiği ısı Qp Entalpi değişimine (∆H) eşittir.

O halde entalpi değişimi genel olarak bu şekilde ifade edilebilir

Eşitlikteki iç enerji ve iş nicelikleri enerji birimleri ile ifade edildiğinden , entalpi de enerji birimleriyle ifade edilir.

 

 

İç Enerji ve ∆H arasındaki ilişki

 

Bir kimyasal reaksiyona katılan ve reaksiyon sonucu oluşan

ürünlerin entalpi değerleri de bulunabilir mi?

 

 

NOT;

Qv=Qp değildir.

 

 

 

 

İç enerji ve Entalpi değişimleri özet olarak

aşağıdaki grafikte ayrıntılı olarak gösterilmiştir.

 

 

 

 

 

 

 

Ekzotermik ve Endotermik reaksiyonlarda entalpi değişimi aşağıdaki gibi ifade edilebilir.

 

 

SOLDAKİ GRAFİKTE;

Ürünlerin entalpileri toplamı girenlerinkinden daha büyük olduğundan ∆H nın işareti (+ )tir. Tepkime endotermiktir.

 

SAĞDAKİ GRAFİKTE

Ürünlerin entalpileri toplamı girenlerinkinden daha düşük olduğundan ∆H nın işareti (-) tir. Tepkime ekzotermiktir.

 

 

Bir kimyasal reaksiyondaki entalpi değişimi reaksiyon entalpisi (∆H) olarak adlandırılır. Reaksiyonda oluşan ürünlerin entalpisi ile  reaksiyona girenlerin entalpileri arasındaki fark reaksiyon entalpisine (∆H) eşittir.

Bu durum; şeklinde gösterilir.

 

 

Aşağıda bazı reaksiyonların 1 atm.de ve 25o C deki reaksiyon entalpileri (ısıları) verilmiştir

ÖRNEK SORU;

Standart şartlarda 1 mol CO'in sabit hacimli kapalı bir silindirde yanması sonucu, CO2 gazı oluşurken 281,75 kJ ısı açığa çıkmaktadır.

CO sürtünmesiz hareket eden bir piston yardımıyla aynı şartlarda yakıldığında açığa çıkan ısı ise 283,00 kJ olduğuna göre; her iki durum İçin ∆H, ∆U ve W'i hesaplayınız?

 

 

Ek bilgi:

Bir reaksiyondaki iç enerji ve reaksiyon entalpilerini hesaplamak için özel tasarlanmış kapalı kaplar kullanılır. Bu kaplar sabit basınç ve sabit hacim kalorimetreleridir.

Sabit basınç kalorimetresi ,sabit hacim kalorimetresine göre daha basit bir düzenektir ve yanmanın olmadığı reaksiyonların ısı değişimlerini ölçer.

Bu reaksiyonların başında asit-baz reaksiyonları ve nötralleşme reaksiyonları gelir. Bu kalorimetre kabının basıncı sabit olduğundan reaksiyon ısı değişimi (Qp) entalpi değişimine (∆H) eşittir.

Sabit hacim kalorimetresinde reaksiyonlar sabit hacimde gerçekleştiğinden ısı değişimleri (Qv) doğrudan entalpi değişimlerine(∆H) eşit değildir. Bu durumda reaksiyonun ∆H değerinin bulunabilmesi için reaksiyonun ısı değişiminde gerekli dönüşümler yapılır.

 

1.2.2 Standart Oluşum Entalpileri:

Bir maddenin iç enerjisinin (U) mutlak değeri ölçülemezse, entalpisinin de (H) mutlak değeri ölçülemez. Entalpi iç enerjiye bağımlı özelliktir ve entalpi bir hâl fonksiyonu olduğundan entalpi değişiminin belirli bir değeri vardır. Bir maddenin ∆H değeri doğrudan doğruya elementlerinden sentezlenen tepkimeler üzerinden belirlenir.

Standart Oluşum Entalpisi (Isısı): Bileşiğin 1 molünün standart şartlarda (25oC ve 1 atm.) elementlerinden oluşması sırasında reaksiyona eşlik eden enerjiye  o bileşiğin standart oluşum entalpisi (ısısı) denir ve  ile gösterilir.

 NOT;

Maddelerin oluşum entalpileri; sıcaklığa, basınca, maddelerin fiziksel hâline (katı, sıvı, gaz) bağlıdır. Bu sebeple maddelerin oluşum entalpileri hesaplanırken basınç, sıcaklık gibi faktörlerin standart değerleri de belirlenmelidir.

Standart şartlar; 25 oC  sıcaklık , 1atm basınç,  (Derişim = 1 mol/L)

Normal şartlarda;0 oC sıcaklık , 1atm basınç kabul edilir.

Standart şartlarda maddelerin oluşum entalpileri ile gösterilir.

 

 

Aşağıdaki tablolarda   bazı bileşik ve elementlerin oluşum entalpileri verilmiştir.

