Konu Özetleri Rehber Sorular Rehber Soru Çözümleri Alt Bölüm Sorular Etkinlikler Etkinliklerin Çözümleri Alt Konu ve Genel Tekrar Testleri

Transkript

1 Konu Özetleri Rehber Sorular Rehber Soru Çözümleri Alt Bölüm Sorular Etkinlikler Etkinliklerin Çözümleri Alt Konu ve Genel Tekrar Testleri

2 Genel Müdür Temel Ate Genel Koordinatör Ak n Ate E itim Koordinatörü - Editör Nevzat Asma E itim Koordinatör Yard mc s Halit B y k Dizgi, Grafik, Tasar m Esen Dizgi Servisi Görsel Tasar m Muhteber Bozba Bu kitab n tüm haklar yazar na ve Esen Bas n Yay n Da t m Limitet irketi ne aittir. Kitab n tamam n n ya da bir k sm n n elektronik, mekanik, fotokopi ya da herhangi bir kay t sistemiyle ço alt lmas, yay mlanmas ve depolanmas yasakt r. steme Adresi ESEN BASIN YAYIN DA ITIM LTD. T. Bay nd r 2. Sokak No.: 34/11-12 K z lay/ankara Telefon: (0312) Faks: (0312) ISBN : Bask Bahçekap Mah Sok. Nu.: a maz / ANKARA Tel : (0312) (pbx) Serti ka No: Bask Tarihi 2012 VIII

3 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ 1. ÜN TE

4 11. SINIF K MYA Sevgili Ö renciler, Bu üni te de fi zik sel ve kim ya sal olay la ra e lik eden ener ji de i im le ri ni ele al mak için ola y n ger çek le ti i sis tem ve siste min yer al d or tam ile il gi li kav ra y lar sa lan mak ta d r. Ener ji nin ko ru nu mu hak k n da ki Ter mo di na mi in 1. Ka nu nu en tal pi kav ra m ile bir lik te su nul mak ta; Hess Ka nu nu ve ona ili kin uy gu la ma lar i len mek te dir. Ay r ca is tem li-is tem siz de i im le ri ay rt et mek için ge rek li en tro pi kav ra m na gi ri ya p la rak ter mo di na mi in 2. Kanu nu an lam lan d r l mak ta d r. Gibbs Ser best Ener ji si üze rin den is tem li lik tar t ma la r ve ril mek te Ter mo di na mi in 3. Ka nu nu ile üni te bit mek te dir. S STEMLER ve ENERJ TÜRLER Termodinamik Fiziksel ve kimyasal de i imlere e lik eden s ve mekanik i al veri lerini inceleyen bilim dal na termodinamik denir. Enerji Bir cismin, konumu, hareketi, ta d elektrik yükü, içinde bulundu u ortamdan daha yüksek s cakl a sahip olmas gibi nedenlerle i yapabilme kapasitesine enerji denir. Enerji Çe itleri Potansiyel Enerji Bir cismin konumundan dolay sahip oldu u enerjiye potansiyel enerji denir. Kinetik Enerji Cisimlerin hareketiyle olu an enerjiye kinetik enerji denir. Z playan tenis topunun enerjisi, sürekli olarak potansiyel enerjiden kinetik enerjiye, sonra kinetik enerjiden potansiyel enerjiye dönü ür. Top en yüksek konumda oldu unda potansiyel enerji en yüksek de erde, top yere de di inde ise kinetik enerji en yüksek de erdedir. 8

5 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ Is Enerjisi Atom ve mo le kül le rin rast ge le ha re ket le riy le olu an ener ji ye s ener ji si de nir. Önceki sayfadaki e kil de z p la yan te nis to pu nun her z p la ma da po tan si yel ener ji ve ki ne tik ener ji si nin top lam de e ri aza l r. To pun po tan si yel ve ki ne tik ener jisi s ener ji si ne dönü mesiyle to pun ve çev re nin s sal ener ji si ar tar. ç Enerji Bir sistemin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplam na iç enerji denir. ç enerji, moleküllerin öteleme kinetik enerjilerini, moleküllerin dönme ve titre im enerjilerini, ba larda depo edilmi kimyasal enerjiyi, moleküller aras etkile im enerjilerini ve atomlardaki elektronlara ba l enerjiyi içerir. Öteleme Dönme + + Titre im Elektrostatik (Moleküller aras çekmeler) Sistemin iç enerjisine katk lar: Modeller su moleküllerini, oklar hareketleri temsil etmektedir. Moleküller aras çekimlerde ve + i aretleri yüklerin ayr lmas n ve pozitif yük merkezlerinin olu umunu gösterir. Maddelerin iç enerjileri bilinemez. Ancak iç enerji de i imi bilinebilir. Bir kimyasal tepkimede, tepkimeye girenleri sistemin ilk hali, ürünleri de sistemin son hali olarak dü ünelim. Tepkimeye girenler Ürünler U : iç enerji de i imi (ilk hal) (son hal) U i : sistemin ilk halinin iç enerjisi U i U s U s : sistemin son halinin iç enerjisi U = U s U i Mekanik Enerji ( ) Bir sistem ile çevresi aras nda al n p verilen enerji ekline i denir., yol ile etkiyen kuvvetin çarp m (i = kuvvet x yol) eklinde ifade edilebilir. 9

6 11. SINIF K MYA Bir sistemin s miktar nelere ba l d r? S cakl k fark ndan ileri gelen enerji al veri ine s denir. S cak bir cisimden so uk bir cisme enerji aktar m s eklinde olur. Is ak m iki cismin s cakl klar e it oluncaya kadar devam eder. Ço u kez s kaybedilir, s kazan l r, s ak olur, sistem çevresine s verir gibi ifadeler kullansak da unu bilmeliyiz ki, sistem s ya sahip de ildir. Sistemin sahip oldu u enerji, iç enerjidir. Is, yaln zca sistemin s n rlar ndan çevreye aktar lan enerji biçimidir. Is n n miktar (Q), S cakl n ne kadar de i ti ine ( T) Maddenin miktar na (m) Maddenin türüne (özgül s = c) ba l d r. Q = m. c. T Bu ba nt daki m.c de erine kalorimetrenin s kapasitesi denir. Is birimi olarak kalori veya SI birim sisteminde Joule (j) dur. 1 kal = 4,184 j Bir gram suyun s cakl n 1 C yükseltmek için gereken s miktar na kalori (kal) denir. etkinlik1 Enerji türleriyle il gi li a a da ki aç k la ma lar do ru ise D, yan l ise Y ile be lir ti niz. a) Potansiyel enerji, cisimlerin hareketleriyle olu an enerji çe ididir. b) Bir da n tepesine götürülen ta n potansiyel enerjisi artar. c) Da n tepesinden a a ya yuvarlanan ta n potansiyel enerjisi artar, kinetik enerjisi azal r. d) Madde enerjiye dönü ebilir ancak bir enerji türü ba ka bir enerji türüne dönü emez. e) Bir sistemin iç enerjisi, sistemdeki moleküllerin her türlü enerjilerinin toplam na e ittir. f) g) Bir sistemin iç enerjisi, moleküllerin öteleme kinetik enerjisini, moleküllerin dönme ve titre im enerjilerini, ba larda depo edilmi kimyasal enerjiyi, moleküller aras etkile im enerjilerini ve atomlardaki elektronlara ba l enerjiyi içerir. Is, s cakl k fark ndan kaynaklanan enerji al veri i olup s cakl fazla olan cisimden so uk olan cisme do ru enerji aktar m s eklinde olur. h) Farkl s cakl ktaki cisimlerin ortalama kinetik enerjileri farkl, ayn s cakl ktaki cisimlerin kinetik enerjileri ise e ittir. 10

7 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ Sistem Evrenin incelenmek üzere seçilen parças na sistem denir. Kimyac lar için sistem, genellikle kimyasal ve fiziksel de i imlerdeki maddeleri içerir. Çevre Evrenin sistem d nda kalan parças na çevre denir. Laboratuvarda Na metalinin bir beher içindeki H 2 O ile reaksiyonunu dü ünelim. Beher ve içindekiler sistemi, beherin d nda kalan evren k sm na da çevre denir. çevre (laboratuvar n beher ve içindekiler d nda kalan k sm ) sistem (beher ve içindekiler) Sistem Çe itleri Çevreyle madde ve s al veri inin durumuna göre üç tip sistem vard r. Aç k Sistem Çevresi ile hem madde hem de s al veri i yapan sisteme aç k sistem denir. Kapal Sistem Çevresi ile s al veri i yapan ancak madde al veri i olmayan sisteme kapal sistem denir. Yal t lm Sistem Çevresi ile madde ve s al veri i olmayan sisteme yal t lm sistem denir. madde (su buhar ) s s AÇIK S STEM i ede bulunan s cak su, so urken, çevresine s verir; ayn zamanda su buhar eklinde madde aktar m olur. KAPALI S STEM i ede bulunan s cak su, so urken çevresine s verir. Kapa kapal oldu u için su buhar eklinde madde aktar m olmaz. YALITILMI S STEM i ede bulunan s cak su yal t lm oldu u için çevreyle su buhar ve s aktar m olmaz. 11

