Tabla de Contenidos
Entalpi (H), bir termodinamik sistemin iç enerjisinin (U) toplamı ile basınç ve hacminin (PV) çarpımı olarak tanımlanan termodinamik bir özelliktir. Yani, entalpi şu şekilde tanımlanır:
Bu özellik, bir durum işlevi olmasıyla karakterize edilir. Bu, bir sistemin belirli bir andaki entalpisinin değerinin, hemen önceki veya sonraki duruma değil, yalnızca içinde bulunduğu duruma bağlı olduğu anlamına gelir. Yani entalpi, sistemi içinde bulunduğu duruma götüren yola değil, yalnızca mevcut durumun ne olduğuna bağlıdır.
entalpi değişimi
Entalpinin bir durum fonksiyonu olarak tanımlanmasının birkaç anlamı vardır. Bunlardan biri, bir sistem hal değişikliğine uğradığında, bu değişiklik, sistemin entalpisinde bir değişiklik anlamına gelebilir. Başka bir deyişle, bir sistemin tabi tutulduğu her işlem, entalpide ilişkili bir değişikliğe veya varyasyona sahiptir; bu varyasyon ΔH olarak gösterilir ve pozitif, negatif ve hatta sıfır olabilir.
Entalpinin tanımlanma şekli ve termodinamiğin birinci yasası gereği, sistemin sadece sabit basınçta genleşme işi yaptığı bir sürecin entalpi değişimi, sistemin soğurduğu ısıya eşittir. Başka bir deyişle, diğer iş türlerinin yokluğunda,
burada qP, sabit basınçta bir işlem sırasında sistem tarafından emilen ısıdır . Bu sonuç çok önemlidir çünkü çok sayıda kimyasal reaksiyon sabit basınçta meydana gelir; Bu nedenle, bu işlemler sırasında açığa çıkan veya emilen ısı miktarının deneysel olarak ölçülmesi, sistemin entalpisindeki değişimin dolaylı olarak ölçülmesini mümkün kılar.
Bu özellik, termodinamiğin (veya kimyanın) kimyasal reaksiyonların meydana gelmesinden kaynaklanan ısı transferlerini inceleyen kısmından başka bir şey olmayan termokimya olarak bilinen şeyin ortaya çıkmasına neden olur.
Hess yasası
Entalpinin bir durum fonksiyonu olduğuna dair ikinci çıkarım , Hess yasası biçiminde ifade edilir.. Kimyasal reaksiyonlarla ilgili olarak bu yasa, “reaktanlar ürünlere dönüştürüldüğünde, reaksiyonun tek bir adımda mı yoksa bir dizi adımda mı gerçekleştirildiğine bakılmaksızın entalpi değişiminin aynı olduğunu” söyler. Bu, A reaktanı ile başlayıp B ürünü ile bitirirsek, söz konusu reaksiyonun ΔH’sinin reaksiyonun meydana gelme şeklinden bağımsız olduğu anlamına gelir. Bu da, aynı reaktanları aynı ürünlere dönüştürmeyi başaran bir dizi reaksiyonun ΔH değerlerini ekleyerek bir reaksiyonun ΔH’sini hesaplayabileceğimiz anlamına gelir. İkincisi, termokimyadaki en yaygın uygulamalardan biridir ve tam olarak aşağıdaki örnek problemin konusudur.
Hess yasasını kullanarak bir reaksiyonun entalpi değişimini hesaplama sorunu çözüldü
İfade:
Hess Yasasını kullanarak aşağıdaki reaksiyon için entalpi değişimini hesaplayın,
Aşağıdaki reaksiyonların entalpileri göz önüne alındığında:
Çözüm
Hess yasasını kullanarak entalpi değişimini veya değişimini hesaplamak için, bize veri olarak verilen kimyasal denklemleri birleştirerek, eklendiğinde entalpi değişimini hesaplamak istediğimiz kimyasal reaksiyonun denklemiyle sonuçlanacak bir yol bulmalıyız.
Bu, kimyasal denklemleri tersine çevirmek, sabit değerlerle çarpmak veya sabit değerlere bölmek gibi çeşitli şekillerde manipüle etmeyi içerir. Akılda tutulması gereken en önemli şey, kimyasal denkleme yapılan her şeyin ΔH değerine de yapılması gerektiğidir. Yani:
- Bir termokimyasal denklemi tersine çevirirken veya ters çevirirken, entalpi değişiminin işareti de tersine çevrilmelidir.
