KOLAYHOCA.COM · 11. SINIF KİMYA · MAARİF MODELİ

KOLAY HOCA

KİMYA 11

Kolay Hoca, zor dersleri çizgi roman gibi anlatır. Bu kitapta 11. sınıf kimyasının her konusunu Ece ile robot arkadaşı Volt anlatıyor: kısa sahneler, hareket eden çizimler ve oynayıp deneyebileceğin küçük düzenekler. Konu kafaya yerleşince hemen soruya geçiyorsun.

Kolay Hoca'nın ikinci kitabı. Rana Kevser için hazırlandı.

ECE
11. sınıf öğrencisi. Soru sormayı sever, ezberden nefret eder. Senin yerine "bu ne demek şimdi?" diye soran o.

VOLT
Kolay Hoca'nın laboratuvar robotu. Bu sefer kimya tezgâhının başında: deney tüpü, molekül çizimi ve mutfaktan örneklerle anlatır.

Nasıl çalışılır? (3 dakika, bir kez oku)

Telefonu başka odaya koy ya da kitabı telefondan okuyorsan "Rahatsız Etme"yi aç. Telefon masada dururken, kapalı bile olsa, çalışma belleği düşüyor; bu ölçülmüş bir şey, laf değil.
Her bölümde önce tahmin et. Tahminin tutmazsa üzülme: en çok, tutmayan tahminden sonra okunan açıklama akılda kalıyor.
Okumak öğrenmek değildir. "Kendine sor" kutularının cevabını açmadan önce kendin söyle. Testte boş bırakmak serbest; kopya çekmek değil.
Testin ilk 8 sorusu sırayla, kalanı karışık. Sınav da karışık sorar; karışık çözen öğrenci bir ay sonra çok daha fazla hatırlıyor. Testi iki türlü çözebilirsin: Sınav modu (hepsini çöz, sonunda puanını gör) ya da Alıştırma modu (her soruda hemen geri bildirim; yanlış yaparsan ipucu kendiliğinden açılır).
Hesap sorularını defterde çöz. Ekranda göz gezdirmek yetmez; kâğıda yazdığın adım akılda kalır. Her ünitenin "Yazdırılabilir özet" sayfasını çıktı alıp yanında tutabilirsin.
Yanlışların bir deftere düşer. 3 gün sonra kitap sana hatırlatır; o gün yanlışlarına dönüp testi bir daha çözersen konu kalıcı olur. Gece 23'ten sonra yeni konu açma; uykusuz beyin gündüz öğrendiğini kaydedemez.
25 dakika çalış, 5 dakika ara. Bir oturumda bir bölüm yeter. Her gün az, her gün.

Her ünitede 5 adım var, sırayla git

1 · ÇİZGİ ROMANSahneleri oku, çizimler hareket ederken izle. "Kafaya yaz" kutusu o sahnenin tek cümlelik özeti.
2 · 8 SORUHangi formül hangi soruda kullanılır, önce onu gör. Sonra 8 soruyu adım adım çözülmüş olarak incele.
3 · TEST30 soru. Cevapla, en altta "Testi bitir"e bas, puanını gör.
4 · ÇÖZÜMLER30 sorunun hepsi ayrı sayfada, anlatımıyla. Yanlış yaptıklarına mutlaka bak.
5 · KARIŞIK TEKRARÜnite başında çözdüğün 5 soruluk ön testin yeni hâli ve önceki ünitelerle karışık alıştırma. Ne kadar ilerlediğini burada görürsün.

Veli için bir sayfa · çocuğunuza nasıl destek olursunuz (2 dakika)

Bu kitap çocuğunuzun kendi başına çalışabilmesi için yazıldı. Araştırmalar, ailenin ilgisinin başarıyı artırdığını, baskısının ise azalttığını tutarlı biçimde gösteriyor. Yapabileceğiniz en etkili şeyler çoğunlukla küçük şeyler.

Ne yapmayın

Puanı sormayın, kıyaslamayın. "Kaç yaptın?", "Kuzenin kaç yapmış?" soruları kaygıyı artırır; kaygılı öğrenci daha az çalışır.
Yanlışı ayıplamayın. Bu kitapta yanlış bir veri; hangi adımda ayrıldığını gösterir. "Bunu nasıl bilmezsin" cümlesi öğrenmeyi keser.
Süre saymayın. "Üç saat çalıştın mı?" yerine ne çözdüğü önemli. Kitap da dakika değil soru sayar.

Ne yapın

Sessiz bir saat ayarlayın. Telefonun çalışılan odada olmaması, açık olmasa bile, dikkati ölçülebilir biçimde artırır.
Uykuyu koruyun. Gece 23'ten sonra yeni konu verimsizdir; uyku, gündüz öğrenileni kalıcı yapan süreçtir.
Haftada bir 10 dakika "süreç" sohbeti. "Bu hafta neyi anladın, nerede takıldın?" diye sorun ve dinleyin. Çözüm önermek zorunda değilsiniz.
Takıldığı konuyu öğretmenine sordurun. "Öğretmenden yardım alabiliyorum" diyen öğrenciler uluslararası ölçmelerde belirgin biçimde daha başarılı.

1. TEMA · ETKİLEŞİMEnerji ve Tepkime HızıEkzotermik/endotermik, bağ enerjisi, oluşum entalpisi, çarpışma teorisi, hız, hız denklemi

2. TEMA · ÇEŞİTLİLİK (1)Kimyasal DengeTersinir tepkime, denge sabiti, Q ile K, Le Chatelier

2. TEMA · ÇEŞİTLİLİK (2)Asit-Baz ve Çözünürlük DengesipH, kuvvetli/zayıf asit-baz, nötralleşme, titrasyon, çözünürlük çarpımı

3. TEMANanoteknoloji ve SürdürülebilirlikYeşil hidrojen, nanoteknolojik ürünler, mikroplastikler

Sorularda aksi yazmadıkça sıcaklık 25 °C, suyun iyonlaşma sabiti K_su = 10⁻¹⁴, log 2 = 0,3, log 3 = 0,5 alınır; mol kütleleri ve bağ enerjileri soruda verilir. Konular MEB'in 2024 Ortaöğretim Kimya Dersi Öğretim Programı'nın 11. sınıf öğrenme çıktılarına göre sıralandı; MEB'in 2. teması (Çeşitlilik) 70 ders saati olduğu için bu kitapta iki bölüme ayrıldı.

1. TEMA · ETKİLEŞİM

Enerji ve Tepkime Hızı

Bir tepkimenin ne kadar ısı verdiği başlangıç ile varışın farkına, ne kadar hızlı gittiği ise yoldaki engeli kaç taneciğin aşabildiğine bağlıdır.

Bir tepkime neden ısıtır, neden soğutur; hangi yakıt daha güçlü; tanecikler ne zaman "tutar"; tepkime ne kadar hızlı gider ve hızını ne değiştirir? Bu ünitede Ece ile Volt kimya tezgâhının başında.

Isı veren, ısı alan: beher neden ısındı?

KİM.11.1.1 · Fiziksel ve kimyasal olaylardaki enerji değişimi

Bu bölümde: bir olayın ısı verdiğini (ekzotermik) ya da ısı aldığını (endotermik) termometreden anlamayı öğreneceksin. "Sistem" ile "ortam"ı ayıracaksın. ΔH'nin işaretinin ne anlattığını da göreceksin. ≈ 9 dk · YKS: AYT'de yılda 0–1 soru, okul yazılısında sık

ekzotermik — ısı veren olay
endotermik — ısı alan olay
sistem / ortam — incelenen tepkime / etrafı: kap, hava, elin
ΔH (entalpi değişimi) — tepkimenin verdiği ya da aldığı ısı

Beher ısındı

NaOH katısı suda çözünürken beher ısınıyor. Bu olay için ne dersin?

Ne kadar eminsin?

Kimya tezgâhı. İki beherde su var; Volt soldakine NaOH, sağdakine NH₄NO₃ katısı atıyor. Termometreleri izle.

ECE: Soldaki beher ısındı. Demek ki tepkime çevreden ısı aldı.

VOLT: Kısa cevap: tam tersi. Beher ısındıysa olay ısı verdi; buna ekzotermik (ısı veren) olay denir.

VOLT: Sağdaki beher soğudu: olay, suyun ve elinin ısısını aldı. Bu da endotermik (ısı alan) olay.

Eczaneden iki paket: el ısıtıcısı ve soğuk kompres.

ECE: El ısıtıcısında pil mi var? Nereden ısınıyor?

VOLT: Pil yok, tepkime var. Paketteki demir tozu havadaki oksijenle birleşir ve ısı verir: ekzotermik.

VOLT: Soğuk kompres tersi: amonyum nitrat çözünürken ısı alır, paket buz keser. Çözünme fizikseldir; ısı alışverişi orada da var.

Soğuk kompres paketi avucunda. Isı hangi yöne akar?

Elinden pakete. Isı hep sıcaktan soğuğa akar; akan bir "soğukluk" yoktur. Paketteki çözünme ısıyı alır: endotermik, ΔH > 0.

Isı "çıktı" ya da "girdi" derken: nereden nereye?

ECE: Isı "çıktı" ya da "girdi" derken nereden nereye?

VOLT: Sistem (incelediğin maddeler, tepkime) ve ortam (kap, hava, elin). Ekzotermikte ısı sistemden ortama gider, ortam ısınır.

VOLT: Bu alışverişin adı entalpi değişimi ΔH (tepkimenin aldığı ya da verdiği ısı). Ekzotermikte eksi, endotermikte artı.

İki hikâye: her olayda iki satır yaz. Madde ne oldu? Enerji nereye gitti?
Olay	Madde ne oldu?	Enerji nereye gitti?
NaOH suda çözünüyor	katı NaOH → suda Na⁺ ve OH⁻ iyonları	sistemden ortama: su ısındı (22 → 38 °C)
NH₄NO₃ suda çözünüyor	katı NH₄NO₃ → suda NH₄⁺ ve NO₃⁻ iyonları	ortamdan sisteme: su soğudu (22 → 8 °C)
Buz avucunda eriyor	H₂O(k) → H₂O(s)	ortamdan (elin) sisteme: elin üşür
El ısıtıcısı	demir + oksijen → demir oksit	sistemden ortama: paket ısınır

Bence beher ısındıysa tepkime ısı almıştır; ısı içeri girdi ki ısındı.

Ama bu yanlış.

ısınan şey beher, yani ortam. Isı sistemden (tepkime) ortama (su, kap, elin) aktı: sistem verdi, ortam aldı. Sayıyla: NaOH çözünürken su 22'den 38 °C'a çıktı → ekzotermik, ΔH < 0. Soğuyan beher tersini söyler: NH₄NO₃ çözünürken 22'den 8 °C'a → endotermik, ΔH > 0.

ΔH = H_ürünler − H_tepkenler — ΔH: entalpi değişimi, tepkimenin sabit basınçta verdiği ya da aldığı ısıyla ölçülür (kJ); H: entalpi, maddenin enerjisini anlatan bir büyüklük; kendisi ölçülemez, yalnızca değişimi (ΔH) ölçülür. Maddede ya da bağlarda "depolanmış ısı" yoktur; bağ kırmak enerji ister. Ekzotermik: ΔH < 0, sistem ısı verir, ortam ısınır (yanma, nötralleşme, donma, yoğuşma, NaOH'ın çözünmesi). Endotermik: ΔH > 0, sistem ısı alır, ortam soğur (fotosentez, erime, buharlaşma, NH₄NO₃'ın çözünmesi). Isı değişimi kimyasal olaylarda da fiziksel olaylarda da olur. Kelimelerle: ürünlerin enerjisi tepkenlerinkinden azsa aradaki fark ısı olarak dışarı çıkar (eksi); fazlaysa fark dışarıdan alınır (artı). Sayıyla: tepkenler 100 kJ, ürünler 60 kJ → ΔH = 60 − 100 = −40 kJ, ekzotermik.

Kapat ve kendi kelimelerinle yaz: bu kutuyu görmeden formülü ve harflerin anlamını bir kâğıda yaz, sonra karşılaştır.

Isı mı, sıcaklık mı? Sıcak metali suya at

Önce tahmin: 80 °C'lik 40 g metal, 20 °C'lik 40 g suya atılıyor. Son sıcaklık 50 °C mi olur, daha düşük mü, daha yüksek mi? Kendine söyle, sonra dene.

Kütleler eşit: 40 g metal, 40 g su. Isı yalnızca metalle su arasında aksın (kayıp yok). Metal seç:

NH₄NO₃ suda çözünürken beherdeki su 22 °C'tan 8 °C'a soğuyor. Olay ekzotermik mi, endotermik mi? ΔH'nin işareti ne?

Termometre suyun sıcaklığını ölçer: 22 → 8 °C, su soğudu.
Su ve beher ortamdır; çözünen tuz sistemdir.
Ortam soğuduysa ortam ısı kaybetmiştir.
Bu ısı sistemden çıkıp ortama geçti; sistem ısı verdi.
Sistem ısı verdiyse ΔH < 0; olay ekzotermiktir.

Hata 4. adımda (kavram). Ortam ısı kaybettiyse o ısı ortamdan sisteme gitmiştir; 3. adımla 4. adım birbirini tutmuyor. Doğrusu: sistem (tuz) ısı aldı, ΔH > 0, olay endotermik. 5. adım yanlış yönü taşıdığı için o da yanlış çıktı. Kısa kontrol: soğuk kompres elini soğutur; ısı elinden pakete gider.

Verilen temsil: NH₄NO₃ suya atılınca suyun sıcaklığı zamanla şöyle değişiyor (grafik). Ötekini üret: (1) tepkenler ve ürünlerle bir enerji diyagramı çiz; hangisi yukarıda? (2) Olayı iki satırla yaz: madde ne oldu, enerji nereye gitti?

Cevabı göster

Grafik	Enerji diyagramı	Cümle
Sıcaklık 22'den 8 °C'a düşüyor, sonra sabit kalıyor.	Ürünler yukarıda; ok yukarı.	Madde: katı NH₄NO₃ → suda iyonlar. Enerji: ortamdan (su) sisteme; endotermik.

Aynı şeyi gösteren yer: grafikteki düşüş (ortam 14 °C soğudu) ile diyagramdaki yukarı ok (sistem enerji aldı) aynı olayı anlatır. Eğim neye karşılık: düşüşün dikliği ısının ne kadar hızlı aktığını, düşüşün büyüklüğü alınan ısının çokluğunu gösterir. Düz kısım: çözünme bitti.

Kendine sor: Avucundaki buz erirken elin üşüyor. Erime ekzotermik mi, endotermik mi?

Cevap

Endotermik. Isı elinden (ortam) buza (sistem) gidiyor; buz ısı alıyor, ΔH > 0. Elin üşüdü çünkü ısıyı buz aldı.