8 etkinlik2 11. SINIF K MYA A a daki metni okuyarak bo b rak lan yerlere uygun dü en kelimeleri yaz n z. TERMOD NAM KTE S STEM VE ÇEVRE Fi zik sel ve kim ya sal olay lar da i ile s n n bir bi ri ne dö nü ü mü nü in ce le yen bi lim da l na (1-...) de nir. Bu bi lim da l n da ener ji al ve ri le ri he sap la n r ken ev re nin in ce len mek üze re se çi len bö lü mü ne (2-...), bu bö lü mün d - n da ka lan ve bu bö lü mü ku a tan ev ren par ça s na da (3-...) de nir. Ör ne in la bo ra tu var da, bir be her de, nötr le tir mek için 100 ml asit çö zel ti siy le 100 ml baz çö zel ti si bu lun sun. Bu deney de (4-...), asit ve baz çö zel ti si ni içe ren be her, (5-...) ise be her d n da ka lan la bo ra tuvar d r. (6-...)ler, için de bu lun duk la r or tam ile mad de ya da ener ji al ve ri i olup ol ma ma s na gö re aç k, ka pa l ve ya ya l t l m (izo le) ola bi lir. Mad de ve ener ji al ve ri i olan sis tem le re (7-...) sis tem, mad de al ve ri i ol ma y p s al ve ri i olan sistem le re (8-...) sis tem, mad de ve s al ve ri i ol ma yan sis tem le re ise (9-...) sis tem denir. Ör ne in a z ka pa l cam i e de bu lu nan ga zoz, mad de al ve ri i ne ka pa l, ener ji al ve ri i ne aç k ol du u için (10-...) gi bi dü ü nü le bi lir. i e nin ka pa aç l d n da i e den gaz ç k t göz le nir. A z aç k i e de bu lu nan ga zo zu (11-...) gi bi dü ü ne bi li riz. Çok iyi ya l t l m ve ka pa t l m ter mos için de ki olay lar (12-...) ve (13-...) al ve ri i olma dan ger çek le e bi lir. Böy le bir ter mo sa ko nu lan so uk su uzun sü re so uk ka la bi lir. (14-...) ve (15-...) al ve ri i ol ma yan bu tür sis tem le re (16-...) ya da (17-...) de nir. zotermal Sistem S cakl sabit kalan sisteme izotermal sistem denir. Örne in erime noktas nda bulunan bir kat ya s verildi inde kat erimeye ba lar. Erime boyunca s cakl k sabit kal r ve verilen s kat y bir arada tutan kuvvetleri yenmek için kullan l r. zokorik Sistem (Sabit Hacimli Sistem) Fi zik sel ya da kim ya sal tep ki me so nu cun da hac mi de i me yen sis tem le re izokorik (sa bit ha cim li) sis tem de nir. Hacmi de i me yen bir çe lik kap ta ki ya da hac mi de i me yen bir ka lo ri met re ka b n da ki tep ki me sabit ha cim li sis te me örnek ve ri le bi lir. Sa bit ha cim li sis tem ler de, iç ener ji i e dö nü mez. Tep ki me ye e lik eden s, iç ener ji de i i mi ne e it tir. U: iç enerji de i imi U = Q V Q V : sabit hacimli sistemde tepkimeye e lik eden s zobarik Sistem (Sabit Bas nçl Sistem) Fiziksel ya da kimyasal tepkime sonucunda bas nc de i meyen ancak hacmi de i en sistemlere zobarik (sabit bas nçl ) sistem denir. Sürtünmesiz hareketli pistonlu bir kapta gerçekle en tepkime sabit bas nçl sisteme örnek verilebilir. Sabit bas nçl sistemlerde, sistemin iç enerji de i imi, tepkimeye e lik eden s ve sistemde i e dönü en s toplam na e ittir. U : sistemde iç enerji de i imi U = Q P + w Q p : sabit bas nçl sistemde tepkimeye e lik eden s w : sistemde i e dönü en s 12

9 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ ilk durum U i ilk durum U i w iç enerji Q v U iç enerji Q p U son durum U = Q v (a) U s son durum U = Q p +w (b) U s Bir sistemde ayn iç enerji de i imine neden olan iki farkl yol, b yolunda iç enerjinin bir k sm i e dönü ür. Bundan dolay Q V Q P dir. Termodinami in Birinci Yasas Ter mo di na mi in bi rin ci ya sa s, ener ji nin ko ru nu mu ya sa s d r. Bu na gö re ener ji bir e kil den ba ka bir ek le dö nü e bilir an cak ne yok tan var edi le bi lir ne de var olan ener ji yok edi le bi lir. Termodinami in birinci yasas öyle de ifade edilebilir: Yal t lm bir sistemin toplam enerjisi sabittir. Termodinami in birinci kanunu u formülle ifade edilir: U = Q p + w U : iç enerji de i imi Q p : s w : mekanik i Yukar daki e itlik kullan l rken a a da belirtilen noktalar ak lda tutulmal d r. Sis te me gi ren ener ji (+) i a ret li dir. Bu na gö re sis tem s al r sa Q > 0; i sis te me ya p l r sa w > 0 d r. Sis tem den ç kan ener ji ( ) i a ret li dir. Bu na gö re sis tem den d a r s ve ri lir se, Q < 0; sis tem çev re ye i ya par sa w < 0 d r. Ge nel ola rak, sis te me gi ren ya da sis tem den ç kan ener ji ( s ya da i ola rak), sis te min iç ener ji si ni de i ti rir. Sis tem den ç kan dan da ha faz la ener ji sis te me gi rer se U (+) olur. Sis te me gi ren ener ji den da ha faz la ener ji sis tem den ç kar sa U ( ) olur. +w w +Q sistem Q çevre 13

10 11. SINIF K MYA Bir gaz genle irken 21 j lik bir s almakta ve d ar ya 232 j lik i yapmaktad r. Buna göre gazdaki iç enerji de i imi ( U) kaç j dir? SO RU 1 Bir gaz n s k t r lmas s ras nda sisteme 442 j lik i yap lmakta ve ayn zamanda sistemden 225 j s sal nmaktad r. Buna göre sistemin iç enerji de i imi ( U) kaç j dir? SO RU 2 Bir tepkime s ras nda sistemin iç enerjisi 125 j azalmakta ve ayn zamanda 55 j s almaktad r. Buna göre; I. Sistem i yapar. II. Sistemin hacmi artar. III. w = 70 j dir. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z III C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III SO RU 3 Bir gaz çevreye 325 j i yaparken çevreden 127 j s al yor. Buna göre; I. Sistemin hacmi azal r. II. Sistemin iç enerjisi artar. III. Sistemin iç enerji de i imi 198 j dir. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z III C) I ve II D) I ve III E) II ve III 14

11 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ S STEMLERDE ENTALP DE M ( H) Sa bit ba s nç al t n da (izo ba rik sis tem) mey da na ge len tep ki me ler de al nan ya da ve ri len s ya en tal pi de i i mi de nir. Bir re ak si yo nun en tal pi de i i mi H ile gös te ri lir. Bu na re ak si yon en tal pi si de de nir. Da ha ön ce U = Q P + w ba nt s n tü ret mi tik. Tep ki me de al nan ya da ve ri len s ya H de di i mi ze gö re, H = Q P dir. Bu ra dan da; H = U w ba nt s elde edilir. Standart artlarda (1 atm. bas nç ve 25 C s cakl k) 1 mol H 2 nin sabit hacimli kapal bir kapta yanmas sonucunda su buhar olu urken 242 kj s aç a ç kmaktad r. Yine 1 mol H 2 nin sürtünmesiz hareketli pistonlu bir kapta standart artlarda yak lmas sonucunda 240,7 kj s aç a ç kmaktad r. Buna göre a a dakileri bulunuz. a) ç enerji de i imi ( U) b) Entalpi de i imi ( H) c) Sistemin yapt i (w) SO RU 4 Stan dart art lar da, 1 mol KNO 3 ün sa bit ha cim li ka pa l bir kap ta ki su da çö zün dü ün de çev re den sis te me 160 j s akta r l mak ta d r. Yi ne 1 mol KNO 3 ün sa bit ba s nç l bir kap ta ki ay n mik tar su da çö zün me si so nu cun da sis te me 12 j lik i ya p l mak ta d r. Buna göre; I. U, 160 j dir. II. H, 172 j dir. III. Sabit bas nçl sistemde hacim küçülür. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z III C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 15

