Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Kimyasal Tepkimelerde Enerji Yrd. Doç. Dr. Betül DEMİRDÖĞEN.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Kimyasal Tepkimelerde Enerji Yrd. Doç. Dr. Betül DEMİRDÖĞEN."— Sunum transkripti:

1 Kimyasal Tepkimelerde Enerji Yrd. Doç. Dr. Betül DEMİRDÖĞEN

2 KİMYASAL TEPKİMELER  Kimyasal reaksiyonlar niçin olur?  Daha kararlı hale gelmek için  Tek yönlü olarak gerçekleşen bir reaksiyon sonunda oluşan ürünler başlangıçta kullanılan reaktantlardan daha kararlı olmalıdır.  Ama “kararlılık” nedir ve bir madde di ğ erinden daha kararlı demek ne anlama gelmektedir?  Bir maddenin kararlılı ğ ının belirlenmesinde en önemli faktör onun sahip oldu ğ u enerjidir.  Enerjisi yüksek olan türler genellikle daha az kararlı ve daha reaktif iken, enerjisi daha az olan maddeler genellikle daha kararlı ve daha az reaktiftirler.

3 ENERJİ DEĞİŞİMİ ve KORUNUMU  Bir kimyasal reaksiyona eşlik eden enerji de ğ işimlerini izlemek için reaksiyonu onu çevreleyen dünyadan ayrı olarak ele almak daha yararlıdır.  Deneyde üzerinde yo ğ unlaştı ğ ımız maddeler-reaksiyona giren maddeler ve ürünler- topluca sistem olarak adlandırılır, ve bunun dışında kalan her şey – reaksiyon kabı, oda, bina ve di ğ erleri – çevre olarak adlandırılır.

4 ENERJİ DEĞİŞİMİ ve KORUNUMU

5  Sistem çevreden izole edilmişse sistemle çevre arasında enerji aktarımı yoktur  Enerji ısı veya iş şeklinde aktarılabilir.  İ zole sistemin toplam iç enerjisi reaksiyon süresince korunacak ve sabit kalacaktır.  TERMOD İ NAM İĞİ N B İ R İ NC İ KANUNU: İ zole bir sistemin toplam iç enerjisi sabittir

6 İÇ ENERJİ  Bir sistemin iç enerjisi (U)  Sistemdeki toplam enerjidir (kinetik ve potansiyel).  Öteleme enerjisi  Dönme ve titreşim enerjisi  Ba ğ larda depo edilmiş kimyasal enerji  Moleküller arasındaki etkileşim enerjisi  Atomlardaki elektronlara eşlik eden enerji  Proton ve nötronlar arasındaki etkileşimden ileri gelen enerji

7 KİMYASAL TEPKİMEDE İÇ ENERJİ DEĞİŞİMİ  Kimyasal bir tepkimede girenler  ürünler ilk hal son hal U i U s ∆U= U s - U i Termodinami ğ in 1. yasası: ∆U=q tepkime + w q tepkime ve w bir kimyasal tepkime için nasıl hesaplanır? Q tepkime tepkimenin başlangıç ve son sıcaklıkları arasındaki farktan yararlanarak hesaplanır.

8 KİMYASAL TEPKİMELERDE İŞ NEDİR?  Fizikte iş (w), bir cisme uygulandı ğ ında onu hareket ettiren ve ona yol aldıran (d), kuvvettir(F): İ ş = Kuvvet x Yol w = F x d  Örne ğ in, merdivenlerden yukarı do ğ ru koştu ğ unuzda bacak kaslarınız yerçekimini yenmek ve sizi daha yukarı kaldırmaya yetecek bir kuvvet sa ğ lar.  Yüzerken yolunuzun üzerindeki suyu itecek ve kendinizi ileri çekmeye yetecek bir kuvvet uygulamanız gerekir.

9 KİMYASAL TEPKİMELERDE İŞ NEDİR?  Kimyasal sistemlerde en fazla karşılaşılan iş tipi sistemdeki hacim de ğ işmelerinin bir sonucu olarak ortaya çıkan genleşme işidir (basınç-hacim işi veya PV işi).

10 KİMYASAL TEPKİMELERDE İŞ NEDİR?  Genleşme sırasında yapılan işin işareti nedir?  İ ş sistem tarafından, pistonun yükselmesiyle pistonun di ğ er tarafındaki hava moleküllerine karşı yapıldı ğ ından iş enerjisi sistemi terk ediyor demektir.  Reaksiyon hacimde bir genleşme de ğ il sıkışma ile gerçekleşiyorsa, ∆V teriminin işareti negatif olacak ve iş pozitif işaretli olacaktır.

