K°MYASAL REAKS°YONLAR VE ENERJ° .K°MYASAL REAKS°YONLAR VE ENERJ°. S°STEMLER VE ENERJ° TœRLER°

  • View
    228

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of K°MYASAL REAKS°YONLAR VE ENERJ° .K°MYASAL REAKS°YONLAR VE ENERJ°....

KMYASAL REAKSYONLAR VE ENERJ

SSTEMLER VE ENERJ TRLER

Termokimya: Fiziksel ve kimyasal deiimlerde meydana gelen s deiimlerini inceleyen bilim daldr.

Termodinamik: Enerjiyi ve buna bal olaylarn izledii yollar anlamak iin ortaya konulan yasalardr.

Deiimleri bir sistem iinde inceler.

SSTEM VE ORTAM:

Sistem: zerinde incelemeler yaplan ve snrlar belli evren parasdr.

Ortam: Sistemin dnda kalan her eydir.

Ak Sistem

Kapal Sistem

zole Sistem

zotermal Sistem

zokorik Sistem

zobarik Sistem

- Ortamla

madde ve enerji alverii var.

- Ortamla enerji alverii var, madde alverii yok.

- Termos - Ortamla

enerji alverii ihmal edilecek kadar az. Madde alverii yok.

- Scaklk sabit - Salkl insan vcudu

- Ortamla her trl enerji ve madde alverii var.

- Hacim sabit - Ddkl tencere

- Ortamla enerji alverii var, i alverii yok.

- Basn sabit

- Doadaki olaylar

- Ortamla hem enerji hem de i alverii var.

s hareket

ORTAM

SSTEM

EVREN

Su (SSTEM)

Bardak (ORTAM)

Nihal KZOLU www.kimyaakademi.com

dev Sorusu: Aada verilen sistemlerin hangi tre ait olduklarn belirtiniz.

a) Pistonlu kaptaki gaz: b) Bardaktaki kahve: c) Az kapal tenceredeki orba: d) Isca yaltlm kaptaki su:

ENERJ:

Bir sistemdeki tm taneciklerin kinetik enerjileri ile potansiyel enerjilerinin toplamdr.

Sembol U, birimi Joule Jdir.

ISI VE :

Is: - Sistemle ortam arasndaki scaklk farkndan dolay aktarlan enerjidir.

- Birimi Jdir.

: - Scaklk farkndan bamsz yollarla aktarlan enerjidir.

- Sembol wdir.

! ISI dnm ilk defa Benjamin Thomson ortaya koymu, sonra James Joule tarafndan ispatlanmtr.

- , hareket, yer deitirme vs durumunda yaplm olur.

* Sabit basnta stlan gaz iin; P sabit; T V YAPILMI OLUR. QP = U + w

ENERJ

KNETK ENERJ

Taneciklerin teleme,

titreim, dnme hareketlerinden

kaynaklanr.

POTANSYEL ENERJ

Taneciklerin birbirleriyle

etkileiminden kaynaklanr.

ATOMLARIN EKRDEK

VE ELEKTRONK ENERJLER

+ + =

Termal hareketin sonucu

ENERJ DEM

U = USON ULK +

Basnca kar yaplan i

w

Sisteme verilen s

QP =

Nihal KZOLU www.kimyaakademi.com

* Sabit hacimde stlan gaz iin; V sabit YAPILMI OLMAZ (Hareket yok) QV = U

TERMODNAMN 1. KANUNU

S(k) + O2(g) SO2(g) + s - U = URNLER UGRENLER - Ortama s verildiine gre URNLER < UGRENLER - Tepkime ekzotermik. (U < 0) Enerji sistemden ortama verildiine gre; UEVREN = USSTEM + UORTAM = 0 CaCO3(k) + s CaO(k) + CO2(g) - U = URNLER UGRENLER - Ortamdan s alndna gre URNLER > UGRENLER - Tepkime endotermik. (U > 0)

! Bir sistemin i enerjisi hesaplanamaz, ancak enerji deiimi hesaplanabilir. ! Ortam s veya i olarak enerji kazanrsa Q (+), w (+)

Ortam s veya i olarak enerji kaybederse Q (-), w (-)

! U = Q + w TERMODNAMN KULLANIM ALANLARI

- Kimyasal reaksiyonlardaki s deiimlerinin hesaplanmas (Kalorimetre kab) - Istma, soutma sistemleri - Kompresrler - Otomobillerin ateleme sistemleri - Gne ve rzgar enerji sistemleri - Turbo jet motorlarnn alma prensipleri

rnek Soru:

Enerji asla yok edilemez veya yoktan var edilemez.