12 11. SINIF K MYA SO RU 5 2 CO (g) + O 2(g) 2 CO 2(g) tepkimesinin standart artlarda sabit hacim ve sabit bas nçl sistemlerde gerçekle melerine ili kin ekiller a a dad r. sabit hacim s q V = 563,5 kj Buna göre; I. Sistemin iç enerjisi 563,5 kj azal r. CO ve O 2 CO 2 II. Sistemin entalpi de i imi 566 kj dir. III. Sistem çevreye i yapar. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III sabit bas nç w s q P = 566 kj CO ve O 2 CO 2 SO RU 6 H 2 O buhar n n sabit hacim ve sabit bas nçl sistemlerde H 2 O (k) ye dönü me denklemleri öyledir. H 2 O (g) H 2 O (k) Q V = 44 kj H 2 O (g) H 2 O (k) Q P = 44,1 kj Buna göre; I. Sistemin iç enerjisi 40 kj artar. II. Sistemin entalpi de i imi ( H) 44,1 kj dir. III. Sistem çevreye 0,1 kj lik i yapar. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III SO RU 7 NH 4 NO 3 ün sabit hacimli bir sistemde suda çözünme denklemi öyledir. NH 4 NO 3(k) NH + 4(suda) + NO 3(suda) Q V = +3,2 kj Ayn tepkime sabit bas nçl kapta gerçekle ti inde sisteme 0,3 kj lik i yap ld ölçülüyor. Buna göre NH 4 NO 3 ün suda çözünme entalpisi kaç kj dir? A) +3,5 B) +3,2 C) +2,9 D) 2,9 E) 3,5 16

13 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ ENDOTERM K ve EKZOTERM K TEPK MELER Kimyasal tepkimeler gerçekle irken ya s al n r ya da d ar ya s verilir. Bir kimyasal tepkime olu urken s al yorsa endotermik ( s alan) tepkime, s veriyorsa ekzotermik ( s veren) tepkime denir. Endotermik Tepkimeler Bir kimyasal tepkime olu urken d ar dan s al yorsa bu endotermik bir tepkimedir. Endotermik tepkimelerde al nan s tepkime denkleminde sol tarafa yaz l r. H 2 O (s) + s H 2(g) + 1/2 O 2(g) tepkimesi s aland r. Bu tepkimenin Potansiyel Enerji (P.E) Tepkime Koordinat (T.K) grafi ini inceleyelim. P.E. (kj) H 2(g) + 1/2 O 2(g) H ü H g H 2 O (s) H = +272 kj Endotermik tepkimelerde ürünlerin toplam entalpisi girenlerin toplam entalpisinden büyüktür. Endotermik tepkimeler yal t lm kaplarda gerçekle ti inde ortam n s cakl dü er. Endotermik tepkimelerde H > 0 tür. T.K. Ekzotermik Tepkimeler Bir kimyasal tepkime olu urken d ar s veriyorsa bu ekzotermik bir tepkimedir. Ekzotermik tepkimelerde aç a ç kan enerji tepkime denkleminde sa tarafa yaz l r. H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O (s) + s tepkimesi s verendir. Bu tepkimenin Potansiyel Enerji (P.E) Tepkime Koordinat (T.K) grafi ini inceleyelim. P.E. (kj) H 2(g) + 1/2 O 2(g) H g H = 272 kj Ekzotermik tepkimelerde ürünlerin toplam entalpisi girenlerin toplam entalpisinden küçüktür. Ekzotermik tepkimeler yal t lm kaplarda gerçekle ti inde ortam n s cakl artar. Ekzotermik tepkimelerde H < 0 d r. H ü H 2 O (s) T.K. 17

14 11. SINIF K MYA Endotermik - Ekzotermik Tepkime Türleri Hal de i im olaylar nda; kat s v gaz yönü endotermik, gaz s v kat yönü ise ekzotermiktir. Ba kopmas endotermik, ba olu umu ise ekzotermiktir. yonla ma enerjisi (atomdan elektron koparma) endotermik, ametallerin elektron ilgisi ekzotermiktir. Kat lar n s v lardaki çözünürlü ü genellikle endotermik, gazlar n s v lardaki çözünürlü ü ise ekzotermiktir. Yanma olaylar genellikle ekzotermiktir. etkinlik3 Tepkimelerle il gi li a a da ki aç k la ma lar do ru ise D, yan l ise Y ile be lir ti niz. a) b) c) d) e) Gerçekle meleri s ras nda s alan tepkimeler endotermiktir. Ekzotermik tepkimeler yal t lm kapta gerçekle irken ortam n s cakl dü er. Ekzotermik tepkimeler gerçekle irken s aç a ç kar. Ekzotermik tepkimelerde ürünlerin toplam enerjisi, girenlerin toplam enerjisinden fazlad r. Endotermik tepkimelerde H > 0 d r. f) Is alan tepkimelerde girenlerin toplam enerjisi, ürünlerin toplam enerjisinden küçüktür. etkinlik4 A a daki tepkimelerden hangileri endotermik, hangileri ekzotermiktir? F Z KSEL YA DA K MYASAL DE M ENDOTERM K EKZOTERM K a) b) c) d) e) Suyun buharla mas Kömürün yanmas Kar tanelerinin olu mas K K + + e F + e F f) H 2(g) 2 H (g) g) O 2(g) O 2(suda) h) KNO 3(k) K + (suda) + NO 3(suda) i) Naftalinin süblimle mesi j) Cl (g) + Cl (g) Cl 2(g) 18

15 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ Standart Olu um Entalpisi 25 C s cak l k ve 1 at mos fer lik ba s nç al t n da ki hale standart hal denir. Stan dart hal de bir mol mad de nin, stan dart halde ki ele ment le ri nin re fe rans e kil le rin den olu ma s s ra s n da ki en tal pi de i i mi ne stan dart olu um en tal pi si ( H o f ) de nir. S (k) + 3/2 O 2(g) SO 3(g) H = 320 kj tepkimesinin entalpisi ayn zamanda SO 3 ün olu um entalpisidir. Ancak SO 3 a a daki ekilde de elde edilebilir. SO 2(g) + 1/2 O 2(g) SO 3(g) H = 240 kj Bu tepkimede SO 3 elementlerinden de il bir bile ik olan SO 2 den elde edilmi tir. Buna göre 240 kj de eri verilen tepkimenin entalpisidir. Fakat SO 3 ün olu um entalpisi de ildir. Saf elementlerin referans hallerinde standart olu um entalpileri 0 d r. etkinlik5 A a daki maddelerden hangilerinin referans hallerinde standart olu um entalpileri s f rd r? MADDE H o f MADDE H o f a) H 2(g) f) O 3(g) b) H (g) g) Fe (k) c) N 2(g) h) Fe (s) d) N 2(s) i) Fe 2+ (aq) e) O 2(g) j) H 2 O (s) etkinlik6 A a daki tepkimelerden hangilerinin H si standart olu um entalpisidir? a) C (k) + O 2(g) CO 2(g) H 1 b) CO (g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g) H 2 c) H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O (g) H 3 d) H + (aq) + OH (aq) H 2 O(s) H 4 e) C (k) + 2 H 2(g) CH 4(g) H 5 f) C (k) + 4 H (g) CH 4(g) H 6 19

