Bağ Entalpisi Hesaplama Aracı Nedir?
Bir kimyasal bağı kırmak enerji gerektirir (endotermik bir süreçtir); bağ oluşturmak ise enerji açığa çıkarır (ekzotermik). Bir tepkimenin toplam entalpi değişimi olan ΔH, ortalama bağ entalpileri kullanılarak basit bir enerji dengesiyle tahmin edilebilir. Bu araç, oluşan bağların açığa çıkardığı toplam enerjiyi, bağların kırılması için soğurulan toplam enerjiden çıkarır.
Formül
ΔH = Σ(kırılan bağlar) − Σ(oluşan bağlar). Her terim, girenlerde kırılan her bağ ile ürünlerde oluşan her bağ için ortalama bağ entalpilerinin (kJ/mol cinsinden) toplamıdır. Negatif bir ΔH, tepkimenin ekzotermik olduğunu; pozitif bir ΔH ise endotermik olduğunu gösterir.
Nasıl Kullanılır?
Girenlerde kırılan tüm bağların entalpilerini toplayın ve bu değeri girin. Ardından ürünlerde oluşan tüm bağların entalpilerini toplayıp onu da girin. Araç size ΔH değerini verir ve tepkimenin ekzotermik mi yoksa endotermik mi olduğunu söyler.
Çözümlü Örnek
Metanın yanması için (CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O), 4 adet C–H bağını (4×413 = 1652) ve 2 adet O=O bağını (2×498 = 996) kırarsınız; bu da kırılan bağlar için 2648 kJ/mol eder. 2 adet C=O bağı (2×799 = 1598) ve 4 adet O–H bağı (4×463 = 1852) oluşturursunuz; bu da oluşan bağlar için 3450 kJ/mol eder. ΔH = 2648 − 3450 = −802 kJ/mol olup, güçlü bir şekilde ekzotermik bir tepkimedir.
Ortalama Bağ Entalpisi Değerleri
Aşağıdaki değerler ortalama bağ entalpisini (aynı zamanda ortalama bağ enerjileri olarak da adlandırılır), kJ/mol cinsinden temsil eder. Bunlar, gaz fazında belirli bir bağı bir mol miktarını kırmak için gerekli enerjiye temsil eder ve birçok farklı molekülün üzerine ortalaması alınmıştır. Yerel kimyasal ortam değiştiğinden, gerçek bağ enerjileri bu ortalamalardan biraz farklıdır, bu nedenle bunları kullanan hesaplamalar yaklaşık reaksiyon entalpisini verir.
| Bağ | Ortalama bağ entalpisi (kJ/mol) |
|---|---|
| C–H | 413 |
| C–C | 347 |
| C=C | 614 |
| C≡C | 839 |
| C–O | 358 |
| C=O (genel) | 799 |
| C=O (CO₂'de) | 745 |
| O–H | 463 |
| O=O | 498 |
| H–H | 436 |
| Cl–Cl | 243 |
| H–Cl | 431 |
| N≡N | 945 |
| N–H | 391 |
| C–Cl | 328 |
| N=O | 607 |
| F–F | 159 |
| H–F | 567 |
| Br–Br | 193 |
| H–Br | 366 |
Bu değerleri kullanmak için, reaktantlarda kırılan her bağı ve ürünlerde oluşan her bağı sayın, ardından \(\Delta H = \Sigma\,(\text{kırılan bağlar}) - \Sigma\,(\text{oluşan bağlar})\) uygulayın.
Temel Terimler Açıklandı
- Bağ entalpisi (bağ enerjisi)
- Gaz fazında belirli bir kovalent bağı bir mol miktarını kırmak için gerekli enerji, molekülü gaz halindeki atomlara ayırarak. Bir bağı kırmak enerji gerektirdiğinden her zaman pozitif bir değerdir.
- Ortalama bağ entalpisi
- Aynı türde bağ içeren birçok farklı molekülün üzerine ortalaması alınan bağ entalpisi (örneğin, metan, etan ve etanoldeki C–H bağı). Tablo haline getirilmiş ortalamalar, tam olarak ölçülen değerler mevcut olmadığında bile reaksiyonlar için \(\Delta H\) tahmini yapmanıza olanak tanır.
- Bağ ayrışma enerjisi
- Bir spesifik moleküldeki bir spesifik bağı kırmak için gerekli enerji. Bir ortalama değerden farklı olarak, tek bir tanımlanmış bağa uygulanır, bu nedenle tablolaştırılmış o bağ türünün ortalamasından kayda değer ölçüde farklı olabilir.
- Endotermik
- Çevresi tarafından enerji absorbe eden reaksiyon, pozitif \(\Delta H\) verir. Bu, bağları kırmak için yeni olanlar oluşturmaktan daha fazla enerji gerekli olduğunda meydana gelir.
- Ekzotermik
- Çevresine enerji salıveren reaksiyon, negatif \(\Delta H\) verir. Bu, bağları oluşturmak daha fazla enerji serbest bıraktığında orijinal bağları kırmak için gerekli olandan meydana gelir.
- \(\Delta H\) (entalpi değişimi)
- Bir reaksiyon tarafından sabit basınçta çevresi tarafından absorbe edilen veya serbest bırakılan ısı. Bağ enerjilerinden \(\Delta H = \Sigma(\text{kırılan bağlar}) - \Sigma(\text{oluşan bağlar})\) olarak hesaplanır, kJ/mol cinsinden raporlanır.
- \(\Sigma\) (toplama)
- Yunan başkent sigma, "toplamı" anlamına gelir. Bu bağlamda, dengeli denklem genelinde kırılan tüm bağların (veya oluşan tüm bağların) enerjilerini bir araya getirmenizi yönetir.
Sıkça Sorulan Sorular
Bağ enerjisiyle bulunan ΔH neden yalnızca bir tahmindir? Ortalama bağ entalpileri pek çok molekül üzerinden alınan ortalamalardır; bu nedenle sonuç yaklaşıktır. Standart oluşum entalpileri daha kesin değerler verir.
Negatif bir ΔH ne anlama gelir? Tepkime çevreye ısı verir; yani ekzotermiktir.
Hangi birimi kullanmalıyım? Her iki giriş için de tutarlı biçimde kJ/mol kullanın; sonuç da kJ/mol cinsinden çıkar.