ENERJ DEM

U = USON ULK

Sisteme verilen s

QV =

QP QV

Nihal KZOLU www.kimyaakademi.com

Pistonlu bir kapta bulunan gaz genleirken 200 Jlk s almakta ve ortama 350 Jlk i yapmaktadr. Buna gre, gazn i enerjisindeki deiim ka kJdr?

zm:

QP = +200 J (sistem s alyor) w = -350 J (sistem i yapyor)

U = QP + w

U = 200 + (-350)

U = -150 J = -0,15 kJ

dev Sorusu:

Bir sistem ortamdan 75 J s alrken ayn zamanda i enerjisi 225 J azalyor. Bu olayda ii yapan sistem midir, yoksa sisteme mi i yaplr ve yaplan i ka Jdr?

(w = -300 J olduuna gre sistem i yapar)

SSTEMLERDE ENTALP DEM

ENTALP (H): Toplam s kapsam

ENTALP DEM (H): H = QP (Sabit basnta s deiimi)

Endotermik tepkimeler: Ekzotermik tepkimeler:

Sistem dardan s alr. Sistem darya s verir.

H artar. H azalr.

HRNLER > HGRENLER HRNLER > HGRENLER

HTEP = HRNLER - HGRENLER HTEP = HRNLER - HGRENLER

HTEP > 0 (+) HTEP < 0 (-)

rnekler: rnekler:

RNLER

GRENLER

H > 0

RNLER

GRENLER

H < 0

Nihal KZOLU www.kimyaakademi.com

Fiziksel deiimler: Fiziksel deiimler:

Erime, buharlama, kaynama Donma, younlama

Sblimleme Desblimleme

Baz kat ve svlarn suda znmesi Gazlarn suda znmesi

Kimyasal deiimler: Kimyasal deiimler:

Elektroliz Yanma

ou bileiklerin ayrtrlmas Ntrleme

Ba krlmas Ba ve ou bileiin oluumu

e- koparma e- ykleme

N2 gaznn yanmas

TEPKME ENTALPS

Sistemin scaklna ve basncna, Maddelerin fiziksel hallerine, Madde miktarna,

baldr.

rnek Soru:

Sabit hacimli bir kapta 1 mol CaO katsnn yeterince su ile tepkimesi sonucu 58,25 kJ s aa kmaktadr. Ayn tepkime, sabit basnl bir kapta gerekletiinde ise 64 kJ s aa kyor.

Buna gre, bu tepkimenin H, U ve i enerjisi deerleri ka kJdr?

zm:

QV = U = -58,25 kJ QP = H = U + w = -64 kJ -64 = -58,25 + w w = -5,57 kJ (Sistem i yapmtr)

rnek Soru:

Sabit basnl bir kapta

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H = -92 kJ/mol

tepkimesi gerekleirken kaptaki 1 mol N2 ve 3 mol H2 gazlarnn tamam harcandnda sisteme dardan 24 kJ i yaplyor.

Buna gre, sistemin i enerjisindeki deiim ka kJdr?

zm:

Nihal KZOLU www.kimyaakademi.com

1 mol N2 ve 3 mol H2 iin H = -92 kJ = QP

w = +24 kJ (Sisteme dardan i yaplyor)

U = QP + w

U = -92 + 24

U = -68 kJ (Sistemin i enerjisindeki deiim)

dev Sorusu:

Sabit basnl bir kapta

N2O4(g) 2NO2(g) H = +85,5 kJ/mol

tepkimesi gerekleiyor. Sabit scaklkta 0,4 mol N2O4 gaznn tamam NO2 gazna dntnde sistem ortama kar 4,2 kJ i yapyor.

