H_{2}(g) + \frac{1}{2}O_{2}(g) \rightarrow H_{2}O(g)
25 ^\circ C sıcaklıkta 1 atm basınç altında gerçekleşen tepkimenin potansiyel enerji - tepkime koordinatı grafiği aşağıda verilmiştir.
[Grafik görseli]
Buna göre,
I. Kırılan bağların enerji toplamı, oluşan bağların enerji toplamından küçüktür.
II. 0,25 mol O_{2} harcandığında -121 kJ ısı açığa çıkar.
III. H_{2}O gazının molar oluşum ısısı -242 kJ/mol’dür.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III
Kimyasal Tepkimelerde Entalpi ve Molar Oluşum Isısı Analizi
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimi \Delta H = H_{\text{ürünler}} - H_{\text{girenler}} veya bağ enerjileri cinsinden \Delta H = \sum \text{Kırılan Bağlar} - \sum \text{Oluşan Bağlar} formülüyle hesaplanır. Standart koşullarda (25\ ^\circ\text{C}, 1\text{ atm}) 1\text{ mol} bileşiğin kararlı elementlerinden oluşması sırasındaki entalpi değişimi ise standart molar oluşum entalpisidir.
ÇÖZÜM VE SEÇENEK ANALİZİ
Grafiğe göre girenlerin potansiyel enerjisi 0\text{ kJ}, ürünün (\text{H}_2\text{O}(g)) potansiyel enerjisi ise -242\text{ kJ}'dir.
\Delta H = -242 - 0 = -242\text{ kJ/mol}
Tepkime ekzotermiktir (\Delta H < 0).
Öncülleri tek tek değerlendirelim:
- I. Öncül: \Delta H = \sum \text{Kırılan} - \sum \text{Oluşan} bağıntısına göre tepkime ekzotermik (\Delta H < 0) olduğundan, kırılan bağların enerjileri toplamı, oluşan bağların enerjileri toplamından küçüktür. (Doğru)
- II. Öncül: Denklemde 0{,}5\text{ mol } \text{O}_2 harcandığında 242\text{ kJ} ısı açığa çıkmaktadır. Orantı kurulursa 0{,}25\text{ mol } \text{O}_2 harcandığında 121\text{ kJ} ısı açığa çıkar. “Açığa çıkan ısı” kavramı pozitif değerle belirtilir; “-121\text{ kJ} ısı açığa çıkar” ifadesi kavram yanılgısıdır. (Yanlış)
- III. Öncül: Standart şartlarda (25\ ^\circ\text{C}, 1\text{ atm}) elementlerin kararlı hallerinden (\text{H}_2(g) ve \text{O}_2(g)) 1\text{ mol } \text{H}_2\text{O}(g) oluştuğu için tepkime entalpisi doğrudan \text{H}_2\text{O}(g) bileşiğinin molar oluşum ısısına eşittir ve -242\text{ kJ/mol}'dür. (Doğru)
CEVAP: C) I ve III
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: Kimya sorularında en sık düşülen çeldirici “açığa çıkan ısı” ifadesidir. Isı skaler olarak belirtildiğinden “-121\text{ kJ} ısı açığa çıkar” ifadesi hatalıdır; doğrusu “121\text{ kJ} ısı açığa çıkar” ya da “entalpi değişimi \Delta H = -121\text{ kJ}'dür” şeklinde olmalıdır.