Hangi yakıt daha güçlü? Ölç, tahmin etme

KİM.11.1.2 · Maddelerin enerji kaynağı olma potansiyeli

Bu bölümde: yanmanın ne olduğunu ve bir yakıtın verdiği ısıyı suyu ısıtarak ölçmeyi (q = m·c·ΔT) öğreneceksin. Kalori ile kJ arasındaki ilişkiyi göreceksin. Deneyde bağımsız, bağımlı ve kontrol değişkenini ayırmayı da öğreneceksin. ≈ 11 dk · YKS: okul yazılısında sık, AYT'de nadiren

yanma — oksijenle birleşip ısı verme
kalorimetre — ısıyı su ısıtarak ölçen kap
öz ısı (c) — 1 g'ı 1 °C ısıtan ısı
kilokalori — etiketteki kalori; 1 kcal = 4,18 kJ

Hangi yakıt

1 mol metan 890 kJ, 1 mol hidrojen 286 kJ verir. Gram başına hangisi daha çok ısı verir? (C = 12, H = 1)

Ne kadar eminsin?

Volt basit bir kalorimetre kurdu: yakıt alttaki kapta yanıyor, üstteki kaptaki su ısınıyor. Her yakıttan 1 g yakıldı, su hep 100 g.

ECE: Hangi yakıt daha iyi? En büyük alevi yapan mı?

VOLT: Kısa cevap: alev değil, ısı ölçülür. Yakıtı yak, üstteki suyun kaç derece ısındığına bak.

VOLT: Adil olsun diye 1'er g yakıt, hep aynı su. Değiştirdiğin: bağımsız değişken; ölçtüğün: bağımlı; sabit tuttuğun: kontrol.

Volt aynı 1 g etanolü 100 g yerine 200 g suyun altında yaksaydı, su kaç derece ısınırdı? (100 g su 14 °C ısınmıştı.)

7 °C. Aynı ısı iki kat suya yayılır, sıcaklık artışı yarıya iner. Su miktarı bu yüzden kontrol değişkenidir: sabit tutulmazsa yakıtlar adil karşılaştırılamaz.

Yanma tepkimesi yakından: metan (doğal gaz) ve hidrojen.

ECE: "Yanma tepkimesi" tam olarak ne demek?

VOLT: Maddenin oksijenle birleşip ısı vermesi; hepsi ekzotermiktir. Metanın 1 molü yanınca 890 kJ çıkar.

VOLT: Hidrojen de yanar ve ürünü yalnızca su: sera gazı olan CO₂ çıkmaz. Bu yüzden "geleceğin yakıtı" deniyor.

Ece bir paket fındık açıyor ve etiketi okuyor.

ECE: Paketin üstünde "630 kalori" yazıyor. O da enerji mi?

VOLT: Evet, besin de yakıt: vücutta oksijenle yavaş yavaş "yanar". Etiketteki kalori aslında kilokalori: 1 kcal = 4,18 kJ.

VOLT: Yağ gramda 9 kcal, şeker 4 kcal verir; yağlı fındık bu yüzden enerji yüklü.

Bence mol başına 890 kJ veren metan, 286 kJ veren hidrojenden daha güçlü yakıttır.

Ama bu yanlış.

yakıtı kilosuyla alırsın, molüyle değil; karşılaştırma aynı kütlede yapılır. 1 mol metan 16 g, 1 mol hidrojen 2 g: metan 890/16 = 55,6 kJ/g, hidrojen 286/2 = 143 kJ/g. Gram başına hidrojen yaklaşık 2,6 kat fazla ısı verir. Aynı şey alev için de geçerli: büyük alev çok ısı demek değil; ölçü, suyun kaç derece ısındığıdır.

Yanma: madde + O₂ → yanma ürünleri + ısı; ekzotermiktir. Hangi madde daha iyi yakıt? Aynı kütleden (1 g) hangisi daha çok ısı veriyorsa o. Etiketteki "kalori" kilokaloridir: 1 kcal = 4,18 kJ (1 cal = 4,18 J).

q = m · c · ΔT — q: suyun aldığı ısı (J), m: suyun kütlesi (g), c: suyun öz ısısı (1 g suyu 1 °C ısıtmak için gereken ısı; soruda verilir, 4,18 ya da 4,2 J/g·°C), ΔT: suyun sıcaklık artışı (°C). Yakıtın 1 gramının verdiği ısı = q / yakıt kütlesi. kJ/mol'den kJ/g'a geçmek için mol kütlesine böl. Kelimelerle: su ne kadar çoksa ve ne kadar ısındıysa yakıt o kadar ısı vermiştir. 100 g su 10 °C ısındı (c = 4,2 J/g·°C): q = 100·4,2·10 = 4 200 J = 4,2 kJ.

Sahnedeki etanol verisiyle: q = 100·4,18·14 ≈ 5 850 J, yani 1 g etanol yaklaşık 5,9 kJ vermiş görünüyor. Tablo değeri ise yaklaşık 29,7 kJ/g (1 367 kJ/mol ÷ 46 g/mol). Isının yalnızca yaklaşık %20'si suya geçmiş; kalanı açık kaptan havaya, kabın kendisine ve eksik yanmaya (kurum) gitmiştir. Bu basit düzenekte ölçülen değer hep tablodan düşük çıkar; kayıplar benzer olduğu sürece yakıtları sıralamak yine işe yarar.

Deney dili: bağımsız değişken = senin değiştirdiğin (yakıt türü); bağımlı değişken = ölçtüğün (suyun sıcaklık artışı); kontrol değişkenleri = sabit tuttukların (su miktarı, yakıt kütlesi, kap).

Kapat ve kendi kelimelerinle yaz: bu kutuyu görmeden formülü ve harflerin anlamını bir kâğıda yaz, sonra karşılaştır.

Çapa: 100 g su 10 °C ısındı (c = 4,2 J/g·°C). q = m·c·ΔT = 100·4,2·10 = 4 200 J = 4,2 kJ.

Varyant 1: yalnızca su kütlesi 200 g oldu (ΔT yine 10 °C). Isı (q) artar mı, azalır mı, aynı mı?

Artar, iki katına: q = m·c·ΔT = 200·4,2·10 = 8 400 J = 8,4 kJ.

Varyant 2: yalnızca aynı ısı (4 200 J) 200 g suya verildi. ΔT artar mı, azalır mı, aynı mı?

Azalır, yarıya: 4 200 = 200·4,2·ΔT → ΔT = 4 200 / 840 = 5 °C.

ara adımı göster

200·4,2 = 840; iki tarafı 840'a böl: ΔT = 4 200 / 840 = 5 °C.

Varyant 3: yalnızca su yerine aynı kütlede zeytinyağı ısıtıldı (c = 2,0 J/g·°C, ΔT yine 10 °C). q?

Azalır: q = m·c·ΔT = 100·2,0·10 = 2 000 J = 2,0 kJ. Öz ısı küçükse aynı ısınma için daha az ısı gerekir.

Karşı-örnek: Su kaynarken (100 °C'ta) ısıtmayı sürdürürsün ama sıcaklık artmaz: ΔT = 0 olduğu hâlde verilen ısı sıfır değildir. Isı suyu buhara çevirmeye gider; q = m·c·ΔT hâl değişiminde işlemez.

Isının ne kadarı suya ulaştı?

Önce tahmin: kaba strafor bardak ve kapak eklersen suya ulaşan pay artar. Ölçülen kJ/g artar mı, azalır mı? Kendine söyle, sonra dene.

1 g etanol yakılıyor, üstte 100 g su var (c = 4,18 J/g·°C). Etanolün tablo değeri yaklaşık 29,7 kJ/g.

Suya ulaşan pay: % 20

Ece 4 g NaOH katısını 100 g suda çözüyor. Suyun sıcaklığı 20 °C'tan 30 °C'a çıkıyor. Açığa çıkan ısı kaç kJ? (c = 4,2 J/g·°C)

Verilenler: m(NaOH) = 4 g, m(su) = 100 g, ΔT = 30 − 20 = 10 °C, c = 4,2 J/g·°C.
Isıyı alan ve ısınan madde sudur; formül q = m·c·ΔT.
m yerine çözünen NaOH'ın kütlesini koyarım: q = 4·4,2·10 = 168 J.
Birim: 1 000 J = 1 kJ → q = 0,168 kJ.
Su ısındığına göre olay ekzotermiktir, ΔH < 0.

Hata 3. adımda (kavram). q = m·c·ΔT'deki m, ısınan maddenin kütlesidir: burada su, 100 g. Doğrusu: q = 100·4,2·10 = 4 200 J = 4,2 kJ (NaOH'ı da katarsan 104 g; sonuç çok az değişir). 4. adım yanlış sayıyı taşıdı; 5. adım doğru. Makul mü? 4 g NaOH 0,1 mol eder (NaOH = 40 g/mol: Na 23, O 16, H 1). 4,2 kJ / 0,1 mol = 42 kJ/mol; tablodaki çözünme ısısı yaklaşık 44 kJ/mol. 0,168 kJ ise bunun 25'te biri kalırdı.

Kendi kendini puanla. Ece 0,5 g cevizi yakıyor; üstteki 50 g su 20 °C'tan 32 °C'a ısınıyor (c = 4,2 J/g·°C). Cevizin 1 gramı kaç kJ vermiş görünüyor? Paket etiketinde 100 g ceviz için yaklaşık 650 kcal yazar (1 g için 6,5 kcal ≈ 27 kJ). Bulduğun sonuç neden bundan küçük? Defterine çöz, sonra aşağıyla karşılaştır.

Tam puan çözüm şuna benzer

m, ısınan suyun kütlesi: 50 g; ΔT = 32 − 20 = 12 °C.
q = m·c·ΔT = 50·4,2·12 = 2 520 J = 2,52 kJ.
1 g ceviz için: 2,52 / 0,5 = 5,04 kJ.
Etiketteki yaklaşık 27 kJ'den küçük: ısının çoğu havaya ve kaba gitti, ceviz tam yanmadı.

m için suyun kütlesini (50 g) yazdım, cevizinkini değil.
J'ü kJ'e çevirdim ve sonucu 0,5 g'a böldüm.
Farkın nedenini (ısı kaybı, eksik yanma) bir cümleyle yazdım.

Kendine sor: "Hangi yağ daha çok ısı verir?" deneyinde bağımlı değişken nedir?

Cevap

Suyun sıcaklık artışı (ölçtüğün şey). Yağ türü bağımsız değişken; su miktarı ve yağ kütlesi kontrol değişkeni.

Bağ kırmak enerji ister, bağ kurmak enerji verir

KİM.11.1.3 · Bağ enerjileriyle tepkime entalpisi

Bu bölümde: bağ enerjisinin ne olduğunu öğreneceksin. Bir tepkimenin ΔH'sini "kırılan bağlar eksi oluşan bağlar" ile hesaplayacaksın. Sonucun işaretinden tepkimenin ısı verip vermediğini söyleyeceksin. ≈ 10 dk · YKS: AYT'de yılda 0–1 soru

bağ enerjisi — 1 mol bağı koparmak için gereken enerji
kırılan bağlar — tepkenlerdeki bağlar
oluşan bağlar — ürünlerde kurulan bağlar
üçlü bağ (N≡N) — en kuvvetli, kırması en zor bağ

Bağ koparken

H–H bağı koparken enerji ne olur?

Ne kadar eminsin?

Hidrojen ile klor tepkimeye giriyor: H₂ + Cl₂ → 2HCl. Önce bağlar kırılıyor, sonra yeni bağlar kuruluyor.

ECE: Bağ kopunca enerji çıkar; patlama filmlerinde hep öyle.

VOLT: Kısa cevap: tersi. Bağ koparmak enerji ister (mıknatısları ayırmak gibi); enerji yeni bağ kurulurken çıkar.

VOLT: Kırmak 679 kJ ister, iki H–Cl kurmak 864 kJ verir. Net: 679 − 864 = −185 kJ, eksi, ekzotermik.

H₂ + Cl₂'de bağları kırmak 679 kJ alıyor. Kurulan iki bağ 864 kJ yerine yalnızca 600 kJ verseydi tepkime ne olurdu?

Endotermik. Kırmak için harcanan (679) kurarken kazanılandan (600) çok; fark dışarıdan alınır: ΔH = 679 − 600 = +79 kJ.

Ortalama bağ enerjileri tablosundan birkaç satır (kJ/mol).

ECE: Hava %78 azot, %21 oksijen. Neden kendiliğinden birleşmiyorlar?

VOLT: Azotta üçlü bağ var: N≡N, 945 kJ/mol. Kırmak çok enerji ister; o yüzden azot "tembel"dir.

VOLT: Bağ enerjisi: 1 mol bağı koparmak için gereken enerji. Çoklu bağlar daha kuvvetli.

Aynı tepkime bir grafikte: dikeyde enerji, yatayda tepkimenin ilerleyişi.

ECE: Grafikte tepkenler yukarıda, ürünler aşağıda. Bu ne anlatıyor?

VOLT: Ürünlerin enerjisi daha az; aradaki fark ısı olarak çıktı: ΔH eksi, ekzotermik. Tepe, bağların kırıldığı zor an.

VOLT: Ürünler yukarıda olsaydı ΔH artı, endotermik olurdu: kırmak, kurmaktan çok enerji istemiş demektir.

Bence bağ kopunca enerji açığa çıkar; patlamada bağlar kopuyor, enerji fışkırıyor.

Ama bu yanlış.

bağ, atomları bir arada tutan çekimdir; ayırmak için enerji vermen gerekir. Patlamadaki enerji kopan bağlardan değil, kurulan yeni ve daha kuvvetli bağlardan (CO₂, H₂O) gelir. H₂ + Cl₂: kırmak 679 kJ alır, iki H–Cl kurmak 864 kJ verir; net −185 kJ, ısı çıkar. Kurulan bağlar kırılanlardan zayıf olsaydı net ısı alınırdı.

ΔH = Σ(kırılan bağ enerjileri) − Σ(oluşan bağ enerjileri) — Σ: hepsini topla; kırılan bağlar tepkenlerde, oluşan bağlar ürünlerde; her bağı sayısıyla (katsayı × moleküldeki bağ sayısı) çarp. Bağ enerjisi (kJ/mol): 1 mol bağı koparmak için gereken enerji. Kırmak enerji alır, kurmak enerji verir. Tablodaki bağ enerjileri farklı moleküllerden alınmış ortalama değerlerdir; bu yolla bulunan ΔH yaklaşıktır. Metanın yanmasında bu yol −802 kJ verir; 4. bölümde oluşum entalpileriyle −803 kJ bulacaksın. Küçük fark ortalamadan gelir. Kelimelerle: kırmak için harcadığın eksi kurarken kazandığın. Harcadığın fazlaysa tepkime ısı alır (ΔH > 0, endotermik); kazandığın fazlaysa ısı verir (ΔH < 0, ekzotermik). H₂ + Cl₂ → 2HCl: 679 − 864 = −185 kJ.