TABLO Standart Oluşum Entalpileri ΔHf 0 (25oC ve 1 atm’de) kJ/mol

 

Kimyasal Madde

Oluşum entalpisi ΔHf 0 (298), kJ/mol

Kimyasal Madde

 Oluşum entalpisi  ΔHf 0 (298), kJ/mol

CH4 (g)

   –74,5

H2(g)0,00
C2H2 (g) +226,8 H(g)+217,97
C2H4 (g) +52,3H2SO4 (s) – 814,0
C2H6 (g)

–84,7

H2S (g)- 20.63
C3H6 (g) (siklopropan)

 +53,3

H2O2 (g)- 133.2
C3H8 (g) (n-propan) –103,8H2O (s)- 285.830
C4H8 (g) (siklobütan) +28,4H2O (g)- 241.826
C4H10 (g)(n-bütan) –126,1HI (g)

+ 26.48

C5H10  (g) (siklopentan) –78,4 HBr (g)

- 36.40

C5H12 (g) (n-pentan) –146,4 HCl (g)-92.312
C6H12 (g) (siklohekzan) –123,3HF (g)-271.1
C(elmas)+1,895HIO3 kristal

- 283.6

C(grafit)0,00HNO3 (s) –174,1
C(g)+716,68S2Cl2(g)- 23.85
CO2(g)

- 393.513

NO (g) +90,3
CO (g)- 110.523NO2 (g) +33,2
COCl2(s)

- 205.9

NH3 (g) –46,2
O +249,17SO2 (g)

 –296,8

O2(g) 0,00SO3 (g) –395,7
O3 (g) +142,7Fe(k) 0,00
Na(k)0,00Fe2 O3(k) -824,2
Na(g)108,70Fe3O4(k) -1188,4
NaCl(k)-411,15FeO(k) -272,0
NaOH (k)

–425,6

S(rombik)0,00
KOH(k)-424,76S(monoklinik)0,33
B5H9 (k)

 +73,2

H2SO4(sıvı)-813,99
B2O3 (k)

–1273,5

H2SO4(sulu)-909,27

Elementlerin kararlı hallerinin entalpilerinin  sıfır olduğuna dikkat ediniz.

Grafit C elementinin , S (rombik) ise S  elementinin kararlı halidir.

Allotroplardan  en kararlı haldeki allotropun oluşum entalpisi "0" kabul edilir.Yukarıdaki ve aşağıdaki  tabloları inceleyiniz.

 

Bazı element ve bileşiklerin oluşum ısıları grafikte gösterilmiştir. 

Grafitin entalpisinin "0" olduğuna dikkat ediniz.

 

O halde ;Standart oluşum entalpileri yardımı ile reaksiyonun standart entalpisi hesaplanabilir.

kimyasal reaksiyonunda a,b,c,d, maddelerin mol sayılarını ifade eden katsayılardır.

Bir kimyasal reaksiyonun entalpi değişimini hesaplamak için, ürünlerin toplam entalpilerinden girenlerin toplam entalpilerini çıkarmamız gerekir. Bu işlemi yaparken denklemdeki mol sayılarını dikkate almamız gerektiğini unutmamalıyız

 

n=maddelerin kimyasal reaksiyondaki katsayılarıdır.(a,b,c,d,...gibi)

ÖRNEK 1

Al2O3 (k) nin standart molar oluşum entalpisi ( –1672 kJ/mol ) olduğuna göre reaksiyon  denklemlerini yazarak reaksiyon Entalpisini denklem üzerinde  gösteriniz.

Çözüm

Bu koşullarda alüminyum (Al) katı; oksijen gaz (O2) halindedir ve standart oluşum entalpileri" 0"dır.

 Buna göre;

Reaksiyon denklemi;

olur.

Standart reaksiyon entalpisi aşağıdaki gibi hesaplanır.

.

Bulunan bu değer 1 mol Al2O3 (k) in oluşum entalpisidir.

Aşağıdaki reaksiyonlarda benzer şekilde yorumlanabilir .

Herhangi bir kimyasal reaksiyonun standart entalpisini elde etmek için de maddelerin standart oluşum entalpilerinden yararlanılır.

 Aşağıdaki örnekleri inceleyiniz

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2

 

 

 

SORU

 

ÖRNEK 4

Alüminyum sülfatın, Al2(SO4)3, standart molar oluşum entalpisi –3440 kJ’dir. Bu tepkimeyi aşağıdakilerden hangisi gösterir?

 

 Alüminyum sülfatın standart koşullardaki elementleri Al (k), S (k) ve O2 (g) olduğu için IV. tepkime  oluşum tepkimesidir.

ÖRNEK 5

SO2 (g) ve SO3 (g) maddelerinin standart oluşum entalpileri sırayla( –296 kJ/mol) ve (–394 kJ/mol )dür.

Buna göre aşağıdaki tepkimenin entalpisi kaç kJ’ dir?

Çözüm

1.2.3. Hess Kanunu

 

 

 

 

 

Ana Sayfa | 9.Sınıf Kimya | 10.Sınıf Kimya | 12.Sınıf Kimya | Periyodik Tablo | Birim Tablosu

| Sözlükler | Gıda Güvenliği | Katalizör Dergisi | Biyografi | E-Mail •

Kimya Hocasi © 2009 Esat Mehmet Goceri