Van't Hoff denklemi nedir?
Van't Hoff denklemi, bir kimyasal tepkimenin denge sabiti K'nin sıcaklıkla nasıl değiştiğini açıklar. İki farklı sıcaklıktaki denge sabitlerinin oranını standart tepkime entalpisi \(\Delta H\) ile ilişkilendirir. Bu hesaplayıcı, \(\Delta H\)'nin söz konusu sıcaklık aralığında sabit kaldığı varsayımına dayanan iki noktalı integral formunu kullanır ve yeni denge sabiti \(K_2\)'yi, \(\ln(K_2/K_1)\) değerini ve \(K_2/K_1\) oranını birlikte verir.
Nasıl kullanılır?
\(T_1\) sıcaklığındaki (kelvin cinsinden) bilinen denge sabiti \(K_1\)'i, kJ/mol cinsinden standart entalpi değişimi \(\Delta H\)'yi ve ikinci sıcaklık \(T_2\)'yi (kelvin) girin. Hesaplayıcı, \(\Delta H\)'yi joule birimine çevirir, gaz sabiti \(R = 8{,}314 \ \text{J/mol}\cdot\text{K}\) değerini uygular ve \(K_2\)'yi döndürür. Pozitif \(\Delta H\) (endotermik tepkime) sıcaklık arttıkça \(K\)'yi büyütür; negatif \(\Delta H\) (ekzotermik) ise sıcaklık yükseldikçe \(K\)'yi küçültür.
Formülün açıklaması
İntegral alınmış denklem şöyledir: $$\ln\!\left(\frac{K_2}{K_1}\right) = -\frac{\Delta H}{R}\left(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}\right)$$ Buradan \(K_2\) için çözüm $$K_2 = K_1\,\exp\!\left[-\frac{\Delta H}{R}\left(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}\right)\right]$$ olur. Sıcaklıklar kelvin cinsinden olmalı, \(\Delta H\) ile \(R\) aynı enerji birimini paylaşmalıdır; bu nedenle \(\Delta H\), içeride kJ/mol'den J/mol'e dönüştürülür.
Örnek hesap
\(K_1 = 1\), \(T_1 = 298 \ \text{K}\), \(\Delta H = 50 \ \text{kJ/mol}\) ve \(T_2 = 308 \ \text{K}\) olsun. Bu durumda $$\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1} = \frac{1}{308} - \frac{1}{298} = -0{,}00010897 \ \text{K}^{-1}$$ olur. \(\Delta H/R = 50000/8{,}314 = 6013{,}95\)'tir. Böylece $$\ln\!\left(\frac{K_2}{K_1}\right) = -(6013{,}95)(-0{,}00010897) = 0{,}65535$$ ve \(K_2 = 1 \cdot e^{0{,}65535} \approx 1{,}9258\) bulunur. Bu endotermik tepkimede, 10 K'lik bir sıcaklık artışıyla denge sabiti neredeyse iki katına çıkar.
Sıkça sorulan sorular
Sıcaklıkların kelvin cinsinden olması şart mı? Evet. Denklem mutlak sıcaklık gerektirir; °C değerine 273,15 ekleyerek kelvine çevirebilirsiniz.
Hangi R değeri kullanılıyor? \(R = 8{,}314 \ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\) kullanılır ve \(\Delta H\), birimlerin birbirini sadeleştirmesi için kJ/mol'den J/mol'e dönüştürülür.
\(\Delta H\) sabit mi kabul ediliyor? Evet. İki noktalı form, \(\Delta H\) (ve \(\Delta S\)) değerlerinin sıcaklık aralığı boyunca kayda değer ölçüde değişmediğini varsayar; bu, makul sıcaklık aralıkları için iyi bir yaklaşımdır.
