Öncüllerinden, hangileri doğrudur.
AYT Kimya: Tepkime Isısı ve Gaz Basıncı Analizi
Görseldeki soruda yalıtılmış, sabit hacimli bir kapta gerçekleşen şu tepkime verilmiştir:
2SO_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2SO_3(g) \quad \Delta H = -200 \text{ kJ}
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Birinci Öncülün Analizi (Sıcaklık Değişimi)
Tepkimenin entalpi değişimi \Delta H = -200 \text{ kJ} olarak verilmiştir. \Delta H < 0 olduğu için bu tepkime ekzotermik (ısı veren) bir tepkimedir. Kap yalıtılmış olduğu için açığa çıkan ısı dışarı kaçamaz ve sistemin sıcaklığını artırır.
- I. öncül kesinlikle doğrudur.
Adım 2 — İkinci Öncülün Analizi (Molar Oluşma Isısı)
Bir bileşiğin molar oluşma ısısı, bileşiğin elementlerinden oluştuğu tepkimedeki 1 molünün ısı değişimidir. Tepkimede SO_3 gazı, SO_2 ve O_2 maddelerinden oluşmuştur. SO_2 bir element değil, bileşiktir. Bu nedenle -200/2 = -100 \text{ kJ} değeri SO_3 gazının molar oluşma ısısı değildir; bu değer sadece bu tepkimeye ait bir ısı değişimidir.
- II. öncül yanlıştır.
Adım 3 — Üçüncü Öncülün Analizi (Toplam Gaz Basıncı)
İdeal gaz denklemini (P \cdot V = n \cdot R \cdot T) düşünelim:
- Hacim (V): Sabit.
- Mol Sayısı (n): Girenlerde 3 mol gaz varken, ürünlerde 2 mol gaz vardır. Mol sayısı azalmaktadır (Basıncı azaltan etki).
- Sıcaklık (T): Tepkime ekzotermik olduğu için yalıtılmış kapta sıcaklık artar (Basıncı artıran etki).
Basınç üzerindeki bu iki etki (mol azalması ve sıcaklık artışı) birbirine zıt çalışır. Hangisinin daha baskın olduğu belirtilmediği için toplam basıncın kesinlikle azalacağını söyleyemeyiz. - III. öncül kesin değildir.
Adım 4 — Seçenek Karşılaştırması
I. Tepkime süresince sistemin sıcaklığı artar. (Ekzotermik ve yalıtılmış kap olduğu için kesin doğru)
II. SO_3 gazının molar oluşma ısısı -100 \text{ kJ}'dür. (SO_2 element olmadığı için yanlış)
III. Kaptaki toplam gaz basıncı azalır. (Sıcaklık artışı ve mol azalması zıt etki yaptığı için kesin değil)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: A) Yalnız I
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
TEMEL KAVRAMLAR:
1. Ekzotermik Tepkime
- Tanım: Çevresine ısı veren tepkimelerdir. \Delta H değeri negatiftir.
- Bu problemde: Isı açığa çıktığı için yalıtılmış kabın iç sıcaklığı yükselmiştir.
2. Standart Molar Oluşma Entalpisi
- Tanım: 1 mol bileşiğin standart koşullarda elementlerinden oluşması sırasındaki enerji değişimidir.
- In this problem: Girenlerdeki SO_2 bileşik olduğu için bu tepkime bir oluşum tepkimesi sayılamaz.
SIK YAPILAN HATALAR:
Basınç Yanılgısı
- Yanlış: Sadece mol sayısına bakarak “3 mol gaz girdi, 2 mol çıktı, basınç azalır” demek.
- Doğru: Sabit hacimli kaplarda sıcaklık değişimini (T) asla ihmal etmemelisiniz. Isı veren tepkimelerde sıcaklık artışı basıncı yukarı çeker.
- Neden yanlış: Gaz yasalarında basınç hem mole hem de sıcaklığa bağlıdır.
Tepkimenin gerçekleştiği kap yalıtılmış değil de sabit sıcaklıklı olsaydı, III. öncül hakkında ne düşünürdün?