2.2 : Entalpi ve Reaksiyon Isısı

Enthalpy, abbreviated H, equals the sum of internal energy, abbreviated E or U, and the product of pressure and volume.

The change in enthalpy, ΔH, is expressed as the difference between the enthalpies of the products and the reactants. At constant temperature and pressure, ΔH is equal to the amount of heat energy exchanged between the system and the surroundings, or the heat of the reaction.

When ΔH is positive, reactions absorb heat and are endothermic. If ΔH is negative, reactions release heat and are exothermic.

Combustion is an example of an exothermic process, where a substance burns in the presence of an oxidant like atmospheric oxygen to release energy in the form of heat.

The heat released is quantified as the molar heat of combustion, which is the amount of heat energy released on burning one mole of a substance.

When a hydrocarbon burns, the carbon and hydrogen from the fuel combine with molecular oxygen to produce water and carbon dioxide, along with the release of energy.

The value of the heat of combustion for a hydrocarbon increases with the number of carbon atoms in the chain since more carbon is available for burning and more bonds undergo changes.

For example, the combustion of methane, a single-carbon compound, generates less heat energy than that of butane, which has four carbon atoms.

The heat of combustion is a critical way to determine the relative stability of hydrocarbons with the same molecular formula but different structures.

Consider the heats of combustion of octane, 2-methylheptane, and 2,2-dimethylhexane.

These compounds have the same number of carbon atoms, but the methyl groups are attached at different positions in each molecule.

Octane has the largest heat of combustion. As the branching increases the ΔH decreases, suggesting that branching increases the stability of a hydrocarbon.

Genellikle yanma olarak bilinen yanma, bir maddenin çoğu durumda moleküler oksijen olan oksitleyici bir maddeyle reaksiyona girerek ısı, ışık veya ses biçiminde enerji açığa çıkardığı bir reaksiyondur. Yanma ısısına yanma entalpisi de denir. Bir mol maddenin sabit basınçta tamamen yanması sırasında açığa çıkan enerjiye molar yanma ısısı denir. Yanma reaksiyonları ekzotermiktir; yani enerji açığa çıkarırlar ve ΔH işaret kuralları negatiftir.

1772'de Fransız kimyager Antoine Lavoisier, yanmış kükürt ürünlerinin, reaktantın başlangıç kütlesinden daha ağır olduğunu keşfetti. Kükürtün hava ile birleşerek ağırlığın artmasına neden olduğunu öne sürdü. Daha sonra Joseph Priestley'in 1774'te havanın bir bileşeni olarak "oksijen"i keşfetmesi, Lavoisier'i kükürtün havadaki oksijenle birleşerek kütlesinin artmasına yol açtığına inandırdı. Yanmanın oksijenle birleşme anlamına geldiği sonucuna vardı. Başka bir deyişle kükürt yandı.

Yanma reaksiyonlarının örnekleri arasında doğal gaz ve kömür gibi hidrokarbon yakıtların yakılması yer alır. Hidrokarbonları içeren yanma reaksiyonlarında açığa çıkan enerji miktarı, yanmaya giren yakıtın türüne bağlı olarak değişir.

Örneğin doğalgazın yanması metanın (CH₄) verdiği reaksiyon:

Eq2

reaksiyonla verilen bütanınkinden (C₄H₁₀) daha az ısı enerjisi üretir:

Eq1

Bu nedenle, hidrokarbonu yakmak için gereken oksijen moleküllerinin sayısı ve oluşan her ürünün molekül sayısı, hidrokarbonun bileşimine bağlıdır.

Yanma ısısı, dallanmış hidrokarbonların göreceli stabilitesini aynı moleküler formülle yönetir. Yapıdaki farklılık, hidrokarbon zinciri boyunca farklı pozisyonlara bağlanan metil gruplarından kaynaklanmaktadır. Açığa çıkan ısı enerjisi miktarı, dallanmanın artması ile azalır; burada oldukça dallanmış 2,2-dimetil hekzan, oktan ile karşılaştırıldığında daha düşük enerji üretir. Bu nedenle dallanmamış oktan, dallanmış muadilinden daha az kararlıdır.

PLAYLIST

Loading...

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır