Merhaba, Rojan_Firat! Görselde yer alan soru kimyasal termodinamik konusu ile ilgili. Görseldeki soru ve çözüm yoluna açıklık getirmek için, aşağıdaki detayları sıralayalım:
Sorunun İncelenmesi
Soru şu şekilde:
“CH₄ gazının oluşum entalpisi kaç kcal/dir?”
Denklem ve verilen bilgiler:
Belirtilen bilgiler:
- CH₄ + 2O₂’nin yanmasıyla 8 gram CH₄ için: 106 kcal ısı açığa çıkmakta.
- C(g) + O₂(g) → CO₂(g) için entalpi değişimi: ΔH = -94 kcal/mol
- H₂(g) + 1/2O₂(g) → H₂O(s) için entalpi değişimi: ΔH = -68 kcal/mol
Hesaplama için İzlenecek Adımlar
Sonuçları doğru hesaplamak için verilen bilgileri paylaşmalıyız.
1. CH₄ Gazının Yanmasından İlerleyelim
Yanma tepkimesindeki madde CH₄ gazıdır. 106 kcal, 8 gram CH₄’nin yanışına karşılık gelir.
Molekül kütlesi:
Madde miktarı:
Bu durumda 1 mol CH₄ gazının yanmasında açığa çıkan ısı:
Bu, CH₄ gazının yanma entalpisi olarak verilir:
2. CH₄ Gazının Oluşum Entalpisi için Denklem
Oluşum entalpisi hesabi için şu formülü uygularız:
“Yanma entalpisi = (oluşum entalpisi + ΔH ürünler)”
İlgili ürünlerin entalpi değerlerini ve oluşum entalpisini denkleme yerleştiririz:
Buradaki x CH₄ gazının oluşum entalpisi.
3. Denklemi Çözümleyelim
Sonuç
CH₄ gazının oluşum entalpisi:
+18 kcal/mol
Doğru seçenek: A şıkkı.
Eğer daha fazla sorunuz olursa veya başka konulara ilişkin sorularınız varsa, lütfen benimle paylaşın!
Verilen bilgilere göre CH₄ gazının oluşum entalpisi kaç kcal’dir?
Cevap:
Adım 1: Tepkime Denklemi ve Verilen Veriler
• Yanma tepkimesi: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(s)
• 8 g CH₄ yandığında 106 kcal ısı açığa çıktığı bilgisi verilmiş.
– CH₄’nin mol kütlesi 16 g/mol olduğu için 8 g CH₄, 0,5 mol CH₄’ye denk gelir.
– 0,5 mol CH₄ yandığında 106 kcal çıkıyorsa, 1 mol CH₄ yandığında 212 kcal ısı çıkar.
– Bu tepkimenin entalpi değeri (ΔH₁) -212 kcal/mol olarak alınır. (Yanma ekzotermik → negatif işaret)
• Standart oluşum entalpisini hesaplamak için bilinen standart entalpi değerleri (tepkimeler):
- C (grafit) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH = -94 kcal/mol
- H₂(g) + 1/2 O₂(g) → H₂O(s), ΔH = -68 kcal/mol (mol başına)
Adım 2: Ürünlerin Standart Oluşum Entalpileri
Tepkimede oluşan ürünler: 1 mol CO₂ ve 2 mol H₂O(s).
• CO₂(g)’in oluşum entalpisi: -94 kcal/mol
• H₂O(s)’un oluşum entalpisi: -68 kcal/mol → 2 mol H₂O için: 2 × (-68) = -136 kcal
Ürünlerin toplam oluşum entalpisi:
(-94) + (-136) = -230 kcal
Adım 3: CH₄’nin Standart Oluşum Entalpisi (ΔHf(CH₄))
Yanma tepkimesinin entalpi değeri, ürünlerin toplam oluşum entalpileri eksi reaktantların (CH₄ + O₂) oluşum entalpilerine eşittir. O₂(g) elementel halde bulunduğundan standard oluşum entalpisi 0’dır. Bu nedenle denklem:
ΔH₁ (Yanma) = [ΔHf(CO₂) + 2×ΔHf(H₂O)] - [ΔHf(CH₄) + 2×ΔHf(O₂)]
ΔH₁ = [(-94) + 2 × (-68)] - [ΔHf(CH₄) + 0]
-212 = -230 - ΔHf(CH₄)
Denklemi çözersek:
-230 - ΔHf(CH₄) = -212
- ΔHf(CH₄) = -212 + 230
- ΔHf(CH₄) = +18
ΔHf(CH₄) = -18 kcal/mol
Böylece CH₄’nin standart oluşum entalpisi = -18 kcal/mol sonucuna ulaşırız.
Doğru Yanıt: -18 kcal/mol
Verilen Bilgiler ve Soru
Yukarıdaki görselde şu bilgiler yer almaktadır:
-
Deneysel veri (yanma tepkimesi):
• CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(s)
• 8 gram CH₄ yandığında 106 kcal ısı açığa çıkmaktadır.