Kapat ve kendi kelimelerinle yaz: bu kutuyu görmeden formülü ve harflerin anlamını bir kâğıda yaz, sonra karşılaştır.

Çapa: H₂ + Cl₂ → 2HCl: ΔH = kırılan − oluşan = (436 + 243) − 2·432 = 679 − 864 = −185 kJ.

Varyant 1: yalnızca Cl₂ yerine Br₂ geldi (Br–Br 193, H–Br 366 kJ/mol). ΔH daha eksi mi olur, daha az eksi mi?

Daha az eksi: ΔH = (436 + 193) − 2·366 = 629 − 732 = −103 kJ. Daha az ısı çıkar; H–Br bağları H–Cl'den zayıf.

Varyant 2: yalnızca denklem ikiyle çarpıldı: 2H₂ + 2Cl₂ → 4HCl. ΔH ne olur?

İki katı: bütün bağ sayıları iki katına çıkar; ΔH = 2·(−185) = −370 kJ.

Varyant 3: yalnızca bilinmeyen değişti: ΔH = −185 kJ biliniyor, H–Cl bağ enerjisi (x) bilinmiyor. x kaç? (ters problem)

−185 = (436 + 243) − 2x = 679 − 2x → 2x = 679 + 185 = 864 → x = 432 kJ/mol.

ara adımı göster

−185 = 679 − 2x; iki tarafa 2x ekle: 2x − 185 = 679; iki tarafa 185 ekle: 2x = 864; 2'ye böl: x = 432.

Karşı-örnek: Bu formül gaz hâlindeki moleküller ve ortalama bağ enerjileri içindir. Sıvı su oluşan bir tepkimede bağ enerjisiyle bulunan değer ölçülenden belirgin farklı çıkar: suyun yoğuşurken verdiği ısı hesaba girmez (4. bölümde −802 ile −890 farkı).

Bağ kır, bağ kur: enerji basamakları

Önce tahmin: H₂ + Cl₂ → 2HCl'de toplam kırılan mı büyük, toplam oluşan mı? Son basamak başlangıcın altında mı kalır, üstünde mi? Kendine söyle, sonra dene.

Önce bağları kır, sonra yeni bağları kur. Bağ enerjileri (kJ/mol): H–H 436, Cl–Cl 243, H–Cl 432.

İki mıknatısı ayırmak için güç harcarsın; bağ koparmak da enerji ister. Birbirine yapışırken enerji çıkar; bağ kurulurken de öyle.

Mıknatıs çekimi her mıknatıs çiftinde benzerdir; bağ enerjisi atom çiftine göre çok değişir (Cl–Cl 243, N≡N 945). Bağ kurulurken çıkan enerji ısı ve ışık olur, mıknatısta böyle bir şey görmezsin.

Kırmak hep enerji alır, kurmak hep enerji verir. Hangisi büyükse ΔH'nin işaretini o belirler.

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(g) tepkimesinin ΔH'si kaç kJ? (Bağ enerjileri, kJ/mol: H–H 436, O=O 498, O–H 463)

Kırılan bağlar: 2 H–H ve 1 O=O → 2·436 + 498 = 1 370 kJ.
Oluşan bağlar: 2 H₂O'da 2 O–H → 2·463 = 926 kJ.
ΔH = kırılan − oluşan = 1 370 − 926 = +444 kJ.
Artı çıktı → tepkime endotermik.

Hata 2. adımda (şekil). Su molekülünü çiz: H–O–H, her molekülde 2 O–H bağı var; 2 H₂O'da 4 O–H olur. Doğrusu: oluşan = 4·463 = 1 852 kJ; ΔH = 1 370 − 1 852 = −482 kJ, ekzotermik. Makul mü? Hidrojen yanar, yanma hep ekzotermiktir; artı bir sonuç tek başına uyarı işaretidir. Oluşum entalpisiyle bulunan 2·(−242) = −484 kJ da −482'ye çok yakın.

Kendine sor: Bir tepkimede kırılan bağlar 1 000 kJ, oluşan bağlar 800 kJ. ΔH kaç, tepkime ne?

Cevap

ΔH = 1 000 − 800 = +200 kJ, endotermik. Kırmak için harcanan, kurarken kazanılandan çok; fark dışarıdan alınır.

Oluşum entalpisi: bileşiğin "doğum ısısı"

KİM.11.1.4 · Standart oluşum entalpileriyle tepkime entalpisi

Bu bölümde: standart oluşum entalpisinin ne olduğunu ve elementler için neden sıfır olduğunu öğreneceksin. Sonra "ürünler eksi tepkenler" kuralıyla tablo verisinden tepkime entalpisini hesaplayacaksın. ≈ 11 dk · YKS: AYT'de yılda 0–1 soru

standart oluşum entalpisi ΔH°f — 1 mol bileşiğin elementlerinden oluşma ısısı
standart şart (°) — 25 °C ve 1 atm
elementin kararlı hâli — O₂, H₂, C grafit: ΔH°f = 0
katsayı n — denklemdeki mol sayısı

Tabloda yok

Metanın yanmasını hesaplarken O₂'nin oluşum entalpisi tabloda yok. Ne yaparsın?

Ne kadar eminsin?

Volt tahtaya bir merdiven çiziyor: sıfır basamağında elementler duruyor. Bileşikler ya aşağı iniyor ya yukarı çıkıyor.

ECE: Oluşum entalpisi de ne?

VOLT: Kısa cevap: bileşiğin "doğum ısısı". 1 mol bileşik elementlerinden oluşurken alınan/verilen ısı: standart oluşum entalpisi ΔH°_f.

VOLT: Elementin kararlı hâli (O₂, H₂, C grafit) için sıfır: onlar başlangıç noktası. "Standart" (°): 25 °C, 1 atm.

Kural tek satır: ürünler eksi tepkenler. Metanın yanması örneği.

ECE: Tepkimenin ΔH'sini bulmak için ne yapacağım?

VOLT: Ürünlerin oluşum entalpilerini topla, tepkenlerinkini topla, çıkar. Her birini katsayısıyla çarp; katsayı kaç mol olduğunu söyler.

VOLT: Metan: ürünler −394 + 2·(−242) = −878; tepkenler −75 + 0 = −75. ΔH° = −878 − (−75) = −803 kJ.

Merdivende CO₂(g) −394, H₂O(s) −286 basamağında. Elementlerinden 1 mol oluşurken hangisi daha çok ısı verir?

CO₂. −394, −286'dan daha aşağıda; daha aşağı inen daha çok ısı verir: CO₂ için 394 kJ, H₂O(s) için 286 kJ açığa çıkar.

Tahmin mi, veri mi? Ece bir iddia ortaya atıyor.

ECE: Tahmin: büyük molekül daha çok yanma ısısı verir, hesap gerekmez.

VOLT: Tahmin güzel ama veri şart. Etan (C₂H₆) gerçekten metandan çok ısı verir; ne kadar, onu tablo verisi söyler.

VOLT: Bilimde önerme veriyle test edilince değer kazanır: tahmin, hesap, karşılaştır.

Bence O₂'nin de bir oluşum entalpisi olmalı; her maddenin bir enerjisi var.

Ama bu yanlış.

oluşum entalpisi maddenin enerjisi değil, elementlerinden oluşurken alıp verdiği ısıdır. O₂ zaten element; "O₂'den O₂ oluşması" için ısı gerekmez: ΔH°_f = 0. Sıfır "enerjisi yok" demek değil, "başlangıç çizgisi" demek. Ama O₃ ve elmas sıfır değildir; kararlı hâl değiller. Metan: [−394 + 2·(−242)] − [−75 + 2·0] = −803 kJ; O₂'nin sıfırı hesabı değiştirmez.

ΔH° = Σ n·ΔH°_f(ürünler) − Σ n·ΔH°_f(tepkenler) — ΔH°: standart tepkime entalpisi (kJ); ΔH°_f: standart oluşum entalpisi (kJ/mol), 1 mol bileşiğin elementlerinden oluşurken alınan/verilen ısı; n: denklemdeki katsayı. Elementlerin en kararlı hâli (O₂, H₂, N₂, Cl₂, C grafit, Fe...) için ΔH°_f = 0. Standart: 25 °C, 1 atm. Kelimelerle: ürünlerin doğum ısıları toplamı eksi tepkenlerin doğum ısıları toplamı. Sayıyla: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(g): [−394 + 2·(−242)] − [−75 + 2·0] = −878 + 75 = −803 kJ. Eksi eksi artı yapar; işaretlere dikkat.

Metan için üç sayı, tek tepkime: Yakıt bölümündeki −890 kJ, suyun sıvı olduğu durumdur: H₂O(s) için ΔH°_f = −286 kJ/mol → [−394 + 2·(−286)] − (−75) = −891 ≈ −890 kJ. Su gaz (H₂O(g)) olunca −803 kJ; sıvı su gazdan daha aşağıdadır. Bağ enerjileriyle bulunan −802 kJ ise ortalama değerlerle yapılmış yaklaşık bir hesaptır.

Kapat ve kendi kelimelerinle yaz: bu kutuyu görmeden formülü ve harflerin anlamını bir kâğıda yaz, sonra karşılaştır.

Uzun ve güvenli yol

Oluşum entalpileriyle (tablo, ölçülmüş veri): ΔH° = Σn·ΔH°_f(ürünler) − Σn·ΔH°_f(tepkenler). Her maddenin hâlini (g, s) yazıp tablodan doğru satırı seçersin. Metan, su gaz: [−394 + 2·(−242)] − (−75) = −803 kJ. Su sıvı: [−394 + 2·(−286)] − (−75) = −891 ≈ −890 kJ.

Kısa ama koşullu yol

Bağ enerjileriyle (yalnızca bağları say): ΔH = Σ(kırılan) − Σ(oluşan) = (4·413 + 2·498) − (2·799 + 4·463) = 2 648 − 3 450 = −802 kJ. Koşulu: bütün maddeler gaz olmalı; değerler ortalama olduğu için sonuç yaklaşıktır.

Hangisi ne zaman? Üç sayı tek tepkimeden: −802 (bağ, yaklaşık), −803 (su gaz), −890 (su sıvı). Bağ yolu −803'e çok yakın, çünkü o da suyu gaz sayar. −890 ile −803 arasındaki 88 kJ, 2 mol su buharının sıvıya dönerken verdiği ısıdır: 2·44 = 88 kJ (−286 ile −242'nin farkı, 2 mol).

ara adımı göster

2·(−242) = −484; 2·(−286) = −572; fark: −484 − (−572) = 88 kJ. −803 − 88 = −891 kJ.

Oluşum tablosu varsa onu kullan; yalnızca bağ enerjileri verilmişse ve maddeler gazsa bağ yolu iş görür.

Çapa: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(g): ΔH° = [−394 + 2·(−242)] − [−75 + 2·0] = −878 + 75 = −803 kJ.

Varyant 1: yalnızca ürün suyun hâli değişti: C₂H₅OH(s) + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O(g) (H₂O(g) −242). Soru 5'te H₂O(s) ile −1 368 kJ bulunuyor. ΔH'nin büyüklüğü artar mı, azalır mı?

Azalır. Ürünler: 2·(−394) + 3·(−242) = −788 − 726 = −1 514 kJ; ΔH° = −1 514 − (−278) = −1 236 kJ. Büyüklük 1 368'den 1 236'ya iner; fark 3·44 = 132 kJ, 3 mol suyun yoğuşma ısısı.

Varyant 2: yalnızca katsayılar ikiyle çarpıldı: 2CH₄ + 4O₂ → 2CO₂ + 4H₂O(g).

ΔH° iki katı: 2·(−803) = −1 606 kJ. Katsayı kaç mol olduğunu söyler; ısı mol sayısıyla orantılıdır.

Varyant 3: yalnızca denklem ters çevrildi: CO₂ + 2H₂O(g) → CH₄ + 2O₂.

İşaret döner: ΔH° = +803 kJ, endotermik. Ürünler ile tepkenler yer değiştirdi.

Karşı-örnek: "Elementin ΔH°_f'si sıfırdır" kuralı yalnızca en kararlı hâl için geçerlidir. C(elmas) ve O₃(g) element oldukları hâlde ΔH°_f değerleri sıfır değildir.

Derine in (isteğe bağlı): bu merdivenin adı Hess yasası

Merdivende hangi basamaklardan geçersen geç, başlangıç ile varış arasındaki fark aynıdır. Kimyada buna Hess yasası denir. Örnek: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(g) (−803 kJ) ile 2H₂O(g) → 2H₂O(s) (−88 kJ) alt alta toplanırsa CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(s) çıkar: −803 + (−88) = −891 kJ. MEB programında bu adla geçmez; mantığını merdivende zaten kullandın.

Merdivende suyun iki basamağı

Önce tahmin: ürün su sıvı olursa ΔH oku uzar mı, kısalır mı? Kendine söyle, sonra dene.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. ΔH°_f (kJ/mol): CH₄ −75, CO₂ −394, H₂O(g) −242, H₂O(s) −286, O₂ 0. Suyun hâlini seç:

Suyun hâlini seç.

"Doğum ısısı": bileşik elementlerinden oluşurken (doğarken) alınan ya da verilen ısı. Elementler başlangıç noktasıdır, sıfırdır.

Bileşik ısıyı içinde saklamaz; ΔH°_f bir değişimdir, bileşiğin "içindeki" enerji değil. Ayrıca aynı bileşik başka yollarla da oluşsa değer aynı kalır.

ΔH°_f, elementlerden bileşiğe giden basamağın yüksekliğidir; sıfır "enerjisi yok" değil, "başlangıç çizgisi" demektir.

C₂H₄(g) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 2H₂O(s) tepkimesinin ΔH°'si kaç kJ? (ΔH°_f, kJ/mol: C₂H₄ +52, CO₂ −394, H₂O(s) −286)

Verilenler: C₂H₄ +52, CO₂ −394, H₂O(s) −286 kJ/mol; O₂ element → 0.
Formül: ΔH° = Σn·ΔH°_f(ürünler) − Σn·ΔH°_f(tepkenler).
Ürünler: −394 + (−286) = −680 kJ.
Tepkenler: +52 + 3·0 = +52 kJ.
ΔH° = −680 − 52 = −732 kJ.

