Kimyasal Tepkimelerde Denge 1

www.kimyahocam.com
KİMYASAL TEPKİMELERDE DENGE – I
Şekildeki manometre kabına sabit sıcaklıkta bir miktar su
konulduğunda, başlangıçta manometre kolunda cıva düzeyi yükselir. Zamanla cıva düzeyindeki bu yükselmenin
giderek yavaşladığı ve bir süre sonra da durduğu görülür.
Denge konusundan önceki konularda kimyasal tepkimelerde tepkimeye giren maddelerin tümünün ürüne dönüştüğü varsayılmış ve kimyasal hesaplamaları da bu kurala
dayanarak yapmıştık.
Bunun nedeni, başlangıçta sıvı yüzeyindeki, kinetik enerjisi yüksek olan su moleküllerinin hızla gaz fazına geçmesidir. Bunun sonucu, manometre kolunda cıva düzeyi yükselir. Gaz fazındaki su buharı moleküllerinden kinetik
enerjisi düşük ve sıvı yüzeyine yakın olanlar, yoğunlaşarak tekrar sıvı faza döner, cıva seviyesinde yükselme yavaşlar.
Oysa deney sonuçları ve gözlemler bunun her zaman
doğru olmadığını, bazı tepkimelerin tam verimle gerçekleşmediğini göstermiştir.
Örnek olarak, NH3 (amonyak) gazının elementlerinden
oluşmasını inceleyelim.
N2(gaz) +
3H2(gaz) ⎯→ 2NH3(gaz)
1 mol
1 hacim
3 mol
3 hacim
Başlangıçta buharlaşma hızı, yoğunlaşma hızından büyüktür. Zamanla buharlaşma hızı azalır, yoğunlaşma hızı
artar. Öyle bir an gelir ki buharlaşma hızı ile yoğunlaşma
hızı birbirine eşit olur. İşte bu anda fiziksel denge oluşmuştur. Artık, manometre kolundaki cıva düzeyi değişmeyecektir.
2 mol
2 hacim
3 mol H2 gazından, 2 mol NH3 gazı oluşur. Aynı koşullarda gazların mol sayıları, hacimleri ile doğru orantılı olduğundan, toplam 4 hacim (1 hacim N2 + 3 hacim H2) gazdan, 2 hacim NH3 gazı oluşur.
Oysa deneysel verilere göre, tepkime sabit hacimli bir
kapta sabit sıcaklıkta gerçekleştiğinde basınç azalır ve bir
süre sonra sabit kalır, fakat yarıya düşmez. Yine tepkime
pistonlu bir kapta sabit sıcaklıkta gerçekleştiğinde hacim
azalır ve bir süre sonra sabit kalır, fakat yarıya düşmez.
Öyleyse, bu deney sonuçlarından N2 gazı ile H2 gazının
tümünün tepkimeye girmediği sonucunu çıkarabiliriz.
www.kimyahocam.com
Tepkime tam verimle gerçekleşirse, 1 mol N2 gazı ile
Bunu denklemde aşağıdaki gibi gösterebiliriz:
Buharlaşma
ZZZZZZZZZ
X
Z
2 (sıvı) YZZZZZZZZ
Yoğunlaşma
H O
H O
2 (gaz)
Bu tepkimede maksimum düzensizlik eğilimi buharlaşma,
minimum enerji eğilimi yoğunlaşma yönüne doğrudur.
gaz
sıvı
ZZZ
X
YZZ
Z
minimum enerji
maksimum düzensizlik
yönü
yönü
←⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
⎯
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
→
KİMYASAL DENGE
Kimyasal denge, kimyasal değişmenin gerçekleştiği olaylar sırasında kurulan denge tepkimeleridir.
DENGE
Denge, sabit sıcaklıkta gözlenebilir özelliklerdeki değişmelerin (basınç, renk, iletkenlik, derişim…) sabit kaldığı, gözlenemeyen olayların devam ettiği dinamik bir olaydır.
Örnek olarak, kapalı bir kapta, renksiz CO (karbon monoksit) gazı ile kırmızı kahverengi Br2 çözeltisi arasında
Fiziksel ya da kimyasal bir değişme gerçekleşirken sıcaklık değişikliği, ortama madde eklenmesi ya da uzaklaştırılması, madde derişimlerinin değiştirilmesi gibi dış etkiler
uygulanırsa, sistem dengeye ulaşamaz.
ZZZ
X
YZZ
Z 2COBr
renksiz
kırmızı
renksiz
kahverengi
FİZİKSEL DENGE
Fiziksel denge, maddelerin iç yapısında ve bileşiminde
değişikliğin olmaması, fiziksel yapılarında değişikliğin olması sonucunda kurulan denge tepkimeleridir.
tepkimesinde, çözelti renginin giderek açıldığı ve bir süre
sonra sabit kaldığı görülür. Bu durum iki yöne doğru tepkime hızının aynı olduğunu açıklar. Rengin sabit kalması
denge durumunun oluştuğunu ve Br2 nin tümünün tepki-
2CO
+
Br2
meye girmediğini gösterir.
Boþluk
ZZZ
X
H2O(sıvı) YZZ
Z H2O(gaz)
Bir denge tepkimesi gerçekleşirken mol sayısı ve tepkime
hızlarının değişimi grafikleri aşağıdaki gibi olabilir.
