💡 11. Sınıf Kimya: Oluşum entalpisi ile tepkime ısısı hesaplama Çözümlü Örnekler

Bir maddenin standart oluşum entalpisinin sıfır olması için element olması ve oda koşullarında (25 °C) en kararlı fiziksel halinde bulunması gerekir.

• I. \( O_2(g) \): Oksijen doğada oda koşullarında gaz halindedir. Bu nedenle entalpisi \( 0 \)'dır. ✅
• II. \( Fe(s) \): Demir oda koşullarında katı haldedir. Bu nedenle entalpisi \( 0 \)'dır. ✅
• III. \( C(elmas) \): Karbonun en kararlı allotropu grafittir. Elmasın oluşum entalpisi sıfırdan farklıdır. ❌
• IV. \( Hg(s) \): Civa oda koşullarında sıvı halde bulunan tek metaldir. Bu nedenle entalpisi \( 0 \)'dır. ✅

💡 Sonuç: I, II ve IV maddelerinin standart oluşum entalpileri sıfırdır.

Tepkime ısısını hesaplamak için ürünlerin toplam oluşum entalpisinden girenlerin toplam oluşum entalpisini çıkarırız.

• Formül: \( \Delta H_{tepkime} = \sum \Delta H_f^\circ (\text{ürünler}) - \sum \Delta H_f^\circ (\text{girenler}) \)
• Ürünler: \( [1 \times (-394)] + [2 \times (-242)] = -394 - 484 = -878 \) kJ
• Girenler: \( [1 \times (-75)] + [2 \times 0] = -75 \) kJ (Oksijen element olduğu için sıfırdır)
• Hesaplama: \( \Delta H = (-878) - (-75) \)
• Sonuç: \( \Delta H = -803 \) kJ

✅ Tepkime ekzotermiktir ve \( 803 \) kJ ısı açığa çıkar.

Verilenleri formülde yerine koyarak bilinmeyen değeri (x) bulalım.

• \( NO(g) \)'in oluşum entalpisine \( x \) diyelim.
• \( \Delta H_{tepkime} = [2 \times \Delta H_f^\circ (NO_2)] - [2 \times \Delta H_f^\circ (NO) + 1 \times \Delta H_f^\circ (O_2)] \)
• \( -114 = [2 \times 33] - [2 \times x + 0] \)
• \( -114 = 66 - 2x \)
• \( 2x = 66 + 114 \)
• \( 2x = 180 \)
• \( x = 90 \) kJ/mol

💡 Sonuç: \( NO(g) \)'in standart molar oluşum entalpisi \( +90 \) kJ/mol'dür.

Önce yakılan maddenin mol sayısını bulmalıyız, ardından orantı kurmalıyız.

• Mol Kütlesi Hesaplama: \( C_3H_8 = (3 \times 12) + (8 \times 1) = 44 \) g/mol
• Mol Sayısı Bulma: \( n = \frac{m}{M_A} = \frac{4,4}{44} = 0,1 \) mol
• Orantı Kurma:
• 1 mol \( C_3H_8 \) yandığında \( 2220 \) kJ ısı açığa çıkıyorsa,
• 0,1 mol \( C_3H_8 \) yandığında \( x \) kJ ısı açığa çıkar.
• \( x = 0,1 \times 2220 = 222 \) kJ

✅ Sonuç: Tepkime sonucunda \( 222 \) kJ ısı açığa çıkar.

Gaz hacmini mole çevirip tepkime katsayılarını kullanarak ısıyı hesaplayalım.

• Mol Sayısı (NK): \( n = \frac{V}{22,4} = \frac{11,2}{22,4} = 0,5 \) mol \( SO_3 \)
• Tepkime Analizi: Denklemde \( 2 \) mol \( SO_3 \) oluştuğunda \( 198 \) kJ ısı açığa çıktığı görülmektedir.
• Orantı Kurma:
• 2 mol \( SO_3 \) oluşurken \( 198 \) kJ ısı açığa çıkarsa,
• 0,5 mol \( SO_3 \) oluşurken \( x \) kJ ısı açığa çıkar.
• \( x = \frac{0,5 \times 198}{2} = \frac{99}{2} = 49,5 \) kJ

📌 Not: Isı açığa çıktığı için \( \Delta H = -49,5 \) kJ olarak ifade edilir.

Her iki yakıtın 46 gramının kaç mol ettiğini bulup açığa çıkan ısıları hesaplayalım.

• Metan (\( CH_4 \)): \( M_A = 16 \) g/mol.
  \( n = \frac{46}{16} = 2,875 \) mol.
  Isı = \( 2,875 \times 890 = 2558,75 \) kJ.
• Etanol (\( C_2H_5OH \)): \( M_A = 46 \) g/mol.
  \( n = \frac{46}{46} = 1 \) mol.
  Isı = \( 1 \times 1360 = 1360 \) kJ.

💡 Analiz: Metan gazı, eşit kütlede yakıldığında etanolden yaklaşık iki kat daha fazla enerji sağlamaktadır. Bu nedenle metan daha verimli bir yakıttır.

Harcanan enerji miktarından yola çıkarak glikoz miktarını hesaplayalım.

• Orantı:
• \( 2800 \) kJ enerji için \( 1 \) mol glikoz gerekiyorsa,
• \( 560 \) kJ enerji için \( x \) mol glikoz gerekir.
• \( x = \frac{560}{2800} = 0,2 \) mol glikoz.
• Kütle Hesabı: \( m = n \times M_A = 0,2 \times 180 = 36 \) gram.

✅ Sonuç: Sporcu \( 36 \) gram glikoz tüketmiştir.

Tepkime denklemindeki katsayıları kullanarak oran-orantı kuralım.

• Denklem Analizi: Tepkimeye göre \( 4 \) mol \( Fe \) katısı tepkimeye girdiğinde \( 1650 \) kJ ısı açığa çıkmaktadır.
• Orantı:
• 4 mol \( Fe \) için \( 1650 \) kJ ısı yayılıyorsa,
• 0,4 mol \( Fe \) için \( x \) kJ ısı yayılır.
• \( x = \frac{0,4 \times 1650}{4} \)
• \( x = 0,1 \times 1650 = 165 \) kJ.

🔥 Sonuç: Cep ısıtıcısı çevreye \( 165 \) kJ ısı verir ve ellerimizi bu enerjiyle ısıtır.