Hata 3. adımda (işlem). Katsayılar unutuldu: 2 CO₂ ve 2 H₂O var. Doğrusu: ürünler = 2·(−394) + 2·(−286) = −788 − 572 = −1 360 kJ; ΔH° = −1 360 − 52 = −1 412 kJ. 5. adım işlemi doğru yaptı ama yanlış sayıyı taşıdı. Kural: her ΔH°_f katsayısıyla çarpılır; katsayı kaç mol olduğunu söyler.

Kendine sor: O₂(g) ve C(grafit) için ΔH°_f kaç?

Cevap

Sıfır. Elementlerin kararlı hâli başlangıç noktasıdır; sıfırdan sıfır oluşmaz. (O₃ ya da C elmas için sıfır değildir; onlar kararlı hâl değil.)

Her çarpışma tepkime değildir: çarpışma teorisi

KİM.11.1.5 · Kimyasal tepkimelerin gerçekleşme şartları

Bu bölümde: tanecikler çarpışınca ne zaman tepkime olur, onu öğreneceksin. İki şart var: yeterli enerji ve uygun doğrultu. Eşik enerjisini, aktivasyon enerjisini ve enerji diyagramını da göreceksin. ≈ 10 dk · YKS: AYT'de yılda 0–1 soru (enerji diyagramı)

etkin çarpışma — tepkimeyle biten çarpışma
eşik enerjisi — çarpışmanın gerektirdiği en az enerji
aktivasyon enerjisi Ea — tepeye kadar aşılacak engel
aktifleşmiş kompleks — tepedeki kararsız ara yapı

Engel ve ısı

İki tepkime: birinin Ea'sı 50 kJ, diğerinin 150 kJ. Hangisi daha çok ısı verir?

Ne kadar eminsin?

Alt mikro düzey: üç çarpışma, üç sonuç. Mavi tanecik, turuncu-yeşil molekülün yeşil ucuna çarpmalı.

ECE: Tanecikler sürekli çarpışıyor. O zaman her karışım anında tepkime vermeli.

VOLT: Kısa cevap: her çarpışma tepkime vermez. Etkin çarpışma için iki şart: yeterli enerji ve uygun doğrultu.

VOLT: Yavaş çarpışanlar bilardo topu gibi geri döner. Hızlı ama yanlış açıdan gelen de döner.

Bir gazda her tanecik saniyede milyarlarca kez çarpışır, ama birçok tepkime saatler sürer. Neden?

Etkin çarpışma için iki şart var: eşiği geçen enerji ve uygun doğrultu. İkisini birden sağlayan çarpışma azdır; hız bu yüzden düşük olabilir.

"Yeterli enerji" ne kadar? Grafik söylüyor.

ECE: "Yeterli enerji" ne kadar? Bir sayı var mı?

VOLT: Var: eşik enerjisi (çarpışan taneciklerin taşıması gereken en az enerji). Grafikte tepenin yüksekliği: aktivasyon enerjisi Ea.

VOLT: Tepede bağların yarı kırık yarı kurulu olduğu kararsız yapı var: aktifleşmiş kompleks. Onu geçen, ürün olur.

Kibrit kutuda durup dururken yanmıyor. Sürtünce yanıyor.

ECE: Kibrit kutuda yanmıyor, sürtünce yanıyor. Neden?

VOLT: Sürtme, taneciklere Ea'yı aşacak enerjiyi verir. Alev başlayınca tepkime kendi ısısıyla sürer; yanma ekzotermik.

VOLT: Yemeğin bozulması, demirin paslanması da tepkime; hepsi bir engel aşarak olur. Engel yüksekse tepkime yavaş.

Bence aktivasyon enerjisi büyük olan tepkime daha çok ısı verir; tepe yüksekse düşüş de büyük.

Ama bu yanlış.

Ea tepkenlerden tepeye çıkıştır, ΔH ise ürünler ile tepkenler arasındaki farktır: biri hızı, öteki ısıyı belirler. Ea = 150 kJ ama ürünler tepkenlerle aynı düzeydeyse ΔH = 0, ısı yok. Ea = 50 kJ ve ürünler 100 kJ aşağıdaysa ΔH = −100 kJ. Yüksek Ea yalnızca "yavaş" demektir; kibrit sürtülmeden yanmaz ama yanınca çok ısı verir.

Tepkime olması için tanecikler çarpışmalı ve çarpışma etkin olmalı: (1) enerji eşik değerini geçmeli, (2) doğrultu uygun olmalı. Aktivasyon enerjisi Ea: tepkenlerin ürüne dönüşmesi için aşılması gereken enerji engeli (kJ). Aktifleşmiş kompleks: tepedeki kararsız ara yapı. ΔH = Ea_ileri − Ea_geri — Ea_ileri: tepkenlerden tepeye, Ea_geri: ürünlerden tepeye olan enerji (kJ). Kelimelerle: ileri engel geri engelden küçükse ürünler aşağıdadır, ΔH eksi (ekzotermik); büyükse ΔH artı (endotermik). Sayıyla: Ea_ileri = 60, Ea_geri = 100 → ΔH = 60 − 100 = −40 kJ.

Kapat ve kendi kelimelerinle yaz: bu kutuyu görmeden formülü ve harflerin anlamını bir kâğıda yaz, sonra karşılaştır.

Çapa: Ea_ileri = 60 kJ, Ea_geri = 100 kJ → ΔH = Ea_ileri − Ea_geri = 60 − 100 = −40 kJ (ekzotermik).

Varyant 1: yalnızca katalizör eklendi; iki engel de 30 kJ düştü (30 ve 70). ΔH artar mı, azalır mı, aynı mı?

Aynı: ΔH = 30 − 70 = −40 kJ. Katalizör tepeyi alçaltır, düzeyleri değil.

Varyant 2: yalnızca ürünlerin düzeyi 60 kJ yukarı çıktı (Ea_ileri = 60, Ea_geri = 40).

Artar: ΔH = 60 − 40 = +20 kJ; tepkime endotermik olur.

Varyant 3: yalnızca tepe 20 kJ yükseldi (Ea_ileri = 80, Ea_geri = 120).

Aynı: ΔH = 80 − 120 = −40 kJ. Tepkime yavaşlar ama aynı ısıyı verir.

Karşı-örnek: ΔH = Ea_ileri − Ea_geri tek tepeli (tek basamaklı) diyagram içindir. İki tepeli bir diyagramda tek bir tepenin farkı ΔH'yi vermez; ΔH yine ürünler ile tepkenler düzeyinin farkından okunur.

Derine in (isteğe bağlı): tanecikler aynı enerjide değil: enerji dağılımı

Kutudaki tanecikler aynı hızda değildir: çoğu ortalama civarında, azı çok hızlıdır. Sütunlar her enerji aralığında kaç tanecik olduğunu gösterir. Eşik çizgisinin sağındaki turuncu sütunlar etkin çarpışma yapabilecek taneciklerdir. Sıcaklık artınca dağılım sağa yayılır, turuncu kısım büyür. Katalizör dağılımı değil, eşik çizgisini sola çeker. Dikkat: bu bir enerji diyagramı değildir; yatay eksen tanecik enerjisi, dikey eksen tanecik sayısıdır. 7. bölümdeki Oyna'da bunu kaydırıcıyla göreceksin.

Enerji diyagramını kendin kur

Önce tahmin: ΔH kaydırıcısını sağa (artıya) çekince ürünler çizgisi nereye gider, Ea_geri büyür mü küçülür mü? Kendine söyle, sonra dene.

Aktivasyon enerjisi Ea_ileri: 60 kJ Entalpi değişimi ΔH: −40 kJ

Tepeyi aşacak hızla atılan top öbür yana geçer; eşiği aşan enerjiyle çarpışan tanecik de ürüne döner.

Gerçekte tek top yoktur: enerjileri birbirinden farklı milyarlarca tanecik vardır ve tepeyi yalnızca eşiği geçen küçük bir kısmı aşar. Top resmi doğrultu şartını da göstermez.

Hız, tepeyi kaç taneciğin aşabildiğine bağlıdır. Ea yüksekse aşan kısım küçüktür, tepkime yavaştır.

Bir tepkimenin enerji diyagramında tepkenler 50 kJ, tepe 120 kJ, ürünler 20 kJ düzeyinde. Ea_ileri, Ea_geri ve ΔH kaç kJ?

Grafikten: tepkenler 50, tepe 120, ürünler 20 kJ.
Ea_ileri = tepe − tepkenler = 120 − 50 = 70 kJ.
Ea_geri = tepe − tepkenler = 120 − 50 = 70 kJ.
ΔH = Ea_ileri − Ea_geri = 70 − 70 = 0.
ΔH = 0: tepkime ısı alıp vermez.

Hata 3. adımda (şekil). Geri tepkime ürünlerden başlar; Ea_geri ürünler düzeyinden tepeye ölçülür. Doğrusu: Ea_geri = 120 − 20 = 100 kJ; ΔH = 70 − 100 = −30 kJ, ekzotermik. Kontrol: ürünler − tepkenler = 20 − 50 = −30 kJ, aynı. Ürünler aşağıdaysa ΔH sıfır çıkamaz.

Verilen temsil: boş bir enerji profili ve 5 etiket kartı: tepkenler · ürünler · aktifleşmiş kompleks · Ea_ileri · ΔH. Ötekini üret: her harfe (A–E) bir etiket yerleştir. Sonra Ea_geri'nin okunu nereye çizeceğini söyle.

Cevabı göster

Diyagram	Denklem	Cümle
A tepkenler · B aktifleşmiş kompleks · C ürünler · D Ea_ileri · E ΔH	E = C − A (ürünler − tepkenler); D − Ea_geri = E	D engelin yüksekliği (hızı belirler); E düzey farkı (ısıyı belirler).

Ea_geri nerede? C düzeyinden (ürünler) B'ye (tepe) çizilen ok. Ürünler aşağıda olduğu için D'den uzundur. Yükseklik neye karşılık: dikey fark enerji farkıdır (kJ); yatay eksen zaman değil, tepkimenin ilerleyişidir. Aynı şeyi gösteren yer: E oku, "ΔH = ürünler − tepkenler" hesabının resmidir.

Kendine sor: Ea_ileri = 80 kJ, Ea_geri = 50 kJ. ΔH kaç, tepkime ne?

Cevap

ΔH = Ea_ileri − Ea_geri = 80 − 50 = +30 kJ; artı, endotermik. Ürünler tepkenlerden 30 kJ yukarıda.

Tepkime hızı: derişim saniyede ne kadar değişti?

KİM.11.1.6 · Tepkime hızının zamanla değişimi · ortalama hız

Bu bölümde: derişim–zaman verisinden ortalama hızı bulacaksın. Hızın neden zamanla azaldığını çarpışmalarla açıklayacaksın. Harcanma ve oluşma hızlarının katsayılarla nasıl bağlandığını da göreceksin. ≈ 11 dk · YKS: AYT'de yılda 0–1 soru

derişim [ ] — 1 litredeki mol sayısı (M)
ortalama hız — derişim değişimi bölü süre
harcanma hızı — tepkenin azalma hızı
oluşma hızı — ürünün artma hızı

Hız sabit mi

A → C tepkimesinde 0–10 s aralığında hız 0,030 M/s. 40–50 s aralığında hız ne olur?

Ne kadar eminsin?

A → C tepkimesi. Volt her 10 saniyede derişimi ölçtü ve grafiğe döktü. Yanda kutunun içi: taneciklere bak.

ECE: Hız dediğin şey arabadaki gibi mi?

VOLT: Benzer: arabada saniyede kaç metre, tepkimede saniyede derişim ne kadar değişti. Derişim: 1 litredeki mol sayısı (mol/L, kısaca M).

VOLT: Grafikte tepken A azalıyor, ürün C artıyor. Eğri başta dik, sonra yatıyor: tepkime zamanla yavaşlıyor.

Aynı veri tabloda. Ortalama hız = derişim farkı / süre.

ECE: Neden yavaşlıyor? Tepkime yorulur mu?

VOLT: Kısa cevap: tepken azalıyor. Kutuda A tanecikleri azaldıkça çarpışma sayısı düşer, etkin çarpışma da düşer.

VOLT: Sayıyla: 0–10 s'de A 1,00'dan 0,70'e düştü: hız = 0,30/10 = 0,030 M/s. 40–50 s'de 0,26'dan 0,20'ye: hız = 0,06/10 = 0,006 M/s.

Tabloda 20–30 s aralığında [A] 0,50 M'dan 0,36 M'a iniyor. Bu aralığın ortalama hızı kaç?

(0,50 − 0,36) / 10 = 0,14 / 10 = 0,014 M/s. 0–10 s'deki 0,030'dan küçük, 40–50 s'deki 0,006'dan büyük: hız aralıktan aralığa azalıyor.

Oksijenli su bozunuyor: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂. Hangisi daha hızlı gidiyor?

ECE: H₂O₂ harcanma hızı 0,04 M/s ise O₂ de 0,04 M/s ile oluşur.

VOLT: Katsayıya bak: 2 H₂O₂ gidince 1 O₂ gelir. O₂ hızı H₂O₂'nin yarısı: 0,04·1/2 = 0,02 M/s.

VOLT: Hızlar katsayıyla orantılı. Maddenin hızını katsayısına bölersen tepkime hızı çıkar: 0,04/2 = 0,02 M/s.

Bence tepkime hızı baştan sona aynıdır; tepkime bir başladı mı aynı tempoda gider.

Ama bu yanlış.

hız tepken derişimine bağlıdır: A azaldıkça çarpışma azalır, hız düşer. Tabloda 0–10 s'de 0,30/10 = 0,030 M/s; 40–50 s'de 0,06/10 = 0,006 M/s. Aynı tepkime, beş kat yavaş. Derişim–zaman grafiği bu yüzden başta dik, sonra yatıktır; "hız" derken hangi aralığın hızı olduğunu söylemek gerekir.

Ortalama hız = Δ[madde] / Δt — [ ]: derişim (mol/L = M), Δ: son eksi ilk, Δt: geçen süre (s); birim M/s (mol/L·s). Tepken azaldığı için eksi çıkmasın diye harcanma hızı = −Δ[tepken]/Δt; ürün için oluşma hızı = Δ[ürün]/Δt. aA + bB → cC için hız_A/a = hız_B/b = hız_C/c = tepkime hızı. Kelimelerle: derişimdeki değişimi süreye böl; katsayısı büyük olan madde o kadar hızlı harcanır ya da oluşur. Hız zamanla azalır çünkü tepken derişimi düşer, çarpışma azalır. Sayıyla: [A] 10 s'de 1,00'dan 0,70'e → 0,30/10 = 0,030 M/s.

Kapat ve kendi kelimelerinle yaz: bu kutuyu görmeden formülü ve harflerin anlamını bir kâğıda yaz, sonra karşılaştır.

Çapa: A → C: [A] 10 s'de 1,00 M'dan 0,70 M'a indi. Harcanma hızı = −Δ[A]/Δt = 0,30/10 = 0,030 M/s.

