Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

İ STEML İ L İ K 1 Doğal bir değişmenin teknik terimi istemli değişmedir. İstemli bir tepkime bir dış etki tarafından yönlendirmeye ihtiyaç olmaksızın meydana.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "İ STEML İ L İ K 1 Doğal bir değişmenin teknik terimi istemli değişmedir. İstemli bir tepkime bir dış etki tarafından yönlendirmeye ihtiyaç olmaksızın meydana."— Sunum transkripti:

1 İ STEML İ L İ K 1 Doğal bir değişmenin teknik terimi istemli değişmedir. İstemli bir tepkime bir dış etki tarafından yönlendirmeye ihtiyaç olmaksızın meydana gelme eğilimindedir. İstemli tepkimelere aşağıda bazı örnekler verilmiştir. Yüksek bir yerden bırakılan sarı ve kırmızı renk içeren bilyelerin; yüksek yerde durma ihtimali olmadığı gibi, tümünün kırmızı yüzeyi üste gelecek şeklinde dizilme ihtimalide yoktur. Bu örnekten de anlaşıldığı gibi maddenin doğasında daha düşük enerjili yapıya doğru gitme isteği olduğu gibi daha düzensiz bir yapıya doğruda bir gidiş söz konusudur M İ KDAT ACER

2 2 İ STEML İ L İ K Açıkta bırakılan bir miktar demir parçasının zamanla kararması istemli olaylara örnek verilebilir. Her ne kadar olayın gerçekleştiği görülmese de belirli bir zaman sonra demirin paslandığını görürüz. Bir şelaleden suyun kendiliğinden yukarı doğru akması, bir topun yokuş yukarı doğru kendiliğinden yuvarlanması yada bırakılan bir taşın yukarı doğru kendiliğinden çıkması mümkün değildir. Yani bir şelalede su aşağı doğru kendiliğinden akar. Yüksekten serbest bırakılan bir top kendiliğinden aşağı doğru düşer. İşte günlük hayatta karşılaştığımız bunun gibi bir çok olay kendiliğinden belirli yönde ilerler. Kendiliğinden gerçekleşen bu olaylara doğal olaylar yada istemli olaylar denir.

3 3 İ STEML İ L İ K İstemli bir tepkimenin sebebini açıklayan temel olaylar minimum enerjiye eğilim ve daha düzensiz olma isteğidir.

4 4 İ STEML İ L İ K MİNİMUM ENERJİYE EĞİLİM Tüm tepkimeler daha düşük enerjili ürünler oluşturma yönünde istemlidir. Bu isteğe minumum enerjiye eğilim denir. Minimum enerjiye eğilim yönü daima denklemde ısının olduğu yönedir.

5 5 İ STEML İ L İ K MAKSİMUM DÜZENSİZLİĞE GİDİŞ ( ENTROPİ ) Tüm maddelerin yapısında daha düzensiz bir yapıya doğru gidiş, istek söz konusudur. Bu isteğe maksimum düzensizliğe gidiş denir. *** Madde katı halden gaz hale doğru giderken düzensizliği artar. *** Mol sayısı az olan gaz çok olandan daha düzensizdir. *** Gazların hacmi ve sıcaklığı arttıkça düzensizliği artar. *** Bir katı bir sıvıda çözündüğünde oluşan çözeltinin düzensizliği, katı ve sıvıların toplam düzensizliğinden büyüktür. *** Gaz halindeki tepkimelerde mol sayısının fazla olduğu taraf daha düzensizdir. Mol sayıları toplamı eşit ise küçük moleküllerin olduğu taraf daha düzensizdir.

6 6 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıda verilen olaylardan hangileri istemli olay olarak sınıflandırılabilir? I. Suyun elektrolizi II. Suyun oda sıcaklığında buharlaşması III. Domatesin zamanla çürümesi ( Cevap : II ve III )

7 7 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıdaki ifadelerden hangileri yanlıştır? I.Doğada kendiliğinden gerçekleşen tüm olaylar istemlidir. II.Tüm endotermik tepkimeler istemsizdir. III.İstemli olaylar sonucunda oluşan maddelerin enerjisi her zaman azalır. ( Cevap : II ve III )

8 8 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıda verilen olaylardan hangileri istemli olay olarak sınıflandırılabilir? I.Sıcak çay içinde şekerin çözünmesi II.Bir gaz karışımından helyum ve neonu ayırma III.Kapağı açılan parfüm şişesinden güzel koku yayılması ( Cevap : I ve III )

9 9 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıda verilen olaylardan hangileri istemli olay olarak sınıflandırılabilir? I.Oda sıcaklığında buzun erimesi II.Mutfak tüpünden sızan gazın odaya yayılması III.Dondurmanın odada erimesi ( Cevap : I, II ve III )