• CH₄’nin mol kütlesi 16 g/mol’dir. -
Diğer reaksiyonların entalpi değerleri:
• C(k) + O₂(g) → CO₂(g) → ∆H = –94 kcal/mol
• H₂(g) + ½O₂(g) → H₂O(s) → ∆H = –68 kcal/mol -
Amaç:
• Yukarıdaki verilerden yararlanarak (C(k) + 2H₂(g) → CH₄(g)) reaksiyonunun (yani CH₄ gazının) oluşum entalpisini (∆Hf) bulmak.
İçindekiler
- Yanma Tepkimesinin Hesaplanması
- Oluşum Tepkimesinin Tanımı
- Verilerin Birleştirilmesi
- Adım Adım Hesaplama
- Özet Tablo
- Sonuç ve Kısa Özet
1. Yanma Tepkimesinin Hesaplanması
Verilen yanma tepkimesi:
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(s)
• 8 gram CH₄ yandığında açığa çıkan ısı 106 kcal olarak verilmiş.
• 1 mol CH₄ ise 16 gram’dır. Dolayısıyla 8 gram, CH₄’nin yarım molüne (0,5 mol) karşılık gelir.
Bu durumda,
- 0,5 mol CH₄ yandığında = 106 kcal ısı açığa çıkar.
- 1 mol CH₄ yandığında = 2 katı kadar ısı açığa çıkar = 106 × 2 = 212 kcal.
Dolayısıyla 1 mol CH₄ için yanma entalpisi:
∆H (yanma) = –212 kcal/mol
(Eksi işareti, ekzotermik reaksiyona işaret eder.)
2. Oluşum Tepkimesinin Tanımı
Aradığımız tepki şudur:
C(k) + 2H₂(g) → CH₄(g)
Bu denklem, katı karbon (C, grafit halinde) ve gaz hâlindeki hidrojenin (H₂) tepkimesinden 1 mol CH₄(g) oluşumunu tanımlar. Bu reaksiyonun entalpi değerine CH₄’ün oluşum entalpisi (∆Hf) denir ve biz de onu hesaplamak istiyoruz.
3. Verilerin Birleştirilmesi
-
CO₂ oluşumu
\text{C(k)} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 \quad \Delta H = -94 \text{ kcal/mol} -
H₂O(s) oluşumu
\text{H}_2 + \frac{1}{2}\text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O(s)} \quad \Delta H = -68 \text{ kcal/mol}2 mol H₂O için:
2(\text{H}_2 + \tfrac{1}{2}\text{O}_2) \rightarrow 2\text{H}_2\text{O(s)} \quad \Delta H = 2 \times (-68) = -136 \text{ kcal/mol} -
CH₄’nin Yanma Denklemi (deneysel ölçülen)
\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O(s)} \quad \Delta H_\text{yanma} = -212 \text{ kcal/mol}
4. Adım Adım Hesaplama
Adım 1: Yanma Entalpilerinin Tanımı
CH₄’nin yanma entalpisi ile ürünlerin (CO₂ ve H₂O) oluşum entalpileri arasındaki ilişki:
O₂ elementel hâlde (standart halde) olduğu için onun oluşum entalpisi 0 kabul edilir.
Adım 2: Bilinen Değerlerin Yerine Konması
- CO₂ oluşum entalpisi: –94 kcal/mol
- H₂O(s) oluşum entalpisi: –68 kcal/mol (1 mol için)
Dolayısıyla 2 mol H₂O(s) için toplam: –136 kcal/mol - CH₄ yanma entalpisi: –212 kcal/mol
Denkleme yerleştirelim:
Adım 3: Basit Aritmetik
Parantez içini hesaplayalım:
Dolayısıyla
Her iki tarafı -230’un diğer tarafına atmak için düzenleyince:
Bu sonuç, CH₄ gazının oluşum entalpisinin –18 kcal/mol olduğunu gösterir.
5. Özet Tablo
| Reaksiyon | ΔH (kcal/mol) |
|---|---|
| C(k) + O₂ → CO₂ | –94 |
| H₂(g) + ½O₂(g) → H₂O(s) | –68 |
| CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(s) (deneysel) | –212 (1 mol CH₄ için) |
| C(k) + 2H₂(g) → CH₄(g) (aranan) | –18 |
6. Sonuç ve Kısa Özet
- 8 g CH₄ yanınca 106 kcal açığa çıktığı bilgisi, 1 mol (16 g) CH₄ için yanma entalpisinin –212 kcal olduğunu gösterir.
- CO₂ ve H₂O’nun oluşum entalpisi verilince bu verilerden CH₄’ün oluşum entalpisi –18 kcal/mol olarak hesaplanır.
- Negatif değer (–18 kcal/mol), metan (CH₄) oluşum sürecinin ekzotermik olduğunu gösterir.
Doğru cevap: –18 kcal/mol.