Kimyasal Tepkimelerde Enerji
Kimyasal tepkimeler gerçekleÅŸirken ısı açığa çıkabilir veya ısı harcanabilir. Bu tepkimelerdeki ısı enerjisinin hesaplanması tepkime ile ilgili bilgi sahibi olmamız için gereklidir.
Tepkime Isısı (ΔH)
Bir tepkime oluşurken alınan veya verilen ısı enerjisine tepkime ısısı denir.
Alınan veya verilen ısı miktarı; bileÅŸiÄŸin elementlerinden oluÅŸması sırasında ise oluÅŸma ısısı, bir mol maddenin yanması sırasında ise molar yanma ısısı, asit ve baz tepkimelerinin nötrleÅŸmesi sırasında ise molar nötrleÅŸme ısısı diye adlandırılır.
Kimyasal tepkimeler oluÅŸurken alınan veya verilen enerji ısı ÅŸeklinde olduÄŸundan buna entalpi de denir. Isı kalorimetre ile ölçülür, birimi kaloridir. 1 kilokalori 1000 kaloriye karşılık gelir.
Kimyasal tepkimelerde açığa çıkan ısı tepkimeye giren maddeler ile oluÅŸan ürünler arasındaki bağıl potansiyel enerji farkından meydana gelmektedir. Kimyasal tepkimeler oluÅŸurken alınan veya verilen enerji miktarı çekirdek tepkimelerindeki enerjiden az, fiziksel olayların enerjisinden ise daha fazladır.
Tepkime denklemlerinde verilen ısılar o tepkimenin standart ÅŸartlardaki (basınç 1 atmosfer, sıcaklık 25 °C) deÄŸerleridir. Tepkime ısısı; tepkime sonunda oluÅŸan ürünlerin toplam enerjilerinden, tepkimeye girenlerin toplam enerjilerinin çıkarılması ile bulunur. Serbest haldeki elementlerin oluÅŸma ısıları sıfır kabul edilir.
Tepkime ısısı = Ürünlerin toplam enerjisi - Girenlerin toplam enerjisi
ΔH = ΔHürünler - ΔHgirenler
Tepkime ısısı hesaplanırken bileÅŸiÄŸin oluÅŸma ısısı ile mol sayısı çarpılır. Çünkü tepkimede alınan veya verilen ısı miktarı madde miktarı ile doÄŸru orantılıdır. Tepkime ısısı, tepkimeye giren ve çıkan maddelerin fiziksel hallerine bağımlı olduÄŸundan tepkimeler yazılırken maddelerin fiziksel halleri katı (k), sıvı (s), gaz (g) ÅŸeklimde belirtilmelidir. Şimdi bir örnek verelim.
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ΔH = -57,8 kk.
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(s) ΔH = -63,3 kk.
Suyun oluÅŸumunda görüldüÄŸü gibi oluÅŸan maddelerin fiziksel hali deÄŸiÅŸtiÄŸinde oluÅŸma ısısı da deÄŸiÅŸmektedir.
Moleküller arasındaki kimyasal baÄŸları koparmak için gerekli olan enerjiye baÄŸ enerjisi denir. Kimyasal baÄŸlar oluÅŸurken ısı açığa çıkar. Açığa çıkan ısı miktarı ne kadar büyük ise bağın kuvvetliliÄŸi de o ölçüde fazladır. Bazı moleküllerin ortalama baÄŸ enerjileri aÅŸağıdaki tabloda gösterilmiÅŸtir.
| Molekül | BaÄŸ | Enerji (kk/mol) |
| F2 | F-F | 38 |
| O2 | O=O | 118 |
| N2 | N≡N | 226 |
| CH4 | C-H | 99 |
| H2 | H-H | 104 |
Tepkime ÇeÅŸitleri
Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren ve çıkan maddelerin ısı kapsamları birbirinden farklı olduÄŸundan bazı tepkimeler oluÅŸurken dışarıya ısı verir, bazıları da dışarıdan ısı alır. Bundan dolayı ısı alış veriÅŸine göre tepkimeler ikiye ayrılır.
I. Ekzotermik Tepkimeler
Bir kimyasal tepkimede, tepkimeye giren maddelerin toplam enerjileri oluÅŸan ürünlerin toplam enerjilerinden fazla ise bu tür tepkimeler gerçekleÅŸirken ortama ısı verirler. Böyle tepkimelere ekzotermik tepkimeler denir. Tepkime ısısının iÅŸareti negatiftir.
ΔHgirenler > ΔHürünler ΔH = (-)
II. Endotermik Tepkimeler
Bir kimyasal tepkimede, tepkimeye girenlerin toplam enerjileri, oluÅŸan ürünlerin toplam enerjilerinden daha az ise tepkime oluÅŸurken dışarıdan ısı almıştır. Bu tarz tepkimelere endotermik tepkimeler denir.
ΔHgirenler < ΔHürünler ΔH = (+)
Tepkime Isısının Toplanabilirliği (Hess Yasası)
Bir kimyasal tepkime ters çevrildiÄŸinde tepkime ısısı iÅŸaret deÄŸiÅŸtirir.
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ΔH = -58 kk.
H2O(g) → H2(g) + 1/2O2(g) ΔH = 58 kk.
Tepkime ısısı, tepkimeye giren madde miktarı ile doÄŸru orantılı olduÄŸundan bir tepkime herhangi bir sayı ile çarpılır veya bölünürse tepkime ısısı da aynı sayı ile çarpılır veya bölünür.
C(k) + O2(g) → CO2(g) ΔH = -94 kk.
2C(k) + 2O2(g) → 2CO2(g) ΔH = -188 kk.
Bir tepkime iki veya daha fazla tepkimenin toplamından oluşuyorsa oluşan tepkimenin tepkime ısısı; oluştuğu tepkimelerin ısılarının toplamına eşittir.
BileÅŸiklerin oluÅŸma ısıları veya tepkime ısıları kalorimetre kabındaki ısı deÄŸiÅŸiminden yararlanarak hesaplandığına göre; kalorimetre kabında genellikle;
Q = mk.Ck.Δt (k: kap) ÅŸeklindedir.