Skip Navigation

Bölüm 6, Ders 7:

Kimyasal reaksiyonla enerji değişimi

Temel Kavramlar

  • Eğer iki madde birbiriyle reaksiyona girerek reaksiyon sıcaklığı azalır ve dışarıdan ısı alırsa, reaksiyon endotermiktir.
  • Eğer iki madde birbirleriyle reaksiyona girerek reaksiyon sıcaklığı artar ve dışarıya ısı verirse, reaksiyon ekzotermiktir.
  • Bir kimyasal reaksiyonda girenler kısmında bağ kırılması ürünler kısmında ise bağ oluşumu gerçekleşir.
  • Bağı kırmak için enerjiye ihtiyaç vardır.
  • Bağ oluştuğunda enerji açığa çıkar. Yani enerji açığa çıkıyorsa bağ oluşmuş demektir.
  • Endotermik reaksiyonlarda bağları kırmak için gereken enerji bağların oluşması sırasında çıkan enerjiden daha fazladır. Yani bağları kırmak için fazla enerjiye ihtiyaç duyar.
  • Ekzotermik reaksiyonlarda bağları kırmak için gereken enerji bağların oluşması sırasında çıkan enerjiden daha azdır. Yani bağlar oluştuğunda daha fazla enerji çıkar.

Özet

Öğrenciler iki kimyasal reaksiyon deneyi yapacaklar. İlkinde sıcaklık azalacak (endotermik) ve ikincisinde ise sıcaklık artacak (ekzotermik). Daha önce bölüm 5—te izlediğimiz animasyona bir dönüş yaparak, bağ kırıldığında enerji alımı ve yeni bir bağ oluştuğunda enerji salınımı animasyonunu tekrar izleyecekler. Böylelikle öğrenciler endotermik ve ekzotermik reaksiyonlarının ne olduğunu açıklayabilecekler.

Amaç

Öğrenciler ekzotermik ve endotermik reaksiyonlarını tanımlayabilecekler. Ayrıca, bağ oluşumu ve bağ kırılması sırasında enerji değişimlerini endotermik ve ekzotermik ile ilişkilendirebilecekler.

Değerlendirme

Etkinlik sayfası, her biri 5E kuramı ders planının “değerlendirme” bileşeni olarak hizmet verecektir. Etkinlik sayfaları öğrencinin anlamasını ve gelişmesini sağlayan biçimlendirici değerlendirmelerdir. Çok resmi olan özetleyici değerlendirme her bölümün sonunda yer almaktadır.

Güvenlik

Öğrencilerin gözlük taktığından emin olun.

Her Grup için malzemeler

  • Sirke
  • Karbonat
  • Kalsiyum klorür
  • Su
  • Termometre
  • 4 küçük bardak
  • Sıcak el kompresi “El ısıtıcısı”(Tek Kullanımlık)
  • Kendi kendine şişebilen balon

Ek Değerlendirme için malzemeler (İsteğe bağlı)

  • Magnezyum sülfat
  • Sodyum karbonat
  • Sitrik asit
  • Universal indikatör

  1. GİRİŞ-ENGAGE

    Kimyasal reaksiyonlardaki sıcaklık değişiminin tartışılması

    Öğrencilere bu derste kimyasal reaksiyonlarla sıcaklık değişimlerini inceleyeceklerini söyleyin. Bölüm 6 ders 5’te yapılan hidrojen peroksidin ayrışma reaksiyonu ve bakır (II) sülfat ile Alüminyum folyonun birbiriyle tepkimesi sonucu oluşan sıcaklık artışlarını hatırlatın. Sıcaklık artışlarının kimyasal bir reaksiyon sonucu oluştuğunu söyleyin.

    Video yansıtma (Termit Reaksiyon).

    Öğrencilere açıklayın: Termit reaksiyonu, dışarıdan sıcaklık verilmesiyle alüminyumun ve demir oksit (pas)’in birbiriyle reaksiyona girerek saf demir ve alüminyum oksit oluşturduğu reaksiyondur. Deneyde, bir küçük kiremit saksı içerisine alüminyum ve demir oksit tozları yerleştirilmiştir. Reaksiyonun başlaması için bir kıvılcım sıcaklığı verilmiştir. Isı almadan termit reaksiyonu başlamaz. Bu reaksiyon sonucu çok yüksek ısı miktarı dışarı çıkmıştır.