- Bir denklemin tamamını bir sabitle çarparken, entalpi değişiminin de aynı sabitle çarpılması gerekir.
- Bir kimyasal denklemi bir sabite bölerken, entalpi değişiminin de aynı sabite bölünmesi gerekir.
Bu ilkeleri etkili bir şekilde uygulamak için gereken adımlara bakalım:
Adım 1: Verilen reaksiyonlarda ortaya çıkan reaktanları ve ürünleri denklemin doğru tarafında bulun
Bu problemlerin çoğunda uygulanabilecek genel bir strateji, veri olarak verilen tüm reaksiyonlarda, bilinmeyen, yani entalpisini hesaplamak istediğimiz reaksiyonun reaktanlarını ve ürünlerini tek tek aramaktır. . Ardından, ilgilendiğiniz bileşiğin denklemin sağ tarafında olduğundan emin olmalısınız; aksi halde denklem tersine çevrilir.
Örneğin, mevcut problemde, entalpileri bilinen reaksiyonların reaktanları arasında yer alan elemental alüminyum ve demir oksit ile ilgileniyoruz. Görülebileceği gibi, bu, her iki denklemin ters çevrilmesinin yanı sıra entalpi değişimlerinin işaretlerinin ters çevrilmesi anlamına gelir:
Bu denklemleri tersine çevirerek, reaktanları ihtiyaç duyduğumuz tarafa yerleştirebiliriz, ancak aynı zamanda ürünleri de doğru tarafa yerleştiririz. Ancak görüldüğü gibi bu iki reaksiyonun toplamı gerekli reaksiyonu vermediği için süreç henüz hazır değil.
Adım 2: Gerektiğinde stokiyometrik katsayıları çarpın veya bölün
Verilen kimyasal denklemlerin toplamının bilinmeyen denklemi vermesini istediğiniz anlaşılmalıdır. Bu, sonuncusunda görünmeyen her türün iptal edilmesi ve diğer tüm türlerin uygun stokiyometrik katsayılara sahip olması gerektiği anlamına gelir.
Problemimizde veri olarak verilen reaksiyonların, aradığımız reaksiyonda bulunmayan moleküler oksijeni içerdiği görülmektedir, bu nedenle denklemleri eklerken birbirini götürdüğünden emin olmalıyız. Bunun olması ve ayrıca demir ve ferrik oksit katsayılarının doğru olması için ikinci denklemin entalpisinin yanı sıra 2’ye bölünmesi gerekir. Demek ki:
Sonuç olarak:
3. Adım: Denklemleri ekleyin
Aradığımız entalpiyi elde etmek için tüm reaktanları ve ürünleri doğru tarafta ve doğru katsayılarla bulundurarak, denklemler ve bunların ilgili entalpileri eklenebilir:
Son olarak, reaksiyonun entalpi değişiminin şu şekilde olduğunu bulduk:
Cevap:
Demir ve alüminyum oksit vermek için alüminyum ve ferrik oksit arasındaki reaksiyon -845,6 kJ/mol’lük standart bir entalpi değişimine sahiptir.
Referanslar
- Atkins, P. ve dePaula, J. (2008). Fiziksel Kimya (8. baskı ). Panamerican Medical Editoryal.
- Britannica, Ansiklopedi Editörleri. (2020, 9 Nisan). entalpi | Tanım, Denklem ve Birimler . Britanika Ansiklopedisi. https://www.britannica.com/science/enthalpy
- Chang, R. ve Goldsby, K. (2013). Kimya (11. baskı ). McGraw-Hill Interamericana de España SL
- Çizim Kavramı tanımı. (2020, 16 Aralık). Hess Yasası . Kavramı – Tanımı. https://conceptodefinicion.de/ley-de-hess/
- Suárez, T., Fontal, B., Reyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., & Romero, I. (2005). Termokimyanın İlkeleri . VII Kimya Öğretimi için Venezüella Okulu. http://www.saber.ula.ve/bitstream/handle/123456789/16744/termoquimica.pdf?sequence=1&isAllowed=y