H2O(g)
tepkimesi bir fiziksel denge tepkimesidir. Bu dengenin oluşumu
şekildeki gibidir.
gerçekleşen tepkimeyi inceleyim:
Mol sayýsý
H2O(s)
Tepkime hýzý
Ji
ler
i
Ürünler
h
Girenler
Cýva
0
Zaman
0
J
ri
ge
Denge (Ji = Jg)
Zaman
www.kimyahocam.com
Bir sistemin dengeye ulaşabilmesi tepkimenin yönüne
bağlı değildir. Tepkimeler, ileri ya da geri yönde dengeye
ulaşabilir.
O halde bir tepkime dengede ise,
• Basınç ve sıcaklık gibi koşullar değişmediği sürece
dengedeki maddelerin mol sayısı ve molar derişimi değişmez.
• İleri yöndeki tepkime hızı, geri yöndeki tepkime hızına
eşittir.
• Maksimum düzensizlikle minimum enerji arasında uzlaşma sağlanmıştır.
• Gözlenebilir olayların son bulduğu, gözlenemeyen
olayların devam ettiği durum oluşmuştur.
1
ZZZ
X
Örneğin, 2CO(gaz) + O2(gaz) YZZ
Z 2CO2(gaz)
2
tepkimesi kaba;
• CO ve O2 konulursa, 1 yönünde ilerleyerek
• CO2 konulursa, 2 yönünde ilerleyerek
dengeye ulaşabilir.
Kimyasal denge, homojen ve heterojen olmak üzere ikiye
ayrılır.
DENGE BAĞINTISI VE DENGE SABİTİ
ϑ
Homojen denge, tepkimeye giren ve oluşan maddelerin
aynı fazda bulunduğu denge tepkimelerine denir.
2CO(gaz) + O2(gaz)
+2
(suda)
2Fe
1
ZZZZ
X
Denklemi , aA(gaz) + bB(gaz) YZZZ
Z cC(gaz) + dD(gaz)
ϑ
2
şeklinde olan genel bir tepkime kapalı bir kapta sabit bir
sıcaklıkta dengeye ulaştığında ileri tepkime hızı (ϑ1), geri
ZZZ
X
YZZ
Z 2CO2(gaz)
+4
+3
ZZZ
X
Z 2Fe(suda)
(suda) YZZ
+ Sn
+2
(suda)
+ Sn
tepkime hızına (ϑ2) eşit olur. Tepkimenin ileri ve geri hız
bağıntılarını yazalım.
tepkimeleri, homojen denge tepkimelerine örnektir.
ϑ1 = k1.[A]a.[B]b ,
Heterojen denge, tepkimeye giren ve oluşan maddelerin
farklı fazlarda olduğu denge tepkimelerine denir.
Dengede iken, ϑ1 = ϑ2 ⇒ k1.[A]a.[B]b = k2. [C]c.[D]d dir.
ZZZ
X
C(katı) + O2(gaz) YZZ
Z CO2(gaz)
c
d
1 = [C] .[D]
k [ A]a .[B]b
2
k
(katı)
+
+2
ZZZ
X
Z Fe(suda)
(suda) YZZ
+ 2H
+H
2(gaz)
tepkimeleri, heterojen denge tepkimelerine örnektir.
Denge tepkimelerinde, sistemin dengeye ulaştığı an, gözlenebilir değişmelerin sabit kalması ile saptanır. Bu değişmeler, iyon tepkimelerinde elektriksel iletkenlik, renkli
madde içeren tepkimelerde renk, gaz tepkimelerinde gaz
hacmi ya da gaz basıncı gibi değişmelerdir.
ÖRNEK 1
ZZZ
X
I. S(katı) + O2(gaz) YZZ
Z SO2(gaz)
ZZZ
X
II. H2(gaz) + I2(katı) YZZ
Z 2HI(gaz)
ZZZ
X
III. N2(gaz) + O2(gaz) YZZ
Z 2NO(gaz)
Yukarıdaki tepkimeler sabit hacimli kaplarda, sabit sıcaklıkta gerçekleşmektedir.
Buna göre, hangi tepkimelerin dengeye ulaştığı an
basınç değişikliği gözlenerek saptanabilir?
www.kimyahocam.com
ZZZ
X
CaCO3(katı) YZZ
Z CaO(katı) + CO2(gaz)
Fe
ϑ2 = k2. [C]c.[D]d
bulunur.
k1/k2 oranı denge sabiti (K) olarak ifade edilir. K denge
sabiti, derişimler türünde Kd ile, kısmi basınçlar türünde
ise Kp ile gösterilir.
Not : Denge bağıntısı yazılırken şunlara dikkat edilir.
• Saf katılar ve saf sıvılar denge bağıntısında yer
almaz.
• Gazların, çözeltideki moleküllerin ve iyonların
derişimleri denge bağıntısında yer alır.
• Denge tepkimesindeki maddelerin katsayıları
derişimlere üs olarak yazılır.
ÖRNEK 2
ZZZ
X
N2(gaz) + 3H2(gaz) YZZ
Z 2NH3(gaz)
tepkimesinin derişimler türünden ve kısmi basınçlar
türünden denge bağıntılarını yazınız.