11 KİMYASAL TEPKİMELERDE İŞ NEDİR?

12 ENERJİ ve ENTALPİ  Bir sistemin toplam enerji de ğ işimi  U şu şekilde yazılabilir,  U = q + w = q - P  V  Sistem ısı alıyorsa q nun işareti pozitif, sistem ısı veriyorsa işareti negatiftir.  Bu eşitli ğ in yeniden düzenlenmesi aktarılan ısıyı verir: q =  U + P  V 

13 ENERJİ ve ENTALPİ  Tepkime a ğ zı açık bir erlen de veya başka bir kapta sistemin hacminin serbestçe de ğ işebilece ğ i sabit basınç altında gerçekleştirilebilir. Bu durumda  V = O olmaz  Sabit basınç altında aktarılan ısı q p olarak gösterilirse: q p =  U + P  V  Sabit basınç altında gerçekleştirilen reaksiyonlardaki ısı de ğ işmelerine kimyada reaksiyon ısısı veya entalpi de ğ işimi dendi ğ inden bu ısı de ğ işimi  H simgesiyle gösterilir.  U + PV ile verilen nicelik sistemin entalpisi (H) olarak adlandırılır. Entalpi de ğ işimi: q p =  U + P  V =  H

14 KİMYASAL TEPKİMELERDE ENTALPİ  Bir reaksiyon sırasında sadece entalpi de ğ işimi önemlidir  Entalpi bir hal fonksiyonudur ve de ğ eri sistemin şimdiki haline ba ğ lı olup o hale nasıl ulaştı ğ ına ba ğ lı de ğ ildir.  Bu nedenle sistemin entalpisinin reaksiyondan önceki ve sonraki kesin de ğ erlerinin bilinmesine gerek yoktur. Sadece başlangıç ve son hal arasındaki farkı bilmek yeterlidir.  H = H ürünler - H girenler  Pek çok kimyasal reaksiyon sabit atmosfer basıncında gerçekleştirildi ğ inden kimyacılar genellikle  H’ ı ölçer ve bunun hakkında konuşurlar

15 KİMYASAL TEPKİMELERDE ENTALPİ  Bir reaksiyon için verilen entalpi de ğ işiminin (  H) de ğ eri,  aynı sıcaklıkta denkleştirilmiş eşitlikte gösterilen mol miktarlarında reaktantın ürüne dönüşmesi sırasında absorplanan veya açı ğ a çıkan ısı miktarıdır.  Propanın yanma reaksiyonunda  1 mol propanın 5 mol oksijenle 3 mol CO 2 gazı ve 4 mol su vermek üzere yanması sırasında 2043 kJ lük enerji açı ğ a çıkar.

16 KİMYASAL TEPKİMELERDE ENTALPİ  Entalpi de ğ işimleri verilirken reaktant ve ürünlerin fiziksel halleri katı (k), sıvı (s), gaz (g) veya sulu faz (aq) olarak belirtilmelidir.  Propanın oksijenle olan reaksiyonu için su gaz olarak üretiliyorsa entalpi de ğ işimi  H = kJ, e ğ er su sıvı olarak üretiliyorsa  H = kJ olur. 

17 KİMYASAL TEPKİMELERDE ENTALPİ

18  Standard koşullarda ölçülen entalpi de ğ işimi reaksiyonun standard entalpisi olarak adlandırılır ve  H o sembolüyle gösterilir.  Örne ğ in propanın oksijenle reaksiyonu aşa ğ ıdaki gibi yazılır

19 KİMYASAL TEPKİMELERDE ENTALPİ  E ğ er ürünler giren maddelerden daha fazla entalpiye sahiplerse çevreden sisteme ısı akışı olmuştur ve  H ın işareti pozitiftir.  Bu tip reaksiyonlara endotermik (endo “içinde”,ısı içeriye akıyor demektir) (ısı alan) reaksiyonlar denir.  1 mol baryum hidroksit oktahidratın, amonyum klorürle reaksiyonu çevreden 80.3 kJ ısı alır (  H = 80.3 kJ).

20 KİMYASAL TEPKİMELERDE ENTALPİ  Ürünlerin entalpisi reaktantlardan daha az ise ısı sistemden çevreye do ğ ru akmış demektir ve  H ın işareti negatiftir.  Bu tip reaksiyonlara ekzotermik reaksiyonlar denir (ekzo “dışarı” demektir ve ısı sistemden dışarı akar).  Aluminyumun demir(III) oksitle olan reaksiyonu çok fazla ısı açı ğ a çıkarır (  H = -852 kJ). 2Al(k) + Fe 2 O 3 (k)  2Fe(k) + Al 2 O 3 (k)  H = -852 kJ

21 ENTALPİ DİYAGRAMLARI

22 KİMYASAL TEPKİMELERDE ENTALPİ  Bir reaksiyon için verilen  H o de ğ eri,  denkleştirilmiş eşitlikteki mol miktarları kadar madde içeren ve tüm maddelerin standard hallerinde oldukları ve eşitlikte yanlarında belirtilen fiziksel hallerinde bulundukları hal için geçerlidir.