Varyant 1: yalnızca süre 20 s oldu (düşüş yine 0,30 M). Hız artar mı, azalır mı, aynı mı?

Azalır, yarıya: 0,30/20 = 0,015 M/s.

Varyant 2: yalnızca denklem A → 2C oldu (aynı aralık). C'nin oluşma hızı A'nın harcanma hızına göre?

İki katı: hız_C/2 = hız_A/1 → hız_C = 2·0,030 = 0,060 M/s.

Varyant 3: yalnızca aralık kaydı: 40–50 s ([A] 0,26 → 0,20 M).

Azalır: 0,06/10 = 0,006 M/s. Tepken azaldı, çarpışma azaldı.

Karşı-örnek: Katının derişimi tepkime boyunca değişmez: CaCO₃(k) için Δ[ ]/Δt yazılamaz. Katının hızı kütle kaybıyla (g/s), gazınki hacimle (mL/s) ölçülür; Sınav köşesindeki mL/s buna örnektir.

Derine in (isteğe bağlı): aralığı daralt: ortalama hız o anın hızına yaklaşır

Hepsi t = 0'dan başlıyor. Aralık 40 s'den 20 s'ye, sonra 10 s'ye inince ortalama hız 0,0185 → 0,025 → 0,030 M/s oluyor ve doğru parçası eğriye başta değen doğruya yaklaşıyor. Aralık daraldıkça ortalama hız o anın hızına yaklaşır. "Anlık hız" MEB programında yok; sınavda ortalama hız sorulur.

Zaman aralığını seç, ortalama hızı gör

Önce tahmin: aralığın başını sağa çekince ortalama hız büyür mü, küçülür mü? Kendine söyle, sonra dene.

A → C tepkimesi, yukarıdaki tablo: [A] 0 s'de 1,00 M; 10 s'de 0,70; 20 s'de 0,50; 30 s'de 0,36; 40 s'de 0,26; 50 s'de 0,20 M.

Aralığın başı: 0 s (aralık 10 s)

Aynı kütlede CaCO₃, bir kapta toz, ötekinde tek parça hâlinde, aynı asitle (asit fazla) tepkimeye giriyor. Grafik çıkan CO₂ hacmini gösteriyor. Hangi eğri toz CaCO₃'ındır?

X. Toz hâlde yüzey büyük, çarpışma çok: gaz daha hızlı çıkar, eğri daha dik ve daha erken düzleşir. İki eğri aynı yüksekliğe çıkıyor, çünkü CaCO₃ kütlesi aynı: hız farklı, ürün miktarı aynı.

Arabanın hızı saatte kaç kilometre gittiğidir; tepkime hızı saniyede derişimin ne kadar değiştiğidir.

Araba sabit hızla gidebilir; tepkime ise tepken azaldıkça kendiliğinden yavaşlar. Değişen şey yol değil derişimdir; birim km/h değil M/s'dir.

Tepkimede hız hep bir aralığın hızıdır; hangi aralık olduğunu söyle.

2N₂O₅(g) → 4NO₂(g) + O₂(g) tepkimesinde [N₂O₅] 50 saniyede 0,40 M'dan 0,20 M'a iniyor. Bu aralıkta NO₂'nin oluşma hızı kaç M/s?

Δ[N₂O₅] = 0,20 − 0,40 = −0,20 M; Δt = 50 s.
N₂O₅ harcanma hızı = −Δ[N₂O₅]/Δt = 0,20/50 = 0,004 M/s.
Katsayılar N₂O₅ : NO₂ = 2 : 4.
hız_NO₂ = 0,004·2/4 = 0,002 M/s.
NO₂, N₂O₅'ten yavaş oluşuyor.

Hata 4. adımda (işlem). Oran ters kullanıldı. hız_N₂O₅/2 = hız_NO₂/4 → hız_NO₂ = 0,004·4/2 = 0,008 M/s. Katsayısı büyük olan (4) daha hızlı oluşur; 5. adım da bu yüzden tersine döndü. Makul mü? 2 N₂O₅ giderken 4 NO₂ geliyorsa NO₂'nin hızı iki kat olmalı.

Verilen temsil: tablo. A → C tepkimesinde [A]: 0 s'de 1,00; 10 s'de 0,70; 20 s'de 0,50; 30 s'de 0,36; 40 s'de 0,26; 50 s'de 0,20 M. Ötekini üret: boş eksene 6 noktayı koy ve eğriyi çiz (defterinde). Hangi 10 s'lik aralıkta eğim en büyük?

Cevabı göster

Tablo	Grafik	Cümle
En büyük düşüş 0–10 s'de: 1,00 − 0,70 = 0,30 M	En dik parça 0–10 s	İlk 10 s en hızlı: 0,30/10 = 0,030 M/s; sonra hız azalır.

Eğim neye karşılık: iki nokta arasındaki eğim Δ[A]/Δt, yani o aralığın ortalama hızıdır. Kesim neye karşılık: t = 0'daki değer başlangıç derişimidir (1,00 M). Aynı şeyi gösteren yer: tablodaki en büyük fark ile grafikteki en dik parça aynı aralıktır.

Kendine sor: N₂ + 3H₂ → 2NH₃ tepkimesinde NH₃ oluşma hızı 0,02 M/s. H₂ harcanma hızı?

Cevap

Katsayılar H₂ : NH₃ = 3 : 2 → hız_H₂ = 0,02·3/2 = 0,03 M/s. Katsayısı büyük olan daha hızlı harcanır.

Hızı ne artırır? Buzdolabı, toz şeker, katalizör

KİM.11.1.7 · Tepkime hızına etki eden faktörler

Bu bölümde: tepken cinsi, fiziksel hâl, derişim, sıcaklık, temas yüzeyi ve katalizörün hızı nasıl değiştirdiğini ve her birini çarpışma teorisiyle (çarpışma sayısı mı, etkin çarpışma oranı mı?) açıklamayı öğreneceksin. ≈ 10 dk · YKS: AYT'de yılda 0–1 soru, okul yazılısında sık

temas yüzeyi — katının dışarıyla değen yüzü
katalizör — Ea'yı düşüren, harcanmayan madde
inhibitör — tepkimeyi yavaşlatan madde
etkin çarpışma oranı — eşiği geçen çarpışmaların payı

Katalizör ve ürün

Oksijenli suya katalizör (MnO₂) eklenince tepkime sonunda oluşan toplam ürün miktarı ne olur?

Ne kadar eminsin?

Derişim ve sıcaklık: iki kutu, aynı hacim.

ECE: Meyveyi buzdolabına koyunca neden geç bozuluyor?

VOLT: Kısa cevap: soğukta tanecikler yavaş. Enerjisi eşiği geçen tanecik azalır, etkin çarpışma azalır; bozulma tepkimeleri yavaşlar.

VOLT: Sıcaklık hem çarpışma sayısını hem etkin oranı artırır. Derişim yalnızca çarpışma sayısını artırır: tanecik çoksa çarpışma çok.

Temas yüzeyi: çayda toz şeker ile kesme şeker.

ECE: Toz şeker çabucak eriyor, kesme şeker inatçı. Şeker aynı şeker.

VOLT: Aynı ama yüzeyi farklı. Toz hâlde taneciklerin çok daha büyük kısmı suya değer: temas yüzeyi (dışarıyla değen yüz) büyük.

VOLT: Un tozu havada bu yüzden patlayabilir. Katıyı ufalamak hızı artırır.

Kutudaki tanecik sayısını iki katına çıkardın; sıcaklık aynı. Hangisi artar?

Derişim çarpışma sayısını artırır; eşiği aşan tanecik oranı sıcaklığa bağlıdır, aynı kalır. Etkin çarpışma sayısı yine artar, çünkü toplam çarpışma arttı.

Katalizör: oksijenli suya bir tutam MnO₂ tozu.

ECE: Oksijenli suya MnO₂ tozu attım, fokur fokur köpürdü. Toz bitti mi?

VOLT: Bitmedi. Katalizör (tepkimeye alçak yol açan madde) sonunda aynen kalır, harcanmaz.

VOLT: Ea düşünce eşiği geçen tanecik artar, hız artar; enzimler de böyle çalışır. ΔH değişmez: aynı tepkenler, aynı ürünler.

Tepken cinsi ve fiziksel hâl: iki tepkime, iki hız.

ECE: Gümüş nitratla tuz çözeltisi anında çökelek verdi. Demir neden yıllarca paslanıyor?

VOLT: Tepken cinsi: Ag⁺ ve Cl⁻ iyonları hazır, bağ kırılmaz, birleşiverir. Paslanmada kuvvetli bağlar kırılır: yavaş.

VOLT: Fiziksel hâl de önemli: gaz ve çözeltide tanecikler serbest, kolay çarpışır; katı yalnızca yüzeyinden.

Bence katalizör daha çok ürün verir; MnO₂ atınca köpük fışkırdı.

Ama bu yanlış.

köpüğün fışkırması hızın arttığını gösterir, miktarın değil. Katalizör Ea'yı düşürür, eşiği geçen tanecik oranını artırır; tepkenler ve ürünler aynı olduğu için ΔH ve toplam ürün aynı kalır. 10 g H₂O₂'den çıkacak O₂ katalizörle de katalizörsüz de aynıdır; fark dakikalar mı, günler mi. Sıcaklıkta da benzer bir tuzak var: sıcaklık yalnızca çarpışma sayısını değil, eşiği geçen tanecik oranını da artırır; büyük etki oradan gelir.

Çarpışma teorisiyle altı faktör (hız = çarpışma sayısı × etkin çarpışma oranı):

Tepken cinsi: iyonlar arası tepkime (bağ kırılmaz) çok hızlı; kovalent bağ kırılması gereken tepkime yavaş; bağ sayısı ve kuvveti arttıkça yavaşlar.
Fiziksel hâl: gaz > çözelti/sıvı > katı; tanecik ne kadar serbestse çarpışma o kadar çok.
Derişim ↑: birim hacimde tanecik çok → çarpışma sayısı ↑ → hız ↑.
Sıcaklık ↑: tanecikler hızlı → çarpışma sayısı ↑ ve eşiği geçen tanecik oranı ↑ → hız çok artar (buzdolabı tersini yapar).
Temas yüzeyi ↑ (katıyı ufalamak): yüzeydeki tanecik çok → çarpışma ↑ → hız ↑.
Katalizör: Ea'yı düşürür → eşiği geçen tanecik oranı ↑ → hız ↑; tükenmez, ΔH'yi değiştirmez. (Yavaşlatan maddeye inhibitör denir.)

Kelimelerle: hızı artırmak istiyorsan ya çarpışma sayısını (derişim, yüzey, sıcaklık) ya da etkin çarpışma oranını (sıcaklık, katalizör) artır.

Kapat ve kendi kelimelerinle yaz: bu kutuyu görmeden formülü ve harflerin anlamını bir kâğıda yaz, sonra karşılaştır.

Çarpışma simülasyonu ve enerji dağılımı: sıcaklık, derişim, katalizör

Önce tahmin: sıcaklığı sağa çekince yalnızca çarpışma sayısı mı artar, eşiği aşan tanecik payı da mı? Katalizör eğriyi mi kaydırır, eşik çizgisini mi? Kendine söyle, sonra dene.

Sıcaklık: 25 °C Tanecik sayısı (derişim): 10

Enerji dağılımı (Derine in): aynı kutudaki taneciklerin çarpışma enerjileri. Eşiğin sağındaki taralı alan, etkin çarpışma yapabilecek taneciklerin payıdır. Sıcaklık kaydırıcısı bu eğriyi de değiştirir.

Köprü sorusu: ekzotermik bir tepkimeyi ısıttın. İleri tepkimenin hızı ne olur?

Artar. Sıcaklık her tepkimede eşiği aşan tanecik oranını artırır: ileri de geri de hızlanır. Oyna'da "geri eşiği de göster"i aç: iki taralı alan da büyür. Hangisinin daha çok hızlandığı dengenin nereye kayacağını belirler; bunu 2. ünitede (Le Chatelier) göreceksin.

Küpü böl: temas yüzeyi kaç kat büyür?

Önce tahmin: 4 cm'lik bir küpü 8 küçük küpe bölersen toplam yüzey kaç katına çıkar? Kendine söyle, sonra dene.

Kütle hep aynı; yalnızca parça sayısı değişiyor. Bir küpün yüzeyi = 6 · kenar².

Bir düğmeye bas.

Oksijenli suya (H₂O₂) bir tutam MnO₂ ekleniyor. Ece olanları adım adım yazıyor. Hangi adım yanlış?

MnO₂ katalizördür; tepkimenin Ea'sını düşürür.
Eşik düşünce eşiği aşan tanecik oranı artar.
Etkin çarpışma artar, tepkime hızlanır; köpük hızla çıkar.
Hız arttığı için tepkime sonunda daha çok O₂ oluşur.
Tepkenler ve ürünler aynı olduğu için ΔH değişmez.

Hata 4. adımda (kavram). Hız, ürünün ne kadar sürede oluştuğunu söyler, ne kadar oluştuğunu değil. Aynı miktar H₂O₂ aynı miktar O₂ verir; katalizör yalnızca süreyi kısaltır. Sınav köşesindeki tabloda iki deney de 60 mL'de biter.

Verilen temsil: iki kutu, aynı sayıda tanecik. Oklar taneciklerin hızını gösteriyor. Ötekini üret: iki kutunun enerji dağılımı eğrisini aynı eksene çiz ve eşik çizgisini koy. Hangi kutuda eşiği aşan kısım büyük?

Cevabı göster

Tanecik resmi	Dağılım eğrisi	Cümle
B'de oklar uzun: tanecikler hızlı	B'nin eğrisi daha basık ve sağa yayılmış; eşiğin sağındaki alan büyük	B daha sıcak; eşiği aşan tanecik oranı büyük, tepkime hızlı.

Alan neye karşılık: eğrinin altındaki toplam alan tanecik sayısıdır; iki kutuda aynı, bu yüzden B'nin eğrisi basıklaşır. Eşiğin sağındaki alan etkin çarpışma yapabilen taneciklerdir. Aynı şeyi gösteren yer: kutudaki uzun oklar ile eğrinin sağa uzanan kuyruğu.

Kendine sor: Katalizör ΔH'yi değiştirir mi?

Cevap

Hayır. Katalizör yalnızca Ea'yı düşürür, hızı artırır; tepkenler ve ürünler aynı olduğu için ΔH aynı kalır.

