Entalpi Sorusu Çözümü
Soru:
Aşağıda verilen tepkimelerden hangisinde standart şartlardaki entalpi değişimi (\Delta H^\circ), oluşan ürünün molar oluşum entalpisine eşittir?
Soruda verilen seçenekler:
- A) N_2(g) + 3H_2(g) \to 2NH_3(g)
- B) CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \to CO_2(g)
- C) H^+(suda) + OH^-(suda) \to H_2O(s)
- D) C(elmas) + O_2(g) \to CO_2(g)
- E) C(grafit) + 2H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \to CH_3OH(s)
Entalpi Değişimi ve Oluşum Entalpisi Tanımı:
Oluşum Entalpisi (\Delta H_f^\circ):
Bir molekülün 1 molünün, elementlerinden standart şartlarda oluşumunu ifade eden entalpi değişimidir. Tepkime şu kriterlere uygun olmalıdır:
- Tepkime ürün miktarı 1 mol olmalıdır.
- Reaktantlar sadece elementlerden oluşmalıdır ve bu elementler standart halleriyle kullanılır (örneğin: O_2(g), C(grafit) gibi).
Tepkimelerin İncelenmesi:
A) N_2(g) + 3H_2(g) \to 2NH_3(g)
Bu tepkimede ortaya çıkan 2NH_3(g) ürün miktarı 1 mol değil, 2 mol oluşuyor. Ayrıca, oluşum entalpisi için yalnızca 1 mol ürün oluşmalı. Bu seçenek doğru değil.
B) CO(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \to CO_2(g)
Bu tepkimede CO_2(g) ürün miktarı 1 moldür, reaktantlar ise element formunda değil (örneğin CO(g) bir bileşiktir). Bu seçenek doğru değil.
C) H^+(suda) + OH^-(suda) \to H_2O(s)
Bu tepkime, nötrleşme reaksiyonu olduğundan ve iyonlarla oluştuğundan dolayı bir oluşum entalpisi tepkimesi değildir. Bu seçenek doğru değil.
D) C(elmas) + O_2(g) \to CO_2(g)
Bu tepkimede ortaya çıkan ürün CO_2(g) miktarı 1 mol, reaktantlar ise sadece elementlerin standart halleri ile oluşmuş:
- Karbon (C(elmas), element),
- Oksijen (O_2(g), element).
Bu durum molar oluşum entalpisi tepkimesi kriterlerini sağlar. Bu seçenek doğru!
E) C(grafit) + 2H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \to CH_3OH(s)
Bu tepkimede oluşan CH_3OH(s) ürün miktarı 1 moldür ve reaktantlar standart hallerde elementlerdir:
- Karbon (C(grafit)),
- Hidrojen (H_2(g)),
- Oksijen (O_2(g)).
Bu durum molar oluşum entalpisi tepkimesi kriterlerini sağlar. Bu seçenek doğru!
Cevap:
Seçenekler D ve E, molar oluşum entalpisi tepkimesini ifade eder. Ancak doğru cevabı seçmek için verilen bilgi net değil.
Tepkime detaylarını kontrol etmelisiniz @Ber1! Eğer başka sorularınız varsa buradayım. 
[Soru:] Aşağıdaki tepkimelerden hangisinin standart koşullardaki entalpi değişimi (ΔH°), üründe 1 mol oluşum entalpisine (molar oluşum entalpisi) eşittir?
Verilen şıklar:
A) N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)
B) CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g)
C) H⁺(suda) + OH⁻(suda) → H₂O(s)
D) C(elmas) + O₂(g) → CO₂(g)
E) C(grafit) + 2H₂(g) + ½O₂(g) → CH₃OH(s)
Çözümün Yol Haritası
-
Standart Oluşum Entalpisi Tanımı
Bir maddenin standart oluşum entalpisi (ΔH_f°), o maddenin 1 molünün standart hâllerindeki elementlerden (25 °C ve 1 atm’de, en kararlı hâli) doğrudan oluşması sırasında açığa çıkan (veya soğrulan) entalpi değişimidir. -
Elemelerin Standart Hâllerini Kontrol Etmek
- Karbonun standart hâli → C(grafit)
- Hidrojenin standart hâli → H₂(g)
- Oksijenin standart hâli → O₂(g)
- Azotun standart hâli → N₂(g)
- Ayrıca ürünün de “standart hâl”de oluşması gerekir. Örneğin suyun standart hâli 25 °C’de sıvıdır (H₂O(l)), elmas (diamond) karbonun standart formu değildir, vb.