    Video yansıtma (Azot tri iyodür Reaksiyonu).

    Öğrencilere açıklayın: Amonyak ve iyot karıştırılıp kurutulduğunda işte size azot tri iyodür. Azot tri iyodür o kadar hassas bir moleküldür ki çok hafif bir temas olduğunda ekzotermik reaksiyon olarak ayrışır ve iyot buharı ve azot gazı açığa çıkar. Üzerine kıl düşse bile patlar. Videoda tüy temasıyla patladığını görmektesiniz.

    Video yansıtma (Beyaz fosfor Reaksiyonu).

    Öğrencilere açıklayın: Bir çözücü içerisinde çözünmüş olan fosfor bir kâğıt parçası üzerine damlatılıyor. Su buharlaştığında beyaz fosfor kendiliğinden alev alarak ekzotermik reaksiyon oluşturur ve fosfor pentaoksit açığa çıkar.

    Öğrencilere sorun:


    Sizce maddeler karıştırılıp birbirleriyle reaksiyona girdiğinde karışımın sıcaklığı düşer mi?

    Her öğrenciye bir etkinlik kâğıdıverin.

    Öğrenciler etkinlik sayfasında etkinlik hakkındaki soruları cevaplayacak ve gözlemlerini kaydedecekler. Etkinlik sayfasının ek kısımlarını talimatınıza bağlı olarak, sınıfça, grupça veya tek tek cevaplayacak “atom ve molekülleriyle birlikte” ve “Daha Fazlası” bölümlerini de tamamlayacaklar.

    Soruları ve cevapları bulmak için etkinlik sayfası öğretmen sürümüne bakın.

  2. KEŞFETME - EXPLORE

    Sirke ve karbonat arasında gerçekleşen reaksiyondaki sıcaklık değişiminin ölçülmesi

    Araştırma sorusu

    Sirke ve karbonat arasında gerçekleşen reaksiyondaki sıcaklık aynı mıdır yoksa farklı mıdır?

    Her grup için malzemeler

    • Sirke
    • Karbonat
    • Termometre

    Malzeme hakkında bilgi: Çözelti miktarları termometre ucundaki ampulü geçecek seviyede olmalıdır. Daha küçük bardaklar kullanarak ya da bardakları hafif eğerek termometre ampulünün sıcaklığı ölçmesini sağlayabilirsiniz.

    Öğretmen ön hazırlık

    • Her gruba plastik bardak içerisinde 10 mL sirke verin
    • Her gruba küçük bardaklar içerisinde ½ çay kaşığı karbonat verin.

    Uygulama

    1. Sirke bardağına bir termometre yerleştirin. Termometredeki değeri okuyarak sonucu etkinlik sayfasına kaydedin.

    2. Veriyi kaydettikten sonra termometreyi sirke bardağından çıkarmadan, üzerine tüm karbonat katısını boşaltın.

      Karbonatın termometre bulunan bardağa dökülmesi
    3. Termometredeki değişimi inceleyin. Değişim durduğunda termometredeki veriyi kaydedin.

    Beklenen Sonuçlar

    Termometreyi sirkeye yerleştirdiğinizde, termometrenin sıcaklığı oda sıcaklığında 7 °C daha az olacaktır. Normal şartlarda oda sıcaklığı 21-25 °C arasındadır. Ayrıca sirke-karbonat reaksiyonu sonucu karbondioksit gazı oluşacaktır.

  3. Öğrenci gözlemlerinin tartışılması

    Öğrencilere sorun:

    Sirke ve karbonat karıştırıldığında sıcaklık değişti mi yoksa aynı mı kaldı?
    Sıcaklık değişti, azaldı
    Grubunuzun bulduğu en düşük sıcaklık nedir?
    Farklı değerlerde cevaplar gelebilir. Yaklaşık 15 °C

    Öğrencilere açıklayın: Kimyasal reaksiyonun gerçekleşmesi için çevreden ısıalan reaksiyon endotermik reaksiyon olarak adlandırılır. Endotermik kelimesinin köküne baktığımızda endo- “içine” anlamında ön ek, -termik ise " ısıtmak " anlamına gelmektedir. Isı alan işlemlerde çevre soğurken sistemin kendisi ısınır.

