Reaksiyon Isılarının Ölçülmesi
Termodinamiğin birinci yasası, kimyasal reaksiyonlar için uygulanıyorsa
termokimya olarak adlandırılır. Termokimyada, kimyasal reaksiyonlarda absorbe edilen veya dışarıya verilen
ısının ölçülmesi ve hesaplanması ile ilgilenilir. Bu nedenle yüksek bir pratik öneme sahiptir.
Termokimya ayrıca göreli enerjilerin veya kimyasal bileşiklerin entalpi içeriklerinin ortaya çıkartılması veya hesaplanmasına olanak sağlar.
Termokimya kimyasal reaksiyon dengeleri için gerekli verileri de sağlar.
Pekçok kimyasal reaksiyonun yalnızca birkaçında reaksiyon ısıları tam olarak doğrudan belirlenebilir. Kalorimetre çalışması yaparak reaksiyon ısılarının doğru belirlenebilmesi için
incelenen reaksiyon hızlı, tamamlanan ve ürünün ne olduğu belli olmalıdır. Bu özellikleri taşıyan reaksiyon sayısı çok fazla değildir.
Organik kimya alanında, yanma reaksiyonlarında oldukça yararlıdır. Yalnızca karbon ve hidrojenden meydana gelmiş bir bileşik, aşırı oksijen ile yakılırsa
ortaya çıkan ürünler CO2 ve H2O dur. Diğer elementleri içeren organik bileşikler için ürünler daima belirlenemez, fakat yanma reaksiyonları sık olarak pratik değildir.
Yanma ısısı genellikle şekildeki gibi bir kalorimetre bombası kullanılarak belirlenir.
Belli ağırlıktaki örnek, reaksiyon kabı içerisindeki kaba konur ve bomba yaklaşık 30 atm. basınç altında oksijen ile doldurulur.
örnek içindeki ince bir tel elektrik akımı ile ısıtılarak reaksiyon başlatılır. Reaksiyon başladığında reaksiyon hızlı şekilde gerçekleşir ve büyük miktarda ısı açığa çıkar. Bu ısı calorimetre etrafındaki suyun sıcaklığın artışından belirlenir.
Kalorimetreyi kalibre edebilmek için öncelikle yanma ısısı belli bir madde kullanılır. Bomba ve su odası çevresinden dikkatli bir şekilde izole edilmiştir. Bu nedenle düzenek adyabatik kalorimetre olarak adlandırılır.
Yanma ısıları genellikle mol başına yüzlerce vaya binlerce mol büyüklüğündedir ve dikkatli bir çalışma ile % 0.01 den daha hassas olarak belirlenebilir.
Bazı moleküllerin yanma ısıları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
| 25 oC de sabit basınç altındaki yanma ısıları |
|
KJ mol-1 |
|
KJ mol-1 |
|
KJ mol-1 |
| H2(g) |
285.84 |
n-bütan(g) |
2878.51 |
Etanol(s) |
1366.95 |
| C(grafit) |
293.51 |
İzobütan(g) |
2871.65 |
Asetik asit(s) |
872.4 |
| CO(g) |
282.99 |
n-heptan(g) |
4811.2 |
Glikoz(k) |
2815.8 |
| CH4(g) |
890.35 |
Etilen(g) |
1410.97 |
Sakkaroz(k) |
5646.7 |
| C2H6(g) |
1559.88 |
Asetilen(g) |
1299.63 |
|
|
| C3H8(g) |
2220.07 |
Benzen(g) |
3301.51 |
|
|
Reaksiyonların ikinci önemli tipi ise bazı organik türlerin hidrojenasyonu için geçerlidir. Doymamış bileşiklere hidrojen katılarak kalorimetrik çalışmalar yapılır.
Bu tip reaksiyonlar oksidasyon reaksiyonlarından daha az ısı verirler ve bu nedenle bileşikler arasındaki enerji farklılığı daha küçüktür.
Anorganik reaksiyon ısıları, örneğin sulu çözeltide meydana gelen reaksiyonlar kalorimetre kullanılarak temelede izole edilmiş atmosfere açık birr kapta ölçülebilir. Nötralizasyon, çözünme ve kompleks oluşum ısıları da çalışılabilir.
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)