Mekanizmalı Tepkimelerde Denge Bağıntısı

mekanizmalı tepkimelerde denge bağıntısı

WB30 Tepkimelerde Denge

DENGE
KİMYASAL REAKSİYONLARDA DENGE

 Kimyasal reaksiyonlar koşullar uygun olduğunda hem ileri hem de geri yönde
gerçekleşirler. Böyle tepkimelere tersinir ya da denge tepkimeleri denir.

A(g) + B(g)  C(g) + D(g)

Derişim
 Denge tepkimelerinden girenlerin derişimleri
C ve D
zamanla azalırken ürünlerin derişimleri zamanla
arta ve bir düre sonra sabitlenir.

A ve B
Zaman
t
(denge anı)

 Derişimlere bağlı olarak ileri yöndeki tepkimede Hız

girenlerin derişimleri zamanla azaldığından ileri
tepkime hızı da azalır,
Benzer şekilde, geri yöndeki tepkimede ürünleri Ri
derişimleri zamanla arttığından geri tepkime hızı da
artar. Rg
Böylece bir süre sonra iki yöndeki tepkimenin
Zaman
hızları eşitlenir. Bu ana denge anı denir. t
(denge anı)

 Dengeye gelen tepkimelerde tepkime kabında hem giren hem de ürünlerden

belli miktarda bulunmak zorundadır.

 Fiziksel ya da kimyasal olaylarda dengeye ulaşılabilmesi için;

1- Tepkime kabı kapalı olmalıdır.

2- Sıcaklık sabit olmalıdır.
3- Giren ve ürünlerin derişimleri sabitlenmelidir.
4- İleri ve geri yöndeki tepkimelerin hızları eşit olmalıdır.

 Dengeye ulaşan sistemlerde şu iki eğilim zıt yönlerde uzlaşma halindedir:

• Maksimum düzensizlik eğilimi
• Minimum enerji eğilimi

Nihal İKİZOĞLU funduszeue.info

Örnek: N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) + ısı tepkimesinde,

 Min. enerji eğilimi

 Max. düzensizlik eğilimi

 Minimum enerji eğilimi ısının yazıldığı yöne doğrudur.

 Maksimum düzensizlik eğilimi ise;
- Gaz fazındaki tepkimelerde gazın mol sayısının çok olduğu yönde,
- Katı ve sıvıların suda çözünmesinde, çözünme (suda) yönünde,
- Gazların suda çözünmesinde, gaz yönündedir.

NOT: Dengeye ulaşan sistemlerde gözle görülebilir (makro) olaylar durur, gözle
görülemeyen (mikroskobik) olaylar gerçekleşmeye devam eder. Bu yüzden
denge hali, statik (durgun) değil, dinamik bir haldir.

Fiziksel Denge: Hal değişimi, suda çözünme gibi fiziksel olayların gerçekleştiği
denge tepkimeleridir.

H2O(s)  H2O(g)

AgCl(k)  Ag+(suda) + Cl-(suda)

I2(k)  I2(g)

Kimyasal Denge: Kimyasal tepkimelerin gerçekleştiği denge tepkimeleridir.

H2(g) + ½ O2(g)  H2O(s)

N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)

 Homojen denge: Tepkimede yer alan tüm maddelerin aynı fiziksel halde
olduğu denge tepkimeleridir.

N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)

 Heterojen denge: Tepkimede yer alan maddelerin farklı fiziksel hallerde

olduğu denge tepkimeleridir.

H2(g) + ½ O2(g)  H2O(s)

CaCO3(k)  CaO(k) + CO2(g)

Nihal İKİZOĞLU funduszeue.info

DENGE BAĞINTISI VE DENGE SABİTİ

aA(g) + bB(g)  cC(g) + dD(g)

DENGE ANI: Ri = Rg

ki.[A]a[B]b = kg.[C]c[D]d

𝑘𝑘𝑖𝑖 𝐶𝐶 𝑐𝑐 𝐷𝐷𝑑𝑑
=
𝑘𝑘𝑔𝑔 𝐴𝐴𝑎𝑎 𝐵𝐵 𝑏𝑏

[𝐶𝐶]𝑐𝑐 [𝐷𝐷]𝑑𝑑
𝐾𝐾𝑑𝑑 = Kd = Kc = Derişimler cinsinden denge sabiti
[𝐴𝐴]𝑎𝑎 [𝐵𝐵]𝑏𝑏

Soru: Aşağıdaki tepkimelerin derişimler cinsinden denge bağıntılarını yazınız.