  4. Karbonat ve Kalsiyum klorür arasında gerçekleşen reaksiyondaki sıcaklık değişiminin ölçülmesi

    Araştırma sorusu

    Kalsiyum klorür ve karbonat arasında gerçekleşen reaksiyondaki sıcaklık aynı mıdır yoksa farklı mıdır?

    Her grup için malzemeler

    • Kalsiyum klorür
    • Karbonat
    • Termometre

    Öğretmen ön hazırlık

    • Karbonat çözeltisi hazırlamak için bir su bardağı içerisine 2 çorba kaşığı karbonat ekleyip, çözünene kadar karıştırın.
    • Çözünme işlemi bitince her gruba plastik bardak içerisinde 10 mL karbonat çözeltisi verin
    • Her gruba küçük bardaklar içerisinde ½ çay kaşığı kalsiyum klorür katısı verin.

    Uygulama

    1. Karbonat çözeltisi bardağına bir termometre yerleştirin. Termometredeki değeri okuyarak sonucu etkinlik sayfasına kaydedin.
    2. Veriyi kaydettikten sonra termometreyi karbonat çözeltisi bardağından çıkarmadan, üzerine tüm kalsiyum klorür katısını boşaltın.
    3. Termometredeki değişimi inceleyin. Değişim durduğunda termometredeki veriyi kaydedin.

    Beklenen Sonuçlar

    Termometreyi karbonat çözeltisine yerleştirdiğinizde, termometrenin sıcaklığı oda sıcaklığında 15-20 °C daha fazla olacaktır. Normal şartlarda oda sıcaklığı 21-25 °C arasındadır. Ayrıca karbonat çözeltisi ve kalsiyum klorür reaksiyonu sonucu karbondioksit gazı, beyaz pellet şeklinde kalsiyum karbonat oluşacaktır.

    Bu dersin sonunda öğretmen arkaplan ekinde ekzotermik, endotermik kimyasal reaksiyonu ve kimyasal denge hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz.

    Not: Bu reaksiyondaki sıcaklık artışının bir kısmı, karbonat ve kalsiyum klorür arasındaki kimyasal reaksiyona bağlı olabilir, ancak bir kısmı ekzotermik yolla kalsiyum klorürün suda çözünmesinden kaynaklanıyor olabilir. Bölüm 5 ders 9’da çözünürlük olayına değinmiştik. Su moleküllerinin ekzotermik ve endotermik olayda çözünen madde ile nasıl etkileşim içinde olduğunu ele almıştık.

  5. Öğrenci gözlemlerinin tartışılması

    Öğrencilere sorun:

    Karbonat çözeltisi ve kalsiyum klorür katısı karıştırıldığında sıcaklık değişti mi yoksa aynı mı kaldı?
    Sıcaklık değişti, arttı
    Grubunuzun bulduğu en yüksek sıcaklık nedir?
    Farklı değerlerde cevaplar gelebilir. Yaklaşık 90 °C

    Kimyasal reaksiyon gerçekleşirken çevreye ısıveren reaksiyon ekzotermik reaksiyon olarak adlandırılır. Bu reaksiyonlar kendiliğinden gerçekleşebilir. Ekzotermik kelimesinin köküne baktığımızda ex- “dışında” anlamında ön ek, -termik ise “ısıtmak” anlamına gelmektedir. Isıveren bir sistem çevredeki sıcaklık yükselişine neden olur.

  6. AÇIKLAMA - EXPLAİN

    Kimyasal reaksiyon boyunca sıcaklık değişimine neden olan bağ oluşumu ve bağ kırılması enerjideki farklılıkları nasıl gerçekleştirdiğinin açıklanması

    Öğrencilere açıklayın: Mutfaklarda ateşi yakan gaz ya da benzin gibi yakıtların yakılması ekzotermik reaksiyonlardır. Yani yanma olayı ekzotermiktir. Ders 6 bölüm 1'de metanın yanmasını görmüştük. Metan (CH4) havadaki oksijenle (O2) reaksiyona girerek karbon dioksit gazı (CO2), su buharı (H2O) ve enerji (ısı) oluşturur.