Hız denklemi: tabloyu oku, üsleri bul

KİM.11.1.8 · Tek basamaklı tepkimelerin hız denklemi

Bu bölümde: "başlangıç derişimi – başlangıç hızı" tablosundan her tepkenin üssünü bulmayı, hız denklemini ve tepkime derecesini yazmayı, hız sabiti k'yi hesaplayıp yeni derişimler için hız tahmin etmeyi öğreneceksin. ≈ 13 dk · YKS: AYT'de yılda 0–1 soru

hız denklemi — hız = k·[A]ᵐ·[B]ⁿ
hız sabiti k — sıcaklığa bağlı, derişime değil
tepkime derecesi — üslerin toplamı m + n
tek basamaklı tepkime — tek adımda olan tepkime

Üs nereden

2A + B → C tepkimesinde [A]'nın üssünü nereden bulursun?

Ne kadar eminsin?

2A + B → C tepkimesi (tek basamaklı). Volt üç deney yaptı; her deneyde bir derişimi değiştirip diğerini sabit tuttu.

ECE: Derişimi artırınca hız artar. Ama ne kadar?

VOLT: Tablo söyler. Deney 1'den 2'ye [A] iki kat, hız dört kat: 2² = 4, A'nın üssü 2.

VOLT: Deney 1'den 3'e [B] iki kat, hız iki kat: 2¹ = 2, üs 1. Diğer derişim sabit kalmalı.

Deney 1'den 3'e [B] 2 katına çıkınca hız da 2 katına çıktı. [B] 4 katına çıksaydı hız kaç katına çıkardı?

Üs 1: 4¹ = 4 kat. Üssü 1 olan derişim kaç kat artarsa hız da o kadar artar; üs 2 olsaydı 4² = 16 kat olurdu.

Üsler belli. Şimdi denklem ve k.

ECE: O zaman formül ne oluyor?

VOLT: Hız = k·[A]²·[B]. Buna hız denklemi, üslerin toplamı 2 + 1 = 3'e tepkime derecesi denir.

VOLT: k hız sabiti tepkimenin karakteridir: sıcaklık ve katalizörle değişir, derişimle değişmez. Tek basamaklı tepkimede üsler katsayıya eşittir: 2A + B.

Deney yapmadan tahmin: [A] = 0,3 M, [B] = 0,2 M olsa hız kaç?

ECE: Deney yapmadan [A] = 0,3 M, [B] = 0,2 M için hızı söyleyebilir miyim?

VOLT: Evet, k'yi bulunca. Deney 1: 2·10⁻³ = k·(0,1)²·(0,1) = k·10⁻³ → k = 2·10⁻³/10⁻³ = 2 (birimi M⁻²·s⁻¹).

VOLT: Hız = 2·(0,3)²·(0,2) = 0,036 M/s. Katı ve saf sıvı tepkenler hız denklemine yazılmaz; derişimleri sabittir.

Bence üsler denklemdeki katsayılardır: 2A + B ise hız = k[A]²[B], tabloya gerek yok.

Ama bu yanlış.

üs deneyden gelir; katsayı yalnızca tek basamaklı (tek adımda olan) tepkimede üsse eşittir. Çok basamaklı tepkimede üs katsayıdan farklı çıkabilir; bu yüzden soru "tek basamaklı" demiyorsa tablo şart. Tablodan okumak: diğer derişim sabitken [A] 2 kat → hız 4 kat ise üs 2; hız 2 kat ise üs 1; değişmiyorsa üs 0. Bir de: derişim artınca hız artar ama k artmaz; k yalnızca sıcaklık ve katalizörle değişir.

Hız = k · [A]^m · [B]ⁿ — k: hız sabiti (sıcaklığa ve katalizöre bağlı, derişime bağlı değil); m, n: deney tablosundan bulunan üsler (tek basamaklı tepkimede denklemdeki katsayılara eşit); m + n: tepkime derecesi. Katı (k) ve saf sıvı (s) hız denklemine yazılmaz. Üs bulma: diğerleri sabitken bir derişim 2 katına çıkınca hız değişmiyorsa üs 0, 2 kat artıyorsa 1, 4 kat artıyorsa 2. k birimi: 1. derece s⁻¹, 2. derece M⁻¹·s⁻¹, 3. derece M⁻²·s⁻¹. Kelimelerle: hız, her tepkenin derişiminin üssü kadar kuvvetiyle çarpımına, bir de sabit k'ye bağlıdır. Sayıyla: 2·10⁻³ = k·(0,1)²·(0,1) → k = 2; [A] = 0,3, [B] = 0,2 → hız = 2·0,09·0,2 = 0,036 M/s.

Kapat ve kendi kelimelerinle yaz: bu kutuyu görmeden formülü ve harflerin anlamını bir kâğıda yaz, sonra karşılaştır.

Uzun ve güvenli yol

Önce k'yi bul, sonra yerine koy. Deney 1: 2·10⁻³ = k·(0,1)²·(0,1) = k·10⁻³ → k = 2. Yeni derişimler [A] = 0,3 M, [B] = 0,2 M: hız = k·[A]²·[B] = 2·(0,3)²·(0,2) = 2·0,09·0,2 = 0,036 M/s.

Kısa ama koşullu yol

Deney 1'e göre oranla. [A] 0,1 → 0,3 (3 kat) → hız 3² = 9 kat. [B] 0,1 → 0,2 (2 kat) → hız 2 kat. Toplam 9·2 = 18 kat: 18·2·10⁻³ = 0,036 M/s.

Hangisi ne zaman? Kısa yol yalnızca sıcaklık aynıyken (k değişmeden) ve üsler biliniyorken işler. k'nin kendisi ya da birimi soruluyorsa uzun yol şart. İki yol aynı sonucu veriyorsa hesabın doğru olduğuna güvenebilirsin.

Çapa: [B] sabitken [A] 2 katına çıkınca hız 4 katına çıktı: 2^m = 4 → m = 2.

Varyant 1: yalnızca hızın değişimi farklı: [A] 2 kat olunca hız 2 kat. Üs büyür mü, küçülür mü, aynı mı?

Küçülür: 2^m = 2 → m = 1.

Varyant 2: yalnızca hızın değişimi farklı: [A] 2 kat olunca hız hiç değişmedi.

Küçülür, sıfıra iner: 2^m = 1 → m = 0. A hız denklemine girmez, çünkü [A]⁰ = 1.

Varyant 3: yalnızca derişimin katı farklı: [A] 3 kat olunca hız 9 kat.

Aynı: 3^m = 9 → m = 2. Üs, katın kendisine değil, "kaçıncı kuvvet" olduğuna bakar.

Karşı-örnek: 2NO₂(g) + F₂(g) → 2NO₂F(g) için deney hız = k·[NO₂]·[F₂] veriyor: NO₂'nin katsayısı 2, üssü 1. Bu tepkime tek basamaklı değil; üs katsayıya eşit çıkmak zorunda değil. Aşağıdaki Oyna'da bu veri setini de deneyebilirsin.

Aşağıdakilerden hangisi hız sabiti k'yi değiştirmez?

Derişim hızı değiştirir, k'yi değil. k sıcaklık ve katalizörle değişir: ısıtınca da katalizör ekleyince de k büyür.

Derine in (isteğe bağlı): iki aday mekanizma, hangisi tabloyla uyumlu?

2NO₂ + F₂ → 2NO₂F için deney: hız = k·[NO₂]·[F₂]. Çok basamaklı tepkimede hızı en yavaş basamak belirler; hız denklemi o basamağın katsayılarından yazılır.

Aday 1: (yavaş) NO₂ + F₂ → NO₂F + F; (hızlı) NO₂ + F → NO₂F. Yavaş basamaktan: hız = k·[NO₂]·[F₂]. Tabloyla uyumlu. İki basamak toplanınca F sadeleşir, net tepkime çıkar.

Aday 2: tek basamak: 2NO₂ + F₂ → 2NO₂F. Buradan hız = k·[NO₂]²·[F₂] çıkar. Tabloyla uyumsuz, elenir. Ayrıca üç taneciğin aynı anda doğru açıyla çarpışması çok nadirdir.

Tablodan üsleri sen bul

Önce tahmin: X + 2Y ve 2NO₂ + F₂ katsayılarına bakınca üsler ne gelir aklına? Tablodan bulunca tutuyor mu? Önce kendine söyle, sonra tablodan bul.

Veri seti:

X + 2Y → Z tepkimesi tek basamaklı. Üsleri tablodan bul, sonra katsayılarla karşılaştır. Deney 1: [X] = 0,2 M, [Y] = 0,2 M, hız = 6·10⁻³ M/s. Deney 2: [X] = 0,4 M, [Y] = 0,2 M, hız = 1,2·10⁻² M/s. Deney 3: [X] = 0,2 M, [Y] = 0,4 M, hız = 2,4·10⁻² M/s.

X'in üssü:

Y'nin üssü:

Önce X'in, sonra Y'nin üssünü seç.

Bir tepkime için sabit sıcaklıkta: Deney 1: [A] = 0,1, [B] = 0,1 M, hız 2·10⁻³ M/s. Deney 2: [A] = 0,2, [B] = 0,1, hız 4·10⁻³. Deney 3: [A] = 0,1, [B] = 0,2, hız 8·10⁻³. [A] ve [B] birlikte 2 katına çıkarsa hız kaç katına çıkar?

Deney 1 → 2: [B] sabit, [A] 2 kat, hız 2 kat → 2^m = 2, m = 1.
Deney 1 → 3: [A] sabit, [B] 2 kat, hız 4 kat → 2ⁿ = 4, n = 2.
Hız denklemi: hız = k·[A]·[B]².
k için Deney 1: 2·10⁻³ = k·(0,1)·(0,1)² = k·10⁻³ → k = 2 M⁻²·s⁻¹.
İkisi birlikte 2 kat: hız 2 + 2 = 4 katına çıkar.

Hata 5. adımda (işlem). Katlar toplanmaz, çarpılır; her derişim kendi üssüyle girer. Doğrusu: hız = k·(2[A])·(2[B])² = 2·4·k·[A]·[B]² → 2¹·2² = 8 kat. Yeni hız: 8·2·10⁻³ = 1,6·10⁻² M/s. Makul mü? Yalnız [B]'yi 2 katına çıkarmak bile hızı 4 katına çıkarıyordu; ikisi birlikte 4'ten az olamaz.

Verilen temsil: aynı hacimde üç kutu (kırmızı: A, mavi: B) ve her kutuda ölçülen başlangıç hızı. Ötekini üret: önce bir derişim–hız tablosu, sonra hız denklemi.

Cevabı göster

Tanecik resmi	Tablo	Denklem
Kutu 1 → 2: A iki katı, hız 2 katı. Kutu 1 → 3: B iki katı, hız 4 katı.	[A]: 2, 4, 2 · [B]: 2, 2, 4 · hız: 1, 2, 4 (bağıl)	2^m = 2 → m = 1; 2ⁿ = 4 → n = 2; hız = k·[A]·[B]²

Üs neye karşılık: tanecik sayısı 2 katına çıkınca hızın kaç kat arttığı (2 kat → üs 1, 4 kat → üs 2). Aynı şeyi gösteren yer: kutudaki tanecik sayısının iki katı = tablodaki derişimin iki katı = denklemde köşeli parantezin içinin iki katı.

Kendine sor: Hız = k[X]² ise [X] 3 katına çıkınca hız kaç katına çıkar?

Cevap

3² = 9 katına. Üs 2 olduğu için derişimin katı karesiyle hıza yansır.

Soru: Aşağıdakilerden hangileri doğrudur? Doğru olanların hepsini seç, sonra kontrol et. Her yanlış hücre bu ünitenin bir yanılgısıdır.

Beher ısındıysa olay ekzotermiktir.

Bağ kırılırken enerji açığa çıkar.

O₂(g)'nin standart oluşum entalpisi sıfırdır.

Aktivasyon enerjisi büyük olan tepkime daha çok ısı verir.

Katalizör, tepkime sonunda oluşan ürün miktarını artırır.

Tepken derişimi azaldıkça ortalama hız azalır.

Tepken derişimi artınca hız sabiti k büyür.

Hız denklemindeki üsler her zaman katsayılara eşittir.

Isıtmak, ekzotermik bir tepkimenin ileri hızını da artırır.

Bugün öğrendiğim en önemli şey:

Hâlâ bulanık olan (ısı mı, hız mı; hangisi?):

Kendi örneğim (mutfakta ısı veren ya da hızlanan bir tepkime):

Hangi formül, hangi soruda?

Soruyu okurken altı çizili kelimeyi yakala; o kelime sana hangi satırı kullanacağını söyler. Mol kütleleri, bağ enerjileri, oluşum entalpileri ve suyun öz ısısı soruda verilir; sorudan al.

Formül / kural	Ne zaman kullanılır (soru ne derse)	Harfler / birimler
Kural: ΔH işareti	"ısı verir", "ortam ısınır", "termometre yükseldi" → ekzotermik, ΔH < 0. "ısı alır", "soğur" → endotermik, ΔH > 0	Sistem: tepkime; ortam: kap, hava, elin. Fiziksel olaylarda da ısı alışverişi vardır
ΔH = H_ürünler − H_tepkenler	"entalpi değişimi", enerji diyagramında tepkenler/ürünler düzeyi verilmişse	H: entalpi (kJ); ürünler aşağıdaysa eksi
q = m · c · ΔT	"kalorimetre", "su … °C ısındı", "yakıtın verdiği ısı"	q: J, m: suyun kütlesi (g), c: suyun öz ısısı (soruda, J/g·°C), ΔT: °C. 1 000 J = 1 kJ
1 g başına ısı = q / m_yakıt; kJ/mol ÷ mol kütlesi = kJ/g	"hangi yakıt daha iyi", "gram başına", "… g yakılırsa kaç kJ"	mol = kütle / mol kütlesi; ısı = mol × (kJ/mol)
1 kcal = 4,18 kJ, 1 cal = 4,18 J	"etiket", "kalori", "kilokalori"	Etiketteki "kalori" = kcal
Kural: deney değişkenleri	"bağımsız / bağımlı / kontrol değişkeni hangisi?"	Değiştirdiğin: bağımsız; ölçtüğün: bağımlı; sabit tuttuğun: kontrol
ΔH = Σ(kırılan) − Σ(oluşan)	"bağ enerjileri … verilmiştir"	Kırılan: tepkenlerin bağları; oluşan: ürünlerin bağları; her bağı sayısıyla çarp (kJ)
ΔH° = Σ n·ΔH°_f(ürünler) − Σ n·ΔH°_f(tepkenler)	"standart oluşum entalpileri … verilmiştir"	n: katsayı; elementlerin kararlı hâli için ΔH°_f = 0
ΔH = Ea_ileri − Ea_geri	"enerji diyagramı", "aktivasyon enerjisi", "katalizör eklenirse"	Ea: tepkenden (ileri) ya da üründen (geri) tepeye; katalizör Ea'yı düşürür, ΔH'yi değiştirmez
Kural: etkin çarpışma	"tepkimenin gerçekleşmesi için", "çarpışma teorisi"	Yeterli enerji (≥ eşik) + uygun doğrultu
Ortalama hız = Δ[madde] / Δt	"derişim–zaman tablosu/grafiği", "… saniyede derişim …'dan …'a"	M/s; tepken için −Δ[ ]/Δt (harcanma), ürün için Δ[ ]/Δt (oluşma)
hız_A/a = hız_B/b = tepkime hızı	"… harcanma hızı … ise … oluşma hızı kaç?"	a, b: katsayılar; katsayısı büyük olan daha hızlı
Kural: hıza etki eden faktörler	"hangi deney en hızlı", "buzdolabı", "toz / parça", "katalizör"	Derişim, sıcaklık, temas yüzeyi ↑ → çarpışma ↑; sıcaklık ve katalizör → etkin oran ↑
Hız = k · [A]^m · [B]ⁿ	"başlangıç derişimi – başlangıç hızı tablosu", "hız denklemi", "hız sabiti k"	Üs: diğerleri sabitken derişim 2 kat → hız 2ᵐ kat; derece = m + n; katı ve saf sıvı yazılmaz
k birimi	"k'nin birimi", "tepkime derecesi"	1. derece s⁻¹, 2. derece M⁻¹·s⁻¹, 3. derece M⁻²·s⁻¹; k sıcaklık ve katalizörle değişir

SORU 1 ALIŞTIR

Ece dört olayı aynı odada (oda sıcaklığı 22 °C) beherde denedi ve her seferinde beherdeki suyun son sıcaklığını ölçtü:

Olay	Başlangıç (°C)	Son (°C)
I. NaOH katısının suda çözünmesi	22	35
II. NH₄NO₃ katısının suda çözünmesi	22	9
III. Buz parçasının suda erimesi	22	14
IV. Sitrik asit + karbonat tepkimesi	22	17

Hangi olaylar ekzotermik, hangileri endotermiktir? Her birinde ΔH'nin işareti nedir?