16 11. SINIF K MYA Baz Bile iklerin Standart Olu um Entalpileri Bile ik H f (kj/mol) Bile ik H f (kj/mol) Bile ik H f (kj/mol) Bile ik H f (kj/mol) AgBr (s) 99,5 CaCO ,0 H 2 O (s) 285,8 Mg(OH) 2(s) 924,7 AgCl (s) 127,0 CaO (k) 635,5 H 2 O 2(s) 187,6 MgSO 4(s) 1278,2 AgI (s) 62,4 Ca(OH) 2(s) 986,6 H 2 S (g) 20,1 MnO (k) 384,9 Ag 2 O (k) 30,6 CaSO 4(s) 1432,7 H 2 SO 4(s) 811,4 MnO 2(k) 519,7 Ag 2 S (s) 31,8 CCl 4(s) 139,5 HgS (s) 58,2 NaCl (s) 411,0 Al 2 O 3(k) +1669,8 CH 4(g) 74,8 KBr (s) 392,2 NaF (k) 569,0 BaCl 2(s) 860,1 CHCl 3(s) 131,8 KCl (s) 435,9 NaOH (s) 426,7 BaCO 3(s) 1218,8 CH 3 OH (s) 238,6 KClO 3(s) 391,4 NH 3(g) 46,2 BaO (k) 558,1 CO (g) 110,5 NH 4 Cl (s) 315,4 PCl 3(g) 306,4 BaSO 4(s) 1465,2 CO 2(g) 393,5 NH 4 NO 3(s) 365,1 PCl 3(g) 398,9 C 2 H 2(g) +236,7 CuS (s) 48,5 NO (g) +90,4 SiO 2(k) 859,4 C 3 H 4(g) +52,3 CuSO 4(s) 769,9 NO 2(g) +33,9 SnCl 2(s) 349,8 C 2 H 6(g) 84,7 Fe 2 O 3(k) 822,2 PbBr 2(s) 277,0 SnCl 4(s) 545,2 C 3 H 8(g) 103,8 HBr (g) 36,2 PbCl 2(s) 359,2 SnO (k) 286,2 n-c 4 H 10(g) 124,7 HCl (g) 92,3 PbO (k) 217,9 SnO 2(k) 580,7 n-c 5 H 12(s) 173,1 HF (g) 268,6 PbO 2(k) 276,6 SO 2(g) 296,1 C 2 H 5 OH (s) 277,6 HI (g) +25,9 MgCl 2(s) 641,8 SO 3(g) 395,2 CuO (k) 155,2 HNO 3(s) 173,2 MgCO 3(s) 1113,0 ZnO (k) 348,0 CaCl 2(s) 795,0 H 2 O (g) 241,8 MgO (k) 601,8 ZnS (s) 202,9 Olu um Entalpileri Kullanarak H Bulma Bir tepkimenin entalpi de i imi, ürünlerin olu um entalpileri toplam ile girenlerin olu um entalpileri toplam n n fark na e ittir. H = H o f ürünler Ho f girenler x A + y B z C + t D tepkimesinin entalpisi u ekilde hesaplan r. H = (z H o fc + t Ho fd ) (x Ho fa + y Ho fb ) 20

17 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ CH 4(g) + 4 Cl 2(g) CCl 4(g) + 4 HCl (g) tepkimesinin entalpi de i imi ( H) kaç kj dir? ( H o CH 4(g) = 74,81 kj/mol ; H o CCl 4(g) = 102,9 kj/mol ; H o HCl (g) = 92,31 kj/mol) SO RU 8 Baz bile iklerin standart olu um entalpileri a a da verilmi tir. H o f C 4 H = 134 kj/mol, H o 8(g) f CO = 393 kj/mol, H o 2(g) f H = 242 kj/mol 2 O(g) Buna göre, C 4 H 8(g) + 6 O 2(g) 4 CO 2(g) + 4 H 2 O (g) tepkimesinin H si kaç kj dir? SO RU 9 A a da baz tepkimelerin standart entalpi de erleri verilmi tir. C (k) + O 2(g) CO 2(g) H 1 = 393 kj 3 C (k) + 4 H 2(g) + O 2(g) C 3 H 6 (OH) 2(s) H 2 = 301 kj H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O (s) H 3 = 285 kj Buna göre; C 3 H 6 (OH) 2(s) + 4 O 2(g) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O (s) tepkimesinin entalpisi kaç kj dir? SO RU 10 C n H 2n bile i inin standart artlarda molar yanma s s 2048 kj/mol dür. CO 2, H 2 O ve C n H 2n bile iklerinin standart molar olu ma s lar s ras yla 393 kj/mol, 242 kj/mol, +142 kj/mol dür. Buna göre, C n H 2n bile i indeki n say s kaçt r? 21

18 11. SINIF K MYA Tepkime Entalpileri le lgili Bilinmesi Gerekenler Tepkime entalpileri ( H), belirli s cakl k ve bas nçta ölçülmü de erlerdir. S cakl k ve bas nç de i irse bu de erler de de i ir. Maddelerin fiziksel hallerinin de i imi H de erini etkiler. Bir tepkimenin denklemi ters çevrilirse tepkimenin s de eri de i mez. Ancak H nin i areti de i ir. Tepkime denklemi bir say ile çarp l rsa bu tepkimenin H de eri de ayn say ile çarp l r. Etan (C 2 H 6 ) gaz n n yanma denklemi a a daki gibidir. 7 C 2 H 6(g) + O2(g) 2 CO 2 2(g) + 3 H 2 O (g) kj Buna göre a a daki sorular cevaplay n z. (Atom kütleleri, H: 1, C: 12) a) 12 gram C 2 H 6 yand nda kaç kj s aç a ç kar? b) 83 kj s aç a ç kt nda kaç mol H 2 O olu ur? c) 0,7 mol O 2 harcand nda kaç kj s aç a ç kar? 22

19 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ SO RU 11 Propan (C 3 H 8 ) gaz n n yanma denklemi a a daki gibidir. C 3 H 8(g) + 5 O 2(g) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O (g) kj Buna göre a a daki sorular cevaplay n z. (Atom kütleleri, H: 1, C: 12) a) 1 mol O 2 harcand nda kaç kj s aç a ç kar? b) 90 kj s aç a ç kt nda kaç mol H 2 O (g) olu ur? c) 17,6 gram C 3 H 8 yand nda kaç kj s aç a ç kar? SO RU 12 4 NH 3(g) + 5 O 2(g) 4 NO (g) + 6 H 2 O (g) kj tepkimesi verilmi tir. Buna göre, a a daki tepkimelerin H 1, H 2, H 3 ve H 4 de erleri kaç kj dir? a) 2 NH 3(g) + 5/2 O 2(g) 2 NO (g) + 3 H 2 O (g) H 1 = b) 4 NO (g) + 6 H 2 O (g) 4 NH 3(g) + 5 O 2(g) H 2 = c) 8 NH 3(g) + 10 O 2(g) 8 NO (g) + 12 H 2 O (g) H 3 = d) 2 NO (g) + 3 H 2 O (g) 2 NH 3(g) + 5/2 O 2(g) H 4 = SO RU 13 Metan gaz n n yanma tepkimesi a a da verilmi tir. CH 4(g) + 2 O 2(g) CO 2(g) + 2 H 2 O (g) kkal 32 gram CH 4 gaz yak ld nda aç a ç kan s 25 C deki 8 litre suyun s t lmas nda kullan lm t r. Buna göre, 25 C deki suyun s cakl kaç C ye ç kar? (CH 4 = 16 g/mol, d su = 1 g/ml, c su = 1 kal/g C) A) 78 B) 63 C) 58 D) 43 E) 35 23

20 11. SINIF K MYA Tepkime Entalpilerinin Adland r lmas Kimyasal tepkimeler olu ma türüne göre de i ik adlarla adland r l rlar. Tepkimenin ad ne ise tepkime entalpisi de ayn adla adland r l r. Yanma Entalpisi Maddelerin oksijen elementiyle tepkimesi s ras ndaki entalpi de i ikli ine yanma entalpisi ( s s ) denir. Nötrle me Entalpisi Asitlerle bazlar n birbiriyle tepkimesi s ras ndaki entalpi de i imine nötrle me entalpisi denir. 0,4 M 100 ml H 2 SO 4 çözeltisi NaOH kullan larak nötrle ti inde 8 kj s aç a ç kmaktad r. Buna göre H 2 SO 4 ün NaOH ile molar nötrle me s s kaç kj/mol dür? SO RU 14 A a daki tepkime enerjilerinden hangileri do ru adland r lm t r? Tepkime Tepkimenin enerjisi ( s s ) a) X (kat ) X (s v ) Erime enerjisi b) X (kat ) X (gaz) Yo unla ma enerjisi c) X (gaz) X + (gaz) + e yonla ma enerjisi d) X (kat ) X (suda) Çözünme enerjisi e) X (k) + O 2(g) XO 2(g) Yanma enerjisi 24

21 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ SO RU 15 8 gram Ca, O 2 ile a a daki denkleme göre tepkimeye girdi inde 60 kj s aç a ç kmaktad r. Ca (k) + 1/2 O 2(g) CaO (k) Buna göre CaO nun olu um entalpisi kaç kj dir? (Ca n n atom kütlesi = 40) SO RU 16 Suyun gram ba na buharla ma s s 2257 j/g dir. Buna göre suyun molar buharla ma s s kaç kj/mol dür? (Suyun molekül kütlesi: 18 g/mol) SO RU 17 Kütlece %75 safl ktaki 48 gram kok (C) C (k) + O 2(g) CO 2(g) tepkimesine göre yak ld nda 1080 kj s aç a ç kmaktad r. Buna göre kokun (C) yanma entalpisi kaç kj/mol dür? (C nin atom kütlesi 12 dir.) SO RU gram suda 0,1 mol NH 4 NO 3 çözündü ünde s cakl k 0,2 C dü üyor. Buna göre, NH 4 NO 3 ün sudaki molar çözünme entalpisi kaç kkal dir? (c su = 1 kal/g C) A) 3,2 B) 1,6 C) 0,8 D) 0,4 E) 0,2 25