    Animasyon yansıtma (Ekzotermik Reaksiyon)

    Öğrencilere açıklayın: Ekzotermik reaksiyonda bağ kırılması için gereken enerji bağ oluşumu sonrası oluşan enerjiden daha azdır. Bağ oluşumunda çevreye daha fazla enerji salındığı için çevrenin sıcaklığı artar.

    Animasyon yansıtma (Metanın Yanma Enerjisi)

    Animasyonda girenler kısmında yer alan metanın üzerindeki kırmızı kutucuk tıklandığında, metanın enerji alarak atomlarına ayrıldığını (bağın kırıldığını) göreceksiniz. Aynı şekilde oksijenin üzerine geçiş yapan kırmızı kutucuğa tıklandığında, oksijeninde atomlarına ayrıldığını göreceksiniz. Daha sonra ürünler kısmında su formülünün üzerine geçiş yapan kırmızı kutucuk tıklandığında bağ oluşumu ve enerji çıkışı gözlemlenecek. Aynı şekilde karbondioksit üzerine geçiş yapan kırmızı kutucuk tıklandığında bağ oluşumu ve enerji çıkışı gözlemlenecek. Bu reaksiyonda ürünler kısmında çıkan enerji girenler kısmında alınan enerjiden daha fazladır. Çıkan enerji giren enerjiden büyük olduğu için bu reaksiyon ekzotermik bir reaksiyondur.

    Resim yansıtma (Karbonat ve kalsiyum klorür reaksiyonu)

    Öğrencilere Sorun:

    Bu reaksiyon endotermik mi yoksa ekzotermik midir?
    Ekzotermiktir
    Bu reaksiyonda girenler kısmında bağların kırılması ve ürünler kısmında bağların oluşması sonucu enerji değişimleri hakkında ne düşünüyorsunuz?
    Bağ kırılması için dışarıdan enerji gerekir, bağ oluşumunda ise dışarıya enerji salınır. Bu reaksiyonda bağ oluşumunda salınan enerji bağ kırılmasında gereken enerjiden daha fazladır.
    Kimyasal olaylar iki yönlü tepkimlerdir. Eğer tepkime denkleminde iki yönlü ok kullansaydınız, büyük ve küçük okların yönlerini nasıl belirlerdiniz?
    Büyük ok ürünler tarafına küçük ok ise girenler tarafına yerleştirilirdi. Bu büyük ok’un dışarıya daha çok enerji saldığını gösterir.

    Animasyon yansıtma (Endotermik Reaksiyon)

    Öğrencilere hatırlatın: kimyasal reaksiyon girenler kısmında bağ kırılması ve ürünler kısmında bağ oluşmasını kapsar. Bağ kırılması için enerji gerekirken bağ oluşması için enerji salınır.

    Endotermik reaksiyonlarda, bağların kırılması için çevreden çok enerji alması gerekir. Buda çevredeki sıcaklığın düşmesine neden olur.

    Resim yansıtma (Karbonat ve sirke reaksiyonu)

    Öğrencilere Sorun:

    Bu reaksiyon endotermik mi yoksa ekzotermik midir?
    Endotermiktir
    Bu reaksiyonda girenler kısmında bağların kırılması ve ürünler kısmında bağların oluşması sonucu enerji değişimleri hakkında ne düşünüyorsunuz?
    Bağ kırılması için dışarıdan enerji gerekir, bağ oluşumunda ise dışarıya enerji salınır. Bu reaksiyonda bağ kırılması için gereken enerji bağ oluşumunda çıkan enerjiden daha fazladır
    Kimyasal olaylar iki yönlü tepkimlerdir. Eğer tepkime denkleminde iki yönlü ok kullansaydınız, büyük ve küçük okların yönlerini nasıl belirlerdiniz?
    Büyük ok girenler tarafına küçük ok ise ürünler tarafına yerleştirilirdi. Bu büyük ok’un dışarıdan daha çok enerji aldığı gösterir.