ÇÖZÜM
ÇÖZÜM
Gaz tepkimelerinde hacim ve sıcaklık sabit iken, gaz basıncının değişebilmesi için, tepkime denkleminde giren
gazların katsayıları toplamının, ürün gazların katsayıları
toplamından farklı olması gerekir.
I. ve III. tepkimelerde girenler ve ürünlerde gaz katsayıları
toplamı birbirine eşittir. Gaz moleküllerinin sayısı ve gaz
basıncı değişmez.
II. tepkimede, ürünlerdeki gazların katsayıları daha fazla
olduğu için, denge kuruluncaya kadar molekül sayısı ve
gaz basıncı artar. Basınç artışının durduğu an, dengeye
ulaşılma anıdır.
Derişimler türünden denge bağıntısı, ürünlerin derişimleri
çarpımının, girenlerin derişimleri çarpımına oranıdır.
Yanıt : Yalnız II
Buna göre, K =
d
⎡⎣NH3 ⎤⎦
2
⎡⎣N2 ⎤⎦ . ⎡⎣H2 ⎤⎦
2
NH
3
dir.
P
Aynı şekilde, K =
p
3
3
H
P .P
N
2
2
dir.
www.kimyahocam.com
ÖRNEK 3
Gazlarda derişimlere bağlı denge sabiti (Kd) yerine, kısmi
basınçlara bağlı denge sabiti (Kp) kullanılabilir.
+
+2
ZZZ
X
Z Zn(suda) + H2(gaz)
(suda) YZZ
Zn(katı) + 2H
Kd ile Kp arasında Kp = Kd.(RT)∆n bağıntısı vardır.
denge tepkimesi ile ilgili,
R, ideal gaz sabitidir, değeri 0,082 ya da
I. Fiziksel bir dengedir.
II. Heterojen denge tepkimesidir.
⎡ 2H+ ⎤
⎣
⎦
dir.
III. Denge bağıntısı, K =
d
⎡ Zn+2 ⎤ . ⎡H ⎤
⎣
⎦ ⎣ 2⎦
T, mutlak sıcaklıktır.
∆n = nürün–ngiren (Gaz katsayıları toplamı arasındaki fark) dir.
ÖRNEK 5
yargılarından hangileri yanlıştır?
Aşağıda bazı denge tepkimeleri verilmiştir.
ZZZ
X
I. C(katı) + O2(gaz) YZZ
Z CO2(gaz)
ÇÖZÜM
ZZZ
X
II. H2(gaz) + Br2(sıvı) YZZ
Z 2HBr(gaz)
Zn elektron vererek Zn+2 ye yükseltgenmiş, H+ iyonu
elektron alarak H2 ye indirgenmiştir. Yeni maddeler
•
ZZZ
X
III. N2(gaz) + O2(gaz) YZZ
Z 2NO(gaz)
oluştuğuna göre, kimyasal denge tepkimesidir.
Dengedeki maddeler farklı fazlarda olduğu için, sistem
heterojendir.
Denge bağıntısında katılar yer almaz.
•
Denge bağıntısı K =
+2
⎣⎡ Zn ⎦⎤ . ⎡⎣H2 ⎤⎦
d
⎡⎣H+ ⎤⎦
2
ÇÖZÜM
dir.
Kp = Kd olması için Kp = Kd.(RT)∆n eşitliğindeki ∆n değeri-
Buna göre, I. ve III. yargılar yanlış, II. yargı doğrudur.
Yanıt : I ve III
ÖRNEK 4
Tepkime
I.
II.
III.
Zn + 2Ag
(k)
CaCO
+
(suda)
ZZZ
X CaO
Z
3(katı) YZZ
Mg(OH)
Denge Bağıntısı
+2
ZZX
YZ
Z Zn(suda) + 2Ag(k)
ZZZ
X
Z
2(k) YZZ
+CO
(katı)
Mg
+2
(suda)
2(gaz)
+ 2OH
−
(suda)
Buna göre, bu denge tepkimelerinin hangilerinde
Kp = Kd dir?
www.kimyahocam.com
•
22, 4
tür.
273
K =
1
K
2
K
3
=
⎡⎣Zn+2 ⎤⎦
⎡⎣ Ag+ ⎤⎦
2
⎡⎣ CaO ⎤⎦ . ⎡⎣CO2 ⎤⎦
⎡⎣CaCO3 ⎤⎦
= ⎡Mg
⎣
+2 ⎤
. ⎡OH
⎦ ⎣
−⎤
2
⎦
Yukarıdaki tepkimelerden hangilerinin denge bağıntıları doğru verilmiştir?
nin sıfır olması gerekir. I. ve III. tepkimelerde, tepkimeye
giren ve oluşan gazların denklemdeki katsayıları toplamı
birbirine eşit olduğundan ∆n = 0 dır ve bu tepkimelerde
Kp = Kd dir.
Yanıt : I ve III
Denge tepkimelerinde :
• Tepkime denklemi ters çevrilirse, denge sabiti K nin
değeri, 1/K ye eşit olur.
• Tepkime denkleminin katsayılarındaki değişiklik, denge
sabiti K yi üstel olarak etkiler.
• Tepkime denklemi, iki ya da daha fazla denklemin toplamından oluşuyorsa, denge sabiti, denklemi oluşturan
tepkimelerin denge sabitlerinin çarpımına eşittir.
ÖRNEK 6
CO(gaz) +
1
ZZZ
X
O
YZZ
Z CO2(gaz)
2 2(gaz)
için
Kd = a dır.
Buna göre, aynı sıcaklıkta,
ÇÖZÜM
Saf sıvılar ve katılar denge bağıntısında yer almaz.
[Ürün]
olup katsayılar,
Denge bağıntısı, K =
d [Giren]
rişimlere üs olarak yazılır.
ZZZ
X
2CO2(gaz) YZZ
Z 2CO(gaz) + O2(gaz)
de-
Buna göre, I. ve III. tepkimelerin denge bağıntısı doğru verilmiştir.
II. tepkimenin denge bağıntısı Kd = [CO2] şeklinde olmalıdır.
Yanıt : I ve III
tepkimesinin denge sabitinin (Kd nin) a türünden değeri nedir?
ÇÖZÜM
İkinci tepkimenin denklemi, birinci tepkime denkleminin
tersinin 2 katıdır.
Bu nedenle ikinci tepkimenin denge sabiti, birincinin tersinin karesine eşittir.
Öyleyse, Kd = 1/a2 dir.
Yanıt : 1/a2
www.kimyahocam.com
ÖRNEK 7
t°C sıcaklıkta,
ÇÖZÜM
ZZZ
X
N2(gaz) + O2(gaz) YZZ
Z 2NO(gaz)
için
ZZZ
X
2NO(gaz) + O2(gaz) YZZ
Z 2NO2(gaz) için
• Tepkime denklemine göre 3 mol (2 mol NO + 1 mol O2)
K1 = 2,5,
gazdan 2 mol gaz (NO2) oluşur, molekül sayısı azalır.
K2 = 0,4 tür.
• Dengeye ulaşıncaya kadar kaptaki NO2 gazının mol
sayısı artacağından kahverengi tonu artar.
• İleri tepkime hızı azalır, fakat sıfır olmaz.
Buna göre, t°C sıcaklıkta
ZZZ
X
N2(gaz)+2O2(gaz) YZZ
Z 2NO2(gaz)
O halde, I. ve II. açıklamalar doğru, III. açıklama yanlıştır.
tepkimesi için denge sabiti (K) kaçtır?
Yanıt : I ve II
ÇÖZÜM
DENGENİN NİCEL GÖRÜNÜMÜ
Bir deney sonucunda tepkimeye girenlerin ve ürünlerin
belirli bir sıcaklıkta dengedeki derişimleri ya da atmosfer
cinsinden kısmi basınçları bilinirse Kd ve Kp değeri hesap-
Denge sabiti sorulan tepkime denklemi, denge sabitleri
verilen tepkime denklemlerinin toplamına eşittir. Bu nedenle, tepkimenin denge sabiti (K) toplanan denklemlerin
denge sabitlerinin çarpımına eşittir.
K = K1.K2 dir ve K = 2,5.0,4 = 1 dir.
lanabilir.
Denge sabitinin (Kd) belirli bir birimi yoktur. Tepkimeye gö-
Yanıt : 1
re birimi değişir.
DENGENİN NİTEL GÖRÜNÜMÜ
Renksiz NO gazı ile O2 gazının tepkimesi sonucu kahve-
ÖRNEK 9
rengi NO2 gazının oluştuğu denge tepkimesini inceleye-
ZZZ
X
I. H2(gaz) + CI2(gaz) YZZ
Z 2HCI(gaz)
lim.
renksiz
+ O2(gaz)
ϑ
ZZZ
X
II. 2C(katı) + O2(gaz) YZZ
Z 2CO(gaz)
1
ZZZZ
X
YZZZ
Z 2NO2(gaz)
ϑ
2
renksiz
kahverengi
NO ve O2 molekülleri konulan kapta, süreç içinde kahverengi NO2 gazı oluşur. Başlangıçta NO ve O2 gazlarının
derişimi büyük olduğu için ileri tepkime hızı (ϑ1) büyüktür.
Zamanla NO2 derişimi ve geri tepkime hızı (ϑ2) artmaya
başlar. Bir süre sonra, gaz karışımının kahverengi tonunda değişme olmaz. Tepkime için, ϑ1 = ϑ2 durumu gerçekleşmiş ve denge oluşmuştur.
Tepkime sürekli olarak eşit hızla her iki yöne doğru devam
ettiği için, denge durağan bir durum değil, hareketin, değişimin ve dönüşümün olduğu dinamik bir olaydır.
Bu olayda, tepkime süresince maddelerin derişimlerinin,
ileri (ϑ1) ve geri (ϑ2) tepkime hızlarının zamanla değişimi
grafikleri aşağıdaki gibidir.
Deriþim
www.kimyahocam.com
2NO(gaz)
ZZZ
X
III. CaCO3(katı) YZZ
Z CaO(katı) + CO2(gaz)
Yukarıdaki denge tepkimelerinden hangilerinde denge
sabitinin (Kd) nin birimi mol/L dir?
ÇÖZÜM
Tepkimelerin denge bağıntılarını yazalım (saf katı ve sıvılar denge bağıntısında yer almaz).