22 11. SINIF K MYA Hess Kanunu ve Entalpi De i imi Bir tep ki me denk le mi iki ya da da ha çok tep ki me denk le mi nin top la m ola rak ya z la bi li yor sa, bu nun tep ki me en tal pi si de o denk lem le rin en tal pi le ri top la m na e it tir. Bu ku ra la Tep ki me Is la r n n Top la na bi lir li i ya da Hess Ka nu nu de nir. Hess Kanunu ile H bulunurken a a daki uygulamalar göz önüne al n r. Bir tepkime denklemi ters çevrilirse H nin i areti de i tirilir. Tepkime denklemi bir say ile çarp l r ya da bölünürse H de ayn say ile çarp l r ya da bölünür. Tepkime denklemleri toplan rsa H ler de toplan r. 2 NO (g) + O 2(g) 2 NO 2(g) H 1 = 112 kj 4 NO (g) 2 N 2 O (g) + O 2(g) H 2 = 136 kj tepkimeleri verilmektedir. Buna göre; 2 N 2 O (g) + 3 O 2(g) 4 NO 2(g) tepkimesinin H si kaç kj dir? SO RU 19 A a da baz tepkimelerin entalpi de i imleri verilmi tir. H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O (g) H 1 = 268 kj N 2(g) + H 2 O (g) N 2 O (g) + H 2(g) H 2 = +352 kj 4 NH 3(g) + 3 O 2(g) 2 N 2(g) + 6 H 2 O (g) H 3 = 1464 kj Buna göre, 2 NH 3(g) + 3 N 2 O (g) 4 N 2(g) + 3 H 2 O (g) tepkimesinin entalpi de i imi ( H) kaç kj dir? 26

23 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ SO RU 20 A a da baz tepkimelerin entalpi de i imleri verilmi tir. C (k) + 1/2 O 2(g) CO (g) H 1 = +78 kj Fe 2 O 3(k) + 3 CO (g) 2 Fe (k) + 3 CO 2(g) H 2 = 24 kj CO 2(g) CO (g) + 1/2 O 2(g) H 3 = +204 kj Buna göre, 2 Fe 2 O 3(k) + 3 C (k) 4 Fe (k) + 3 CO (g) + 3/2 O 2(g) tepkimesinin entalpi de i imi ( H) kaç kj dir? SO RU 21 A a daki tepkimelerin entalpi de i imleri x ve y de erleriyle verilmi tir. S (k) + O 2(g) SO 2(g) H 1 = x kj S (k) + 3/2 O 2(g) SO 3(g) H 2 = y kj Buna göre, 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) tepkimesinin entalpi de i imi a a dakilerden hangisidir? A) x + y B) x y C) x 2y D) 2x y E) 2x 2y SO RU 22 A a da baz tepkimelerin entalpi de i imleri verilmi tir. H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O (s) H 1 = 285 kj C 2 H 4(g) + H 2(g) C 2 H 6(g) H 2 = 135 kj C 2 H 4(g) + 3 O 2(g) 2 CO 2(g) + 2 H 2 O (s) Buna göre, H 3 = 1400 kj C 2 H 6(g) + 7/2 O 2(g) 2 CO 2(g) + 3 H 2 O (s) tepkimesinin entalpi de i imi ( H) kaç kj dir? A) 1820 B) 1550 C) 1250 D) +980 E)

24 11. SINIF K MYA SO RU 23 A a da baz tepkimeler ve bu tepkimelere e lik eden s de erleri verilmi tir. SO 2(g) + H 2 O (s) kj H 2 S (g) + 3/2 O 2(g) CS 2(g) + 3 O 2(g) CO 2(g) + 2 SO 2(g) kj Buna göre; 2 H 2 S (g) + CO 2(g) CS 2(g) + 2 H 2 O (s) tepkimesinin entalpi de i imi ( H) kaç kj dir? A) 2120 B) 500 C) 40 D) +40 E) SO RU 24 A a da baz tepkimeler ve bu tepkimelerin entalpi de i imleri verilmi tir. H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O(g) H 2 O 2(g) H 2 O (g) + 1/2 O 2(g) Buna göre; H 1 = 232 kj H 2 = 104 kj H 2(g) + O 2(g) H 2 O 2(g) tepkimesinin entalpi de i imi kaç kj dir? A) 336 B) 128 C) 64 D) +128 E) +336 SO RU 25 A a da baz tepkimeler ve bu tepkimelerin entalpi de i imleri verilmi tir CaO (k) 2 Ca (k) + O 2(g) H 1 = x kj 2. 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) H 2 = y kj 3. CaSO 4(k) CaO (k) + SO 3(g) H 3 = z kj Buna göre; Ca (k) + SO 2(g) + O 2(g) CaSO 4(k) tepkimesinin entalpi de i imi kaç kj dir? A) x 2 + y 2 z B) x + y 2 z C) 2x + y + z D) 2x 2y + z E) 2x + y + z 28

25 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ Ba Enerjileri ve Entalpi De i imi Bile iklerdeki ve element moleküllerindeki atomlar kimyasal ba larla bir arada tutulurlar. Kimyasal bir ba koparmak enerji ister, ba olu umu s ras nda ise bir miktar enerji aç a ç kar. Yani ba koparmak endotermik, ba olu umu ise ekzotermiktir. Ba Enerjisi 1 mol ba standart artlarda k rmak için gerekli enerjiye ba enerjisi denir. Buna ba k r lma entalpisi de denir. Bir ba koparmak için gereken enerji ile ba olu urken aç a ç kan enerji de erleri e ittir. Ba lar Ba Enerjisi (kj/mol) Ba lar Ba Enerjisi (kj/mol) Ba lar Ba Enerjisi (kj/mol) H H 435 H F 565 H Cl 427 H Br 364 H I 297 O O 146 O = O 495 O H 467 N N 160 N N 941 N H 391 F F 154 Cl Cl 242 Br Br 188 I I 157 C C 347 C = C 614 C C 839 C H 413 C Cl 326 C Br 226 C O 352 C = O 724 C N 272 C N 882 P P 202 Baz atomlar aras ndaki ba lar n ba enerjisi de erleri Ba enerjilerinden faydalanarak bir tepkimenin entalpi de i imi u ekilde hesaplan r. H = H (k r lan ba lar) H (olu an ba lar) Yandaki tabloda baz ba enerjileri kj/mol olarak verilmi tir. Ba Ba Enerjisi (kj/mol) Buna göre; a a daki tepkimenin entalpi de i imi kaç kj dir? H I H C H + 2 O = O O = C = O + 2 H O H I H C H 413 C = O 724 O H 467 O = O

26 11. SINIF K MYA SO RU 26 Ba Ba Enerjisi (kj/mol) H H 435 F F 154 H F 565 Yukar daki tabloda verilen ba enerji de erleri kullan ld nda a a daki tepkimenin entalpi de i imi kaç kj olur? H 2(g) + F 2(g) 2 HF (g) SO RU 27 Ba Ba Enerjisi (kj/mol) N N 941 F F 154 N F 386 Yukar da baz ba enerji de erleri kj/mol olarak verilmi tir. Buna göre; N 2(g) + 3 F 2(g) 2 NF 3(g) tepkimesinin entalpi de i imi kaç kj dir? SO RU 28 H H I I H C C O H + 3 O = O 2 O = C = O + 3 H O H I I H H Yukar daki tepkimenin entalpi de i imi ( H) kaç kj dir? (Ba enerji de erlerini ba enerji de erleri tablosundan bulunuz.) 30

27 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ STEML L K Belirli ko ullarda kendili inden meydana gelen tepkimeye istemli tepkime denir. Bir tepkime belirli ko ullarda kendili inden yürümüyorsa istemsizdir. Bir tepkime belirli ko ullarda istemli ise ayn ko ullarda bu tepkimenin tersi istemsizdir. Minimum Enerji E ilimi Maddeler için dü ük enerjili halde olmak kararl olman n ifadesidir. Ekzotermik tepkimelerde ürünler, girenlere göre daha dü ük enerjilidir. Bu nedenle istemli tepkimelerin ço u ekzotermiktir. Ancak endotermik oldu u halde istemli olan tepkimeler de vard r. Bu nedenle sadece sistemdeki enerji de i ikliklerini esas alarak bir tepkimenin istemli olup olmayaca na karar veremeyiz. etkinlik7 A a daki olaylar n istemli mi istemsiz mi, endotermik mi ekzotermik mi oldu unu belirtiniz. OLAY stemli stemsiz Endotermik Ekzotermik a) 2 Fe (k) + 3/2 O 2(g) Fe 2 O 3(k) H = 822 kj stemli Ekzotermik b) 1 atm de 0 C nin alt nda suyun donmas c) Suda çözünmü küp ekerin kendili inden tekrar küpe dönü mesi (C 12 H 22 O 11(k) H 2 O C 12 O 22 O 11(suda) H > 0) d) S v alkolün aç k bir beherden buharla mas e) H + (suda) + OH (suda) H 2 O (s) H = 56 kj f) NH 4 NO 3(k) H 2 O NH + 4(suda) + NO 3(suda) H = +25 kj g) Oda s cakl nda alkol buhar n n beher içinde yo unla mas h) 1 atm de 0 C nin üzerinde suyun donmas i) Naftalin (k) Naftalin (g) j) Karbondioksit gaz n n yang n tüpünde s k t r larak kat la mas 31