  7. DERİNLEŞTİRME – EXTEND

    Ekzotermik ve endotermik reaksiyonların her ikisinde enerji değişimlerinin nasıl olduğunun öğrencilere açıklanması

    Öğrenciler ekzotermik ve endotermik reaksiyonlar hakkındaki bilgilerini kullanarak kendi kendine şişen balon ve kompreste oluşan enerji değişimini açıklayabilecekler. Balon ve kompresin çalışmasında oluşan kimyasal reaksiyonda iki farklı ürün oluşacaktır.

    Her grup için malzemeler

    • Sıcak el kompresi (El ısıtıcısı)
    • Kendi Kendine şişebilen balon

    El Isıtıcısı

    Öğrencilere açıklayın: Sıcak kompresteki ambalaj havayı kimyasaldan uzak tutarak ısı üretmesini istediğimiz ana kadar reaksiyon gerçekleşmesini önler. Havadaki oksijen kimyasal tepkime maddelerinden biridir. Bu yüzden paket açıldıktan sonra, kompreste bulunan demir tozu havadaki oksijenle reaksiyona girer.

    Kendi Kendine şişen balon

    Öğrencilere açıklayın: Balonun şişmesine sebep olan reaksiyonun zaten öğrencilerin öğrendiği bir reaksiyona benzerdir. Öğrencilerin giren maddelerin ne olduğunu tahmin etmelerini için balonu hafifçe dokundurun. Balonun içinde bir sıvı ve bir tablet olduğunu fark etmelerini sağlayın. Tabletin kabartma tozu olduğunu, sıvının ise sirkeye benzer özellikte olan sitrik asit sıvısı olduğunu söyleyin. Bu maddelerin bulunduğu ambalaj, sitrik asit ile karbonatın birbiriyle reaksiyona girmesini engeller.

    Uygulama

    1. Kimyasal reaksiyonun başlaması için el ısıtıcısının paketini açın
    2. El ısıtıcısını çalkalayın ve herhangi bir sıcaklık değişiminin olup olmadığını kontrol edin
    3. Kendi kendine şişen balona bastırarak sitrik asidin parçalanmasını sağlayarak reaksiyonun başlamasını etkinleştirin.
    4. Balonu çalkalayın ve sıvının bulunduğu kısma dokunarak sıcaklık değişimini hissedin.
    5. Gruptaki herkesin hem el ısıtıcısının hem de kendi kendine şişen balonun sıcaklık değişimini kontrol ettiğinden emin olun.

    Beklenen Sonuçlar

    El ısıtıcı ısınacak ve sıcaklığı artacak. Balon içerisindeki sıvıya dokunulduğunda sıvı ısı kaybederek soğuyacak. Balonun şişmesini sağlayan reaksiyon esnasında oluşan karbondioksit gazıdır.

    Öğrencilere Sorun:

    Deneyde hangisi endotermik ve hangisi ekzotermik reaksiyondur?
    Kendi kendine şişen balon endotermik, el ısıtıcısı ekzotermiktir.
    Kendiliğinden şişen balonun ürünlerdeki enerjisiyle reaktanlardaki enerjisi karşılaştırıldığında, bağları koparmak için gereken enerji miktarı hakkında ne söyleyebilirsiniz?
    Bağları koparmak için gereken enerji bağları oluşturmak için gereken enerjiden daha fazladır. Bu nedenle reaksiyon endotermiktir.
    El ısıtıcısının ürünlerdeki enerjisiyle reaktanlardaki enerjisi karşılaştırıldığında, bağları oluşturmak için gereken enerji miktarı hakkında ne söyleyebilirsiniz?
    Bağları oluşturmak için gereken enerji bağları koparmak için gereken enerjiden daha fazladır. Bu nedenle reaksiyon ekzotermiktir.
    Sizce kendi kendine şişen balon içerisinde oluşan gaz nedir?
    Sitrik asit ve karbonat reaksiyonu sonucu oluşan gaz karbon dioksittir.

