CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(s) tepkimesinin entalpisini hesaplamak için aşağıdaki oluşum entalpileri verilmiştir: ΔHf(CH₄) = -75 kJ/mol, ΔHf(CO₂) = -394 kJ/mol, ΔHf(H₂O) = -286 kJ/mol. Tepkimenin ΔH değeri kaç kJ'dir?
A) -891 kJ
B) -605 kJ
C) +891 kJ
D) -75 kJ
Sevgili öğrenciler, bu soruda bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimini (ΔH) standart oluşum entalpileri (ΔHf) kullanarak hesaplayacağız. Bu tür hesaplamalar, kimyasal tepkimelerin ne kadar enerji açığa çıkardığını veya tükettiğini anlamamızı sağlar. Hadi adım adım ilerleyelim!
- Tepkime Entalpisi Hesaplama Formülü: Bir tepkimenin entalpi değişimi, ürünlerin toplam oluşum entalpilerinden girenlerin toplam oluşum entalpilerinin çıkarılmasıyla bulunur. Bu formülü matematiksel olarak şöyle ifade edebiliriz:
$ \Delta H_{tepkime} = \sum n \cdot \Delta H_f(\text{ürünler}) - \sum m \cdot \Delta H_f(\text{girenler}) $
Burada $n$ ve $m$, tepkime denklemindeki stokiyometrik (katsayı) oranları temsil eder.
- Verilen Tepkimeyi İnceleyelim:
$ \text{CH₄(g)} + 2\text{O₂(g)} \rightarrow \text{CO₂(g)} + 2\text{H₂O(s)} $
Bu tepkimede girenler CH₄(g) ve O₂(g); ürünler ise CO₂(g) ve H₂O(s)'dir.
- Verilen Oluşum Entalpilerini Belirleyelim:
- $ \Delta H_f(\text{CH₄(g)}) = -75 \text{ kJ/mol} $
- $ \Delta H_f(\text{CO₂(g)}) = -394 \text{ kJ/mol} $
- $ \Delta H_f(\text{H₂O(s)}) = -286 \text{ kJ/mol} $
- Unutmayalım ki, elementlerin standart koşullardaki kararlı hallerinin oluşum entalpileri sıfırdır. Bu nedenle, $ \Delta H_f(\text{O₂(g)}) = 0 \text{ kJ/mol} $ olur.
- Formülü Uygulayalım: Şimdi yukarıdaki formüle değerleri yerleştirelim.
$ \Delta H_{tepkime} = [1 \cdot \Delta H_f(\text{CO₂(g)}) + 2 \cdot \Delta H_f(\text{H₂O(s)})] - [1 \cdot \Delta H_f(\text{CH₄(g)}) + 2 \cdot \Delta H_f(\text{O₂(g)})] $
- Değerleri Yerine Koyalım ve Hesaplayalım:
$ \Delta H_{tepkime} = [1 \cdot (-394 \text{ kJ/mol}) + 2 \cdot (-286 \text{ kJ/mol})] - [1 \cdot (-75 \text{ kJ/mol}) + 2 \cdot (0 \text{ kJ/mol})] $
Önce ürünler tarafını hesaplayalım:
$ [(-394) + (-572)] \text{ kJ} = -966 \text{ kJ} $
Şimdi girenler tarafını hesaplayalım:
$ [(-75) + (0)] \text{ kJ} = -75 \text{ kJ} $
Son olarak, ürünler toplamından girenler toplamını çıkaralım:
$ \Delta H_{tepkime} = (-966 \text{ kJ}) - (-75 \text{ kJ}) $
$ \Delta H_{tepkime} = -966 + 75 \text{ kJ} $
$ \Delta H_{tepkime} = -891 \text{ kJ} $
- Bu hesaplama sonucunda, tepkimenin entalpi değişimi $ -891 \text{ kJ} $ olarak bulunur. Negatif bir değer, bu tepkimenin ekzotermik olduğunu, yani dışarıya ısı verdiğini gösterir.
Cevap A seçeneğidir.