Kural: ortam ısınırsa ekzotermik (ΔH < 0), soğursa endotermik (ΔH > 0)

Verilenleri yaz: Başlangıç hep 22 °C. Son sıcaklıklar: I 35, II 9, III 14, IV 17 °C. Sıcaklık değişimleri: I: 35 − 22 = +13; II: 9 − 22 = −13; III: 14 − 22 = −8; IV: 17 − 22 = −5 °C.
Ne isteniyor? Her olayın ekzotermik mi endotermik mi olduğu ve ΔH işareti.

termometre ortamı (suyu) ölçer. Kural: ortam ısınırsa ekzotermik, soğursa endotermik. Önce her olayın ΔT işaretini bulurum.

Üç düzey: makro: suyun sıcaklığı değişti → tanecik: katı tanecikleri ayrılıp su molekülleriyle etkileşirken enerji alınır ya da verilir → sembol: ΔH < 0 ya da ΔH > 0
Kural: su, ortamdır. Ortam ısındıysa sistem ısı vermiştir (ekzotermik, ΔH < 0); ortam soğuduysa sistem ısı almıştır (endotermik, ΔH > 0).
Sistem–ortam ayrımı: termometre ortamı ölçer; ortam ısınıyorsa ısı sistemden çıkmıştır → ekzotermik, ΔH < 0.
I: su ısındı (+13 °C) → ekzotermik, ΔH < 0.
II, III, IV: su soğudu (−13, −8, −5 °C) → endotermik, ΔH > 0.
Not: I, II ve III fiziksel olay (çözünme, erime), IV kimyasal tepkime. Isı alışverişi ikisinde de var.
Isı alışverişi hem kimyasal hem fiziksel olayda olur; ΔH işareti olayın türünden değil, ortamın ısınıp soğumasından okunur.

I ekzotermik (ΔH < 0); II, III ve IV endotermik (ΔH > 0).

dört olaydan biri suyu ısıtıyor, üçü soğutuyor. Buz erimesinin endotermik çıkması günlük hayatla uyumlu: buz elini soğutur. ΔH'nin işareti sistemin gözüyle yazılır, termometreninkiyle değil.

"Beher soğudu, demek ki tepkime ısı verdi" demek. Beher ortamdır; soğuduysa ısıyı sistem almıştır.

SORU 2 ALIŞTIR

Bir kalorimetrede 1 g etanol yakılıyor ve açığa çıkan ısının tamamı 250 g suya geçiyor. Suyun sıcaklığı 24 °C'tan 40 °C'a çıkıyor. 1 g etanolün verdiği ısı kaç kJ'dür? (suyun öz ısısı c = 4,2 J/g·°C)

q = m · c · ΔT

Verilenleri yaz: m_yakıt = 1 g, m_su = 250 g, T_ilk = 24 °C, T_son = 40 °C, c = 4,2 J/g·°C (suyun öz ısısı, soruda verildi).
Ne isteniyor? 1 g etanolün verdiği ısı (kJ).

ısıyı alan su; q = m·c·ΔT'deki m suyun kütlesidir, yakıtın değil. Yakıt 1 g olduğu için q doğrudan 1 g'ın verdiği ısıdır.

Üç düzey: makro: su 16 °C ısındı → tanecik: yanmada yeni C=O ve O–H bağları kurulur; açığa çıkan enerji su moleküllerini hızlandırır → sembol: q = m·c·ΔT
Sıcaklık artışı: ΔT = T_son − T_ilk = 40 − 24 = 16 °C.
Suyun aldığı ısı: q = m·c·ΔT = 250·4,2·16 = 16 800 J.

son adımı sen tamamla

Birim dönüşümü: 1 000 J = 1 kJ → 16 800 J = 16,8 kJ.
Isının tamamı yakıttan geldi ve yakıt 1 g: 1 g etanol 16,8 kJ verdi (sorunun varsayımıyla).

16,8 kJ

birim kJ, büyüklük birkaç on kJ: bir yakıt için makul. Ama etanolün tablo değeri yaklaşık 29,7 kJ/g; 16,8 bunun yaklaşık %57'si. Soru "ısının tamamı suya geçiyor" diyor; açık bir kapta bu varsayım tutmaz, ölçülen değer tablodan düşük çıkar.

ΔT yerine son sıcaklığı (40) yazmak. Formüldeki ΔT sıcaklık farkıdır. Bir de J'ü kJ'e çevirmeyi unutmak.

Mantıksız sonuç: Ece aynı düzenekte (250 g su, 24 °C) 1 g hidrojen yakıyor; hidrojen 143 kJ/g verir ve ısının tamamı suya geçsin. q = m·c·ΔT → 143 000 = 250·4,2·ΔT → ΔT ≈ 136 °C, yani su 24'ten 160 °C'a çıkar. Yol doğru görünüyor, sonuç saçma. Hangi varsayım yanlış?

Su 1 atm'de 100 °C'ta kaynar; sıcaklık 100'ü geçmez, fazla ısı suyu buhara çevirir. q = m·c·ΔT yalnızca hâl değişmezken geçerlidir. Gerçek bir kapta ısının bir kısmı zaten havaya da gider.

SORU 3 ALIŞTIR

Metanın yanma entalpisi −890 kJ/mol, hidrojenin yanma entalpisi −286 kJ/mol'dür. (a) 8 g metan yanınca kaç kJ ısı açığa çıkar? (b) Gram başına hangisi daha çok ısı verir? (C = 12, H = 1)

mol = kütle / mol kütlesi; ısı = mol × (kJ/mol); kJ/g = (kJ/mol) ÷ mol kütlesi

Verilenleri yaz: CH₄ için −890 kJ/mol, H₂ için −286 kJ/mol, m_CH₄ = 8 g, C = 12, H = 1 (mol kütleleri, soruda verildi).
Ne isteniyor? (a) 8 g metanın verdiği ısı; (b) gram başına daha çok ısı veren yakıt.

yanma entalpisi 1 mol içindir. (a) için kütleyi mole çeviririm; (b) için yakıtları aynı kütlede karşılaştırırım: kJ/mol ÷ mol kütlesi = kJ/g.

Üç düzey: makro: 8 g doğal gaz yanıyor → tanecik: 0,5 mol metan molekülü, her biri 2 O₂ molekülüyle → sembol: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, ΔH = −890 kJ
Metanın mol kütlesi: M_CH₄ = 12 + 4·1 = 16 g/mol. Hidrojeninki: M_H₂ = 2·1 = 2 g/mol.
Mol kütlesi = moleküldeki atom kütlelerinin toplamı; sonra mol = kütle / mol kütlesi.
(a) mol = kütle / M = 8/16 = 0,5 mol. Isı = 0,5·890 = 445 kJ açığa çıkar.
(b) Gram başına: metan 890/16 = 55,6 kJ/g; hidrojen 286/2 = 143 kJ/g.
Yakıtlar aynı kütlede karşılaştırılır: kJ/mol ÷ mol kütlesi (g/mol) = kJ/g.
143 > 55,6 → gram başına hidrojen çok daha fazla ısı verir (üstelik ürünü yalnızca su).

(a) 445 kJ · (b) hidrojen (143 kJ/g, metan 55,6 kJ/g)

445 kJ, 890'ın yarısı; 8 g da 16 g'ın yarısı, tutarlı. Birim kJ. Gram başına hidrojen yaklaşık 2,6 kat önde; roketlerde sıvı hidrojen kullanılmasıyla uyumlu.

Mol başına değeri (890 > 286) görüp "metan daha iyi" demek. Yakıtları karşılaştırırken aynı kütleye (gram başına) bak.

SORU 4 UYGULA

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) tepkimesinin ΔH değerini bağ enerjilerinden hesaplayın. (Ortalama bağ enerjileri, kJ/mol: C–H 413, O=O 498, C=O 799, O–H 463)

ΔH = Σ(kırılan bağ enerjileri) − Σ(oluşan bağ enerjileri)

Verilenleri yaz: C–H 413, O=O 498, C=O 799, O–H 463 kJ/mol (soruda verildi). Tepkime: 1 CH₄ + 2 O₂ → 1 CO₂ + 2 H₂O.
Ne isteniyor? Tepkimenin ΔH değeri.

bağ enerjileri verildiği için ΔH = kırılan − oluşan. Önce molekülleri çizip her bağı sayarım; en sık hata sayımda yapılır.

Üç düzey: makro: doğal gaz yanıyor → tanecik: 4 C–H ve 2 O=O bağı kopuyor; 2 C=O ve 4 O–H bağı kuruluyor → sembol: ΔH = Σ(kırılan) − Σ(oluşan)
Kırılan bağları say (tepkenler): CH₄'te 4 C–H; 2 O₂'de 2 O=O.
Kırılan toplam: 4·413 + 2·498 = 1 652 + 996 = 2 648 kJ.
Oluşan bağları say (ürünler): CO₂'de 2 C=O; 2 H₂O'da 2·2 = 4 O–H.

son adımı sen tamamla

Oluşan toplam: 2·799 + 4·463 = 1 598 + 1 852 = 3 450 kJ.
ΔH = kırılan − oluşan = 2 648 − 3 450 = −802 kJ. Eksi → ekzotermik.

ΔH = −802 kJ (ekzotermik)

eksi çıktı; yanma hep ekzotermiktir, tutarlı. Birim kJ. 4. bölümde oluşum entalpileriyle (su gaz) −803 kJ bulunur; bu kadar yakın olması iki yolun da doğru kullanıldığını gösterir. Küçük fark ortalama bağ enerjilerinden gelir.

Suda 2 O–H bağı olduğunu unutup 2 H₂O için 2 O–H saymak (4 olmalı). Bir de "oluşan − kırılan" yazıp işareti ters bulmak.

SORU 5 UYGULA

C₂H₅OH(s) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(s) tepkimesinin standart entalpi değişimi kaç kJ'dür? (Standart oluşum entalpileri, kJ/mol: C₂H₅OH(s) −278, CO₂(g) −394, H₂O(s) −286)

ΔH° = Σ n·ΔH°_f(ürünler) − Σ n·ΔH°_f(tepkenler)

Verilenleri yaz: ΔH°_f: C₂H₅OH −278, CO₂ −394, H₂O(s) −286 kJ/mol (soruda verildi). O₂ element, ΔH°_f = 0. Katsayılar: 1, 3 → 2, 3.
Ne isteniyor? Tepkimenin standart entalpisi ΔH°.

oluşum entalpileri verildiği için ürünler − tepkenler. Her değeri katsayısıyla çarparım; O₂ element olduğu için 0 alırım.

Üç düzey: makro: alkol (etanol) yanıyor → tanecik: 1 etanol molekülü 3 O₂ ile tepkimeye giriyor; 2 CO₂ ve 3 H₂O oluşuyor → sembol: ΔH° = Σn·ΔH°_f(ürünler) − Σn·ΔH°_f(tepkenler)
Ürünler toplamı: 2·(−394) + 3·(−286) = −788 + (−858) = −1 646 kJ.
Tepkenler toplamı: 1·(−278) + 3·0 = −278 kJ.
ΔH° = Σ n·ΔH°_f(ürünler) − Σ n·ΔH°_f(tepkenler); her değer katsayısıyla çarpılır, element (O₂) için ΔH°_f = 0.
ΔH° = ürünler − tepkenler = −1 646 − (−278) = −1 646 + 278 = −1 368 kJ.
Eksi bir sayıyı çıkarmak, onu toplamaktır: −(−278) = +278.
Eksi → ekzotermik; etanol yanınca 1 mol için 1 368 kJ ısı çıkar.

ΔH° = −1 368 kJ

−1 368 kJ, 1 mol etanol (46 g) için. Gram başına 1 368 / 46 ≈ 29,7 kJ/g: kalorimetre bölümündeki tablo değeriyle aynı. Yanma olduğu için eksi çıkması beklenir.

O₂ için tablodan değer aramak (element, sıfır) ve "eksi eksi"yi toplayıp −1 924 bulmak. Tepkenler toplamını çıkarırken işaret değişir.

SORU 6 UYGULA

Aşağıdaki enerji diyagramına göre tepkimenin ileri aktivasyon enerjisi, geri aktivasyon enerjisi ve ΔH'si kaç kJ'dür? Katalizör eklenince tepenin enerjisi 100 kJ'e iniyor; bu üç değer nasıl değişir?

Ea_ileri = tepe − tepkenler; Ea_geri = tepe − ürünler; ΔH = Ea_ileri − Ea_geri

Verilenleri yaz: Grafikten: tepkenler 40 kJ, tepe 130 kJ, ürünler 90 kJ. Katalizörlü tepe 100 kJ (soruda verildi).
Ne isteniyor? Ea_ileri, Ea_geri, ΔH; katalizörle bunların değişimi.

grafikten üç düzeyi okurum: tepkenler, tepe, ürünler. Ea'lar tepeye olan farktır, ΔH düzeyler farkıdır. Katalizör yalnızca tepeyi alçaltır.

