Question

Difficulty: HardBağ Enerjileri ile Tepkime Entalpisi Hesabı

Roket yakıtı olarak da kullanılan hidrazin (N2H4N_2H_4) ve hidrojen peroksit (H2O2H_2O_2) gazları arasındaki tepkimenin denklemi ve bu tepkimenin standart entalpi değişimi aşağıda verilmiştir:

N2H4(g)+2H2O2(g)→N2(g)+4H2O(g)ΔH∘=−784 kJN_2H_4(g) + 2H_2O_2(g) \rightarrow N_2(g) + 4H_2O(g) \quad \Delta H^\circ = -784\text{ kJ}

Tepkimede yer alan bazı bağların ortalama bağ enerjileri tablodaki gibidir:

Bağ TürüOrtalama Bağ Enerjisi (kJ/mol)
N−HN-H391
O−OO-O143
O−HO-H463
N≡NN\equiv N941

Buna göre, N2H4N_2H_4 molekülündeki azot-azot tekli bağının (N−NN-N) ortalama bağ enerjisi kaç kJ/mol\text{kJ/mol}'dür?

  1. 159Answer
  2. B
    302
  3. C
    1228
  4. D
    1727
  5. E
    2011

Answer

Azot-azot tekli bağının (N−NN-N) ortalama bağ enerjisi 159 kJ/mol'dür.
Doğru yanıt, bağ enerjileri formülü doğru uygulanarak azot-azot tekli bağının enerjisinin 159 kJ/mol olarak hesaplandığı seçenektir. Formül ΔH∘=Ekırılan−Eolus¸an\Delta H^\circ = E_{\text{kırılan}} - E_{\text{oluşan}} şeklindedir ve bu bağıntıdan bilinmeyen azot-azot tekli bağ enerjisi çekildiğinde 159 kJ/mol değeri elde edilir.

Step-by-Step Solution

1
Tepkimeye giren ve çıkan moleküllerin açık yapıları incelenerek kırılan ve oluşan bağların say��ları belirlenir.
Girenlerde (kırılan bağlar): 4 mol N−HN-H, 1 mol N−NN-N, 2 mol O−OO-O, 4 mol O−HO-H bağı. Ürünlerde (oluşan bağlar): 1 mol N≡NN\equiv N, 8 mol O−HO-H bağı.
Bağ enerjileriyle entalpi hesabı yapabilmek için tüm moleküllerdeki bağ türleri ve sayıları eksiksiz belirlenmelidir.
2
Hem girenlerde hem de ürünlerde ortak olan O−HO-H bağları sadeleştirilerek matematiksel işlem kolaylaştırılır.
Girenlerdeki 4 mol O−HO-H bağı ile ürünlerdeki 8 mol O−HO-H bağı sadeleştirildiğinde; girenlerde net O−HO-H bağı kalmaz, ürünlerde ise net 4 mol O−HO-H bağı kalır.
Ortak bağların sadeleştirilmesi, işlem basamaklarını azaltarak hata yapma olasılığını düşürür.
3
Kırılan bağların (girenlerin) net enerjisi, bilinmeyen N−NN-N bağ enerjisine xx denilerek ifade edilir.
Ekırılan=4×E(N−H)+E(N−N)+2×E(O−O)=4(391)+x+2(143)=1850+x kJE_{\text{kırılan}} = 4 \times E(N-H) + E(N-N) + 2 \times E(O-O) = 4(391) + x + 2(143) = 1850 + x\text{ kJ}
Bağ kırılması endotermik bir olaydır ve girenlerin bağ enerjilerinin toplamına eşittir.
4
Oluşan bağların (ürünlerin) net enerjisi hesaplanır.
Eolus¸an=E(N≡N)+4×E(O−H)=941+4(463)=2793 kJE_{\text{oluşan}} = E(N\equiv N) + 4 \times E(O-H) = 941 + 4(463) = 2793\text{ kJ}
Bağ oluşumu ekzotermiktir ve ürünlerin net bağ enerjileri toplamı açığa çıkan enerjiyi gösterir.
5
Tepkime entalpisi formülü (ΔH∘=Ekırılan−Eolus¸an\Delta H^\circ = E_{\text{kırılan}} - E_{\text{oluşan}}) kullanılarak bilinmeyen xx değeri bulunur.
−784=(1850+x)−2793-784 = (1850 + x) - 2793 −784=x−943-784 = x - 943 x=943−784=159 kJ/molx = 943 - 784 = 159\text{ kJ/mol}
Tepkimenin entalpi değişimi, kırılan bağların toplam enerjisinden oluşan bağların toplam enerjisi çıkarılarak hesaplanır.

Key Concept

Bağ Enerjileri ile Tepkime Entalpisi Hesabı
Rate this question