I. tepkime için,
K =
[HCI]2
d
⇒K =
⎡⎣H2 ⎤⎦ . ⎡⎣CI2 ⎤⎦
Kd nin birimi yoktur.
d
( mol / L )2
(mol / L )2
=
( mol / L ) . ( mol / L ) ( mol / L )2
II. tepkime için,
Tepkime hýzý
2
O2
NO
ÖRNEK 8
0
t
Zaman
⎡ CO ⎤⎦
( mol / L )2
K =⎣
⇒ K =
⇒ K = mol / L dir.
d
d
d
( mol / L )
⎡⎣O2 ⎤⎦
J1
NO2
J2
0
t
Zaman
ZZZ
X
2NO(gaz) + O2(gaz) YZZ
Z 2NO2(gaz) + ısı
renksiz
renksiz
kahverengi
Kapalı bir kaba konulan renksiz NO ve O2 gazı arasında
sabit sıcaklıkta gerçekleşen bir tepkime sonucu yukarıdaki
denge tepkimesi oluşuyor.
Buna göre, bu denge kuruluncaya kadar geçen sürede
tepkime ile ilgili,
I. Kaptaki toplam molekül sayısı azalır.
II. Kahverengi tonu artar.
III. İleri tepkime hızı sıfır olur.
açıklamalarından hangileri doğrudur?
III. tepkime için, Kd = [CO2] ⇒ mol / L dir.
Yanıt : II ve III
ÖRNEK 10
ZZZ
X
2XY2(gaz) YZZ
Z X2(gaz) + 2Y2(gaz)
tepkimesine göre, 1 litrelik bir kaba konulan 4 mol XY2
gazının % 20 si ayrıştığında denge kuruluyor.
Buna göre, dengenin kurulduğu sıcaklıkta denge sabitinin (Kd) sayısal değeri kaçtır?
www.kimyahocam.com
ÇÖZÜM
Herhangi bir anda, kapalı bir sistemde tepkimenin dengede olup olmadığı, denge kesri (Q) ile denge sabiti (Kd)
20
4 mol XY2 gazının % 20 si yani, 4.
= 0,8 mol XY2 ay100
rıştığında denge kurulur.
Bir denge olayı başlangıç, değişim ve denge anı denilen
üç süreci kapsar.
ZZZ
X
2XY2(gaz) YZZ
Z X2(gaz)
Başlangıç :
4 mol
Değişim
: –0,8 mol
Denge
:
+
Belirli bir sıcaklıkta,
•
0
0
+0,8 mol
0,4 mol
0,8 mol
Q = Kd ise, sistem dengededir. İleri ve geri tepkimenin
hızı eşittir.
2Y2(gaz)
+0,4 mol
3,2 mol
karşılaştırılarak anlaşılabilir.
•
Q > Kd ise sistem dengede değildir. Dengeye ulaşmak
için Q değeri küçülmelidir. Bunun için ürünlerin miktarı
azalmalı, girenlerin miktarı artmalıdır. Q = Kd oluncaya
kadar tepkime, girenlerin derişimini artıracak yönde
daha hızlı yürür. Dengeye ulaşıncaya kadar geçen sürede geri tepkime daha hızlıdır.
n
M=
dir. V = 1 L olduğundan, derişimler yerine dengeV
deki mol sayılarını alabiliriz.
•
Q < Kd ise, sistem dengede değildir. Dengeye ulaşmak için Q değeri büyümelidir. Bunun için girenlerin
miktarı azalmalı, ürünlerin miktarı artmalıdır. Q = Kd
2
⎡X ⎤ . ⎡Y ⎤
( 0, 4 ) . ( 0,8 )2
K = ⎣ 2 ⎦ ⎣ 22 ⎦ ⇒ K =
= 0,025 bulunur.
d
d
( 3,2 )2
⎡⎣ XY2 ⎤⎦
oluşuncaya kadar tepkime, ürünlerin derişimini artıracak yönde daha hızlı yürür. Dengeye ulaşıncaya kadar geçen sürede ileri tepkime daha hızlıdır.
Yanıt : 0,025
Sabit hacimli bir kapta bulunan N2O4 gazının belirli bir sıcaklıktaki basıncı 6 atm dir. Bu sıcaklıkta bir miktar N2O4
gazının ayrışması sonucu
ZZZ
X
N2O4(gaz) YZZ
Z 2NO2(gaz)
tepkimesine göre denge oluştuğunda kaptaki toplam basınç 8 atm olmaktadır.
Buna göre, bu sıcaklıkta tepkimenin kısmi basınçlar
cinsinden denge sabitinin (Kp) sayısal değeri ve birimi
www.kimyahocam.com
ÖRNEK 11
ÖRNEK 12
ZZZ
X
2XY(gaz) + Y2(gaz) YZZ
Z 2XY2(gaz)
tepkimesi için belirli bir sıcaklıkta denge sabiti Kd = 16 dır.
nedir?
Buna göre, bu sıcaklıkta 1 litrelik bir kapta 0,2 mol XY,
0,1 mol Y2 ve 0,4 XY2 gazlarının bulunduğu anda sis-
ÇÖZÜM
tem dengede midir? Değilse hangi yöne doğru daha
hızlıdır?
ZZZ
X
N2O4(gaz) YZZ
Z 2NO2(gaz)
Başlangıç :
6 atm
–
Değişim
:
–X
+2X
Denge
:
6–X
2X
ÇÖZÜM
Dengede toplam basınç 8 atm dir. O halde,
6–X + 2X = 8 ⇒ 6 + X = 8, X = 2 atm bulunur.
