Kimya I · 6. Ünite: Termokimya
Standart Oluşum Entalpileri
Her tepkime için ayrı ayrı Hess hesabı yapmak yerine, her maddenin bir "entalpi etiketine" sahip olduğunu ve herhangi bir tepkimenin ΔH değerinin bu etiketlerden tek adımda bulunabileceğini hayal et. Standart oluşum entalpisi (standard enthalpy of formation, ΔH°f), bir maddenin elementlerinden oluşum entalpisidir ve bu etiketin kendisidir. Bu konuda ortak bir sıfır noktası (referans) seçmenin neden gerektiğini görecek, ΔH°f tanımını ve oluşum denklemlerinin yazılışını öğrenecek, $\Delta H^\circ_{\text{tep}} = \sum n\,\Delta H^\circ_f(\text{ürün}) - \sum m\,\Delta H^\circ_f(\text{giren})$ formülünü Hess yasasından türetecek ve tepkime entalpisi, bilinmeyen oluşum entalpisi, yakıt karşılaştırması gibi hesaplar yapacaksın.
Öğrenme hedefleri
- Standart hâli, standart oluşum entalpisini ve elementler için referans kuralını ($\Delta H^\circ_f = 0$) tanımlar.
- Bir bileşik için, elementlerinin standart hâllerinden $1\,\text{mol}$ bileşik oluşturan denklemi (kesirli katsayı dahil) yazar.
- $\Delta H^\circ_{\text{tep}} = \sum n\Delta H^\circ_f(\text{ürün}) - \sum m\Delta H^\circ_f(\text{giren})$ formülünü Hess yasasından türetir.
- Tablodaki değerlerden tepkime entalpisini ve verilen kütle için açığa çıkan ya da soğurulan ısıyı hesaplar.
- Bir tepkime entalpisi bilindiğinde bilinmeyen bir maddenin $\Delta H^\circ_f$ değerini bulur.
- Oluşum entalpisinin işaretini ve büyüklüğünü maddenin kararlılığı ile yorumlar; yakıtları mol ve gram başına karşılaştırır.
Konu anlatımı
1. Bağlam: Ortak Bir Sıfır Noktası
2. Standart Hâl ve Standart Oluşum Entalpisi
3. Formülün Türetilmesi
4. Çözümlü Örnekler
5. Oluşum Entalpisini Yorumlamak
6. Sınır Durumları ve Birim Analizi
7. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Standart hâl (Standard state)
- Bir maddenin belirli sıcaklıkta en kararlı saf hâli ($1\,\text{bar}$, çözeltide $1\,\text{M}$); $^\circ$ ile gösterilir.
- Standart oluşum entalpisi (Standard enthalpy of formation)
- $1\,\text{mol}$ bileşiğin, elementlerinin standart hâllerinden oluşmasındaki entalpi değişimi, $\Delta H^\circ_f$ (kJ/mol).
- Referans düzey (Reference level)
- Elementlerin standart hâllerinin entalpisinin sıfır kabul edilmesi.
- Oluşum denklemi (Formation equation)
- Ürünün katsayısı $1$ olan, girenleri yalnızca elementler olan denklem; kesirli katsayı içerebilir.
- Standart tepkime entalpisi (Standard reaction enthalpy)
- $\Delta H^\circ_{\text{tep}} = \sum n\Delta H^\circ_f(\text{ürün}) - \sum m\Delta H^\circ_f(\text{giren})$.
- Allotrop (Allotrope)
- Aynı elementin farklı yapıdaki biçimleri (grafit–elmas, $\text{O}_2$–$\text{O}_3$); yalnızca standart hâlin $\Delta H^\circ_f$'si sıfırdır.
- Yanma entalpisi (Enthalpy of combustion)
- Bir maddenin $1\,\text{mol}$'ünün oksijende tamamen yanmasıyla oluşan entalpi değişimi.
- Kararlılık (Stability)
- Bileşiğin elementlerine göre enerji durumu; çok negatif $\Delta H^\circ_f$ enerji açısından kararlı bileşiktir.
Örnek soru
$25\,\text{°C}$ ve $1\,\text{bar}$'da aşağıdakilerden hangisinin standart oluşum entalpisi sıfırdır?
- $\text{O}_{3(g)}$
- $\text{Br}_{2(s)}$ (sıvı brom)
- $\text{C(elmas)}$
- $\text{Br}_{2(g)}$
- $\text{H}_2\text{O}_{(s)}$
Doğru cevap: B
Çözüm
1. $\Delta H^\circ_f = 0$ yalnızca bir elementin standart hâlindeki (en kararlı biçimindeki) hâli için geçerlidir.
2. $25\,\text{°C}$'de brom standart hâlde sıvıdır; $\text{Br}_{2(s)}$ sıfırdır.
3. $\text{O}_{3}$ ($+142{,}7$), $\text{C(elmas)}$ ($+1{,}9$) ve $\text{Br}_{2(g)}$ ($+30{,}9\,\text{kJ/mol}$) elementtir ama standart hâl değildir; $\text{H}_2\text{O}$ bileşiktir ($-285{,}8$).
Cevap: B. "Element ise sıfır" yanılgısı çeldiricileri doğurur.