Bilim Nedir Son Makaleler

DOĞRUDAN-DOLAYLI YÖNTEM VE HESS YASASI

Tarafından yazılmıştır admin

Doğrudan Yöntem

Bu yöntemle ∆ol değerlerinin belirlenmesi doğrudan doğruya elementlerinden sentezlenebilen bileşiklere uygulanabilir. Örneğin, karbon dioksitin oluşum entalpisini bulmak için, standart haldeki karbonun (grafit) ve oksijen molekülünün karbon dioksite dönüşmesi tepkimesine ait entalpi ölçülmelidir.

C(grafit) +  O2(g)   →   CO2(g)                                             ∆tep = -393,5 kJ/mol

tep  = ∆ol (CO2, g )  –  [∆ol (C, grafit )  +  ∆ol (O2,g)]

= -393,5 kJ/mol

bulunur. O2 ve grafit bu elementlerin kararlı allotrop şekilleri olduğundan ∆ol (C, grafit) ve ∆ol (O2, g) sıfırdır.

tep  =  ∆ol (CO2, g )  =  -393,5 kJ/mol

ol (CO2, g ) =  -393,5 kJ/mol

Elementler standart koşulda en kararlı halde bulunurlar ve ∆ol değerlerini sıfır alındığında hesaplamalar bundan herhangi bir şekilde etkilenmez. Termokimyada, entalpi değişimleriyle mutlak entalpi değerleri belirlenemez. Buna göre, entalpi değerleri bağıl değerlerdir.

Dolaysız yöntemle incelenebilecek diğer bazı bileşikler SF6, P4O10 ve CS2 dir. Bu bileşiklerin standart hallerinden oluşum tepkimeleri şöyledir.

S(rombik) + 3F2(g)    SF6(g)

P4(beyaz) + 502(g)     P4O10(k)

C(grafit) + 2S(rombik)     CS2(s)

S(rombik) ve P(beyaz), kükürt ve fosforun 1 atm basmç ve 25°C koşullarında en kararlı allotroplandır, dolayısıyla ∆ol  değerleri sıfırdır.

Dolaylı Yöntem

Birçok bileşik doğrudan elementlerinden elde edilemez. Bazen tepkimeler çok yavaş­tır veya elde etmek istenilen bileşikten başka bileşikler veren yan tepkimeler de olabilir. Böyle durumlarda ∆ol , dolaylı yöntemle bulunur. Dolaylı yöntem Hess’in ısıların toplanabilirliği ilkesine dayanır ve adını İsviçreli kimyacı Germain Hess’den alır. Hess yasası şöyle tanımlanabilir, tepkenlerin ürünlere dönüşümündeki entalpi değişimi, tepkimenin bir basamakta veya birden fazla basamakta cereyan etmesine bağlı olmaksızın aynı değerdedir. Diğer bir deyişle, herhangi bir tepkimenin ∆tep değerini bulmak için bu tepkime, toplamları yine kendisini verecek şekilde, bir seri tepkimeye bölünür. Toplam tepkime için ∆tep değeri bölünen bu ara basamaklardan bulunur. Hess yasası, H nin bir hal fonksiyonu olması esasına dayanır. ∆H değeri sadece ilk ve son hale bağlıdır (diğer bir deyişle sadece tepkenlerin ve ürünlerin doğasına). Entalpi değişimi tepkimenin bir basamakta veya birden fazla basamakta cereyan etmesine bağlı değildir.

Hess yasası ile ilgili bir benzetme yapacak olursak: Bir binanın birinci katından altıncı katma asansörle çıkmak istediğimizi farz edelim. İster binanın altıncı katına doğrudan çıkalım, isterse her katında durarak çıkalım (tepkimeyi basamaklara böl­meye karşılık gelir), kazandığımız potansiyel enerji (toplam entalpi değişimine karşılık gelir, ∆tep ) her katta durmamıza veya doğrudan altıncı kata çıkmamıza bağlı olmaksızın aynı değerdedir.

Diyelim ki karbon monoksitin (CO) standart oluşum entalpisini bulmak istiyoruz. Tepkime aşağıda gösterildiği gibi yazılabilir.

C(grafit) + ½ O2(g)  →   CO(g)

C(grafit) oksijenle yakıldığında CO ile birlikte bir miktar da CO2 oluşur ve dolayısıyla CO için entalpi değişimini doğrudan doğruya ölçemeyiz. Öyleyse Hess yasasına daya­nan dolaylı yöntem kullanılmalıdır. Bunun için aşağıda yazılan ve birer tam yanma tepkimesi olan iki tepkime dikkate alınmalıdır.

(a)   C(grafit) + O2(g)    →  CO2(g)           ∆tep = -393,5 kJ/mol

(b)   CO(g) + ½ O2(g)   →  CO2(g)           ∆tep = -283,0 kJ/mol

(c)    CO2(g)  →  CO(g) + ½ O2(g)            ∆tep =  +283,0 kJ/mol

Kimyasal tepkimeler cebir eşitlikleri gibi toplanıp çıkarılabildiğinden (a) ve (c) yi toplayarak

(a)   C(grafit) + O2(g)   →  CO2(g)            ∆tep = -393,5 kJ/mol

(c)    CO2(g) →  CO(g) + ½ O2(g)            ∆tep =  +283,0 kJ/mol

—  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —  —

(d)    C(grafit) + ½ O2(g)    CO(g)              ∆tep = – 110,5 kJ/mol

hesaplamak istediğimiz ∆ol (CO)  = – 110,5 kJ/mol bulunur. Geriye dönersek, CO2 in olu­şum tepkimesini [Eşitlik (a)], iki eşitliğe böldüğümüzü [Eşitlik (d) ve (b)] görürüz.

Hess yasasını uygulamak için genel kural: bir seri tepkime toplandığında madde­lerin kimyasal formülleri birbirini gösterir ve sadece toplam tepkime geriye kalacak şekilde tasarım yapılır. Diğer bir deyişle, elementleri okun solunda, ilgilendiğimiz bileşiği okun sağında yazarız. Ayrıca tek tek yazdığımız eşitlikleri son eşitliği elde etmek üzere gerektiğinde uygun katsayılarla çarparız.

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: