Sulu Çözeltideki İyonların Standart Oluşum Entalpileri

Katı, sıvı veya gazları maddeleri içeren reaksiyonlara ilişkin entalpi değişimi hesapları ve bir maddenin oluşum serbest enerjisi hakkında bilgi verdik. Bununla beraber; bir iyon yoğun bir ortama konulacak olursa ortamdaki türlerle etkileşmesi sonucu enerji değişimi meydana gelir. Ortam olarak suyu düşünebiliriz. İyonlara ilişkin standart oluşum entalpileri sonsuz seyreltik çözeltileri için hesaplanır. İyonlar için hesaplamalar sonsuz seyreltik çözeltilerinde yapılmassa, hesaplama içine diğer türlerin katkılarıda girer. Gazlar için ise; yüksek basınçlarda oluşabilecek fiziksel kuvvetler hesaplamaları olumsuz etkiler. 1 mol HCl gazının çok büyük miktardaki suda çözünmesini ele alalım. HCl tamamı iyonlaştığında H+ ve Cl- iyonlarının ikiside hidrate olur. Reaksiyon;

HCl(g) -----> H+(aq) + Cl-(aq)

Buradaki (aq) sembolü iyonun büyük miktarda suda bulunduğunu gösterir. 25 oC de ortaya çıkan ısı 75.14 kJ dür. Böylece reaksiyon entalpi için

= 75.14 kJ = [H+(aq) + Cl-(aq)] - [HCl(g)]

yazabiliriz. Tablolardan HCl(g) değeri - 92.30 kJ olarak bulunur. Eşitlik yeniden düzenlenirse

[H+(aq) + Cl-(aq)] = -75.14 kJ + (-92.30 kJ) = - 167.44 kJ

Böylece sulu çözeltideki H+ ve Cl- iyon çiftleri için standart oluşum entalpisi elde edilmiş olur.
Ayrıca asit, baz ve tuz çözeltilerinin reaksiyon entalpilerinden yararlanılarak iyon gruplarının standart oluşum entalpileri benzer şekilde hesaplanabilir.
Burada görüldüğü gibi elde edilen standart oluşum entalpisi iki iyonun birlikte ortaya koydukları dir ve Tek iyonların standart oluşum entalpilerini elde etmek isteyebiliriz. Birbirleriyle reaksiyon vermeyen elektrolitlerin seyreltik çözeltilerinde yapılan deneylerde, örneğin HCl ve KBr ün seyreltik çözeltileri karıştırıldığında hiç bir reaksiyon ısısı gözlenmez. Bu nedenle yeterince seyreltik çözeltilerin reaksiyon entalpilerinden yararlanılarak istenen iyonun reaksiyon entalpisi hesaplanması mümkün olabilir. Bununla beraber; pratik olarak tek bir iyon içeren reaksiyonlar mümkün olmadığından, iyonların standart oluşum entalpilerinin ölçülmesi mümkün olmaz. Bu nedenle ölçülen standart iyonlaşma entalpileri diğer iyonların standart oluşum entalpilerine bağlı kalır. Seyreltik sulu çözeltideki H+ iyonunun oluşum entalpisi sıfır olarak kabul edilir.

[H+(aq)] = 0

Böylece Cl- iyonu için 25 oC standart oluşum entalpisi

[Cl-(aq)] = - 167.44 kJ - 0 kJ = -167.44 kJ

olarak hesaplanabilir.
Potasyum klorürün 25 oC deki sonsuz seyreltik çözeltisi için çözünme ısısı 17.18 kJ ve KCl(k) bu sıcaklıktaki standart oluşum ısısı - 435.87 kJ dür. Bu verilerden

[K+(aq)] + [Cl-(aq)] = 17.18 kJ + (-435.87 kJ) = - 418.69 kJ

olarak elde edilebilir. klorür iyonunun standart oluşum entalpisi -167.44 kJ olduğundan, potasyum iyonunun sonsuz seyreltik çözeltideki standart oluşum entalpisi

[K+(aq)] = -418.69 kJ - (- 167.44 kJ) = -251.25 kJ
olarak belirlenebilir.
Bu sonuç 25 oC de hidrojen iyonunun sonsuz seyreltik çözeltisindeki standart oluşum entalpisinin sıfır olarak kabul edilmesinin bir sonucu olduğu unutulmamalıdır.
Standart oluşum entalpilerinin nasıl kullanıldığını anlamak için Ca2+ iyonlarının bulunduğu çözeltiden CO2 geçirdiğimizi düşünelim. Bu durumda yazacağımız tepkime

Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(s) -----> CaCO3(k) + 2H+(aq)

olacaktır.
Tepkime için ;
= 2[H+(aq)] + [CaCO3(k)] - [Ca2+(aq)] - [CO2(g)] - [H2O(s)]

yazabiliriz.
Tablo değerlerinden yararlanarak;
= 2x(0 kJ) + (-1206.87 kJ) - (-542.96 kJ) - (-393.51 kJ) - (285.84 kJ) = + 15.44 kJ

olarak elde edilir.

 

 

 

 

 

Seyrelme Isıları

 

E l e k t r o n i k    K a y n a k l a r


Joule's Law

Joule's Mechanical Equivalent of Heat Apparatus

Joule's Equivalent

James Prescott Joule (1818 - 1889)