Bir öğrenci aşağıdaki tepkimeleri kullanarak Hess yasası ile bir tepkimenin entalpisini hesaplamak istiyor:
C₂H₄(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(s) ΔH = -1411 kJ
C₂H₆(g) + 7/2O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(s) ΔH = -1560 kJ
H₂(g) + ½O₂(g) → H₂O(s) ΔH = -286 kJ
Buna göre C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g) tepkimesinin ΔH değeri kaç kJ'dir?
A) -137
B) -137
C) -149
D) -149
Hess Yasası, bir tepkimenin entalpi değişimini (ısı değişimi) doğrudan ölçmek zor olduğunda, o tepkimeyi oluşturan adımların entalpi değişimlerini kullanarak hesaplamamızı sağlayan çok güçlü bir araçtır. Tıpkı bir merdivenin basamaklarını tek tek çıkarak toplam yüksekliği bulmak gibi düşünebilirsiniz. Şimdi bu soruyu adım adım çözelim.
Hedef Tepkimeyi Belirleyelim:
- Bizim ulaşmak istediğimiz tepkime: $C_2H_4(g) + H_2(g) \rightarrow C_2H_6(g)$
Verilen Tepkimeleri ve Entalpi Değerlerini Hatırlayalım:
- Tepkime 1: $C_2H_4(g) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 2H_2O(s)$ ΔH = -1411 kJ
- Tepkime 2: $C_2H_6(g) + 7/2O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 3H_2O(s)$ ΔH = -1560 kJ
- Tepkime 3: $H_2(g) + 1/2O_2(g) \rightarrow H_2O(s)$ ΔH = -286 kJ
Adım 1: Hedef Tepkimenin Girenlerini ve Ürünlerini Verilen Tepkimelerde Bulma ve Gerekli Düzenlemeleri Yapma
- $C_2H_4(g)$ için: Hedef tepkimede $C_2H_4(g)$ girenler tarafında ve 1 mol. Verilen Tepkime 1'de de $C_2H_4(g)$ girenler tarafında ve 1 mol. Bu durumda Tepkime 1'i olduğu gibi kullanırız.
- Tepkime 1 (Düzenlenmiş Hali): $C_2H_4(g) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 2H_2O(s)$ ΔH = -1411 kJ
- $H_2(g)$ için: Hedef tepkimede $H_2(g)$ girenler tarafında ve 1 mol. Verilen Tepkime 3'te de $H_2(g)$ girenler tarafında ve 1 mol. Bu durumda Tepkime 3'ü olduğu gibi kullanırız.
- Tepkime 3 (Düzenlenmiş Hali): $H_2(g) + 1/2O_2(g) \rightarrow H_2O(s)$ ΔH = -286 kJ
- $C_2H_6(g)$ için: Hedef tepkimede $C_2H_6(g)$ ürünler tarafında ve 1 mol. Verilen Tepkime 2'de ise $C_2H_6(g)$ girenler tarafında ve 1 mol. Bu durumda Tepkime 2'yi ters çevirmemiz gerekir. Bir tepkimeyi ters çevirdiğimizde ΔH değerinin işareti değişir.
- Tepkime 2 (Düzenlenmiş Hali - Ters Çevrilmiş): $2CO_2(g) + 3H_2O(s) \rightarrow C_2H_6(g) + 7/2O_2(g)$ ΔH = +1560 kJ (İşaret değişti!)
Adım 2: Düzenlenmiş Tepkimeleri Toplama ve Gereksiz Maddeleri Sadeleştirme
Şimdi düzenlediğimiz üç tepkimeyi alt alta yazıp toplayalım:
- $C_2H_4(g) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 2H_2O(s)$ ΔH = -1411 kJ
- $H_2(g) + 1/2O_2(g) \rightarrow H_2O(s)$ ΔH = -286 kJ
- $2CO_2(g) + 3H_2O(s) \rightarrow C_2H_6(g) + 7/2O_2(g)$ ΔH = +1560 kJ
Bu tepkimeleri topladığımızda, hem girenler hem de ürünler tarafında bulunan aynı maddeleri sadeleştirmemiz gerekir:
- Girenlerdeki $2CO_2(g)$ ile ürünlerdeki $2CO_2(g)$ birbirini götürür.
- Girenlerdeki $3H_2O(s)$ ile ürünlerdeki $(2H_2O(s) + H_2O(s) = 3H_2O(s))$ birbirini götürür.
- Girenlerdeki $3O_2(g) + 1/2O_2(g) = 7/2O_2(g)$ ile ürünlerdeki $7/2O_2(g)$ birbirini götürür.
Bu sadeleştirmeler sonucunda geriye kalan tepkime tam olarak hedef tepkimemizdir:
- $C_2H_4(g) + H_2(g) \rightarrow C_2H_6(g)$
Adım 3: Entalpi Değerlerini Toplama
Hess Yasası'na göre, tepkimeleri topladığımızda entalpi değerlerini de toplamamız gerekir:
- ΔH_toplam = (-1411 kJ) + (-286 kJ) + (+1560 kJ)
- ΔH_toplam = -1697 kJ + 1560 kJ
- ΔH_toplam = -137 kJ
Böylece, istenen tepkimenin entalpi değişimi $ -137 \text{ kJ} $ olarak bulunur.
Cevap A seçeneğidir.
