Tıp tarihinde ilk anestezik maddelerden biri olarak kloroform (CHCl_{3}) sıvısı, endüstride metan gazının klorlanması yöntemiyle üretilir. Proses mühendisleri standart şartlarda ( 25 °C, 1 atm) yalıtılmış bir reaktörde gerçekleşen aşağıdaki sentez tepkimesini inceliyorlar:
CH_{4}(g) + 3Cl_{2}(g) longrightarrow CHCl_{3}(s) + 3HCl(g) + 335 kJ
Buna göre, reaktörde sentezlenen sıvı kloroformun (CHCl_{3}) standart molar oluşum entalpisi kaç kJ/mol’dür?
(Delta H^irc_{fCH_{4}} = -75 kJ/mol, Delta H^irc_{fHCl} = -92 kJ/mol)
Standart Oluşum Entalpisi ile Tepkime Entalpisi Hesabı
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Bir kimyasal tepkimenin standart entalpi değişimi (\Delta H^\circ), ürünlerin standart molar oluşum entalpileri toplamından girenlerin standart molar oluşum entalpileri toplamı çıkarılarak hesaplanır (\Delta H^\circ = \sum \Delta H^\circ_{f\text{(ürünler)}} - \sum \Delta H^\circ_{f\text{(girenler)}}). Kararlı hâldeki elementlerin (Cl_2(g) gibi) standart oluşum entalpisi sıfır kabul edilir.
ÇÖZÜM ADIMLARI
Adım 1 — Tepkime Entalpisini (\Delta H^\circ) ve Verilen Değerleri Belirleme
Tepkime denkleminde ısı ürünler tarafında (+ 335\text{ kJ}) yer aldığından tepkime ekzotermiktir ve entalpi değişimi negatiftir:
\Delta H^\circ = -335\text{ kJ}
Elementel hâldeki klor gazının oluşum entalpisi sıfırdır: \Delta H^\circ_f(\text{Cl}_2) = 0\text{ kJ/mol}.
Adım 2 — Ürünler ve Girenlerin Oluşum Entalpilerini İfade Etme
Bileşiklerin verilen standart oluşum entalpileri yerine yazılır:
\sum \Delta H^\circ_{f\text{(ürünler)}} = 1 \cdot \Delta H^\circ_f(\text{CHCl}_3) + 3 \cdot \Delta H^\circ_f(\text{HCl}) = \Delta H^\circ_f(\text{CHCl}_3) + 3 \cdot (-92) = \Delta H^\circ_f(\text{CHCl}_3) - 276\text{ kJ}
\sum \Delta H^\circ_{f\text{(girenler)}} = 1 \cdot \Delta H^\circ_f(\text{CH}_4) + 3 \cdot \Delta H^\circ_f(\text{Cl}_2) = -75 + 3 \cdot (0) = -75\text{ kJ}
Adım 3 — Kloroformun (\text{CHCl}_3) Oluşum Entalpisini Hesaplama
Entalpi bağıntısında değerler yerine konularak bilinmeyen çekilir:
-335 = [\Delta H^\circ_f(\text{CHCl}_3) - 276] - (-75)
-335 = \Delta H^\circ_f(\text{CHCl}_3) - 201
\Delta H^\circ_f(\text{CHCl}_3) = -335 + 201 = -134\text{ kJ/mol}
CEVAP: -134\text{ kJ/mol} (\Delta H^\circ_{f,\text{CHCl}_3(s)} = -134\text{ kJ/mol})
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: Isı açığa çıkaran ekzotermik tepkimelerde \Delta H değerinin negatif (-335\text{ kJ}) olarak formüle yazılması ve standart şartlarda en kararlı haldeki serbest elementlerin (Cl_2(g)) molar oluşum entalpisinin daima 0 alınması en sık yapılan işaret hatalarını önler.