İçeriğe geç

11. sınıf · Kimya · 6. hafta (19-23 Ekim 2026)

Standart Oluşum Entalpileriyle Tepkime Entalpisinin Hesaplanması

ETKİLEŞİM teması · Konu özeti

Etkinlikler
Bu hafta

Bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimini (ΔH) her zaman laboratuvarda kalorimetre kabıyla doğrudan ölçmek mümkün olmayabilir. Bilim insanları bu zorluğu aşmak için standart koşullarda (25 °C ve 1 atm) elementlerin en kararlı hâllerinin entalpisini sıfır (0) kabul ederek her bileşik için standart molar oluşum entalpisi (ΔH°_f) tabloları hazırlamışlardır. Bu haftaki dersimizde, bu referans tablolarını kullanarak herhangi bir tepkimenin standart entalpi değişimini nasıl hesaplayacağımızı öğreneceğiz.

1. Standart Molar Oluşum Entalpisi (ΔH°_f) ve Kuralları

25 °C sıcaklık ve 1 atm basınçta (standart koşullarda) bir bileşiğin 1 molünün, kendisini oluşturan elementlerin en kararlı hâllerinden sentezlenmesi sırasındaki ısı değişimine standart molar oluşum (sentez) entalpisi denir ve ΔH°_f (veya ΔH°_ol) ile gösterilir. Bir tepkimenin entalpisinin doğrudan standart molar oluşum entalpisine eşit olabilmesi için şu üç şartın aynı anda sağlanması gerekir: 1. Oluşan ürün yalnızca 1 mol bileşik olmalıdır. 2. Girenler yalnızca kararlı elementlerden oluşmalıdır (bileşiklerden başlayan tepkimelerin ΔH değeri oluşum entalpisi değildir). 3. Tepkime 25 °C ve 1 atm’de gerçekleşmelidir.

Standart koşullarda elementlerin en kararlı doğal fiziksel hâlleri için ΔH°_f = 0 kJ/mol kabul edilmiştir: • Gaz hâlindeki kararlı elementler: H2(g), O2(g), N2(g), Cl2(g), He(g) => ΔH°_f = 0. • Katı ve sıvı elementler: Na(k), Fe(k), Cu(k), Br2(s), Hg(s) => ΔH°_f = 0. • Allotroplar: Karbonun en kararlı allotropu C(grafit) için ΔH°_f = 0 iken, C(elmas) için ΔH°_f ≠ 0’dır. Benzer şekilde O2(g) için 0 iken, O3(ozon, g) için 0 değildir.

Standart Oluşum Entalpisi (ΔH°_f) ve Kararlı ElementlerStandart Oluşum Entalpisi Tanımı• 25 °C (298 K) ve 1 atm (standart koşullar)• 1 mol bileşiğin kendi elementlerinin en kararlı allotrop ve fiziksel hâllerinden oluşması sırasındaki entalpi değişimidir (ΔH°_f).• Birimi genellikle kJ/mol’dür.ΔH°_f = 0 Kabul Edilen Maddeler• O_2(g), N_2(g), H_2(g), Cl_2(g) => ΔH°_f = 0• C(grafit, k) => 0 (C(elmas) != 0)• O_3(ozon, g) != 0, S(rombik) = 0• Fe(k), Cu(k), Na(k), Hg(s) => ΔH°_f = 0• H_2O(s), CO(g) gibi bileşiklerin ΔH°_f != 0

2. Oluşum Entalpilerinden Tepkime Entalpisinin Hesaplanması

Denkleştirilmiş bir kimyasal tepkimenin standart entalpi değişimi (ΔH°_tepkime), ürünlerde yer alan maddelerin standart oluşum entalpileri toplamından, girenlerde yer alan maddelerin standart oluşum entalpileri toplamının çıkarılmasıyla hesaplanır: • ΔH°_tepkime = Σ n . ΔH°_f(Ürünler) - Σ m . ΔH°_f(Girenler)

Burada n ve m, denkleştirilmiş tepkime denklemindeki ürünlerin ve girenlerin stokiyometrik katsayılarıdır (mol sayıları). Hesaplama yapılırken dikkat edilmesi gereken noktalar şunlardır: • Denklemde serbest element (O2(g), N2(g), H2(g), Fe(k) vb.) varsa oluşum entalpisi yerine 0 yazılır. • Negatif oluşum entalpileri parantez içine alınarak işaret hatası yapılmamalıdır. • Sonuç negatif (-) çıkarsa tepkime ekzotermik, pozitif (+) çıkarsa endotermiktir.

Oluşum Entalpileri Yardımıyla Tepkime Entalpisinin HesaplanmasıΔH°_tepkime = Σ n . ΔH°_f(Ürünler) − Σ m . ΔH°_f(Girenler)Ekzotermik Tepkime (ΔH° < 0)• Σ ΔH°_f(Ürünler) < Σ ΔH°_f(Girenler)• Ortama ısı verilir; düşük enerjili ürünler enerji bakımından daha kararlıdır.Endotermik Tepkime (ΔH° > 0)• Σ ΔH°_f(Ürünler) > Σ ΔH°_f(Girenler)• Ortamdan ısı alınır; yüksek sıcaklıklarda ürünler, düşük sıcaklıkta girenler kararlıdır.

3. Stokiyometrik Mol-Isı Hesaplamaları

Standart oluşum entalpileri yardımıyla ΔH°_tepkime bulunduktan sonra, tepkimeye giren veya oluşan maddenin kütlesi (m = n . M_A) ya da mol sayısı üzerinden açığa çıkan veya harcanan ısı miktarı doğru orantıyla hesaplanır.

Örneğin 1 mol CH4 gazının yanmasından ΔH° = -890 kJ bulunmuşsa, bu tepkimede 890 kJ ısı açığa çıkar demektir. Eğer 0,5 mol (8 gram) CH4 yakılırsa bunun yarısı olan 445 kJ ısı açığa çıkar. Sorularda “entalpi değişimi kaç kJ’dür?” dendiğinde işaret (- veya +) belirtilir; “kaç kJ ısı açığa çıkar?” dendiğinde ise pozitif büyüklük söylenir.

Örnekler

  1. Örnek 1Standart koşullarda ΔH°_f[CH4(g)] = -75 kJ/mol, ΔH°_f[CO2(g)] = -394 kJ/mol ve ΔH°_f[H2O(s)] = -286 kJ/mol olduğuna göre: CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(s) tepkimesinin standart entalpi değişimi (ΔH°) kaç kJ’dür?

    Cevabı göster

    O2(g) kararlı element olduğundan ΔH°_f[O2(g)] = 0’dır. ΔH°_tepkime = [ΔH°_f(CO2) + 2 . ΔH°_f(H2O)] - [ΔH°_f(CH4) + 2 . ΔH°_f(O2)] ΔH°_tepkime = [-394 + 2 . (-286)] - [-75 + 0] = (-394 - 572) + 75 = -966 + 75 = -891 kJ bulunur.

  2. Örnek 2CaCO3(k) -> CaO(k) + CO2(g) tepkimesinin standart entalpi değişimi ΔH° = +178 kJ’dür. ΔH°_f[CaO(k)] = -635 kJ/mol ve ΔH°_f[CO2(g)] = -394 kJ/mol olduğuna göre CaCO3(k) katısının standart molar oluşum entalpisi kaç kJ/mol’dür?

    Cevabı göster

    ΔH°_tepkime = [ΔH°_f(CaO) + ΔH°_f(CO2)] - [ΔH°_f(CaCO3)] +178 = [-635 + (-394)] - ΔH°_f(CaCO3) 178 = -1029 - ΔH°_f(CaCO3) => ΔH°_f(CaCO3) = -1029 - 178 = -1207 kJ/mol bulunur.

  3. Örnek 3N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g) tepkimesinde ΔH° = -92 kJ olduğuna göre NH3(g) gazının standart molar oluşum entalpisi (ΔH°_f) kaç kJ/mol’dür?

    Cevabı göster

    N2(g) ve H2(g) kararlı element olduğundan oluşum entalpileri sıfırdır. Denklemde 2 mol NH3 oluştuğuna dikkat edelim: ΔH°_tepkime = 2 . ΔH°_f(NH3) - 0 = -92 kJ => ΔH°_f[NH3(g)] = -46 kJ/mol bulunur.

  4. Örnek 4C3H8(g) + 5O2(g) -> 3CO2(g) + 4H2O(g) tepkimesinde ΔH°_f[C3H8(g)] = -104 kJ/mol, ΔH°_f[CO2(g)] = -394 kJ/mol ve ΔH°_f[H2O(g)] = -242 kJ/mol’dür. 22 gram C3H8 gazı yeterince O2 ile yakıldığında kaç kJ ısı açığa çıkar? (C3H8 = 44 g/mol)

    Cevabı göster

    Önce 1 mol C3H8’in yanma entalpisini bulalım: ΔH° = [3.(-394) + 4.(-242)] - [-104 + 0] = (-1182 - 968) + 104 = -2150 + 104 = -2046 kJ/mol. 22 gram C3H8, n = 2244 = 0,5 mol’dür. 1 mol yandığında 2046 kJ ısı açığa çıkıyorsa, 0,5 mol yandığında 2046 . 0,5 = 1023 kJ ısı açığa çıkar.

  5. Örnek 5Aşağıdaki tepkimelerden hangisinin standart entalpi değişimi doğrudan ürünün standart molar oluşum entalpisine (ΔH°_f) eşittir? I. 2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(s) II. C(elmas) + O2(g) -> CO2(g) III. 1/2 N2(g) + O2(g) -> NO2(g)

    Cevabı göster

    I. tepkimede 2 mol ürün oluştuğu için ΔH° = 2.ΔH°_f olur. II. tepkimede karbonun en kararlı allotropu grafit yerine elmas kullanıldığı için oluşum entalpisi değildir. Yalnızca III. tepkimede 1 mol bileşik kendi kararlı elementlerinden oluştuğu için ΔH° = ΔH°_f[NO2(g)] olur.

Etkinlikler

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

  1. 1Aşağıdaki maddelerden hangisinin standart koşullarda (25 °C, 1 atm) molar oluşum entalpisi (ΔH°_f) sıfır kabul edilir?

