Kimya I · 6. Ünite: Termokimya
Hess Yasası
Karbon yanarken yalnızca CO oluşturup durmaz; reaksiyon ya yetersiz oksijenle belirsiz bir karışım verir ya da CO₂'ye kadar gider. Bu yüzden C(grafit) → CO tepkimesinin entalpisini doğrudan kalorimetrede ölçmek pratik değildir. Hess yasası, ΔH'nin bir hal fonksiyonu olmasından yararlanarak böyle tepkimelerin entalpisini ölçülebilen başka tepkimelerden hesaplatır. Bu konuda yasayı türetecek, tepkimeleri ters çevirip katsayıyla çarparak toplama kurallarını öğrenecek, entalpi diyagramlarıyla yorumlayacak ve çok basamaklı problemleri sistematik biçimde çözeceksin. 6-2'deki ters çevirme ve ölçekleme kuralları burada birleşir; oluşum entalpileriyle özet formül ise 6-5'tedir.
Öğrenme hedefleri
- Hess yasasını $\Delta H$'nin hal fonksiyonu olması üzerinden türetir ve kapalı bir çevrimde entalpi toplamının sıfır olduğunu gösterir.
- Verilen basamak tepkimelerini ters çevirerek ve katsayıyla çarparak hedef tepkimeyi kurar; kesirli çarpanları doğru uygular.
- Hedef tepkimenin $\Delta H$ değerini basamak entalpilerinin toplamından hesaplar.
- Entalpi diyagramı çizerek ve türlerin hedefte hangi tarafta olduğuna bakarak çarpanları ve işaretleri belirler.
- Yanma entalpilerinden ve laboratuvar ölçümlerinden doğrudan ölçülemeyen tepkimelerin ($\text{C} \rightarrow \text{CO}$, $\text{C(grafit)} \rightarrow \text{C(elmas)}$) $\Delta H$ değerini bulur.
- Hâl simgelerini ve sıcaklığı tutarlı kullanmanın neden zorunlu olduğunu açıklar; hâl değişimi entalpilerini Hess toplamına katar.
Konu anlatımı
1. Bağlam: Ölçülemeyen Tepkimenin Entalpisi
2. Hess Yasasının Türetilmesi
3. Üç Kural: Ters Çevir, Çarp, Topla
4. Çözümlü Örnekler
5. Hâl Değişimleri, Çevrimler ve Sınır Durumları
6. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Hess yasası (Hess's law)
- Bir tepkimenin $\Delta H$ değeri, tek basamakta ya da çok basamakta gerçekleşsin, aynıdır; basamak entalpileri toplanır.
- Hal fonksiyonu (State function)
- Değeri yalnızca sistemin hâline bağlı olan nicelik; Hess yasasının dayanağı.
- Hedef tepkime (Target reaction)
- Entalpisi hesaplanmak istenen net tepkime.
- Ters çevirme (Reversal)
- Giren ve ürünlerin yer değiştirmesi; $\Delta H$'nin işareti değişir.
- Ölçekleme (Scaling)
- Denklemi bir sayıyla çarpma; $\Delta H$ aynı sayıyla çarpılır.
- Ara ürün (Intermediate)
- Basamaklarda üretilip tüketilen, toplamda sadeleşen tür.
- Entalpi diyagramı (Enthalpy diagram)
- Hâllerin entalpi seviyelerini ve basamak oklarını gösteren şema.
- Kapalı çevrim (Closed cycle)
- Başlangıç hâline dönen yol; toplam $\Delta H$ sıfırdır.
Örnek soru
Hess yasasının geçerli olmasının temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
- Entalpinin bir hal fonksiyonu olması
- Isının her zaman sabit basınçta ölçülmesi
- Tepkimelerin her zaman tek basamakta yürümesi
- Enerjinin yalnızca ısı olarak aktarılması
- Aktivasyon enerjilerinin toplanabilir olması
Doğru cevap: A
Çözüm
1. Hal fonksiyonunun değişimi yalnızca ilk ve son hâle bağlıdır: $\Delta H = H_{\text{son}} - H_{\text{ilk}}$.
2. Bir tepkime tek ya da çok basamakta yürüsün, ilk ve son hâl aynıdır; dolayısıyla $\Delta H$ aynıdır ve basamakların toplamıdır.
Cevap: A. "Tek basamak" ve "aktivasyon enerjisi" çeldiricileri yanlıştır: Hess yasası basamakların gerçekte yürümesini istemez ve aktivasyon enerjisi hal fonksiyonu değildir (yol bilgisi taşır).