28 11. SINIF K MYA Entropi Bir sistemin düzensizli i veya geli igüzelli inin ölçüsüne entropi denir. Bir sistemin düzensizli i ne kadar yüksekse, entropisi de o kadar yüksektir. Akl m za entropinin neden kaynakland dü üncesi tak labilir. Bu durumu farkl iki sistem üzerinde anla l r hale getirmeye çal al m. Bulundu u ortamla ayn s cakl kta olan bir sistemin termal enerjisi mekanik i e (faydal i e) dönü türülemez. Ancak sistemin s cakl ortam n s cakl ndan farkl ise termal enerji mekanik i e dönü türülebilir. Bu durumu u örnek üzerinde aç klamaya çal al m: ki erlenmayer alal m. Her iki erlenmayere biri oda s cakl nda di eri kaynama s cakl nda tutulan e it kütlede su örnekleri koyal m. Erlenmayerlerin buhar ç k uçlar na birer rüzgar gülü tutal m. Kaynama s cakl nda bulunan sudan ç kan buhar n rüzgar gülünü çevirdi i ancak oda s cakl nda bulunan sudan ç kan buhar n rüzgar gülünü çevirmedi- i görülür. rüzgar gülü rüzgar gülü oda s cakl nda su kaynama s cakl nda su a) b) a kab ndan ç kan buhar rüzgar gülünü döndüremedi i halde b kab ndan ç kan buhar rüzgar gülünü döndürür. Yukar daki a sisteminin termal enerjisi kullan lamayan termal enerji dir. stemli olaylarda kullan lamayan termal enerji genellikle artar. te entropi kullan lamayan termal enerjiyi temsil etmektedir. Entropi S sembolü ile gösterilir. ki hal aras ndaki entropi de i imi, S ile gösterilir. A a daki Durumlarda Entropi Art Olur. Maddenin kat ya da s v halinden gazlar n meydana gelmesi Kat lardan saf s v lar ya da s v çözeltilerin olu mas Bir kimyasal tepkimede gaz moleküllerin say s n n artmas S cakl n artmas Bir gaz bir s v da çözünürse sistemin entropisi azal r. 32

29 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ etkinlik8 A a da ki fi zik sel ve kim ya sal dö nü üm ler de en tro pi nin ar ta ca n, aza la ca n ya da be lir siz ola ca n, ne de niy le belir ti niz. TEPK ME ENTROP Artar/Azal r/belirsiz NEDEN a) 2 NH 4 NO 3(k) 2 N 2(g) + 4 H 2 O (g) + O 2(g) Entropi artar. Kat dan gaz olu mu tur. Gaz kat ya göre daha düzensizdir. b) KNO 3(k) su K + (suda) + NO 3(suda) c) 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) d) CO (g) + H 2 O (g) CO 2(g) + H 2(g) e) C 12 H 22 O 11(suda) C 12 H 22 O 11(k) f) N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) g) Br 2(s) Br 2(g) h) I 2(k) I 2(g) i) C 2 H 5 OH (s) su C 2 H 5 OH (suda) j) H 2 O (s) (25 C) H 2 O (s) (50 C) k) 2 NaCl (s) 2 Na (s) + Cl 2(g) l) 2 HgO (k) 2 Hg (s) + O 2(g) 33

30 11. SINIF K MYA Standart Entropi 25 C s cakl k ve 1 atm bas nçtaki maddenin mutlak entropisine standart entropi denir. Madde S o (J/K.mol) Madde S o (J/K.mol) O 2(g) 205 H 2 O (s) 70 C (elmas) C (grafit) 2,4 5,7 H 2 O (g) 189 CH 4(g) 186 Cl 2(g) 223 C 2 H 4(g) 220 Br 2(s) 152 C 2 H 6(g) 230 Br 2(g) 245 He (g) 126 I 2(k) 117 Ne (g) 146 I 2(g) 261 CaCO 3(k) 93 H 2(g) 131 CaO (k) 40 HCl (g) 187 CO (g) 198 N 2(g) 192 CO 2(g) 214 NH 3(g) 193 Baz maddelerin 25 C deki standart entropi de erleri Maddelerin mutlak entalpileri genelde bilinemez, büyüklükler olmas na kar n mutlak entropi de erleri kalorimetrik yöntemlerle belirlenebilir. Bir sistemin (tepkimenin) entropi de i imi ( S o tep ) maddelerin standart entropi de erlerinden faydalan larak a a daki ekilde bulunabilir. S o tep = n So (ürünler) n So (girenler) x A + y B z C + t D eklindeki bir tepkimenin entropi de i imi için u genel ba nt yaz labilir. S o tep = [z So (C) + t So (D) ] [x So (A) + y So (B) ] 34

31 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ CaCO 3(k) CaO (k) + CO 2(g) tepkimesinin 25 C deki entropi de i imini bularak sistemin entropisinde artma m yoksa azalma m olaca n belirtiniz. (Gerekli maddelerin standart entropi de erlerini yukar daki tablodan bularak kullan n z.) SO RU 29 N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) tepkimesinin 25 C deki entropi de i imini bularak sistemin entropisinin art p azalaca n belirtiniz. (Gerekli maddelerin standart entropi de erlerini entropi de erleri tablosundan bularak kullan n z.) SO RU 30 2 CO 2(g) 2 CO (g) + O 2(g) tepkimesinin entropi de i imi ve S için a a dakilerden hangisi do rudur? (S o (CO 2 ) = 214 j/k.mol, So (CO) = 198 j/k.mol, So (O 2 ) = 205 j/k.mol) A) 184, S < 0 B) 173, S < 0 C) 173, S > 0 D) 184, S > 0 E) 1029, S > 0 35

32 11. SINIF K MYA SO RU 31 H 2(g) + Cl 2(g) 2 HCl (g) tepkimesi için; I. Tepkimeye girenlerin entropileri toplam, ürünlerinkinden fazlad r. II. Tepkime sonunda entropide artma olur. III. Tepkimede S > 0 olur. yarg lar ndan hangileri do rudur? (S o (H 2 ) = 131 j/k.mol, So (Cl 2 ) = 223 j/k.mol, So (HCl) = 187 j/k.mol) A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III Çevrenin Entropi De i imi Sabit bas nçtaki olaylarda s de i iminin entalpi de i imine ( H) e it oldu unu belirtmi tik. Bu nedenle çevrenin entropi de i imi de ( S çev ), H sis ile do ru orant l d r. Ayn zamanda çevreye verilen s miktar n n neden oldu u entropi de i imi s cakla ters orant l d r. TS çev TH = T sis Sistem ile çevre olaylar birbirine z tt r. Örne in ekzotermik bir olayda sistem çevreye s verir. Sistem s verirken çevre s al r. Bu da H sis ( ) olurken S çev (+) sonucunu do urur. Bu nedenle ba nt da sistemin entalpi de i iminin ba na ( ) getirilerek ( H) olarak yaz lm t r. Çevre Çevre Sistem Is Entropi Sistem Is Entropi (a) (b) (a) Ekzotermik bir olay sistemden çevreye s aktar r ve çevrenin entropisinde bir yükselmeye neden olur. (b) Endotermik bir olay çevreden s so urur ve çevrenin entropisinde azalmaya neden olur. 36

33 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ Termodinami in 2. Kanunu Bir tepkimenin entropisi ile istemlili i aras ndaki ba lant termodinami in 2. yasas ile aç klan r. Termodinami in 2. kanunu u ekilde ifade edilir: Her istemli olayda evrenin toplam entropisi artar ve evren zaman geçtikçe denge haline yakla r. Evren, sistem ve çevreden olu tu undan, evrendeki entropi de i imi ( S ev ), sistemdeki entropi de i imi ( S sis ) ile çevredeki entropi de i iminin ( S çev ) toplam d r. Termodinami in 2. yasas matematiksel olarak a a daki gibi ifade edilebilir. stemli bir olay için : (Tersinmez bir olay için) S ev = S sis + S çev > 0 Dengedeki bir olay için : (Tersinir bir olay için) S ev = S sis + S çev = 0 S ev S sis : Evrenin entropi de i imi : Sistemin entropi de i imi S çev : Çevrenin entropi de i imi Yukar daki ba nt lar n anlam udur. S ev > 0 ise tepkime istemlidir ve belirtilen yönde kendili inden gerçekle ir. S ev < 0 ise tepkime istemsizdir ve tepkime belirtilen yönün tersine kendili inden gerçekle ir. S ev = 0 ise sistem dengededir ve net de i me olmaz. N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) H o tep = 93 kj/mol tepkimesi 25 C de kendili inden gerçekle ir mi? (istemli mi?) (Tepkimenin 25 C de S sis = 199 j/k.mol) 37