10 10 İ STEML İ L İ K ENTROPİ İstemli bir değişmenin sebebini açıklayan temel düşünce düşük enerji ve daha düzensiz olma eğilimidir. Bir sistemin düzensizliğinin derecesi entropi adı verilen termodinamik bir özellikle belirlenir S simgesiyle ifade edilir. Entropi, madde ve enerjinin düzensizlik halinin bir ölçüsüdür. Entropi düzensizliğin bir ölçüsü olduğuna göre sistemin entropisinin artması sistemin düzensizliğini artırırken enerji verme kabiliyetini yani işe yararlılığını da artırmaktadır. Entropi de, tıpkı iç enerji ve entalpi gibi bir hal fonksiyonudur.

11 11 İ STEML İ L İ K ENTROPİ İstemli olaylarda kullanılamayan termal enerjinin değişme eğilimi, enerjinin azalması ve düzensizliğin artması yönündedir. Termodinamikte istemli olaylarda kullanılamayan termal enerjinin genelde arttığı ve bu enerjinin sistemin entropisini ifade ettiği söylenebilir. Bir başka ifadeyle Entropi, kullanılmayan termal enerjinin bir ölçüsüdür.

12 12 İ STEML İ L İ K ENTROPİ  Buharlaşma, erime, çözünme ve ısıtma gibi olaylarda entropi artar  Yoğunlaşma, donma, sıcaklık düşmesi ve çökme gibi olaylarda entropi azalır.  Bir sistemin sıcaklığının artırılması, moleküllerin hareketlerini artıracağından entropiyi artırır.  Bir kimyasal tepkimede gaz moleküllerinin sayısı arttıkça entropi artar.  İki farklı gaz karıştırıldığında entropi artar.

13 13 İ STEML İ L İ K  Doğada kendiliğinden olan istemli olaylarda entropi, ∆S, artar. Entropinin işareti artıdır. Kendiliğinden olmayan olaylar ise istemsiz olaylardır. Bu olaylarda da entropi azalır ve işareti eksidir. ∆S evren = ∆S sistem + ∆S çevre ∆S (sistem+çevre) > 0 ise değişme istemlidir. ∆S (sistem+çevre) < 0 ise değişme istemsizdir. ENTROPİ

14 14 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıda verilen olaylardan hangisinde entropideki değişme doğru verilmiştir? Olay Entropi değişimi a)Katının erimesiAzalır b)Gaz hacminin artırılmasıArtar c)Ürenin suda çözünmesiAzalır d)Katının suda çözünmesiAzalır e)Su buharının yoğunlaşmasıArtar ( Cevap : B )

15 15 İ STEML İ L İ K Örnek: X (k), X (s), X (g) maddelerinin entropilerini karşılaştırınız? ( Cevap: X (g) > X (s) > X (k) )

16 16 İ STEML İ L İ K Örnek: H 2 O(sıvı), NaCl(katı), CO 2 (gaz) maddelerinin entropilerini karşılaştırınız? ( Cevap: CO 2(g) > H 2 O (s) > NaCl (k) )

17 17 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıda verilen olaylardan hangilerinde sistemin entropisi artar? I.Etil alkolün suda çözünmesi II.Çaydanlığın kapağında su buharının yoğunlaşması III.Suyun elektroliz edilmesi ( Cevap : I ve III )

18 18 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıda verilen olaylardan hangilerinde sistemin entropisi artar? I.Pistonlu bir kaptaki gaz ısıtılıyor II.Oda sıcaklığında buzun erimesi III.Leblebiden, leblebi tozu yapılması ( Cevap : I, II ve III )

19 19 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıda verilen olaylardan hangilerinde sistemin entropisi artar? I.Mumun yanması II.Gazın genleşmesi III.Şekerin suda çözünmesi ( Cevap : I, II ve III )

20 20 İ STEML İ L İ K TERMODİNAMİĞİN İKİNCİ KANUNU Termodinamiğin ikinci yasası ile birlikte entropi kavramı da bizlere ilk defa merhaba der. Clausius'ın entropi hakkında dedikleri daha sonradan ikinci yasaya şu şekilde eklenmiştir. "İzole edilmiş bir sistemin entropisi dengeye gelene kadar yükselerek maksimum seviyeye ulaşır."