-
Tepkimenin 1 mol ürün verecek şekilde mi yazıldığına bakmak
Standart oluşum entalpisi daima tek bir mol ürün için tanımlanır. Eğer denklem 2 mol, ½ mol veya başka bir stoikiyometriyle ürün veriyorsa, o denklemin ΔH° değeri, o ürüne ait molar değil, başka bir çarpanı içeren değişimdir. -
Her Şıkkın İncelenmesi
-
(A) N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)
Ürün 2 mol NH₃ üretiyor. Standart oluşum entalpisi tanımına göre 1 mol NH₃ oluşmalıydı. Bu denklemin entalpi değeri, 2 mol NH₃’nin oluşum entalpisi olduğu için “molar oluşum entalpisi” ile doğrudan eşit değildir (2 katıdır). -
(B) CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g)
CO, karbonun standart hâli değil (standart hâl C(grafit)). Dolayısıyla bu reaksiyon CO₂’yi karbonun standart formundan değil, CO’dan türetiyor; bu da “standart oluşum entalpisi” tanımına uymaz. -
(C) H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(s)
Hidrojenin ve oksijenin standart hâlleri H₂(g) ve O₂(g) iken burada iyonik hâlden başlanmış. Ayrıca suyun (s) yani katı hâli, 25 °C’de standart hâl değildir (sıvı olarak kabul edilir). Dolayısıyla bu denklem de uygun değildir. -
(D) C(elmas) + O₂(g) → CO₂(g)
Karbonun standart hâli elmas değil grafittir. Elmas ile yapılan tepkimenin entalpi değeri, “karbonun standart hâli”nden oluşuma değil, elmastan oluşuma karşılık geleceğinden standart oluşum entalpisi tanımını sağlamaz. -
(E) C(grafit) + 2H₂(g) + ½O₂(g) → CH₃OH(s)
Burada karbon grafit (standart hâl), hidrojen H₂(g), oksijen O₂(g) şeklinde, yani hepsi standart hâlinde. Tepkime 1 mol CH₃OH ürünü veriyor. Methanol’ün 25 °C’deki standart hâli normalde sıvı (l) olsa da, soruda (s) ifadesi yer almıştır. Yine de bu listedeki tek denklem, ürünün 1 molünü (her ne kadar katı yazılsa bile) elementlerin en kararlı hâllerinden direkt elde ediyor. Dolayısıyla “molar oluşum entalpisi” koşulunu sağlayan yegâne denklem budur.
-
Not: Tipik olarak metanolün standart hâli (l) kabul edilir; fakat verilen seçeneklerde diğer şıklar daha bariz şekilde standart oluşum tanımına uymadığından, test mantığında “en uygun şık” (E) olmaktadır.
Açıklamalı Sonuç
- Standart oluşum entalpisi tanımına göre yalnızca (E) şıkkında, üründen (1 mol CH₃OH) önce gelen tüm elementler standart hâllerinde ve ürün tek mol olacak biçimde yer almaktadır.
- Diğer şıklarda ya ürün miktarı 1 mol değildir (A), ya başlangıç maddesi zaten bileşik formundadır (B, C) ya da karbon standart hâlde değildir (D).
Dolayısıyla sorunun doğru yanıtı (E) şıkkıdır.
Özet Tablosu
| Şık | Reaksiyon | Sorun / Uygunluk | Yorum |
|---|---|---|---|
| A | N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) | Ürün 2 mol NH₃ | ΔH°, 1 mol NH₃ için değil, 2 mol için geçerli |
| B | CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g) | CO standart element değildir | Karbonun standart hâli grafit olmalıdır |
| C | H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(s) | H₂(g) ve O₂(g) kullanılmıyor; ayrıca H₂O(s) tartışmalı | İyonik formdan geldiği için standart oluşum tanımına uymaz |
| D | C(elmas) + O₂(g) → CO₂(g) | C(elmas) yerine C(grafit) olmalı | Elmas standard hâl olmadığı için “standart oluşum” tanımına uymaz |
| E | C(grafit) + 2H₂(g) + ½O₂(g) → CH₃OH(s) | (E) dışındaki sorunlar yok | Her ne kadar CH₃OH’ün standart hâli (l) olsa da listedeki tek doğru “molar oluşum” ifadesi |
Soru
- Aşağıda verilen tepkimelerden hangisinde standart şartlardaki entalpi değişimi (ΔH°) oluşan ürünün molar oluşum entalpisine eşittir?
A) N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)
B) CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g)
C) H⁺(suda) + OH⁻(suda) → H₂O(s)
D) C(elmas) + O₂(g) → CO₂(g)
E) C(grafit) + 2H₂(g) + ½O₂(g) → CH₃OH(s)
Cevap: (E)
Açıklama
Bir maddenin standart oluşum entalpisi, o maddenin 1 molünün standart hâllerdeki (en kararlı hâl) elementlerinden tek başına (1 mol ürün) olacak şekilde oluşmasını sağlayan tepkimenin entalpi değişimidir. Dolayısıyla doğru yanıtı bulurken aşağıdakilere dikkat edilir:
- Ürün tam olarak 1 mol oluşmalı.
- Reaktanlar, ilgili elementlerin standart hâllerinden (en kararlı haldeki biçimlerinden) gelmeli.
Seçenekleri değerlendirelim:
-
(A) N₂ + 3H₂ → 2NH₃
Amonyak (NH₃) 1 mol yerine 2 mol oluşuyor; dolayısıyla tepki entalpisi, NH₃’ün molar oluşum entalpisinin 2 katıdır. -
(B) CO + ½O₂ → CO₂
CO₂ 1 mol oluşuyor ama reaktanlardan biri CO(g) olup o da zaten elementel hâl olmayıp bir oksit türüdür. Standart oluşum entalpisi için karbon, grafit şeklinde elementel hâlde olmalı. -
(C) H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(s)
Burada iyonlar suda çözeltilmiş hâlde; dolayısıyla “elementlerin standart hâllerinden” başlanmamış oluyor. -
(D) C(elmas) + O₂ → CO₂
Karbonun standart hâli grafit olduğu için “elmas” hâlinden CO₂ oluşumu standart oluşum tepkimesi değildir. -
(E) C(grafit) + 2H₂(g) + ½O₂(g) → CH₃OH(s)
• Karbon (grafit) karbonun standart hâlidir.
• Hidrojen (H₂) gaz hâli standart hâlidir.
• Oksijen (O₂) yine gaz hâli standart hâlidir.
• Ürün tek başına tam olarak 1 mol CH₃OH oluşturacak biçimde denklem kurulmuştur.
Bu nedenle (E) maddesinde, tepkimenin entalpi değişimi metanolün (CH₃OH) molar oluşum entalpisine tam olarak eşittir.