Bağ enerjilerinden tepkime entalpisi hesaplama (ΔH = Kırılanlar - Oluşanlar) Test 1

Bir öğrenci CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl tepkimesinin entalpisini bağ enerjilerinden hesaplamak istiyor. Aşağıdaki bağ enerjileri verilmiştir:
C-H: 413 kJ/mol
Cl-Cl: 243 kJ/mol
C-Cl: 339 kJ/mol
H-Cl: 432 kJ/mol
Buna göre tepkimenin ΔH değeri kaç kJ'dir?

A) -110
B) -105
C) +105
D) +110

Bu soruda, bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimini ($\Delta H$) bağ enerjilerini kullanarak hesaplayacağız. Bağ enerjileri, bir bağı kırmak için gereken enerji miktarıdır ve bu değerler pozitif olarak verilir. Tepkime entalpisini hesaplarken şu temel prensibi kullanırız:

• Tepkimeye giren maddelerdeki bağlar kırılırken enerji harcanır (endotermik süreç, pozitif değer).
• Tepkime sonucunda oluşan ürünlerdeki yeni bağlar oluşurken enerji açığa çıkar (ekzotermik süreç, negatif değer).

Bu nedenle, tepkime entalpisi ($\Delta H$) şu formülle hesaplanır:

$\Delta H = \Sigma (\text{kırılan bağ enerjileri}) - \Sigma (\text{oluşan bağ enerjileri})$

Şimdi adım adım tepkimemizi inceleyelim:

$CH_4 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + HCl$

• 1. Adım: Tepkimede kırılan bağları ve enerjilerini belirleyelim.

  Girenler kısmında $CH_4$ ve $Cl_2$ molekülleri bulunmaktadır. Bu tepkimede $CH_4$ molekülündeki bir C-H bağı kırılır ve $Cl_2$ molekülündeki Cl-Cl bağı kırılır.

  Kırılan bağ enerjilerinin toplamı:

  C-H bağı: $413 \text{ kJ/mol}$

  Cl-Cl bağı: $243 \text{ kJ/mol}$

  Toplam kırılan bağ enerjisi = $413 + 243 = 656 \text{ kJ/mol}$

• 2. Adım: Tepkimede oluşan bağları ve enerjilerini belirleyelim.

  Ürünler kısmında $CH_3Cl$ ve $HCl$ molekülleri oluşmaktadır. Bu tepkimede yeni bir C-Cl bağı ve yeni bir H-Cl bağı oluşur.

  Oluşan bağ enerjilerinin toplamı:

  C-Cl bağı: $339 \text{ kJ/mol}$

  H-Cl bağı: $432 \text{ kJ/mol}$

  Toplam oluşan bağ enerjisi = $339 + 432 = 771 \text{ kJ/mol}$

• 3. Adım: Tepkimenin entalpi değişimini ($\Delta H$) hesaplayalım.

  $\Delta H = (\text{Kırılan bağ enerjileri toplamı}) - (\text{Oluşan bağ enerjileri toplamı})$

  $\Delta H = 656 \text{ kJ/mol} - 771 \text{ kJ/mol}$

  $\Delta H = -115 \text{ kJ/mol}$

Verilen bağ enerjileri ile yapılan hesaplama sonucunda tepkimenin entalpi değişimi $-115 \text{ kJ/mol}$ olarak bulunur. Seçenekler arasında bu değere en yakın olan A) $-110 \text{ kJ}$ seçeneğidir. Bu tür sorularda bazen kullanılan ortalama bağ enerjileri veya yuvarlamalar nedeniyle küçük farklılıklar oluşabilir. Ancak, hesaplama yöntemimiz doğru ve adımlarımız tutarlıdır.

Cevap A seçeneğidir.