Buna gre, sistemin i enerjisindeki deiim ka kJdr? (30 kJ)

STANDART OLUUM ENTALPLER

H llemez, H llebilir. Bir maddenin elementlerinden oluumu srasndaki enerji deiimine oluum

entalpisi (Hf = Hol) denir. Sistemde koullar;

P = 1 atm ve t = 0 veya 25C ise, Hf = Hf (standart oluum entalpisi) olur.

1 mol maddenin oluum entalpisine molar oluum entalpisi denir. Elementlerin standart oluum entalpileri 0 (sfr) kabul edilir.

H2(g) + O2(g) H2O(g) HTEP = -285,83 kJ ise,

olduuna gre, HTEP = Hf(H2O) = -285,83 kJ demektir.

TEPKME ENTALPS (HTEP) HESAPLAMA YNTEMLER

Hf = 0 Hf = 0

Nihal KZOLU www.kimyaakademi.com

1- OLUUM ISILARINI (ENTALPLERN) KULLANARAK HTEP HESAPLAMA

a A + b B c C + d D tepkimesi iin

HTEP = Hf(RNLER) - Hf(GRENLER)

HTEP = [c.Hf(C) + d.Hf(D)] [a.Hf(A) + b.Hf(B)]

rnek Soru:

( )

= +C H2 2 g

fH 226,7 kJ / mol

( )

= CO2 g

fH 393,5 kJ / mol

( )

= H O2 s

fH 286 kJ / mol ise,

+ +2 2(g) 2(g) 2(g) 2 (s)5C H O 2CO H O2 tepkimesi iin HTEP = ? kJ

zm:

( ) ( ) ( ) ( ) = + + 2 2 2 2 2TEP f CO f H O f C H f OH 2 H H H H

( ) ( ) ( ) ( ) = + + + TEPH 2 393,5 286 226,7 0

= TEPH 1299,7 kJ

dev Sorular:

1. ( )

= +2 4 g

C HH 18 kkal / mol

( )

= 2 g

COH 94 kkal / mol

( )

= 2 g

H OH 58 kkal / mol ise

C2H4(g)nin yanma tepkimesi iin H = ? kkal/mol? (-324 kkal/mol)

Nihal KZOLU www.kimyaakademi.com

2. 4HI + O2 2H2O + 2I2 iin HTEP = -140 kkal ve = 2H O

H 58 kkal / mol olduuna

gre, HIH = ? kkal/mol (+6 kkal/mol)

3. I. S + O2 SO2 H = -296,8 kJ/mol II. N2 + 2O2 N2O4 H = +9,16 kJ/mol III. C2H2 + H2O CH3CHO H = -138 kJ/mol

Yukarda verilen tepkime entalpilerinden hangileri tepkimede oluan rnn oluum entalpisidir? (I ve II)

4. 17,6 gram C3H8 gaznn elementlerinden olumas srasnda 41,6 kJ s aa kmaktadr. Buna gre, C3H8 gaznn oluum entalpisi ka kJ/moldr? (C: 12, H: 1) (-104 kJ/mol)

5. H2SO4(suda) + 2NaOH(suda) Na2SO4(suda) + 2H2O(s) H = -33,5 kJ/mol tepkimesine gre 0,2 M, 3L NaOH zeltisi ile yeterince H2SO4 zeltisi ntrletiinde ka kJ s aa kar? (10,05 kJ)

6. C2H5OH bieiinin molar yanma entalpisi -1380 kJ/moldr. Bir miktar C2H5OH yakmak iin 1,2 mol O2 harcanrsa, ka kJ s aa kar? (552 kJ)

Nihal KZOLU www.kimyaakademi.com

2- TEPKME ISILARININ TOPLANABLRL (HESS YASASI)

+ X Y Z = H a

Z

+ =

+ = +

Y T H b

X 2Y T H a b

Bir tepkime ters evrilirse, H iaret deitirir. Bir tepkime herhangi bir katsay ile arplrsa, H da ayn katsay ile arplr.

rnek:

X + Y Z iin H = +a ise,

Z X + Y iin H = -a ya da

2X + 2Y 2Z iin H = 2a olur.

rnek Soru:

I. C + O2 CO2 H1 = -x II. H2 + O2 H2O H2 = -y III. C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O H3 = -z

ise,

2C + 2H2 C2H4 tepkimesi iin H = ?

zm: