Kimyasal Tepkimelerde Denge Konu Anlatımı
Kimyasal Tepkimelerde Denge
Kimyasal Denge: Kapalı bir sistemde belli bir sıcaklıkta gerçekleşen çift yönlü kimyasal tepkimelerde ileri yöndeki tepkime hızının geri yöndeki tepkime hızına eşit olmasına denir.
A(g) + B(g) ⇌ C(g)
gibi bir tepkimenin derişim/zaman grafiği;
1. Kimyasal Tepkimelerde Dengenin Özellikleri
- Her tepkimenin sadece sıcaklıkla değişen bir denge sabiti vardır.
- Denge dinamik bir olaydır. Denge anında renk, derişim, basınç gibi özelliklerde değişme olmaz.
- Denge iki zıt eğilimin bileşkesidir. Bunlar minumum enerji ve maksimum düzensizliktir.
2. Kimyasal Tepkimelerde Denge İfadesinin Yazımı
aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)
İleri tepkime hızı(ki) = geri tepkime hızı(kg)
A2(g) + 3B2(g) ⇌ 2AB3(g) tepkimesine göre 1 litrelik kapta 12 mol A2 ve 16 mol B2 ile reaksiyon başlatılıyor. Sistem dengeye ulaştığında kapta 8 mol A2 kalıyor. Verilen bilgilere göre bu tepkimenin Kd sabiti kaçtır?
| Çözüm: | A2(g) | + 3B2(g) | ⇌ 2AB3(g) | ** Denge bağıntısına M (molar derişim) yazılır ve hesaplama yapılır. Soruda miktarlar mol cinsinden verildiği için molariteye dönüştürmemiz gerekir. Yine soruda verilen 1 litre ile tüm mol miktarlarını molariteye çevirmemiz gerekir. | |
| Başlangıç | 12 mol | 16 mol | – | ||
| Değişim | -4 mol | -12 mol | +8 mol | ||
| Denge | 8 mol | 4 mol | 8 mol | ||
| Derişim** | 8 mol/1L = 8 M | 4 mol/1L = 4M | 8 mol/1L = 8M |
3. Kısmi Basınçlar Cinsinden Kimyasal Denge
Gaz fazındaki maddeler için derişimler yerine kısmi basınçlarda alınabilir. Buna “basınca bağlı denge sabiti” denir.
aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)
Not: Δn = 0 ise Kp = Kd olur.
Kp = Kd.(RT)Δn
Δnmol = nürünler – ngirenler
R = ideal gaz sabiti = 0,082
| Çözüm: | Kp = Kd.(RT)Δn olduğuna göre, | Kp = 98,125 . (0,082 . 613)-1 | |
| T(K0) = 340 + 273 = 613 K0 | Kp = 1,95 | ||
4. Denge Sabitindeki Değişiklikler ve Denge Sabitinin Değişimi
1. Bir tepkimede denge sabiti K ise bu tepkime ters çevrilirse denge sabiti 1/K olur.
| A(g) + B(g) ⇌ C(g) ♦ Kd = 5 ise, |
| C(g) ⇌ A(g) + B(g) ♦ Kd = 1/5 olur. |
2. Bir tepkime herhangi bir n sayısı ile çarpılırsa denge sabiti Kn olur.
| A(g) + B(g) ⇌ C(g) ♦ Kd = 7 ise, |
| 2A(g) + 2B(g) ⇌ 2C(g) ♦ Kd= 72 =49 olur. |
| ** 1/2 ile bölerseniz 1/2’de Kd sabitinin üzerine üs olarak yazılır ve kök alma işlemi yapılır. |
3. Dengedeki iki tepkime toplanırsa denge sabitleri çarpılarak yeni tepkimenin denge sabiti bulunur.
| A(g) + B(g) ⇌ C(g) ♦ Kd1 = 8 |
| C(g) + B(g) ⇌ AB2(g) ♦ Kd2 = 4 |
| ⇒ A(g) + 2B(g) ⇌ AB2(g) ♦ Kdson = Kd1 x Kd2 = 32 |
5. Denge Kesri / Yalancı Denge
Bir tepkimenin herhangi bir anda dengede olup olmadığını anlamak için tepkimede yer alan maddelerin molar derişimleri ya da kısmi basınçları denge bağıntısında yerlerine koyularak Qd denge kesri bulunur. Daha sonra Kd ile karşılaştırılır.
