Standart oluşum entalpisi nedir (ΔH°f) Test 1

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(s) tepkimesinin entalpisi -890 kJ'dir.
H₂O(s)'nin standart oluşum entalpisi -286 kJ/mol olduğuna göre, CH₄(g)'nun standart oluşum entalpisi kaç kJ/mol'dür?
[CO₂(g) için ΔH°f = -394 kJ/mol]

A) -76
B) -218
C) -572
D) -672

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için kimyasal tepkimelerin entalpi değişimlerini, bileşiklerin standart oluşum entalpileri cinsinden nasıl hesapladığımızı hatırlamamız gerekiyor. Adım adım ilerleyelim:

• Tepkime Entalpisi Formülü: Bir tepkimenin standart entalpi değişimi ($\Delta H^{\circ}_{\text{tepkime}}$), ürünlerin standart oluşum entalpileri toplamından, girenlerin standart oluşum entalpileri toplamının çıkarılmasıyla bulunur. Matematiksel olarak bu formülü şöyle ifade edebiliriz:

  $\Delta H^{\circ}_{\text{tepkime}} = \sum n_{\text{ürün}} \cdot \Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{ürün}) - \sum n_{\text{giren}} \cdot \Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{giren})$

  Burada $n$, tepkime denklemindeki stokiyometrik katsayıları (mol sayılarını) temsil eder.
• Verilen Bilgileri ve Tepkimeyi Yazalım:

  Tepkime: $\text{CH}_4\text{(g)} + 2\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2\text{(g)} + 2\text{H}_2\text{O}\text{(s)}$

  Tepkime entalpisi ($\Delta H^{\circ}_{\text{tepkime}}$) = $-890 \text{ kJ}$

  $\Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{H}_2\text{O}\text{(s)}) = -286 \text{ kJ/mol}$

  $\Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CO}_2\text{(g)}) = -394 \text{ kJ/mol}$

  Aradığımız değer: $\Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CH}_4\text{(g)})$

• Elementlerin Oluşum Entalpisi: Unutmamamız gereken önemli bir nokta, elementlerin standart koşullarda en kararlı hallerinin standart oluşum entalpilerinin sıfır kabul edilmesidir. Bu durumda, $\text{O}_2\text{(g)}$ bir element olduğu için $\Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{O}_2\text{(g)}) = 0 \text{ kJ/mol}$'dür.
• Formülü Uygulayalım: Şimdi yukarıdaki formülü tepkimemiz için yazalım ve bilinen değerleri yerine koyalım:

  $\Delta H^{\circ}_{\text{tepkime}} = [1 \cdot \Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CO}_2\text{(g)}) + 2 \cdot \Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{H}_2\text{O}\text{(s)})] - [1 \cdot \Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CH}_4\text{(g)}) + 2 \cdot \Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{O}_2\text{(g)})]$

  $-890 \text{ kJ} = [1 \cdot (-394 \text{ kJ/mol}) + 2 \cdot (-286 \text{ kJ/mol})] - [1 \cdot \Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CH}_4\text{(g)}) + 2 \cdot (0 \text{ kJ/mol})]$

• Hesaplamaları Yapalım:

  $-890 = [-394 - 572] - [\Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CH}_4\text{(g)}) + 0]$

  $-890 = [-966] - \Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CH}_4\text{(g)})$

  Şimdi $\Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CH}_4\text{(g)})$ değerini yalnız bırakalım:

  $\Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CH}_4\text{(g)}) = -966 + 890$

  $\Delta H^{\circ}_{\text{f}}(\text{CH}_4\text{(g)}) = -76 \text{ kJ/mol}$

Böylece $\text{CH}_4\text{(g)}$'nun standart oluşum entalpisini $-76 \text{ kJ/mol}$ olarak buluruz.

Cevap A seçeneğidir.