NO2 gazının dengedeki basıncı 2X = 4 atm,
Denge kesrini bulup denge sabiti ile karşılaştıralım.
Kap hacmi 1 litre olduğundan, dengedeki mol sayıları,
molar derişim olarak alınır.
Q=
⎡⎣ XY2 ⎤⎦
2
2
⎡⎣ XY ⎤⎦ . ⎡⎣ Y2 ⎤⎦
⇒Q =
( 0, 4 )2
⇒ Q = 40 bulunur.
( 0,2 )2 . ( 0,1)
N2O4 gazının dengedeki basıncı 6 – X = 6 – 2 = 4 atm dir.
Kd = 16, Q = 40, olduğuna göre, Q > Kd dir.
Tepkimenin kısmi basınçlar türünden denge bağıntısı,
Sistem dengede değildir. Dengede olması için Q değerinin
küçülüp 16 olması gerekir.
K =
p
P2
NO
2
p
P
N O
2
dir. O halde K =
4
Yanıt : Kp = 4 atm
( 4 atm )2
4 atm
= 4 atm dir.
Bu nedenle dengeye ulaşıncaya kadar geçen süreçte XY2
miktarı azalır, XY ve Y2 miktarları artar. Geri tepkime, ileri
tepkimeye göre daha hızlıdır.
www.kimyahocam.com
ÇÖZÜM
ÇÖZÜMLÜ TEST
1.
ZZZ
X
2XY(gaz) + Y2(gaz) YZZ
Z 2XY2(gaz)
Hava
Şekildeki kapta, sabit sıcaklıkta
tepkimesinden, verilen tepkimelerin denge sabitlerini hesaplayalım.
Hava
Çözelti
Cu(katý)
Cu
(k )
−2
4( suda)
+ SO
+
+ 4H
( suda)
+2
U Cu
( suda)
(kırmızı) (renksiz) (renksiz)
I. Bir tepkime ters çevrildiğinde, denge sabitinin tersi
alınır.
1
ZZZ
X
2XY2(gaz) YZZ
Z 2XY(gaz) + Y2(gaz) Kd = = 0,2 dir.
5
II. Bir tepkime herhangi bir sayı ile çarpılırsa, bu sayı
denge sabitine üs olarak yazılır.
1
1/2
ZZZ
X
XY(gaz) + Y
YZZ
Z XY2(gaz) Kd = 5 = 5 tir.
2 2(gaz)
III. Bir tepkime herhangi bir sayı ile çarpılırsa, bu sayı
denge sabitine üs olarak yazılır.
Cýva
+ SO
2( g)
+ 2H O
2 (s)
(mavi) (renksiz)
(renksiz)
tepkimesi gerçekleşmektedir.
2
ZZZ
X
4XY(gaz) + 2Y2(gaz) YZZ
Z 4XY2(gaz) Kd = 5 = 25 dir.
Buna göre, tepkimenin dengeye ulaşma anı aşağıdakilerden hangisi gözlenerek anlaşılamaz?
A)
B)
C)
D)
E)
Buna göre, II. ve III. tepkimelerin denge sabiti (Kd) yanlış
Gaz basıncındaki artma
Çözelti fazında renk değişimi
Çözelti fazında elektrik iletkenliği değişimi
Gaz fazında renk değişimi
Manometrede cıva yüksekliklerinin değişimi
verilmiştir.
Yanıt : E
3.
ÇÖZÜM
(k )
Sabit hacimli kapalı bir kapta
ZZZ
X
X(katı) + Y2(gaz) YZZ
Z XY2(gaz)
−2
4( suda)
+ SO
+
+ 4H
( suda)
+2
U Cu
(kırmızı) (renksiz) (renksiz)
+ SO
2( g)
+ 2H O
2 (s)
(mavi) (renksiz)
(renksiz)
( suda)
tepkimesinde, SO2 gazı oluştuğu için, gaz basıncında
artma olur ve manometredeki cıva yüksekliği değişir.
Başlangıçta tepkimeye giren maddelerin oluşturduğu çözelti renksizdir. Tepkime gerçekleştiğinde çözelti fazının
mavi renge dönüştüğü gözlenir.
Çözeltideki iyonların sayısı değiştiği için, elektrik iletkenliği
değişir.
Tepkimede oluşan SO2 gazı renksiz olduğundan, gaz fa-
www.kimyahocam.com
Cu
tepkimesi, kaba X katısı ve XY2 gazı konularak başlatılıyor.
Tepkime gerçekleşirken sıcaklık değişmediğine
göre, bu olayla ilgili çizilen aşağıdaki grafiklerden
hangisi doğrudur?
A)
B)
Deriþim (mol/L)
0
Y2
0
Zaman
D)
Zaman
Tepkime hýzý
Jgeri
ÇÖZÜM
tepkimesi için T sıcaklığında denge sabit Kd = 5 tir.
Sabit hacimli kapalı bir kapta,
Buna göre, T sıcaklığında
ZZZ
X
X(katı) + Y2(gaz) YZZ
Z XY2(gaz)
III
E)
0
Zaman
Gaz kütlesi
Jileri
ZZZ
X
2XY(gaz) + Y2(gaz) YZZ
Z 2XY2(gaz)
II
Gaz basýncý
XY2
XY2
Y2
Yanıt : D
I
C)
Mol sayýsý
X
zında renk değişimi gözlenmez.