Üç düzey: makro: tepkime ısı alıyor mu, veriyor mu? → tanecik: tepede bağlar yarı kırık yarı kurulu: aktifleşmiş kompleks → sembol: ΔH = Ea_ileri − Ea_geri

buradan sonrasını sen çöz

Ea_ileri = tepe − tepkenler = 130 − 40 = 90 kJ.
Ea_geri = tepe − ürünler = 130 − 90 = 40 kJ.
ΔH = Ea_ileri − Ea_geri = 90 − 40 = +50 kJ. Kontrol: ΔH = ürünler − tepkenler = 90 − 40 = +50 kJ ✓. Artı → endotermik.
Katalizörle tepe 100 kJ: Ea_ileri = 100 − 40 = 60 kJ; Ea_geri = 100 − 90 = 10 kJ; ΔH = 60 − 10 = +50 kJ, değişmedi.

Ea_ileri = 90 kJ, Ea_geri = 40 kJ, ΔH = +50 kJ; katalizörle 60 kJ, 10 kJ ve yine +50 kJ.

ürünler (90) tepkenlerden (40) yukarıda; ΔH'nin artı çıkması beklenir: +50. Katalizörle iki engel de aynı miktarda (30 kJ) düştü, fark aynı kaldı. Birimler kJ.

Ea_geri'yi tepkenlerden ölçmek. Geri tepkime ürünlerden başlar; Ea_geri ürünler düzeyinden tepeye ölçülür. Katalizör ΔH'yi değiştirmez.

SORU 7 DERİNLEŞ · istersen atla

N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g) tepkimesinde H₂ derişimi zamanla şöyle ölçülüyor:

t (s)	0	20
[H₂] (M)	0,60	0,30

Bu aralıkta H₂'nin harcanma hızı, N₂'nin harcanma hızı, NH₃'ın oluşma hızı ve tepkime hızı kaç M/s'dir?

Ortalama hız = Δ[madde]/Δt; hız_N₂/1 = hız_H₂/3 = hız_NH₃/2 = tepkime hızı

Verilenleri yaz: [H₂]_ilk = 0,60 M, [H₂]_son = 0,30 M, Δt = 20 − 0 = 20 s. Katsayılar N₂ : H₂ : NH₃ = 1 : 3 : 2.
Ne isteniyor? Üç maddenin hızı ve tepkime hızı.

önce derişimi verilen maddenin (H₂) hızını Δ[ ]/Δt ile bulurum; diğerlerini katsayı oranıyla. Katsayısı büyük olan daha hızlı harcanır ya da oluşur.

Üç düzey: makro: H₂ gazı azalıyor, NH₃ birikiyor → tanecik: her 1 N₂ ve 3 H₂ gidince 2 NH₃ gelir → sembol: hız_N₂/1 = hız_H₂/3 = hız_NH₃/2
H₂ harcanma hızı = −Δ[H₂]/Δt = −(0,30 − 0,60)/20 = 0,30/20 = 0,015 M/s.
Harcanma hızı = −Δ[tepken]/Δt; tepken azaldığı için fark eksi çıkar, baştaki eksi hızı artı yapar.
Katsayı oranı: hız_N₂/1 = hız_H₂/3 → hız_N₂ = 0,015/3 = 0,005 M/s.
hız_NH₃/2 = hız_H₂/3 → hız_NH₃ = 0,015·2/3 = 0,010 M/s.
Hızlar katsayılarla orantılıdır: hız_A/a = hız_B/b; katsayısı büyük olan daha hızlı harcanır ya da oluşur.
Tepkime hızı = herhangi bir maddenin hızı ÷ katsayısı = 0,015/3 = 0,005 M/s (N₂'nin hızıyla aynı, katsayısı 1).

H₂: 0,015 M/s · N₂: 0,005 M/s · NH₃: 0,010 M/s · tepkime hızı 0,005 M/s

birimler M/s. Sıralama H₂ (0,015) > NH₃ (0,010) > N₂ (0,005), katsayıların sırasıyla (3 > 2 > 1) aynı. Hızların oranı 3 : 2 : 1, katsayılarla tutarlı.

Bütün maddelerin hızını aynı sanmak. Katsayısı 3 olan H₂, katsayısı 1 olan N₂'den 3 kat hızlı harcanır.

SORU 8 DERİNLEŞ · istersen atla

2NO(g) + O₂(g) → 2NO₂(g) tek basamaklı tepkimesi için sabit sıcaklıkta şu veriler ölçülüyor:

Deney	[NO] (M)	[O₂] (M)	Başlangıç hızı (M/s)
1	0,20	0,10	1,2·10⁻²
2	0,40	0,10	4,8·10⁻²
3	0,20	0,30	3,6·10⁻²

Hız denklemini, tepkime derecesini ve k'yi bulun. [NO] = 0,10 M, [O₂] = 0,20 M iken başlangıç hızı kaç olur?

Hız = k · [NO]^m · [O₂]ⁿ

Verilenleri yaz: Deney 1: [NO] = 0,20, [O₂] = 0,10, hız 1,2·10⁻²; Deney 2: 0,40, 0,10, 4,8·10⁻²; Deney 3: 0,20, 0,30, 3,6·10⁻² (M ve M/s). Tahmin için [NO] = 0,10 M, [O₂] = 0,20 M.
Ne isteniyor? m, n, hız denklemi, derece, k ve yeni derişimlerde hız.

üsleri, yalnızca bir derişimin değiştiği iki deneyden bulurum. Sonra bir deneyi yerine koyup k'yi, en son yeni hızı hesaplarım.

Üç düzey: makro: NO gazı havada kahverengi NO₂'ye dönüşüyor → tanecik: 2 NO ve 1 O₂ molekülü aynı anda çarpışıyor (tek basamak) → sembol: hız = k·[NO]^m·[O₂]ⁿ

buradan sonrasını sen çöz

NO'nun üssü: Deney 1 → 2'de [O₂] sabit, [NO] 0,40/0,20 = 2 kat; hız 4,8·10⁻²/1,2·10⁻² = 4 kat. 2^m = 4 → m = 2.
O₂'nin üssü: Deney 1 → 3'te [NO] sabit, [O₂] 0,30/0,10 = 3 kat; hız 3,6·10⁻²/1,2·10⁻² = 3 kat. 3ⁿ = 3 → n = 1.
Hız = k·[NO]²·[O₂]; derece = 2 + 1 = 3. (Tek basamaklı: üsler katsayılarla aynı çıktı, tutarlı.)
k için Deney 1: 1,2·10⁻² = k·(0,20)²·(0,10) = k·0,04·0,10 = k·4·10⁻³ → k = 1,2·10⁻²/4·10⁻³ = 3 M⁻²·s⁻¹.
ara adımı göster
(0,20)² = 0,04; 0,04·0,10 = 0,004 = 4·10⁻³. İki tarafı 4·10⁻³'e böl: k = 1,2·10⁻² / 4·10⁻³ = 12·10⁻³ / 4·10⁻³ = 3.
Tahmin: hız = 3·(0,10)²·(0,20) = 3·0,01·0,20 = 6·10⁻³ M/s.

Hız = 3·[NO]²·[O₂], 3. derece, k = 3 M⁻²·s⁻¹; yeni hız 6·10⁻³ M/s

oranla kontrol: Deney 1'e göre [NO] yarıya indi (0,20 → 0,10), hız (1/2)² = 1/4'üne iner; [O₂] 2 katına çıktı, hız 2 katına çıkar. 1,2·10⁻²·(1/4)·2 = 6·10⁻³ M/s, aynı sonuç. Birim M/s.

Deney 2 ile 3'ü karşılaştırmak: ikisinde de iki derişim birden farklı, üs bulunamaz. Her zaman yalnız bir derişimin değiştiği iki deneyi seç.

SINAV KÖŞESİ

Ece iki özdeş kapta, aynı sıcaklıkta, eşit hacimde ve eşit derişimde oksijenli su (H₂O₂) çözeltisinin bozunmasını izliyor: 2H₂O₂(suda) → 2H₂O(s) + O₂(g). Kaplardan yalnızca birine bir tutam MnO₂ ekliyor ve çıkan O₂ gazının hacmini 30 saniyede bir ölçüyor.

t (s)	0	30	60	90	120
V_O₂, MnO₂'li (mL)	0	36	52	60	60
V_O₂, MnO₂'siz (mL)	0	8	15	21	26

Buna göre,
I. MnO₂'li deneyde 0–30 s aralığında O₂'nin ortalama oluşma hızı 1,2 mL/s'dir.
II. Katalizör, tepkime sonunda oluşan toplam O₂ hacmini artırmıştır.
III. Her iki deneyde de tepkime hızı zamanla azalmıştır.
yargılarından hangileri doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III

Ortalama hız = ΔV/Δt; katalizör Ea'yı düşürür, ürün miktarını ve ΔH'yi değiştirmez; hız zamanla azalır

Soruyu sökme:

Ne veriliyor? İki kapta aynı miktarda H₂O₂ (eşit hacim × eşit derişim), aynı sıcaklık; tek fark MnO₂. İki deneyin O₂ hacmi–zaman verisi (tablo ve grafik).
Ne isteniyor? Üç yargının doğruluğu: bir aralıktaki ortalama hız (I), toplam ürün miktarı (II), hızın zamanla değişimi (III).

her yargıyı ayrı sınarım: I için hesap (ΔV/Δt), II için katalizör kuralı, III için tablodaki 30 s'lik artışlar.

Üç düzey: makro: köpük ve gaz hacmi → tanecik: H₂O₂ molekülleri azaldıkça çarpışma azalır; MnO₂ yüzeyi alçak bir yol açar → sembol: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂; hız = ΔV/Δt
Hangi kavram / şekil? Ortalama hız = ΔV/Δt (derişim yerine hacim, aynı mantık). Katalizör: Ea düşer, hız artar; tepkenler ve ürünler aynı kaldığı için toplam ürün ve ΔH aynı. Grafikte eğim = hız; eğri düzleşince tepkime bitmiş demektir.
Birim kontrolü / okuma tuzağı: hız mL/s: 36 mL / 30 s = 1,2 mL/s. "Eşit hacimde ve eşit derişimde" → aynı mol H₂O₂ → aynı toplam O₂. "120 s'de 26 mL" tepkimenin bittiği anlamına gelmez; kırmızı eğri hâlâ yükseliyor, sonunda o da 60 mL'ye ulaşır.

Çözüm:

I: MnO₂'li deneyde 0 → 30 s'de ΔV = 36 − 0 = 36 mL; ortalama hız = 36/30 = 1,2 mL/s. Doğru.
II: Katalizör yalnızca süreyi kısaltır. Aynı miktarda H₂O₂ aynı miktarda O₂ verir (60 mL); MnO₂'siz deney 120 s'de bitmemiştir, bitince o da 60 mL olur. Yanlış.
III: 30 s'lik aralıklardaki artışlar MnO₂'li: 36, 16, 8, 0 mL; MnO₂'siz: 8, 7, 6, 5 mL. İkisinde de azalıyor: H₂O₂ tükendikçe çarpışma azalır. Doğru.

D (I ve III)

1,2 mL/s: 30 s'de 36 mL, birimi mL/s. İki deney aynı miktarda H₂O₂ ile başladığı için ikisi de 60 mL'de biter; katalizör yalnızca bu sonun ne kadar erken geldiğini değiştirir.

"Köpük daha çok çıktı, demek ki daha çok ürün" demek: bu, "katalizör ürün miktarını artırır" yanılgısıdır. Katalizör hızı değiştirir, miktarı değil.

SINAV KÖŞESİ · a → b → c

Kışın yollara serpilen kalsiyum klorür (CaCl₂) suda çözünürken ısı verir. Ece strafor bir bardakta 50 g suya 5 g CaCl₂ atıyor. Suyun sıcaklığını 30 saniyede bir ölçüp grafiğe geçiriyor. (Suyun öz ısısı c = 4,2 J/g·°C)

(a) Suyun başlangıç sıcaklığı ve ulaştığı en yüksek sıcaklık kaç °C'tur?
(b) Suyun aldığı ısı kaç kJ'dür?
(c) 60. saniyeden sonra sıcaklık neden yavaşça düşüyor? Hesapta neden en yüksek sıcaklık kullanılır?

q = m · c · ΔT

Verilenleri yaz: m_su = 50 g, m_CaCl₂ = 5 g, c = 4,2 J/g·°C (soruda verildi); sıcaklıklar grafikte.
Ne isteniyor? (a) grafikten iki sıcaklık; (b) suyun aldığı ısı q; (c) grafiğin düşen kısmının nedeni.

(a) yalnızca okuma, (b) tek formül, (c) grafikten çıkarım. Isıyı alan su olduğu için q = m·c·ΔT'deki m suyun kütlesidir.

Üç düzey: makro: strafor bardaktaki su ısınıyor → tanecik: Ca²⁺ ve Cl⁻ iyonları su molekülleriyle sarılırken enerji açığa çıkıyor → sembol: q = m·c·ΔT; ΔH < 0

(a) doğrudan okuma: cevabı gör

Başlangıç (t = 0): 20 °C. En yüksek nokta 60. saniyede: 32 °C.

(b) tek adım hesap: cevabı gör

ΔT = T_{en yüksek} − T_ilk = 32 − 20 = 12 °C. q = m·c·ΔT = 50·4,2·12 = 2 520 J. Birim dönüşümü: 1 000 J = 1 kJ → 2,52 kJ.

Çözünme yaklaşık 60. saniyede bitti; artık ısı açığa çıkmıyor. Sıcak su ve bardak ısıyı yavaşça odaya (ortama) veriyor, sıcaklık düşüyor. En yüksek sıcaklık kaybın en az olduğu andır; ΔT için onu alırız. Kayıp hiç olmasaydı sıcaklık biraz daha yükselirdi, yani gerçek ΔT 12 °C'tan biraz büyüktür.

(a) 20 °C ve 32 °C · (b) 2,52 kJ · (c) ısı kaybı; en yüksek sıcaklık kaybın en az olduğu an

2,52 kJ, 50 g suyu 12 °C ısıtan ısı; birim kJ. Su 100 °C'a yaklaşmadı, hâl değişimi yok, formül geçerli. Sıcaklık yükseldiğine göre çözünme ekzotermik, ΔH < 0.

m için 5 g (yalnızca tuz) almak: ısınan su, tuz değil. Tuzu da katıp 55 g alırsan sonuç biraz değişir (2,77 kJ); soru hangisini söylüyorsa onu kullan. Bir de ΔT için son ölçümü (29 °C) almak.