Bağ Enerjileri, Entalpi ve Tepkime Hızı Notu

Konu Özeti

Bu konuda maddelerin enerjisi, kimyasal tepkimelerde alınan ya da verilen ısı ve bu ısının hesaplanma yolları öğrenilir. Entalpi değişimi (ΔH) sabit basınçta ısı alışverişini gösterir. Bağ enerjileri ve standart oluşum entalpileri kullanılarak ΔH hesaplanabilir. Son bölümde tepkime hızı, hızı etkileyen faktörler ve hız denklemi ele alınır.

Temel Kavramlar

Enerji değişimi ve entalpi: Sabit basınçta ısı alışverişi ΔH ile gösterilir. ΔH < 0 ise tepkime ekzotermiktir ve çevreye ısı verir. ΔH > 0 ise tepkime endotermiktir ve çevreden ısı alır.

• Deney: NH₄NO₃ suda çözününce kap soğuyorsa çözünme endotermiktir.
• Deney: NaOH suda çözününce sıcaklık artıyorsa çözünme ekzotermiktir.
• Yanma, nötrleşme ve çoğu bileşik oluşumu ekzotermiktir. Su buharlaşması ve erime endotermiktir.
• Hipotez: Birim kütle başına daha fazla ısı veren yakıt daha iyi enerji kaynağı olabilir. Hidrojenin yanma ısısı bu açıdan yüksektir.

Bağ enerjisi: Gaz hâlindeki 1 mol bağı kırmak için gereken enerjidir. Bağ kırılması endotermik, bağ oluşumu ekzotermiktir. Bağ sayısı ve bağ sırası arttıkça bağ enerjisi artar (C–C < C=C < C≡C).

ΔH = Σ(kırılan bağ enerjileri) − Σ(oluşan bağ enerjileri)

Standart oluşum entalpisi: 25 °C ve 1 atm'de bir bileşiğin 1 molünün elementlerinden oluşması sırasındaki entalpi değişimidir. Standart hâldeki elementlerin ΔHf° değeri sıfırdır (O₂, H₂, C(grafit) gibi).

ΔH° = Σ ΔHf°(ürünler) − Σ ΔHf°(girenler)

Tepkime hızı: Birim zamanda derişim değişimidir. Tepkime ilerledikçe girenlerin derişimi azaldığı için hız genellikle zamanla düşer. Derişim–zaman grafiğinde eğimin mutlak değeri anlık hızı verir.

aA + bB → ürün için hız = −Δ[A]/(a·Δt) = −Δ[B]/(b·Δt)

Hız denklemi: Hız = k·[A]ˣ·[B]ʸ. Burada k hız sabitidir; x ve y mertebeleri deneysel veriden bulunur ve toplam mertebe x + y'dir. Hızı etkileyen faktörler derişim, sıcaklık, temas yüzeyi, katalizör ve girenin cinsidir. Katalizör aktivasyon enerjisini düşürür ama ΔH'yi değiştirmez.