21 21 İ STEML İ L İ K TERMODİNAMİĞİN İKİNCİ KANUNU Termodinamiğin 2. kanununa göre, "Sıcaklık farkı olan 2 cisimden soğuk olandan sıcak olana kendiliğinden ısı transferi gerçekleşmez.". Soğuk bir cisimden sıcak bir cisme ancak ve ancak bir ısı devinimi ile ısı transferi mevcuttur ki bu her gün kullandığımız buzdolabından başka bir şey değildir. Bu ısı devinimi kavramı ilk olarak 1820 li yıllarda ünlü termodinamik bilimcisi Fransız Sadi Carnot tarafından kaleme alınmıştır

22 22 İ STEML İ L İ K TERMODİNAMİĞİN İKİNCİ KANUNU Kendiliğinden gerçekleşen herhangi bir süreçte sistem ve çevrenin toplam entropisi artar. İzole bir termodinamik sistemin toplam entropisi zaman içinde artma eğilimi gösterir, maksimum değere ulaşır. Bu kanun, bilime tersinmez olaylar düşüncesini getirdi. Bu kanuna göre tepkimelerde geri döndürülemez belirli bir eğilim vardır. Örnek: Bir bardak sıcak çay etrafına ısı vererek soğur ve çay hiç bir zaman verdiği ısıyı kendiliğinden toplayıp eski haline gelmez. Yukarıdan serbest bırakılan bir top yerden sekip bırakıldığı yüksekliğe kadar çıkmayı başaramaz.

23 23 İ STEML İ L İ K TERMODİNAMİĞİN ÜÇÜNCÜ KANUNU Bir madde mutlak sıfıra kadar soğutulamaz, çünkü bu sıcaklıkta bütün hareketler sıfıra yaklaşır. Sistemin entropisi ise bir sabite yaklaşır. Bu entropi referans alınarak mutlak entropi tanımlanabilir. Mutlak sıfıra doğru soğutulan saf ve hatasız kristallerin mutlak entropileri de sıfırdır. Mutlak sıfır noktası dışında bir katının oluşturulması için olası yolların sayısı 1 den büyük olacağı için entropi değeri daima sıfırdan büyük olacaktır. Bu sonuç termodinamiğin üçüncü kanunu diye bilinir yılında W. Nerst tarafından geliştirilmiş olup Nerst ısı devinimi olarak bilinen yasadır.

24 24 İ STEML İ L İ K Sabit basınç altında bir reaksiyonun oluşumu sırasında ısı değişimi entalpi değişimine eşittir. Qp = ΔH çevre Sabit basınç ve sıcaklık altında, formülü ile hesaplanıyordu. Buradaki ΔH reaksiyonun entalpi değişimi, T ise mutlak sıcaklıktır.

25 25 İ STEML İ L İ K *** Standart koşullardaki serbest entropi değişimi ∆S o ile simgelenir. Bir reaksiyonun standart reaksiyon entropisi, ∆S o, tepkimedeki maddeler için verilen standart oluşum entropileri yardımıyla hesaplanır. Entropi Değişimi = ∆S = S son – S ilk

26 26 İ STEML İ L İ K Örnek: CaCO 3 (k) → CaO (k) + CO 2 (g) tepkimesindeki her bir maddenin standart entropi değerleri aşağıda verilmiştir. Verilen değerlerlerden yararlanarak tepkimenin standart entropisini hesaplayınız. MaddeStandart Entropisi CaCO 3 (k) 93 CaO (k) 38 CO 2 (g) 214

27 27 İ STEML İ L İ K Örnek: N 2 (g) + 3 H 2 (g) → 2 NH 3 (g) tepkimesindeki her bir maddenin standart entropi değerleri aşağıda verilmiştir. Verilen değerlerlerden yararlanarak tepkimenin standart entropisini hesaplayınız. MaddeStandart Entropisi N 2 (g) 192 H 2 (g) 131 NH 3 (g) 193

28 28 İ STEML İ L İ K Örnek: Aşağıdaki verilerden yararlanarak oda sıcaklığına konulan 1 mol buzun erimesindeki toplam entropi değişimini hesaplayınız. Buzun erime ısısı = 6,01 kJ/mol 0 o C de 1 mol buzun entropisi = 43,20 J/K.mol 25 o C de 1mol suyun entropisi = 69,95 J/K.mol

29 29 İ STEML İ L İ K Çözüm: ∆S toplam = ∆S sistem + ∆S ortam Sistemin Entropi Değişimini Hesaplayalım, ( sistem : H 2 O ( 0 o C de buz ) → H 2 O ( 25 o C de su ) ) Ortamın Entropi Değişimini Hesaplayalım, Toplam Entropi Değişimi, ∆S toplam = ∆S sistem + ∆S ortam ∆S toplam = 26,75 + – 20,60 ∆S toplam = 6,15 J/K.mol

30 30 İ STEML İ L İ K Örnek: 25 o C ‘ta 1 atm basınçta; C 2 H 4(g) + H 2(g) → C 2 H 6(g) reaksiyonunun ∆H değeri – 1560 kJ/mol ‘dür. Bu reaksiyon için toplam standart entropi değişimini hesaplayınız. Reaksiyonun istemli olup olmadığını açıklayınız. ( ∆S (C 2 H 4 ) = 219, ∆S (H 2 ) = 131, ∆S (C 2 H 6 ) = 230 ) ( Cevap : 5114, istemli olay )

