SİSTEMLERDE ENTALPİ DEĞİŞİMİ
11. sınıflar kimya dersi, kimya ve enerji konusu. Kimyasal tepkimelerde entalpi ve entalpinin değişimi kavramları. Standart oluşum entalpisi. Entalpi değişi ile ilgili hesaplamalar.
Entalpi
Bir kimyasal tepkimede sistemden ortama verilen veya ortamdan sisteme alınan ısı miktarına entalpi denir. Entalpi, tepkime ısısı olarak da adlandırılır. Kimyasal bir tepkime sonucunda X maddesi oluşuyorsa ve bu madde oluşurken 100 kJ ısı enerjisi almışsa X’in entalpisi 100 kJ’dür. Burada maddelerin entalpileri hesaplanırken elementlerin en kararlı alloptroplarının oluşum entalpileri 0 kabul edilir. Bu elementlerden bileşikler oluşurken aldıkları veya verdikleri ısıya göre entalpileri belirlenir. Bileşikler bir araya gelerek yeni bileşik oluşturacağı zaman sisteme verilecek veya sistem tarafından ortama verilecek ısı enerjisi hesaplanabilir.
Entalpi H ile gösterilir.
Entalpi Değişimi
Bir kimyasal tepkimede oluşan ürünlerin entalpisi ile tepkimeye girenlerin entalpisi arasındaki fark entalpi değişimi olarak adlandırılır. Entalpi değişimi ΔH ile gösterilir.
ΔH = Ürünlerin toplam entalpisi – Girenlerin toplam entalpisi
ΔH = ΣH°urunler - ΣH°girenler
Standart Tepkime Entalpisi
Kimyasal tepkime standart koşullarda (1 atm basınç, 25° sıcaklık) gerçekleşiyorsa bu tepkimenin entalpisine "standart tepkime entalpisi" denir. Standart tepkime entalpisi ΔH° şeklinde gösterilir.
Standart koşullarda elementlerin oluşum entalpileri 0 olarak alınır. Allotropu olan elementlerde en kararlı allotropun oluşum entalpisi 0 olarak kabul edilir.
Genelde bileşik entalpileri standart koşullar altında hesaplanır. Tablolardaki değerler standart koşullara göre verilir.
Endotermik Sistem
Endotermik sistemlerde tepkimenin gerçekleşmesi için dışarıdan ısı verilmesi gerekir. Bu tepkimeler ısı harcayan tepkimelerdir. Bu tepkimelerin entalpileri 0’dan büyüktür. Çünkü sisteme ısı verildiğinden, oluşan ürünlerin sahip olduğu enerji toplamı girenlerin enerjileri toplamından fazladır.
Fotosentez olayı endotermik bir tepkimedir.
Ekzotermik Sistem
Ekzotermik sistemlerde tepkime gerçekleşirken ortama ısı verilir. Bu tepkimelerin entalpileri 0’dan küçüktür. Çünkü girenlerde bulunan enerjinin bir kısmı ortama verilmiştir.
Yanma tepkimeleri ekzotermik reaksiyonlara örnektir.
Örnek:
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
Aşağıdaki standart tepkime entalpilerini kullanarak yukarıdaki tepkimenin standart oluşum entalpisini hesaplayınız. Tepkimenin endotermik veya ekzotermik olduğunu açıklayınız.
C2H5OH = - 278 kJ/mol
CO2 = - 394
H2O = - 286
O2 = 0
Çözüm:
Toplam entalpi = Ürünlerin entalpileri toplamı – girenlerin entalpileri toplamı
ΔH = ΣH°ürünler - ΣH°girenler
ΣH°ürünler = 2 . ( - 394) + 3.( - 286)
ΣH°ürünler = - 1646 kJ
ΣH°girenler = - 278 + 3.0
ΔH = -1646 – ( - 278)
ΔH = - 1368 kJ
ΔH < 0 olduğundan tepkime ekzotermiktir.
Örnek:
C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O
ΔH°CO2 = - 394 kJ/mol
ΔH°H2O = - 286 kJ/mol
ΔH°O2 = 0 kJ/mol
C3H8 bileşiğinin standart yanma entalpisi – 2221 kJ/mol olduğuna göre C3H8 bileşiğinin oluşum entalpisi kaç kJ/mol dür.
Çözüm:
ΔH = ΣH°ürünler - ΣH°girenler
ΔH = -2221
ΣH°ürünler = 3. (-394) + 4 . ( - 286)
ΣH°ürünler = -2326 kJ
-2221 = -2326 - ΣH°C3H8
ΔH°C3H8 = -105 kJ
Örnek:
CH4’ün standart oluşum entalpisi – 75 kJ/mol, CO2 ’in standart oluşum entalpisi – 394 kJ/mol, C6H12O6’nın oluşum entalpisi – 1275 kJ dür.
C6H12O6 nın oluşum denklemi aşağıdaki gibi veriliyor.
3CH4 + 3CO2 → C6H12O6
Bu bilgilere göre 450 g C6H12O6 üretmek için verilmesi gereken ısı kaç kJ dür?
(C = 12, H = 1, O = 16)
Çözüm:
Önce bir mol glikozun entalpisini hesaplayalım. Daha sonra 450 g glikozun kaç mol olduğunu bulalım ve buradan gerekli ısı enerjisini hesaplayalım.
ΔH = ΣH°ürün - ΣH°girenler
ΣH°ürün = - 1275 kJ
ΣH°girenler = 3 . ( - 75) + 3. ( - 394) = - 1407 kJ
ΔH = - 1275 – ( - 1407) = 132 kJ
1 mol glikoz oluşması için gereken enerji miktarı 132 kJ dür.
Şimdi 450 g glikozun kaç mol olduğunu bulalım.
Şimdi orantı kurarak 2,5 mol için gerekli enerjiyi hesaplayabiliriz.
1 mol için 132 kJ
2,5 mol için x
x = 2,5 . 132 = 330 kj
450 g glikoz üretimi için 330 kJ enerji verilmesi gerekmektedir. Tepkime endotermiktir.
Kimyasal Tepkimelerde Enerji
Entalpi Değişimi Çözümlü Sorular
SANATSAL BİLGİ
26/02/2018