Qd = ürünler/girenler
Kd = Qd Sistem dengededir.
Kd > Qd sistem ürünler lehine oluşrak dengeye ulaşır.
Kd < Qd sistem girenler lehine oluşarak dengeye ulaşır.
| a) Reaksiyonun dengede olup olmadığını, değilse ne tarafa yürüdüğünü bulunuz. |
|
| Önce verilen mol sayılarını molar derişim cinsinden yazalım.
|
|
| Kd = 52 verildiğine ve bizde Qd‘yi 2,77 bulduğumuza göre Kd > Qd ‘dir. Sistem dengede değildir. Sistem ürünler tarafına doğru ilerler. | |
| b) Aynı soruyu 2,5 mol A2, 6 mol B2 ve 7,45 mol AB için 1,75 litrelik kap verilenleriyle birlikte çözünüz. |
6. Dengeye Etki Eden Faktörler
Le Chatelier İlkesi: Denge durumundaki bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında, sistem bu etkiyi azaltacak yönde tepki vererek tekrar dengeyi oluşturur. Bu duruma Le Chatelier ilkesi denir.
6.1. Sıcaklığın Etkisi
Denge sabiti sadece sıcaklıkla değişir.
- Ekzotermik tepkimelerde ΔH < 0 Sıcaklık arttırılırsa denge girenler yönüne bozulur. Denge sabitinin değeri küçülür. Sistem soğutulursa bu kez denge ürünler yönüne bozulur ve denge sabitinin değeri büyür.
- endotermik tepkimelerde ΔH > 0 Sıcaklık arttırılırsa denge ürünler yönüne bozulur. Denge sabitinin değeri büyür. Sistem soğutulursa denge bu kez girenler lehine bozulur ve denge sabitinin değeri küçülür.
6.2. Derişimin Etkisi
Sistem dengedeyken tepkimedeki maddelerden herhangi biri ilave edilirse ya da ortamdan uzaklaştırılırsa denge bozulur. Denge sabitinin sayısal değeri değişmez.
6.3. Katalizörün Etkisi
Sistem dengedeyken ortama katalizör eklemek dengeyi değiştirmez. Sadece sistem daha kısa sürede dengeye gelir.
6.4. Basınç / Hacim Değişiminin Etkisi
Hacim↓ azaltılırsa basınç↑ artar, hacim↑ arttırılırsa basınç↓ azalır. Burada 3 durum söz konusudur.
1.durum: Gaz fazından tepkimeye girenlerin katsayıları toplamı ürünlerin ürünlerin katsayıları toplamına eşit olduğunda, hacimdeki değişişiklik dengenin yönünü değiştirmez.Toplam basınç artar ama gazların mol sayısı değişmez, derişimler↑ artar ve denge sabitinin değeri değişmez.
2. durum: Girenlerin katsayıları daha fazlaysa,
⇒ Hacim↓ azaltılırsa denge mol sayısının az olduğu tarafa (ürünlere) ilerler.
⇒ Hacim↑ arttırılırsa denge mol sayısının fazla olduğu tarafa (girenlere) ilerler.
3. durum: Ürünlerin katsayıları daha fazlaysa,
⇒ Hacim↓ azaltılırsa denge mol sayısının az olduğu tarafa (girenlere) ilerler.
⇒ Hacim↑ arttırılırsa denge mol sayısının fazla olduğu (ürünlere) ilerler.
Konu anlatımı ve örnek soruların sonuna geldiniz 🙂 Anlayamadıklarınızı ve çözemediğiniz soruları yorum kısmında veya Kimya Ödev ve Soru Gönder formundan bizlere gönderebilirsiniz. Sitemizi ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. 🙂