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