a) CaCO3(k)  CaO(k) + CO2(g)

b) H2(g) + ½ O2(g)  H2O(s)

c) N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)

d) AgCl(k)  Ag+(suda) + Cl-(suda)

e) 2Fe+2(suda) + Sn+4(suda)  2Fe+3(suda) + Sn+2(suda)

f) NH4Cl(k)  NH3(g) + HCl(g)

g) 2CO(g) + O2(g)  2CO2(g)

 Gaz fazında gerçekleşen tepkimelerin denge bağıntıları kısmi basınçlar

cinsinden de yazılabilir:

aA(g) + bB(g)  cC(g) + dD(g)

(𝑃𝑃𝐶𝐶 )𝑐𝑐 (𝑃𝑃𝐷𝐷 )𝑑𝑑

𝐾𝐾𝑃𝑃 =
(𝑃𝑃𝐴𝐴 )𝑎𝑎 (𝑃𝑃𝐵𝐵 )𝑏𝑏

Nihal İKİZOĞLU funduszeue.info

KC İLE KP ARASINDAKİ İLİŞKİ:

KP = Kc(RT)Δn (Δn: Σnürün(gaz) – Σngiren(gaz))

Soru: Aşağıdaki tepkimeler için Kc, KP bağıntılarını ve Kc ile KP arasındaki ilişkiyi

yazınız.

a) H2(g) + F2(g)  2HF(g)

b) AB2(g)  A(g) + 2B(g)

c) 2NO2(g)  N2O4(g)

d) CaCO3(k)  CaO(k) + CO2(g)

e) 2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g)

 Mekanizmalı tepkimelerde DENGE BAĞINTISI NET TEPKİMEYE GÖRE

YAZILIR!!!

Örnek: 2N2O(g) + O2(g)  4NO (yavaş)

4NO(g) + 2O2(g)  4NO2(g) (hızlı)

tepkimesinin denge bağıntısı:

Net tepkime: 2N2O(g) + 3O2(g)  4NO2(g)

[𝑁𝑁𝑁𝑁2 ]4
𝐾𝐾𝑑𝑑 = [𝑁𝑁2 𝑂𝑂]2 [𝑂𝑂2 ]3

DENGE SABİTİNİN DEĞİŞİMİ

1) Bir denge reaksiyonu ters çevrilirse, denge sabiti 1/K olur.

N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) K=25

2NH3(g)  N2 (g) + 3H2(g) K’= 1/25

2) Bir denge reaksiyonu n gibi bir rakamla genişletilirse, denge sabiti Kn olur.

H2(g) + l2(g)  2Hl(g) K=4

2H2(g) + 2l2(g)  4Hl(g) K’= 16

Nihal İKİZOĞLU funduszeue.info

3) Mekanizmalı tepkimelerde toplam tepkimenin denge sabiti ayrı-ayrı
tepkimelerin denge sabitleri çarpımına eşittir.

SO2 + 1 O2 ⇔ SO3 K1 =
4
2
1
CO2 ⇔ CO + 1 O2 K2 =
2 8
1 1
SO2 + CO2 ⇔ SO3 + CO 4.
K= =
82 2

DENGENİN KONTROLÜ

Herhangi bir tepkimenin, her hangi bir zamanda dengede olup olmadığının kontrol
etmek için istenilen zamandaki maddelerin derişimleri dikkate alınarak bir Q geçici
denge sabiti bulunur. Bulunan bu değer denge sabitiyle karşılaştırılır.

 Q = Kd ise sistem dengededir.

 Q < Kd ise sistem dengede değildir. Dengeye ulaşması için tepkimenin
ileri yönde devam etmesi gerekmektedir.
 Q > Kd ise sistem dengede değildir. Dengeye ulaşması için tepkimenin
girenler lehine kayması gerekmektedir.

