11. Sınıf Kimya

11. Sınıf Kimya: Enerji, Entalpi ve Tepkime Hızı Konu Notu

Etkileşim · 11. sınıf

Klevi Fen Laboratuvarı · Klevero ekibi · yapay zekâ destekli · Güncellendi:

Kazanımlar

  • KİM.11.1.1 Fiziksel ve kimyasal olaylardaki enerji değişimine ilişkin deney yapabilme
  • KİM.11.1.2 Maddelerin enerji kaynağı olma potansiyeline ilişkin hipotezler oluşturabilme
  • KİM.11.1.3 Bağ enerjileri temelinde tepkimelerin entalpi değişimine ilişkin tümevarımsal akıl yürütebilme
  • KİM.11.1.4 Kimyasal tepkimelerin standart tepkime entalpilerini standart oluşum entalpi verilerini kullanarak…
  • KİM.11.1.5 Kimyasal tepkimelerin gerçekleşme şartlarını açıklamak için kanıt kullanabilme
  • KİM.11.1.6 Tepkime hızının zamanla değişimini bilimsel veriye dayalı tahmin edebilme
  • KİM.11.1.7 Tepkime hızına etki eden faktörleri bilimsel sorgulayabilme
  • KİM.11.1.8 Kimyasal tepkimelerin hız denklemini bilimsel veriye dayalı tahmin edebilme

Konu Özeti

Tepkimeler hem enerji alışverişi hem de hız bakımından incelenir. Önce tepkimelerin ısı değişimi, bağ enerjileri ve standart oluşum entalpileri ile entalpi hesabı öğrenilir. Ardından tepkimenin neden gerçekleştiği, aktivasyon enerjisi ve tepkime hızının neye bağlı olduğu ele alınır. Son olarak deneysel verilerden hız denklemi bulmayı öğreneceksin.

Temel Kavramlar

Enerji değişimi: Olaylar ortama ısı verebilir ya da ortamdan ısı alabilir. Deneyde sıcaklık değişimine bakarak türü belirlenir: sıcaklık artıyorsa ekzotermik, azalıyorsa endotermiktir.

Olay türüEnerji akışıΔHÖrnek
EkzotermikOrtama ısı verirΔH < 0Yanma, su donması
EndotermikOrtamdan ısı alırΔH > 0Su buharlaşması, NH₄NO₃'ün çözünmesi

Bağ enerjisi ve entalpi: Bağ kırılması enerji gerektirir (endotermik), bağ oluşumu enerji açığa çıkarır (ekzotermik). Tepkimenin entalpi değişimi, kırılan ve oluşan bağ enerjilerinin karşılaştırılmasıyla bulunur.

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

Standart oluşum entalpisi (ΔHf°): 1 mol bileşiğin standart koşullarda (25 °C, 1 atm) elementlerinden oluşumundaki entalpi değişimidir. Standart haldeki elementlerin ΔHf° değeri 0'dır.

ΔH° tepkime = Σ n·ΔHf°(ürünler) − Σ m·ΔHf°(girenler)

Etkin çarpışma için iki koşul gerekir:

  • Taneciklerin yeterli enerjiye sahip olması (aktivasyon enerjisi Ea eşiğini aşması)
  • Çarpışmanın uygun doğrultuda (geometride) olması

Aktivasyon enerjisi (Ea), tepkimenin başlaması için gereken minimum enerjidir. Aktifleşmiş kompleks, girenlerle ürünler arasındaki kararsız ve yüksek enerjili ara hâldir. Ea küçüldükçe tepkime hızlanır.

İleri Ea − Geri Ea = ΔH

Etkin Çarpışma Koşulları
Tanecikler çarpışır; çarpışmanın enerjisi Ea eşiğini aşarsa ve doğrultusu uygunsa tepkime gerçekleşir.

Tepkime hızı, birim zamanda girenlerin derişiminin azalması ya da ürünlerin derişiminin artmasıdır. Tepkime ilerledikçe girenlerin derişimi azaldığından hız genellikle zamanla azalır. Bu değişim derişim-zaman verilerinden tahmin edilir.

aA + bB → cC için hız = −(1/a)·Δ[A]/Δt = −(1/b)·Δ[B]/Δt = (1/c)·Δ[C]/Δt

FaktörEtkisiAçıklama
DerişimArtarsa hız artarBirim hacimde çarpışma sayısı artar
SıcaklıkArtarsa hız artarEtkin çarpışma yapan tanecik sayısı artar
Temas yüzeyiArtarsa hız artar (katılarda)Çarpışma olasılığı artar
KatalizörHızı artırırEa'yı düşürür; ΔH değişmez, tepkime sonunda harcanmaz
Gaz basıncıBasınç artarsa hız artarGazlarda basınç artışı derişimi artırır

Hız bağıntısı deneysel verilerden bulunur; katsayılardan bulunmak zorunda değildir. Katılar ve saf sıvılar hız denkleminde yer almaz. Bir tepkimenin birden fazla basamağı varsa hızı en yavaş basamak belirler.

Hız = k·[A]ˣ·[B]ʸ (x, y: dereceler; toplam derece = x + y)

[A] Zamanla Azalması (yaklaşık)
Girenin derişimi zamanla azalır ve eğri zamana göre yavaşça düşer; bu, tepkime hızının zamanla azaldığını gösterir.

Notun devamı (Klevero uygulamasında)

  • Adım Adım Örnekler
  • Sık Yapılan Hatalar
  • Mini Özet Tablo
  • Kontrol Soruları