34 11. SINIF K MYA SO RU 32 2 HCl (g) H 2(g) + Cl 2(g) tepkimesinin 25 C de entalpi de i imi ( H) 194 kj, entropi de i imi ( S sis ) ise 20 j/k.mol dir. Buna göre, bu tepkime istemli midir? SO RU 33 Bir tepkimenin 25 C deki entropi de i imi ( S sis ) 20 j/k.mol; entalpi de i imi ise 11,92 kj/mol dür. Buna göre; I. Tepkime istemlidir. II. Tepkimenin kendili inden gerçekle ebilmesi için s cakl k 596 K den yüksek olmal d r. III. Sistem dengededir. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) Yaln z III D) I ve II E) II ve III 38

35 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ SO RU 34 Termodinamik kavramlarla ilgili a a daki ifadelerden hangisi yanl t r? A) Ekzotermik bir tepkimede çevrenin entropisi artar. B) Bir tepkimede S tep > 0 ise sistemin entropisi artar. C) Bir tepkimede gaz moleküllerinin toplam say s azal rsa S 0 < 0 olur. D) S ev nin negatif oldu u ( S ev < 0) bir tepkime verilen yönde kendili inden gerçekle ir. E) Bir tepkimede sistemin entropi de i imi ile çevrenin entropi de i imi toplam evrenin entropi de i imine e ittir. Termodinami in 3. Kanunu Mut lak s f r s cak l n da ki ku sur suz bir kris ta lin mut lak en tro pi si nin s f r ol du u nu be lir ten ter mo di na mik ka nu nu dur. S cak l k art t k ça ha re ke tin ser best lik de re ce si ve bun dan do la y en tro pi de ar tar. Böy le ce 0 Kel vi nin üze rin de bir s cak l k ta her han gi bir mad de nin en tro pi si s f r dan bü yük tür. An cak kris tal saf de il se ve ya ku sur suz de il se en tro pi 0 Kel vin de bi le s f r dan da ha bü yük ola cak t r. S 0 (J/K.mol) S v Kaynama ( S buh ) Gaz Kat Erime ( S eri ) S cakl k (K) S cakl k mutlak s f rdan ba layarak artarken, bir maddenin entropisi de artar. 39

36 11. SINIF K MYA Gibbs Serbest Enerjisi Termodinami in 2. kanununa göre istemli bir tepkime evrenin entropisini art r r ve S ev > 0 olur. Bir tepkimede S ev nin i aretini belirlemek için hem S sis hem de S çev yi hesaplamam z gerekir. Halbuki biz genelde sadece sistemdeki olaylarla ilgileniriz. Bu nedenle yeni bir termodinamik fonksiyona ihtiyac m z vard r. Bu fonksiyonda Gibbs Serbest Enerjisidir. Termodinami in 2. kanununda ba nt öyle idi. S ev = S sis + S çev > 0 S çev yerine sis TH T koyarsak, S ev = S sis TH sis T > 0 olur. Bu e itli in her iki taraf n T ile çarparsak, T S ev = H sis + T S sis > 0 ba nt s bulunur. Bu denklemin her iki taraf 1 ile çarp l rsa, T S ev = H sis T S sis < 0 bulunur. Bunun anlam udur: Sabit s cakl k ve bas nçta entalpi ve entropi de i imleri fark ( H sis T S sis ) s f rdan küçükse gerçekle en olay istemlidir. Bunu Amerikal fizikçi Willard Gibbs T S ev yerine G koyarak ba nt y u hale getirmi tir. G = H T S G H T S : Sistemin serbest enerjisindeki de i me : Sistemin entalpi de i imi : Kullan lamayan termal enerji Sabit s cakl k ve bas nçta istemlilik ve denge artlar n G terimi yard m ile a a daki gibi özetleyebiliriz. G < 0 ise tepkime ileri yönde istemlidir. G > 0 ise tepkime ileri yönde istemsiz, ters yönde istemlidir. G = 0 ise sistem dengededir ve net de i me olmaz. Bir tepkimenin G de eri bulunurken H o f ile hesaplanan Ho de erleri ve S o de erleri kullan labildi i gibi, G o de- erleri de kullan labilir. G o de erleri kullan ld nda u ba nt kullan labilir. G = G o f(ürünler) Go f(girenler) Herhangi bir elementin en kararl halinin standart olu um serbest enerjisi 0 kabul edilir. 40

37 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ stemli De i menin Ölçütü: G = H T S Durum H S G Sonuç 1 H < 0 S > 0 G < 0 Bütün s cakl klarda istemli 2 H < 0 S < 0 3 H > 0 S > 0 G < 0 G > 0 G > 0 G < 0 Dü ük s cakl klarda istemli Yüksek s cakl klarda istemsiz Dü ük s cakl klarda istemsiz Yüksek s cakl klarda istemli 4 H > 0 S < 0 G > 0 Bütün s cakl klarda istemsiz CH 4(g) + 2 O 2(g) CO 2(g) + 2 H 2 O (s) tepkimesinin standart serbest enerji de i imini ( G) bularak tepkimenin istemli mi istemsiz mi oldu unu belirtiniz. ( G o CH = 51 kj/mol, G o 4 CO = 394 kj/mol, G o 2 H O = 237 kj/mol) 2 SO RU 35 MgO (k) + CO 2(g) MgCO 3(k) tepkimesinin standart serbest enerji de i imini ( G) bularak tepkimenin istemli mi istemsiz mi oldu unu belirtiniz. ( G o MgO = 569 kj/mol, Go CO 2 = 394 kj/mol, G o MgCO 3 = 1012 kj/mol) 41

38 11. SINIF K MYA SO RU 36 2 NO (g) + O 2(g) 2 NO 2(g) H o = 114 kj S o = 147 j/k tep ki me si nin stan dart (25 C, 1 atm) ser best ener ji de i i mini bu la rak tep ki me nin is tem li mi is tem siz mi ol du- u nu be lir ti niz. SO RU 37 C 2 H 4(g) + H 2(g) C 2 H 6(g) tepkimesinin standart (25 C, 1 atm) serbest enerji de i imini ( G) bularak tepkimenin istemli mi istemsiz mi oldu unu belirtiniz. ( H o C 2 H = 52 kj/mol, H o 4 C 2 H = 85 kj/mol, S o 6 C 2 H = 219 j/k.mol, S o 4 C 2 H = 229 j/k.mol, S o 6 H = 131 j/k.mol) 2 SO RU 38 CO (g) + H 2 O (g) CO 2(g) + H 2(g) tepkimesinin standart artlarda (25 C, 1 atm) serbest enerji de i imini bularak tepkimenin istemli mi istemsiz mi oldu unu belirtiniz. ( H o CO = 111 kj/mol, Ho H 2 O = 242 kj/mol, Ho CO = 394 kj/mol, S o 2 CO = 198 j/k.mol, So H 2 O = 184 j/k.mol, S o CO = 214 j/k.mol, S o 2 H = 131 j/k.mol) 2 SO RU 39 2 NH 4 NO 3(k) 2 N 2(g) + 4 H 2 O (g) + O 2(g) H 0 = 236 kj tepkimesi için; I. Ürünlerin toplam enerjisi girenlerden daha dü üktür. II. Tepkimede S > 0 d r. III. Tepkime bütün s cakl klarda istemli olup G < 0 d r. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 42