Örnek: N2(g) + 3H2(g)↔ 2NH2(g) tepkimesinin K’deki denge sabiti 50’dir. 1
litrelik kapalı bir kapta K’de bulunan N2, H2 ve NH3 gazlarının derişimleri
sırasıyla 0,1; 0,2 ve 0,2 mol/L dir.

Bu an için,

I. Sistem dengededir.

II. İleri ve geri tepkimenin hızları eşittir.

III. Sistem dengeye gelince H2 gazı 0,2 molden daha çok bulunur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Nihal İKİZOĞLU funduszeue.info

DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

“Denge halindeki bir sisteme dışardan bir etki yapılırsa sistem bu dengeyi
azaltacak yönde hareket eder.” Bu prensibe Le-Chatelier Prensibi denir.

1. DERİŞİM ETKİSİ:

Denge halindeki bir sistemdeki maddelerden her hangi birinin derişimi

artırıldığında, sistem bu etkiyi azaltmak için sağa ve sola kayar.

Örnek: H2(g) + I2(g) ↔ 2HI(g) tepkimesi kapalı ve sabit hacimli bir kapta ve sabit
sıcaklıkta dengedeyken;

Ortama H2 eklenirse: Derişim Mol sayısı

- Tepkime ürünler yönüne kayar.

- HI’nın derişimi artar.

- H2 derişimi azalır ama başlangıca

göre yine de artmış durumdadır,
I2 derişimi azalır.
Zaman Zaman
- K denge sabiti değişmez.

Ortamdan I2 gazı çekilirse:

Derişim Mol sayısı
- Tepkime girenler yönüne kayar.

- HI’nın derişimi azalır.

- H2 derişimi artar, I2 derişimi

artar ama başlangıç değerine
ulaşamaz, başlangıca göre
azalmış olur.
Zaman Zaman
- K denge sabiti değişmez.

Ortama HI eklenirse:
Derişim Mol sayısı
- Tepkime …………… yönüne kayar.

- HI’nın derişimi ……………. ama

……………………………………………………
………………………………………………….

- H2 derişimi ……………, I2 derişimi

………………………..
Zaman Zaman
- K denge sabiti ………………..

Nihal İKİZOĞLU funduszeue.info

Ortama H2 gazı çekilirse:
Derişim Mol sayısı
- Tepkime …………… yönüne kayar.

- HI’nın derişimi …………….

- H2 derişimi …………… ama

……………………………………………………
………………………………………………….,
I2 derişimi …………………..
Zaman Zaman
- K denge sabiti ………………..

Ortama I2 gazı eklenirse:

Derişim Mol sayısı
- Tepkime …………… yönüne kayar.

- HI’nın derişimi …………….

- H2 derişimi ……………, I2 derişimi

…………… ama …………………………….
……………………………………………………

- K denge sabiti ……………….. Zaman Zaman

2. BASINÇ-HACİM ETKİSİ:

Basınç artırıldığında başka bir ifadeyle, hacim küçültüldüğünde, denge gaz

maddelerin mol sayılarını azaltacak yönde hareket eder. Her iki taraftaki gaz
maddelerin mol sayıları eşitse dengede bir değişme olmaz.

Örnek: SO3(g) + NO(g) ↔ SO2(g) + NO2(g) tepkimesiyle ilgili olarak;

I. Hacim artırılırsa NO’nun derişimi azalır.

II. Hacim küçültülürse NO’un derişimi artar.
III. Hacim küçültülürse denge sabiti artar.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

Nihal İKİZOĞLU funduszeue.info

3. SICAKLIK ETKİSİ:

Denge halindeki bir sistemin sıcaklığı artırıldığında sistem bu etkiyi azaltacak yönde
hareket eder.

 Ekzotermik tepkimelerde sıcaklık artırılırsa, denge girenler tarafına kayar, K

denge sabiti küçülür.
 Endotermik tepkimelerde sıcaklık artırılırsa denge ürünler tarafına kayar, K
denge sabiti büyür.

Örnek: N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3 (g) ΔH=kkal

Kapalı bir kapta gaz fazında gerçekleşen denge tepkimesiyle ilgili olarak;

I. Kabın hacmini artırmak

II. Ortama H2 eklemek
III. Sıcaklığı artırmak

işlemlerinden hangileri K’ denge sabitinin değerini değiştirir?