2.
Kd = 5
Tepkime
Denge sabiti (Kd)
2XY2(g) U 2XY(g) + Y2(g)
0,2
1
U XY2(g)
Y
2 2(g)
4XY(g) + 2Y2(g) U 4XY2(g)
XY(g) +
D) I ve II
Zaman
0
Zaman
tepkimesi, kaba X katısı ve XY2 gazı konularak başlatıldığında; tepkime, sistemde yer almayan Y2 gazını oluştur-
2,5
mak üzere, girenler yönünde ilerler. Geri tepkimenin hızı
azalır, ileri tepkimenin hızı artar. Y2 gazının mol sayısı ve
10
molar derişimi artar. XY2 gazının mol sayısı ve molar deri-
yukarıdaki tepkimelerden hangilerinin denge sabitinin (Kd) sayısal değeri yanlış verilmiştir?
A) Yalnız I
0
B) Yalnız II
C) Yalnız III
E) II ve III
şimi azalır. X katı olduğundan molar derişimi değişmez.
Tepkimenin girenler ve ürünler yönünde gaz fazındaki
maddelerin katsayıları eşit olduğu için gaz basıncı değişmez. Geri yönde katı X maddesi oluştuğu için, gaz kütlesi
azalır.
Yanıt : A
www.kimyahocam.com
KONU TESTİ
1.
5.
ZZZ
X
A(gaz) YZZ
Z 2B(gaz) tepkimesi için 500°C de denge
sabiti K1 dir.
tepkimesi 300°C de dengededir.
Buna göre, aynı sıcaklıktaki,
ZZZ
X
C(gaz) YZZ
Z 2D(gaz) tepkimesi için 500°C de denge
sabiti K2 dir.
Buna göre,
1. Tepkime kabının hacmi
2. A, B ve C gazlarının denge mol sayıları
3. Dengedeki toplam gaz basıncı
ZZZ
X
2B(gaz) + C(gaz) YZZ
Z A(gaz) + 2D(gaz)
nicelikleri ile ilgili,
I. 2. ve 3. nicelikler bilinirse, Kd değeri hesaplanabi-
tepkimesinin 500°C deki denge sabiti (Kd) aşağı-
lir.
II. 1. ve 2. nicelikler bilinirse, Kp değeri hesaplanabi-
dakilerden hangisine eşittir?
A)
2.
ZZZ
X
2A(gaz) YZZ
Z 3B(gaz) + 2C(gaz)
K
K
1
K
B)
2
K
2
C) K1.K2
1
D)
K .K
1
2
E)
K
lir.
III. 1. ve 3. nicelikler bilinirse, Kd değeri hesaplanabi-
2
K
1
lir.
ZZZ
X
X(katı) + 1/2Y2(gaz) YZZ
Z XY(gaz)
yargılarından hangileri doğrudur?
tepkimesinin t°C sıcaklıkta denge sabiti Kd = 0,2 dir.
A) Yalnız I
D) II ve III
Buna göre, t°C sıcaklıkta,
B) Yalnız II
C) I ve II
E) I, II ve III
tepkimesinin denge sabitinin (Kd) sayısal değeri
aşağıdakilerden hangisidir?
A) 0,04
3.
B) 0,4
C) 5
D) 10
E) 25
ϑ
i
ZZZZ
X
X(gaz) + Y(gaz) YZZZ
Z 2Z
ϑ
g
( gaz )
denge tepkimesinde ileri tepkimenin hızı ϑi, geri tepkimenin hızı ϑg dir. Tepkime kabında herhangi bir
www.kimyahocam.com
ZZZ
X
2XY(gaz) YZZ
Z 2X(katı) + Y2(gaz)
6.
Sabit hacimli bir kapta t°C sıcaklığında 2 atmosfer
basınç yapan PCI5 gazı,
ZZZ
X
PCI5(gaz) YZZ
Z PCI3(gaz) + CI2(gaz)
tepkimesine göre, PCI3 ve CI2 gazlarına ayrışıyor.
Oluşan dengede t°C sıcaklığında toplam gaz basıncı 3 atmosfer olduğuna göre, tepkimenin kısmi
basınca bağlı denge sabitinin (Kp) sayısal değeri
anda yapılan ölçümde ϑi > ϑg olduğu saptanmıştır.
aşağıdakilerden hangisidir?
Buna göre, ölçüm yapıldığı andan itibaren,
A) 1
I. ϑi hızında azalma, ϑg hızında artma
II. Y derişiminde azalma, Z derişiminde artma
III. X in mol sayısında azalma, toplam mol sayısında
artma
değişmelerinden hangileri gözlenir?
(Kap hacmi ve sıcaklık değişmiyor.)
A) Yalnız I
D) I ve II
4.
B) Yalnız II
C) Yalnız III
E) I, II ve III
ZZZ
X
2XY2(gaz) YZZ
Z X2(gaz) + 2Y2(gaz)
tepkimesi belirli bir sıcaklıkta 2 litrelik bir kapta dengede iken, kapta 0,8 mol XY2, 0,8 mol X2 ve 0,4 mol
Y2 bulunmaktadır.
Buna göre, tepkimenin derişimlere bağlı denge
sabitinin (Kd) sayısal değeri aşağıdakilerden
7.