39 11. SINIF K MYA S STEMLER, ENERJ ÇE TLER ve TERMOD NAM N 1. YASASI TEST 1 1. Ener ji çe it le riy le il gi li; I. Po tan si yel ener ji ci sim le rin ko num la r n dan dola y sa hip ol du u ener ji dir. II. Ki ne tik ener ji, ci sim le rin ha re ke tiy le olu an ener ji dir. II I. ç ener ji, bir sis te min ki ne tik ve po tan si yel enerji le ri nin top la m d r. ifadelerinden hangileri do rudur? A) Yaln z I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 4. Is ile ilgili; I. S cakl k fark ndan ileri gelen enerji al veri idir. II. Farkl s cakl ktaki cisimler aras nda enerji aktar m s eklinde olur. III. Is ak n n yönü s cakl dü ük olan cisimden s cakl yüksek olan cisme do rudur. ifadelerinden hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III 2. Çevre ve sistem çe itleriyle ilgili a a dakilerden hangisi yanl t r? A) zo ko rik sis tem ler tep ki me so nun da hac mi de- i me yen, sa bit ha cim li sis tem ler dir. B) Ka pa l sis tem ler, çev re si ile hiç bir e kil de madde ve s al ve ri i ol ma yan sis tem ler dir. C) Çev re ile hem mad de hem de s al ve ri i olan sis tem ler aç k sis tem ler dir. D) Sa bit ha cim li ya l t l m sis tem ler de ger çek le en olay lar da ki iç ener ji de i i mi, aç a ç kan ya da yu tu lan s ya e it tir. E) zo ba rik sis tem ler de fi zik sel ve ya kim ya sal tepki me ye e lik eden s n n bir k s m iç ener jiyi de- i ti rir ken bir k s m me ka nik i e çev ri lir. 3. Enerji ile ilgili a a daki yarg lardan hangisi yanl t r? ESEN YAYINLARI 5. H 2(g) O 2(g) (V sabit) (P sabit) H 2(g) 1. kap 2. kap ekildeki kaplarda ayn ko ullarda, H 2(g) O2(g) H 2 O (g) + Q O 2(g) hareketli piston tep ki me si ger çek le ti ri lir ken 2. kap ta pis ton ok yönün de ha re ket edi yor. Bu na gö re; I. 1. kap ta iç ener ji de i i mi tep ki me s s na e ittir. ( U = Q V ) II. 2. kap ta iç ener ji de i i mi sis te min yap t i e e it tir. ( U = w) II I. Her iki kap ta ki tep ki me s la r bir bi ri ne e it tir. (Q V = Q P ) A) Yu ka r dan b ra k la rak ye re dü en bir to pun potan si yel ener ji si aza l r, ki ne tik ener ji si ise ar tar. B) Bir ener ji tü rü, ba ka bir ener ji tü rü ne dö nü e bilir. C) Ter mo di na mi in 1. ka nu nu na gö re ener ji yoktan var edi le mez var olan ener ji de yok edi lemez. D) Bir sis te min iç ener ji si atom la r bir bi ri ne ba layan kim ya sal ba ener ji si ne e it tir. E) Bü tün kim ya sal de i im ler de ener ji ya al n r ya da ve ri lir. yar g la r n dan han gi le ri do ru dur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) Yaln z III D) I ve II E) I, II ve III 6. Bir tepkime izobarik bir sistemde gerçekle irken sisteme 45 joulelik bir s almakta ve bu s rada d ar ya 155 joulelik i yapmaktad r. Buna göre sistemin iç enerji de i imi ( U) kaç jouledir? A) 200 B) 110 C) 45 D) +110 E)

40 K MYASAL REAKS YONLAR ve ENERJ 7. Kimyasal tepkime s ras nda sistem 38 joule s almakta ve ayn zamanda sistemin iç enerjisi 152 joule azalmaktad r. Buna göre; I. Çevre sisteme i yapar. II. Sistemin hacmi artar. III. w = 190 jouledir. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z III C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 10. Termodinami in 1. kanununa göre; I. Sis tem ve çev re si ara s n da ki et ki le im ler de toplam ener ji sa bit ka l r. (q sis tem + q çev re = 0) II. Sis te min kay bet ti i s çev re si ta ra f n dan; çevre nin kay bet ti i s sis tem ta ra f n dan ka za n l r. (q sis tem = q çev re ) II I. Sis tem çev re ye i ya par sa sis te min hac mi azal r ve i in i a re ti po zi tif olur. (w > 0) yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 8. zobarik bir sistemde kimyasal bir tepkime gerçekle irken çevreden 162 joule s al rken çevreye 302 joule i yapmaktad r. Buna göre; I. Sistemin iç enerji de i imi ( U) 140 joule dir. II. Sistemin hacmi artar. III. Sistemin iç enerjisi artar. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III ESEN YAYINLARI 11. Standart artlarda (1 atm bas nç ve 25 C s cakl k) 1 mol N 2(g) nin sabit hacimli bir kapta 1 mol O 2(g) ile tepkimeye girmesi sonucunda NO (g) olu urken sistem 184 kj s almaktad r. Ayn tepkime ayn ko ullarda ve ayn miktar madde ile sabit bas nçl kapta gerçekle irken çevre sisteme 4 kj i yapmaktad r. Buna göre; I. ç enerji de i imi; U = 184 kj dir. II. Entalpi de i imi; H = 180 kj dir. III. Sabit bas nçl sistemde hacim küçülür. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z III C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 9. Sistemler ve enerji ile ilgili; I. zokorik sistemlerde, tepkimeye e lik eden s, iç enerji de i imine e ittir. II. zobarik sistemlerde, tepkimeye e lik eden s iç enerji de i imi ile mekanik i in toplam na e ittir. III. zobarik sistemlerde tepkime s s na entalpi de i imi ( H) denir. ifadelerinden hangileri do rudur? A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III 12. Sistem ve enerji ili kisiyle ilgili; I. Bir sis tem s al r sa ve çev re sis te me i ya par sa sis te min iç ener ji si ar tar. II. Bir sis tem s ve rir se ve sis tem çev re ye i yapar sa sis te min iç ener ji si aza l r. II I. Bir sis te min hac mi kü çü lür se ve ay n za man da sis tem s al r sa sis te min iç ener ji sin de art ma da ola bi lir azal ma da. yarg lar ndan hangileri do rudur? A) Yaln z I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 1.E 2.B 3.D 4.C 5.A 6.B 7.D 8.C 9.E 10.C 11.E 12.B 45

41 11. SINIF K MYA S STEMLERDE ENTALP DE M TEST 2 1. En do ter mik ( s alan) tep ki me ler le il gi li a a daki ifa de ler den han gi si yan l t r? A) Tepkimeye girenlerin entalpileri toplam, ürünlerinkinden dü üktür. B) Tepkime boyunca d ardan s almalar gerekir. C) Gerçekle meleri s ras nda ortam n s cakl dü er. D) Toplam entalpi azal r. E) Daha yüksek enerjili ürün olu ur. 5. SO 2 gaz n n olu ma s s, H = 280 kj/mol dür. Buna göre a a dakilerden hangisi yanl t r? A) SO 2(g) nin s kapsam, S (k) ve O 2(g) ninkinden azd r. B) SO 2(g) kj S (k) + O 2(g) dir. C) 0,5 mol SO 2 elementlerinden olu urken 140 kj s aç a ç kar. D) 2 S (k) + 2 O 2(g) 2 SO 2(g) kj dir. E) S (k) n n, SO 2(g) olu turmak üzere molar yanma s s 280 kj dir. 2. A a daki fiziksel ya da kimyasal de i imlerden hangisi ekzotermiktir? A) Nötr atomdan elektron koparma B) S v alkolü, alkol buhar na dönü türme C) CO 2 gaz n suda çözme D) Oksijen molekülünden oksijen atomu olu turma E) Buzu eritme 3. A a da ki mad de ler den han gi si nin stan dart olu ma en tal pi si s f r dan fark l d r? A) Fe (k) B) O (g) C) N 2(g) D) H 2(g) E) Cu (k) 4. A a daki de i imlerin hangisindeki H nin (enerji de i imi) ad yanl verilmi tir? De i im H A) X (k) X (g) Süblimle me enerjisi B) X (s) X (g) Buharla ma enerjisi C) HX (s v ) H + (aq) + X (aq) Asit iyonla ma enerjisi D) X (g) + e X (g) yonla ma enerjisi E) X (k) + H 2 O (s v ) X (aq) Çözünme enerjisi ESEN YAYINLARI 6. C n H 2n bile i inin molar yanma s s 1920 kj dir. Bu bile ikten bir miktar n n yanmas sonucu 10,8 gram H 2 O olu urken 384 kj s aç a ç kmaktad r. Buna göre bile ikteki n kaçt r? (Mol kütlesi, H 2 O: 18) A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 7. Metan n (CH 4 ) yanma tepkimesi a a daki gibidir. CH 4(g) + 2 O 2(g) CO 2(g) + 2 H 2 O (s) H = 840 kj Buna göre; I. 1 mol me tan ya nar ken 840 kj s aç a ç kar. II. 3,2 gram me tan yan d n da 168 kj s aç a ç kar. II I. Tep ki me de 1 mol H 2 O olu ur ken 420 kj s aç - a ç kar. yarg lar ndan hangileri do rudur? (Mol kütlesi, CH 4 : 16) A) Yaln z I B) Yaln z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 8. Fe 2 O 3(k) + 3 CO (g) 2 Fe (k) + 3 CO 2(g) + 28 kj tep ki me sin de ki Fe 2 O 3(k) n n olu ma s s kaç kj/ mol dür? ( H CO(g) = 104 kj/mol, H CO2(g) = 376 kj/mol) A) 828 B) 816 C) 788 D) +788 E)