TEPKİMELERDE ISI DEĞİŞİMİ

*Bu bölümde tepkimelerde ısı değişimi, endotermik ve ekzotermik tepkimelerde ısı konusu ele alınır. Isı yönünden bu iki tür tepkime sınıfına örnekler verilir. Entalpi kavramı açıklanır.

ENDOTERMİK TEPKİMELER

Dışarıdan ısı alarak gerçekleşen tepkimelere endotermik tepkime denir.

Alınan ısı tepkime üzerinde;

• Girenler tarafına ısı ifadesi yazılabilir
• Ok üzerine tepkime sıcaklığı yazılabilir
• Ok üzerine Δ (delta) işareti yazılabilir

ENDOTERMİK TEPKİME TÜRLERİ

Düzensizliğin arttığı tepkimeler

Erime: H₂O(k)  +  Enerji  →  2H₂O(s)

Buharlaşma: C₂H₅OH(s)  +  Enerji  →  C₂H₅OH(g)

Süblimleşme: I₂(k)  +  Enerji  →   I₂(g)

Çoğu katının suda çözünmesi

NaCl(k)  +  Enerji   →   Na⁺(suda)  +   Cl^–(suda)

C₁₁H₂₂O₁₁(k)  +  Enerji   →   C₁₁H₂₂O₁₁(k) 

İyonlaşma (iyonlaşma enerjisi)

Mg(g)  +  Enerji   →    Mg⁺(g)   +  e^–

Analiz (ayrışma) tepkimeleri

2H₂O(s) + Enerji   →    2H₂ (g) + O₂ (g) (Elektroliz)

CaCO₃(k)  +   Enerji    →     CaO(k) + CO₂(g)

Bağın kırılması (atomlaşma)

H₂(g)  +  Enerji    →     2H•(g)

Azotun yanma tepkimesi

N₂(g) + 2O₂(g)  +  Enerji    →    2NO₂(g)

EKZOTERMİK TEPKİMELER

Gerçekleştiği sırada dışarı ısı veren tepkimelere ekzotermik tepkime denir.

Isı ifadesi tepkime üzerinde ürünler tarafına yazılır.

X  +  Y  →    Z  +  T  +  ısı

4Fe + 3O₂    2Fe₂O₃  + Enerji   

EKZOTERMİK TEPKİME TÜRLERİ

Düzensiz yapıdan daha düzenli yapıya geçiş

Donma: H₂O(s)  →  2H₂O(k)  +  Enerji 

Yoğuşma: C₂H₅OH(g)  →  C₂H₅OH(s) +  Enerji  

Kırağılaşma: I₂(g)  →   I₂(k)   +  Enerji  

Gazların ve bazı katıların suda çözünmesi

O₂(g)  +  H₂O   →    O₂(suda)  +  Enerji

NaOH(k)  +   H₂O   →   NaOH(suda) + Enerji

Anyon oluşumu (elektron ilgisi)

F(g) + e^–  →  F^–(g) + e^–

Sentez (birleşme) tepkimeleri

2N₂(g) + 3H₂(g)   →   2NH (g) + Enerji

Bağ oluşumu

2Cl(g)   →    Cl₂(g)  +  Enerji

Yanma tepkimeleri

CH₄(g)  +  2O₂(g)    →    CO₂(g)  +  H₂O(g)  +  Enerji

Asit-baz (nötrleşme) tepkimeleri

NaOH(suda)  +  HCl(suda)    →      NaCl(suda)  +  H₂O(s)  +   Enerji

ENTALPİ

Bir maddeye ait taneciklerin kinetik ve potansiyel enerjisi vardır. Bu enerjilerin toplamına maddenin iç enerjisi denir.

Taneciklerin kinetik enerjisi:

• Titreşim,
• Öteleme,
• Dönme vb hareketlerinden ileri gelir.

Taneciklerin potansiyel enerjisi:

• Taneciklerin birbiriyle etkileşmesinden meydana gelir.

Entalpi birimi kj/mol ya da kkal/mol cinsinden hesaplanır.

Bir tepkimedeki entalpi değişimi:

• Maddelerin fiziksel haline,
• Ortamın basınç ve sıcaklığına,
• Madde miktarına bağlıdır.

Entalpi izlenen yola ve katalizöre bağlı değildir.

Bir tepkimenin entalpi değeri doğrudan ölçülemez. Ancak tepkimenin entalpi değişimi (ΔH) değeri ölçülebilir.

ΔH = Ürünlerin entalpi toplamı – girenlerin entalpi toplamı

ΔH = ΣH_ürünler – ΣH_girenler

Endotermik tepkimelerde:

Ürünlerin toplam entalpisi girenlerden büyüktür. ΔH sıfırdan büyük ve işareti pozitiftir.

H_ürünler > H_girenler       ΔH>0      ΔH işareti pozitif (+)

Ekzotermik tepkimelerde:

Girenlerin toplam entalpisi ürünlerden büyüktür. ΔH sıfırdan küçük ve işareti negatiftir.

H_girenler > H_ürünler       ΔH<0      ΔH işareti negatif (-)

Örnek-1

Endüstride metandan hidrojen gazı eldesi aşağıdaki tepkime ile sağlanmaktadır.

CH₄(g)  +  2O₂(g)    →    CO₂(g)  +  H₂O(g)  +  Enerji

Tepkimede ürünlerin entalpileri toplamı -99 kj olduğunda göre girenlerin entalpileri toplamı kaçtır?

ÇÖZÜM:

ΔH = ΣH_ürünler – ΣH_girenler

210 = -99 – ΣH_girenler

ΣH_girenler = -309 kj

Örnek-2

Sönmemiş kireç su ile tepkimeye girerek kireç kaymağını oluşturur. Tepkime denklemi aşağıdaki gibidir.

CaO(k)   +   H₂O(s)    →    Ca(OH)₂(k)

Tepkimede girenlerin entalpileri toplamı -920,8 kj, kireç kaymağının entalpisi ise -985,2 kj olduğuna göre tepkimenin entalpisi kaçtır? Tepkimenin endotermik ya da ekzotermik oluşunu belirtiniz.

ÇÖZÜM:

ΔH = ΣH_ürünler – ΣH_girenler

ΔH = -985,2- (-920,8)

ΔH = -64,4kj                          ΔH <0 olduğundan tepkime ekzotermiktir.