    Eğer kendi kendine şişen balon elinizde mevcut değilse öğrencilerin kendi balonlarını yapmalarını sağlayabilirsiniz.

    Her grup için malzemeler

    • Alka-Seltzer tablet (Eczaneden tehmin edilebilir)
    • Su
    • Dereceli silindir
    • Ağzı kilitlenebilir torba (küçük boy, büyük boy)

    Uygulama

    1. Ağzı kilitlenebilir torbaya 10 mL su doldurup kilitleyin
    2. Başka bir torbaya Alka-Seltzer tabletini yerleştirip kilitleyin
    3. Su bulunan torbayı ve Alka-Seltzer tabletini bulunan büyükçe bir torbaya yerleştirin ve torba içindeki havayı mümkün olduğunca boşaltıp torbayı kilitleyin.
    4. Torbayı çalkalayarak tabletin ve suyun karışmasını sağlayın. Tabletin bulunduğu torbayı delip suyla karışmasını sağlayın
    5. Herhangi bir sıcaklık değişiminin olup olmadığını kontrol etmek için tabletin yakınındaki sıvıyı kontrol edin.

    Uygulama

    Sıvı soğuyarak torba şişer, torba şişerek patlayabilir.

  8. EK DERİNLEŞTİRME- EXTRA EXTEND

    Aşağıdaki kimyasal reaksiyonlarda oluşan farklı değişimler

    Öğrencilere bu bölümde kimyasal reaksiyonda farklı değişiklikler göreceklerini hatırlatın ve yapacakları gözlemlerle ilgili sorular soracağınızı söyleyin.

    Araştırma sorusu

    Kimyasal reaksiyon sonucu oluşan değişikliler nelerdir?

    Her grup için malzemeler

    • Magnezyum sülfat çözeltisi
    • Sodyum karbonat çözeltisi
    • Sitrik asit çözeltisi
    • Universal indikatör
    • Termometre
    • Damlalık

    Öğretmen ön hazırlık

    • Her bir grup için 3 bardak hazırlayın ve bardaklara magnezyum sülfat, sodyum karbonat ve sitrik asit yazın

    • Çözelti hazırlamak için:

      • 1 çorba kaşığı magnezyum sülfat alıp üzerini 250 mL su ile tamamlayın
      • 1 çay kaşığı sodyum karbonat alıp üzerini 125 mL su ile tamamlayın
      • 1 çay kaşığı sitrik asit alıp üzerini 125mL su ile tamamlayın
    • Her bir grubun Magnezyum sülfat yazan bardaklarına 30 mL magnezyum sülfat çözeltisi, sodyum karbonat yazan bardaklarına 10 mL sodyum karbonat çözeltisi ve Sitrik asit yazan bardaklarına ise 10 mL sitrik asit çözeltisi verin.

    Uygulama

    1. Magnezyum sülfat çözeltisine 5 damla universal indikatörünü damlatın
    2. Magnezyum sülfat çözeltisinin sıcaklığını ölçmek için bir termometre yerleştirin

    3. Çözeltiye 10 mL sodyum karbonat çözeltisi ekleyin

      karbonat çözeltisinde bulunan termometre konulmuş bardağa sodyum karbonat ilavesi
    4. Çözeltiye 10 mL sitrik asit çözeltisi ekleyin

    Beklenen sonuçlar

    Magnezyum sülfat, universal indikatörü ve sodyum karbonat eklendiğinde çözeltinin rengi mor’a dönüşecek ve çökelti oluşacak. Çözeltiye sitrik asit eklenmesiyle renk sarı veya pembeye dönecek baloncuklar oluşacak ve çökelti gözden kaybolacak. Sıcaklık değişimi olmayacak.

    Öğrencilere sorun:

    Reaksiyonda gerçekleşen değişimler nelerdir?
    Renk değişimi, çökelti oluşması baloncuklar ve farklı renklere dönüşümler
    Sıcaklık değişimini not ettiniz mi?
    Termometrede sıcaklık değişimini gözlemleyemedik. Çünkü bağ kırıldığında enerji alımı ve bağ oluşumunda ise enerji salınımı çok küçük miktarda gerçekleştiği için termometre bunu ölçememiştir.