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
ZZZ
X
X(gaz) + Y(gaz) YZZ
Z Z(gaz)
tepkimesinin 100°C de derişimlere bağlı denge sabitinin (Kd) sayısal değeri 1 dir.
Buna göre,
I. İleri tepkimenin hız sabitinin, geri tepkimenin hız
sabitinin oranı 1 dir.
II. Dengede iken X ve Z gazlarının mol sayıları eşittir.
III. 100°C de kısmi basınçlara bağlı denge sabitinin
(Kp) sayısal değeri 1 den küçüktür.
açıklamalarından hangileri kesinlikle doğrudur?
hangisidir?
A) Yalnız I
A) 0,1
B) 0,2
C) 1
D) 2
E) 10
D) I ve II
B) Yalnız II
C) Yalnız III
E) I ve III
www.kimyahocam.com
8.
11. Sabit hacimli bir kapta 2 mol X gazı ve 1 mol Y gazı
ZZZ
X
CO(gaz) + CI2(gaz) YZZ
Z COCI2(gaz)
bulunmaktadır.
ZZZ
X
2X(gaz) + Y(gaz) YZZ
Z 2Z(gaz) + ısı
tepkimesini gerçekleştirmek için sabit hacimli üç kaba
aşağıdaki gazlar konuluyor.
tepkimesine göre, 1 mol X gazının harcandığı sıcaklıkta denge kurulmaktadır.
I. CO ve COCI2
Bu olayda Y ve Z mol sayılarının zamanla değişimini gösteren grafik aşağıdakilerden hangisidir?
II. CO ve CI2
III. CI2 ve COCI2
A)
Buna göre, bu kaplardan hangilerinde CO gazının
miktarı başlangıca göre artabilir?
A) Yalnız I
D) I ve III
Z
1
0,5
0
B) Yalnız II
C) Yalnız III
E) I, II ve III
B)
Mol sayýsý
ZZZ
X
X(katı) + 2Z(gaz) + 15 kkal YZZ
Z T(gaz)
(hızlı)
Buna göre, bu tepkime ile ilgili,
I. Tepkimenin entalpisi ΔH = –9 kkal dır.
II. İleri tepkimenin hız bağıntısı ϑ = k.[Y] dir.
d
E)
Mol sayýsý
2
Z
Y
0
İki adımda gerçekleşen bir tepkimenin adımları yukarıda verilmiştir.
III. Denge bağıntısı, K =
Zaman
Mol sayýsý
Y
Z
1
0,5
0
Zaman
Mol sayýsý
Z
1
(yavaş)
2
[Z]
dir.
[Y]
Zaman
12. C(katı) + H2O(gaz)
www.kimyahocam.com
ZZZ
X
X(katı) + Y(gaz) YZZ
Z 2Z(gaz) + 24 kkal
Y
0
Zaman
2
9.
Z
1
Y
D)
C)
Mol sayýsý
Y
0,5
0
Zaman
ZZZ
X
YZZ
Z CO(gaz) + H2(gaz)
tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabitini
hesaplamak için,
ZZZ
X
I. C(katı) + 1/2O2(gaz) YZZ
Z CO(gaz)
ZZZ
X
II. H2O(sıvı) YZZ
Z H2O(gaz)
ZZZ
X
III. H2(gaz) + 1/2O2(gaz) YZZ
Z H2O(gaz)
açıklamalarından hangileri doğrudur?
tepkimelerinden hangilerinin aynı sıcaklıktaki
denge sabitlerinin bilinmesi gerekir?
A) Yalnız II
B) Yalnız III
C) I ve II
D) I ve III
E) I, II ve III
A) Yalnız I
B) Yalnız II
D) I ve III
13. X2(gaz) + 3Y2(gaz)
10. Sabit hacimli bir kaba NO ve NO2 gazları konularak,
ZZZ
X
YZZ
Z 2XY3(gaz)
1 litrelik kapta 3 mol Y2 ve 2 mol XY3 gazı ile başlatılan yukarıdaki tepkime bir süre sonra dengeye ulaşıyor.
ZZZ
X
2NO(gaz) + O2(gaz) YZZ
Z 2NO2(gaz)
tepkimesi başlatıldığında belirli bir süre sonra, sistem
dengeye ulaşıyor.
Buna göre, denge kuruluncaya kadar,
Sıcaklık sabit tutulduğuna göre, dengedeki sistem ile ilgili,
I. X2 gazının mol sayısı, Y2 gazının mol sayısından
küçüktür.
II. Y2 gazının mol sayısı, XY3 gazının mol sayısın-
I. NO derişiminin artması
II. NO2 derişiminin azalması
dan büyüktür.
III. XY3 gazının mol sayısı, X2 gazının mol sayısın-
III. Kaptaki toplam molekül sayısının azalması
olaylarından hangileri gerçekleşir?
A) I ve III
dan büyüktür.
B) I ve II
C) Yalnız III
D) Yalnız II
E) Yalnız I
açıklamalarından hangileri kesinlikle doğrudur?
A) Yalnız I
B) Yalnız III
D) I ve III
1.B
2.E
3.D
4.A
C) I ve II
E) II ve III
5.C
6.A
7.E
8.D
9.C
10.B
11.A
C) I ve II
E) II ve III
12.D
13.C