31 31 İ STEML İ L İ K Örnek: 25 o C‘ta 1 atm basınçta; 2Fe (k) + 3/2 O 2(g) → 2Fe 2 O 3(k) reaksiyonunun ∆H değeri – 824 kJ/mol ‘dür. Bu reaksiyon için toplam standart entropi değişimini hesaplayınız. Reaksiyonun istemli olup olmadığını açıklayınız. ( ∆S ( Fe ) = 27, ∆S (O 2 ) = 205, ∆S (Fe 2 O 3 ) = 87 ) ( Cevap : 2489, istemli olay )

32 32 İ STEML İ L İ K GİBBS SERBEST ENERJİSİ Termodinamiğin II. kanununa göre her istemli olayda evrenin toplam entropisi artar. İstemli bir değişmenin yönünü belirlemek için sistem ve ortamın entropi değişimleri toplamını dikkate almak gerekir. Toplam entropi değişimi pozitif ise olayın istemli, negatif ise olayın istemsiz olduğunu önceki bölümlerde öğrenmiştik.

33 33 İ STEML İ L İ K Bir olayın istemli ya da istemsiz mi olduğu toplam entropi yerine sistemdeki serbest enerjinin değişimine göre de belirlenebilir. Gibbs tarafından ileri sürülen serbest entalpi fonksiyonu G ile simgelenir ve G = H – TS eşitliği ile tanımlanır. Sabit basınç ve sıcaklıkta reaksiyonun serbest enerji değişimi, ΔG o = ΔH sistem – T. ΔS sistem şeklinde yazılabilir. Serbest enerji iş yapmaya hazır enerji anlamına gelir. Bir değişimde kullanılabilir bir enerji açığa çıkıyorsa yani ∆G 0 ise değişim ileri yönde istemsiz, geri yönde istemlidir.

34 34 İ STEML İ L İ K Standart koşullardaki serbest entalpi değişimi ∆G o ile simgelenir. Bir reaksiyonun standart reaksiyon serbest entalpisi, ∆G o, bileşikler için verilen standart oluşum serbest entalpileri yardımıyla hesaplanır. Elementlerin standart serbest oluşum entalpileri sıfırdır.

35 35 İ STEML İ L İ K ∆H < 0∆S > 0∆G < 0 Reaksiyon bütün sıcaklıklarda kendiliğinden olur. ∆H > 0∆S < 0∆G > 0 Reaksiyon hiçbir sıcaklıkta kendiliğinden olmaz. ∆H < 0∆S < 0∆G < 0 Reaksiyon düşük sıcaklıklarda kendiliğinden olur. ∆H > 0∆S > 0∆G < 0 Reaksiyon yüksek sıcaklıklarda kendiliğinden olur. ∆H <> 0∆S = 0∆G = 0 Reaksiyon DENGEYE ulaşmıştır.

36 36 İ STEML İ L İ K Örnek: 4 Fe (k) + 3 O 2 (g) → 2 Fe 2 O 3 (k) tepkimesindeki her bir maddenin standart entropi ve entalpi değerleri aşağıda verilmiştir. Verilen değerlerlerden yararlanarak tepkimenin standart serbest enerjisini, ∆G o, hesaplayınız. MaddeStandart Entalpi ( ∆H o ) Standart Entropi ( ∆S o ) Fe0 27 O2O Fe 2 O

37 37 İ STEML İ L İ K Örnek: N 2 O 4 (g) → 2 NO 2 (g) tepkimesindeki her bir maddenin standart entropi ve entalpi değerleri aşağıda verilmiştir. Verilen değerlerlerden yararlanarak tepkimenin standart serbest enerjisini, ∆G o, hesaplayınız. Madde Standart Entalpi ( ∆H o ) Standart Entropi ( ∆S o ) N2O4N2O NO

38 38 İ STEML İ L İ K MaddeStandart Entalpi ( ∆H o )Standart Entropi ( ∆S o ) CH O2O CO H2OH2O Örnek: CH 4 (g) + 2 O 2 (g) → CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) tepkimesindeki her bir maddenin standart entropi ve entalpi değerleri aşağıda verilmiştir. Verilen değerlerlerden yararlanarak tepkimenin standart serbest enerjisini, ∆G o, hesaplayınız.

39 39 İ STEML İ L İ K Örnek:

40 40 İ STEML İ L İ K Örnek:


"İ STEML İ L İ K 1 Doğal bir değişmenin teknik terimi istemli değişmedir. İstemli bir tepkime bir dış etki tarafından yönlendirmeye ihtiyaç olmaksızın meydana." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları