Termokimya: Isı ve Kimyasal Değişim (1 Görüntüleyici)

Termokimya, kimyasal tepkimeler ve fiziksel değişimler sırasında meydana gelen ısı alışverişini inceleyen kimyanın bir dalıdır. Enerji dönüşümleri, tepkimelerin kendiliğindenliği ve ısı kapasitesi gibi kavramlar termokimyanın temel ilgi alanlarıdır.

Termodinamik Temeller:

Termokimya, termodinamiğin temel yasaları üzerine kuruludur:

• Termodinamiğin Birinci Yasası (Enerjinin Korunumu): Evrenin toplam enerjisi sabittir; enerji bir biçimden diğerine dönüşebilir ancak yok edilemez veya yaratılamaz. Kimyasal tepkimelerde açığa çıkan veya absorbe edilen ısı, sistem ve çevresi arasındaki enerji alışverişinin bir göstergesidir.
• Entalpi (H):Sabit basınç altında gerçekleşen bir süreçte sistemin ısı içeriğinin bir ölçüsüdür. Bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimi (ΔH), tepkime sırasında sistemin absorbe ettiği veya açığa çıkardığı ısıyı ifade eder.
  • Ekzotermik Tepkimeler: Isı açığa çıkaran tepkimelerdir (ΔH<0). Ürünlerin enerjisi, reaktiflerin enerjisinden düşüktür.
  • Endotermik Tepkimeler: Isı absorbe eden tepkimelerdir (ΔH>0). Ürünlerin enerjisi, reaktiflerin enerjisinden yüksektir.
• Termodinamiğin İkinci Yasası (Entropi ve Kendiliğindenlik):Kendiliğinden gerçekleşen süreçler, evrenin entropisini (düzensizliğini) artırma eğilimindedir (ΔSevren>0).
  • Entropi (S): Bir sistemin düzensizliğinin veya rastgeleliğinin bir ölçüsüdür. Gazlar, sıvılardan daha yüksek entropiye, sıvılar ise katılardan daha yüksek entropiye sahiptir.
• Gibbs Serbest Enerjisi (G):Sabit sıcaklık ve basınçta bir tepkimenin kendiliğindenliğini belirlemek için kullanılan bir termodinamik fonksiyondur.
  • ΔG=ΔH−TΔS
  • ΔG<0 ise tepkime kendiliğindendir (spontane).
  • ΔG>0 ise tepkime kendiliğinden değildir (spontane değildir).
  • ΔG=0 ise sistem dengededir.

Isı Kapasitesi:

Bir maddenin sıcaklığını 1 derece Celsius (veya Kelvin) artırmak için gereken ısı miktarına ısı kapasitesi denir. Sabit basınçtaki ısı kapasitesi (Cp) ve sabit hacimdeki ısı kapasitesi (Cv) olmak üzere iki türü vardır.

Hess Yasası:

Bir kimyasal tepkimenin entalpi değişimi, tepkimenin tek bir adımda mı yoksa bir dizi adımda mı gerçekleştiğine bağlı değildir. Başlangıç ve bitiş halleri aynıysa, toplam entalpi değişimi aynıdır. Bu yasa, doğrudan ölçülmesi zor olan tepkimelerin entalpi değişimlerinin dolaylı olarak hesaplanmasına olanak tanır.

Standart Oluşum Entalpileri:

Bir bileşiğin standart koşullarda (25 °C, 1 atm) elementlerinden oluşumu sırasındaki entalpi değişimine standart oluşum entalpisi (ΔHf∘) denir. Elementlerin standart oluşum entalpileri sıfır olarak kabul edilir. Standart oluşum entalpileri kullanılarak herhangi bir tepkimenin standart entalpi değişimi hesaplanabilir:

ΔHtepkime∘=∑ΔHf∘(u¨ru¨nler)−∑ΔHf∘(reaktifler)