  2. 22SO2(g) + O2(g) -> 2SO3(g) tepkimesinde ΔH°_f[SO2(g)] = -297 kJ/mol ve ΔH°_f[SO3(g)] = -396 kJ/mol olduğuna göre bu tepkimenin standart entalpi değişimi (ΔH°) kaç kJ’dür?

  3. 3Aşağıdaki tepkimelerden hangisinin standart entalpi değişimi ürünün standart molar oluşum entalpisine (ΔH°_f) eşittir?

  4. 4Fe2O3(k) + 3CO(g) -> 2Fe(k) + 3CO2(g) tepkimesinde ΔH° = -25 kJ’dür. ΔH°_f[CO(g)] = -110 kJ/mol ve ΔH°_f[CO2(g)] = -394 kJ/mol olduğuna göre Fe2O3(k) katısının standart molar oluşum entalpisi kaç kJ/mol’dür?

  5. 5Standart molar oluşum entalpisi ΔH°_f[H2O(s)] = -286 kJ/mol iken, 9 gram H2O(s) elementlerinden oluşurken kaç kJ ısı açığa çıkar? (H2O = 18 g/mol)

  6. 6Aşağıdaki ifadelerin doğru (D) ya da yanlış (Y) olduğunu belirleyiniz.

    • Termokimyada standart koşullar 0 °C sıcaklık ve 1 atm basınç olarak kabul edilir.
    • Standart koşullarda O2(g) molekülünün oluşum entalpisi sıfır iken, allotropu olan O3(g) molekülünün oluşum entalpisi sıfırdan farklıdır.
    • Bir kimyasal tepkimenin standart entalpi değişimi ΔH° = Σ ΔH°_f(Girenler) - Σ ΔH°_f(Ürünler) formülüyle hesaplanır.
    • Aynı bileşiğin gaz hâlinin standart oluşum entalpisi, sıvı hâlinin standart oluşum entalpisinden daha büyüktür (daha az negatiftir).
    • Denkleştirilmiş bir tepkimede yer alan bileşiklerin katsayıları, oluşum entalpisi hesabında o bileşiğin ΔH°_f değeri ile çarpılır.

  7. 7Aşağıdaki termokimyasal ifadeleri ve maddeleri doğru karşılıklarıyla eşleştiriniz.

    Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.

  8. 8Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun kavramlarla tamamlayınız.

    1. Standart koşullarda 1 mol bileşiğin kendi kararlı elementlerinden oluşması sırasındaki ısı değişimine standart molar entalpisi denir.
    2. Karbon elementinin standart koşullarda oluşum entalpisi sıfır kabul edilen en kararlı allotropu formudur.
    3. Tepkime entalpisi hesaplanırken standart oluşum entalpileri toplamından girenlerin standart oluşum entalpileri toplamı çıkarılır.
    4. Ürünlerin standart oluşum entalpileri toplamı girenlerinkinden küçükse tepkime karakterlidir.
    5. Bir bileşiğin oluşum entalpisi, bileşiğin katı, sıvı veya gaz gibi hâline bağlı olarak değişir.

  9. 9C2H4(g) + 3O2(g) -> 2CO2(g) + 2H2O(s) tepkimesinde ΔH°_f[C2H4(g)] = +52 kJ/mol, ΔH°_f[CO2(g)] = -394 kJ/mol ve ΔH°_f[H2O(s)] = -286 kJ/mol olduğuna göre tepkimenin standart entalpi değişimini (ΔH°) adım adım hesaplayınız.

Kısaca

  • Standart Koşullar: Termokimyada standart şartlar 25 °C (298 K) sıcaklık ve 1 atm basınç olarak tanımlanır ve ΔH° üzerindeki derece (°) simgesiyle gösterilir.
  • Standart Molar Oluşum Entalpisi (ΔH°_f): Standart koşullarda 1 mol bileşiğin, kendi elementlerinin en kararlı fiziksel hâllerinden ve allotroplarından oluşması sırasındaki entalpi değişimidir.
  • Elementlerin Referans Değeri: Standart koşullarda en kararlı fiziksel hâlinde ve allotropunda bulunan serbest elementlerin (O2(g), H2(g), N2(g), C(grafit), Fe(k), Hg(s) vb.) standart oluşum entalpisi sıfır (ΔH°_f = 0) kabul edilir.
  • Tepkime Entalpisi Bağıntısı: Bir kimyasal tepkimenin standart entalpi değişimi, ürünlerin oluşum entalpileri toplamından girenlerin oluşum entalpileri toplamının çıkarılmasıyla bulunur: ΔH°_tepkime = Σ n.ΔH°_f(Ürünler) - Σ m.ΔH°_f(Girenler).
  • Katsayı ve Fiziksel Hâl Etkisi: Denklemdeki stokiyometrik katsayılar (mol sayıları) bileşiklerin ΔH°_f değerleriyle çarpılır; ayrıca aynı bileşiğin katı, sıvı ve gaz hâllerinin oluşum entalpileri birbirinden farklıdır.

Bu dersin öteki kaynakları