Nihal İKİZOĞLU funduszeue.info

Footer menu

Mekanizmalı tepkimeler (Basamaklı tepkimeler)

Tepkimeler bir adımda gerçekleşebileceği gibi birkaç adımda da gerçekleşebilir.
Birden fazla adımda gerçekleşen tepkimelere mekanizmalı tepkimeler denir.
1. Tepkime hızını yavaş basamak belirler.
2. Aktifleşme enerjisi büyük olan yavaş basamak, küçük olan hızlı basamaktır.
3. Mekanizmalı tepkimelerde ara ürün ve katalizör bulunabilir.
Tepkimede oluşup, sonraki basamakta kullanılan maddeye ara ürün, başında veya ortasında tepkimeye girip sonunda hiç değişmeden çıkan ve tepkimeyi hızlandıran maddeye katalizör denir.

mekanizmli_tepkimeler

Grafiğe göre en yavaş basamak, Ea1 aktifleşme enerji- sine sahip olan I. basamaktır. Grafiğe göre tepkime 3 basamaklıdır

ÖRNEK:

Bir tepkimenin mekanizması,
1. NO(g) + Cl2(g) 3 NOCl2(g) (hızlı)
2. NOCl2(g) + NO(g) Æ 2NOCl(g) (yavaş)
basamakları ile gösterilmektedir.
Bu tepkime ile ilgili,
I. Denklemi, 2NO(g) + Cl2(g) Æ 2NOCl(g) dir. II. Hızı, k[Cl2][NO] ya eşittir.
III. Birinci basamağın aktifleşme enerjisi, ikincisinkin- den küçüktür.
yargılarından hangileri doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III E) I, II ve III
ÖYS

ÇÖZÜM:

Denklem taraf tarafa toplandığında,
2NO(g) + Cl2(g) Æ 2NOCl(g)
şeklinde olur. (I doğru)
Bir tepkimenin hızı en yavaş basamak tarafından belirle- nir. Buna göre, hızı k[NOCl2] . [NO] şeklinde olmalıdır.
(II yanlış)
Yavaş basamağın aktifleşme enerjisi daha büyüktür.
(III doğru)
Yanıt D
ornekli

ÇÖZÜM: Tepkimenin başka bir grafiği ya da verilen bir bilgi olmadığından katalizör kullanılıp kullanılmadığı biline- mez. (I doğru)
Grafikte iki ayrı oluşum gösterilmiştir. Bu durumda tep- kime 2 basamaktan oluşan mekanizmalı bir değişimdir. (II doğru)
ilk basamak daha düşük aktifleşme enerjisine sahip olduğundan daha hızlı gerçekleşir. tepkime hızı ise hızlı değil yavaş basamağa göre belirlenir. Grafikte aktvasyon enerjisi büyük olün yavaş olan adım 2. basamaktır. (III
doğru)
YANIT D

Kimya YGS-LYS Konu Anlatımlı Testine Geri Dön

kaynağı değiştir]

K_d ile gösterilir. Suda çözünmüş veya gaz molekülleri için hesaplanabilir.

${\ce {aA{}_{(aq)}+ bB{}_{(aq)}<=> cC{}_{(aq)}+ dD{}_{(aq)}}}$

İleri ve geri tepkime hızlarının birbirine eşit olduğu bilindiği için, bu iki değer birbirine eşitlenerek derişimler cinsinden denge sabiti bulunabilir.

${\begin{array}{lcl}r_{i}=k_{i}\times [A]^{a}\times [B]^{b}\\r_{g}=k_{g}\times [C]^{c}\times [D]^{d}\\r_{i}=r_{g}\longrightarrow k_{i}\times [A]^{a}\times [B]^{b}=k_{g}\times [C]^{c}\times [D]^{d}\end{array}}$

Burada k_i ve k_g oranlanarak K_d hesaplanabiliir.

${\begin{array}{lcl}{k_{i} \over k_{g}}=K_{d}={[C]^{c}\times [D]^{d} \over [A]^{a}\times [B]^{b}}\\\end{array}}$

Yani, tepkimenin ürünlerinin derişiminin, tepkimenin girenlerinin derişimine oranı denge sabitini verir. Burada unutulmamalıdır ki, pay ve paydaya yalnızca suda çözünmüş veya gaz moleküller yazılır.