1) KIMYASAL TEPKIMELERDE ENERJI

Kimyasal tepkimeler olurken isi seklinde enerji alis-verisi olur. Alinan yada verilen bu isiya tepkime isisi, olusum isisi, çözünme isisi, nötürlesme isisi gibi isimler verilir. Kimyasal tepkimelerde baglarin kirilmasi disaridan isi gerektiren( endotermik) bir olaydir. Baglar kirildiktan sonra atomlar yeniden düzenlenerek yeni baglar olusur ve bag olusumunda isi açiga çikar ( ekzotermik). Örnegin H2 gazi ile O2 gazindan H2O olusurken,


2H-H + O=O ?2 H2O

H-H baglarinin ve O=O baglarinin kirilarak O-H baglarinin olusmasi gerekir. Kimyasal maddelerin yapisinda depolanmis enerji dogrudan ölçülemez. Bunun yerine ürünlerin toplam isi kapsamiyla (entalpi) girenlerin toplam isi kapsami arasindaki fark ölçülebilir. Bu farka tepkime entalpisi denir ve ?H ile gösterilir.

?H = ?HÜRÜNLER - ?HGIRENLER

ENDOTERMIK TEPKIMELER : Bir tepkime olurken sistem disaridan isi aliyorsa bu tür tepkimelere endotermik tepkimler denir. Bu tür tepkimelerde isi girenler tarafina yazilir ve ?H in isareti pozitiftir.

Örnek :

Na + isi?Na+ + e-


H2O(k) ? H2O(S) ?H = 10,5 kk


2HgO + isi ? 2Hg + ½ O2


EKZOTERMIK TEPKIMELER : Bu tür tepkimelerde tepkime devam ettigi sürece sistem sürekli disariya isi verir. Bu tepkimelerde ?H in isareti negatiftir.

Örnek : CH4 + 2O2 ? CO2 + 2H2O + 890 kj ?H= -212 k.kal


H2O(k) H2O(s) + 6,01 kj ?H= -6,01 kj


TEPKIME KOORDINATI-POTANSIYEL ENERJI GRAFIKLERI :


Potansijel enerji
ÜRÜNLERIN ENRJISI

Yandaki grafik endotermik bir tepkime aittir. Çünkü ürünlerin entalpisi girenlerden yüksektir ve ?H in isareti pozitiftir. ( ?H = ?HÜ - ?HG)
GIRENLERIN ENERJISI


Tepkime koordinati






potansiyel enerji

girenlerin enerjisi

ürünlerin enerjisi



tepkime koordinati


Yukaridaki grafik ekzotermik bir tepkimeye aittir, çünkü girenlerin enerjisi, ürünlerin enerjisinden büyük olup ?H in isareti negatiftir.

OLUSUM ENTALPISI: 25 0C ve 1 atm de bir bilesigin bir molünün elementlerinden olusmasi sirasindaki entalpi degisimini molar olusum entalpisi denir.

Örnek :
H2(g) + 1/2O2(g) ? H2O(g) ?H= -57,8 k.kal

H2(g) + 1/2O2(g) ? H2O(s) ?H = -68,3 k.kal

½ H2(g) + ½ I2(g) ? HI(g) ?H= +6 k.kal

? Entalpi madde miktarina, maddenin fiziksel haline ve basinca baglidir. Tepkimenin izledigi yola bagli degildir. Sivi suyun olusum entalpisi, gaz halindeki suyun olusum entalpisinden büyüktür. Bunun sebebi gaz halinde olusan suyun sivilasirken disariya fazladan bir enerji vermesinden kaynaklanmaktadir.

Olusum entalpilerinden faydalanilarak bir tepkimenin tepkime entalpisi hesaplanabilir.

aA + bB ? cC + dD

tepkimesinin entalpisini hesaplayabilimek için ürünlerin olusum isislari toplamindan girenlerin olusum isilari toplamini çikarmak gerekir.

?H = [ c x ?HC + d x ?D ] - [ a x ?HA + b x ?HB]

? Katsayilarla çarpilmasinin nedeni, verilen olusum isilarinin 1 molü basina olmasindandir.

Örnek : CH4 ün molar yanma entalpisini hesaplayiniz ?

?H CH4= -18 k.kal ?H H2O = -68 k.kal ?H CO2 = -94 k.kal


CH4 + 2O2 ? CO2 + 2H2O

?H = [ (-94) + (2x-68)]- [ 0 + (-18)]

?H= -212 k.kal

? Elementlerin olusum isilari sifir kabul edilmistir.

HESS YASASI :

Tepkime ister bir basamakta, ister bir kaç basamakta gerçeklesmis olsun, herhangi bir kimyasal tepkimedeki entalpi degisiminin sabit oldugunu belirtir.


Örnek : C(GRAFIT) + 1/2O2 ? CO + ½ O2 ?CO2 ?H= -68 k.kal


C(GRAFIT) + O2 ? CO2 ?H = -68 k.kal


Her tepkimenin ?H i deneysel olarak ölçülemez. Termokimyasal veriler cebirsel olarak islem görebildiginden, baska tepkimeler için yapilan ölçümlerden yararlanarak herhangi bir tepkimenin entalpisi ölçülebilir. Bunun için;

1- Bir tepkime ters çevrilirse ?H isaret degistirir.
2- Bir tepkime bir sayi ile çarpilirsa ?H da ayni sayiyla çarpilir.
3- Iki tepkime toplanirsa ?H larda toplanir.

Örnek : 4NH3 + 3O2 ? 2N2 + 6 H2O ?H = -366 k.kal

N2O + H2 ? N2 + H2O ?H = - 88 k.kal

H2 + ½ O2 ? H2O ?H= -68 k.kal

Bu verilerden yararlanarak asagidaki tepkimenin ?H degerini bulunuz.

2NH3 + 3N2O ? 4N2 + 3H2O

Çözüm :

Verilen esitlikte sol tarafta 2 mol NH3 bulundugundan ilk esitlik ve buna iliskin ?H degeri 2 ile bölünür. Son esitlikteki N2O nun katsaysisi 3 olacagindan, ikinci esitlik ve ?H degeri 3 ile çarpilir. Son basamakta sol tarafta katilan 3H2 i gidermek için üçüncü esitlik ters çevrilip 3 ile çarpilir.

2NH3 + 3/2 O2 ? N2 + 3H2O ?H= -183 k.kal

3N2O + 3H2 ? 3N2 + 3H2O ?H= -264 k.kal

3H2O ?3H2 + 3/2 O2 ?H = 204 k.kal


2NH3 + 3N2O ?4N2 + 3H2O ?H= -243 k.kal


ISI ÖLÇÜMLERI : Kimyasal degismelerle birlikte isi etkilerini ölçmek için kalorimetre olarak isimlendirilen aygitlar kullanilir. Kalorimetre, iyi izole edilmis bir kabin içindeki agirligi bilinen miktarda suya batirilmis olan ve tepkimenin olustugu, diger bir kaptan ibarettir. Belli miktarda tepkimeye giren madde kullanilarak tepkime olusturulur ve tepkime sirasinda açiga çikan isi suyun ve kalorimetrenin sicakligini artirir.

Tepkimedeki isi degisimi Q = mc(su) ?t + mc(kap) ?t bagintisindan hesaplanir.