23 TEPKİME ENTALPİSİ  Entalpi de ğ işimi madde miktarı ile do ğ ru orantılıdır.  Tepkime ters döndü ğ ünde entalpinin işareti de ğ işir.

24 HESS KANUNU  E ğ er tepkime birden fazla basamaktan meydana geliyorsa bu tepkimenin entalpisi  her bir basama ğ ın entalpi de ğ işimlerinin toplamına eşit olmalıdır.  HESS KANUNU: Bir reaksiyonun toplam entalpi de ğ işimi reaksiyondaki tek tek basamakların entalpi de ğ işimlerinin toplamına eşittir.  Her bir basamakta yer alan reaktantlar ve ürünler toplam reaksiyon bulunurken cebirsel nicelikler gibi toplanıp çıkarılabilir

25 HESS KANUNU: ÖRNEK 7-9

26 STANDART OLUŞUM ISILARI  Bir önceki bölümde kullandı ğ ımız  H o de ğ erleri nereden gelir?  Çok fazla kimyasal reaksiyon – birkaç yüz milyon biliniyor – vardır o nedenle bunların hepsinin  H o de ğ erlerinin ölçülmesi imkansızdır. Daha iyi bir yol gerekmektedir.  Daha az sayıda deneysel ölçümle başarmanın en etkin yolu  H o ol. ile gösterilen standart oluşum ısılarının kullanılmasıdır.  STANDARD OLUŞUM ISISI Standart halindeki 1 mol maddenin standart hallerindeki elementlerinden oluşması sırasındaki enteli de ğ işimidir (  H o ol.).

27 STANDART OLUŞUM ISILARI

28  Tabloda hiç element yer almamaktadır, çünkü tanımdan dolayı standart halindeki herhangi bir elementin en kararlı hali için  H o ol.= 0 kJ dür.  Bu bir elementin kendisinden oluşması sırasındaki entalpi de ğ işiminin sıfır olması demektir.  Tüm elementler için  H o ol.=sıfır olarak tanımlanması tüm entalpi de ğ işimlerinin ölçülebilmesi için bir tür termokimyasal “deniz seviyesi” gibi referans noktası oluşturur.

29 STANDART OLUŞUM ISILARI  Herhangi bir kimyasal reaksiyondaki Standard entalpi de ğ işimi, ürünlerin oluşum ısıları toplamından girenlerin oluşum ısılarının toplamı çıkarılarak bulunur,  her bir oluşum ısısı de ğ eri denkleştirilmiş eşitlikteki o maddeye ait katsayı ile çarpılır.   H o reaksiyon =  H o ol.(Ürünler) -  H o ol.(Girenler)

30 STANDART OLUŞUM ISILARI

31 STANDART OLUŞUM ISILARI (Örnek 7-11, 7-12)

32 BAĞ AYRIŞMA ENERJİLERİ  bir ba ğ ayrışma enerjisi ba ğ ın kırılması reaksiyonundaki standart entalpi de ğ işimidir X – Y  X + Y reaksiyonu için  H o = D = Ba ğ ayrışma enerjisi  Örne ğ in Cl 2 nin ba ğ ayrışma enerjisi D = 243 kJ / mol dedi ğ imiz zaman reaksiyonuna ilişkin Standart entalpi de ğ işimini ifade etti ğ imizi biliriz.  Ba ğ ayrışma enerjilerinin işareti daima pozitiftir çünkü ba ğ kopması daima enerji isteyen bir olaydır.

33 BAĞ AYRIŞMA ENERJİLERİ  Hess kanununu uygulayarak herhangi bir reaksiyon için reaktantların ba ğ larının toplam enerjisinden ürünlerdeki ba ğ ların toplam enerjisini çıkararak yaklaşık entalpi de ğ işimini hesaplayabiliriz.  H o = D(reaktant ba ğ ları) – D(ürün ba ğ ları)

34 Kaynaklar  Petrucci, R.H., Herring, F.G, Madura, J. D., & Bisonnette, C. (2012). Genel Kimya I: İ lkeler ve Modern Uygulamalar, 10. Baskıdan Çeviri (Çeviri Editörleri: Tahsin Uyar, Serpil Aksoy, Recai İ nam), Ankara: Palme yayıncılık  Chang, R. (2011). Genel Kimya: Temel Kavramlar, Dördüncü Baskıdan Çeviri (Çeviri Editörleri: Tahsin Uyar, Serpil Aksoy, Recai İ nam), Ankara: Palme yayıncılık  Mcmurry, J. E., Fay, R. C., & Fantini, J. (2012). Chemistry, London, England: Prentice Hall


"Kimyasal Tepkimelerde Enerji Yrd. Doç. Dr. Betül DEMİRDÖĞEN." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları