Kimya Adası Kimyasal Tepkimelerde Denge

Kimya ayt konu anlatımı, Kimya tyt konu anlatımı , Kimya yks konu anlatımı… Merhaba arkadaşlar sizlere bu yazımızda Kimyasal Tepkimelerde Denge hakkında bilgi vereceğiz. Yazımızı okuyarak bilgi edinebilirsiniz..

Fiziksel Denge nedir?

Belirli koşullarda maddenin farklı fiziksel hâlleri arasında kurulan dengeye fiziksel denge denir.

Kimyasal Denge Nedir?

Kapalı bir sistemde gerçekleşen tepkimeye; girenlerin ve ürünlerin derişimlerinin zamanla net değişim göstermediği duruma kimyasal denge denilir.

Kimyasal Denge

Kimyasal denge, iki yönlü bir tepkimede ürünlerin meydana geliş hızının, ürünlerden tekrar tepkimeye girenlerin meydana geliş hızına eşit olduğu durumdur. Böyle denklemlerde tepkimenin her iki tarafa olabileceğini göstermek için çift yönlü ok&#; ↔&#; kullanılır. Genel olarak şöyle göstermek mümkündür:

A +B ↔ D + C

Burada A ve B tepkimeye giren başlangıç maddeleri, C ve D ise meydana gelen ürünlerdir. Bir denge tepkimesinde çoğu zaman ileri ve geri tepkime hızları birbirine eşittir ve sıfır değildir.

&#;Öncelikle ileri yönlü tepkime gerçekleşir.
&#;İleri yönlü tepkimenin hızı zamanla azalır ve bu süreç içerisinde geri yönlü tepkimenin hızı yavaş yavaş artar.
&#;İleri yönlü ve geri yönlü tepkimenin hızı birbirine eşitlendiğinde kimyasal denge sağlanmış olur.
&#;Kapalı bir sistemde oluşmuş olan kimyasal dengede renk değişimi, ph değişimi veya sıcaklık değişimi gözlemlenmemektedir.

Tersinir Tepkime Nedir?

Hem ileri hem geri yönde gerçekleşen tepkimelere tersinir tepkimeler denir. Reaktiflerin tamamen tükenmediği tersinir tepkimeler denge tepkimeleridir.

Tepkimelerin hangi yönde ilerleyeceği taneciklerin düzensizliğine ve sahip oldukları enerjiye bağlıdır. Tepkimeye giren maddelerin ve ürünlerin enerjisi karşılaştırıldığında hangi tarafın enerjisi az ise tepkime o tarafa doğru eğilim gösterir. Diğer taraftan taneciklerin düzensizliği hangi tarafta fazlaysa tepkime o tarafa eğilim gösterir.

Buna göre maksimum düzensizlik ve minimum enerji durumu;

&#;Girenler tarafında mevcutsa tepkime gerçekleşmez.
&#;Ürünler tarafında mevcutsa tepkime ileri yönde tamamlanır.
&#;Tepkimenin farklı taraflarındaysa tepkime çift yönlü gerçekleşir ve denge oluşur.

Maksimum düzensizlik nedir?

Kimyasal türler aralarındaki etkileşimin en az olmasına maksimum düzensizlik  denir.

Minimum düzensizlik nedir?

Kimyasal türlerin aralarındaki etkikleşimde düşük enerjili durumu tercih etmelerine  minimum enerji eğilimi denir.

 Denge Sabiti Nedir?

Denge tepkimelerini kolay bir şekilde ifade etmek için denge sabiti adında bir kavram tanımlanmıştır. Denge sabiti, tepkime hızlarındaki k hız sabiti gibi tepkimeden tepkimeye değişen bir değer alır ve K_c ile gösterilir.

Denge sabiti ispatlanırken;

aA + bB cC + dD

İleri yöndeki tepkime hızı = k_i x [A]^a [B]^b
Geri yöndeki tepkime hızı = k_g x [C]^c [D]^d

Dengede, ileri ve geri yöndeki tepkime hızları eşit olduğundan hızlar aşağıdaki gibi eşitlenir:

k_i x [A]^a [B]b = k_g x [C]^c [D]^d

Sonuc olarak;

ki /kg = Kd

Dengeyi Etkileyen Faktörler

Kimyasal bir tepkimenin dengede olması derişimin yanı sıra sıcaklık, hacim, basınç gibi koşulların da sabit olduğu anlamını taşır. Bu koşullardan biri veya birkaçı değiştiğinde denge bozulur.

Buna göre dengeyi etkileyen faktörler şunlardır:

&#;Derişim
&#;Sıcaklık
&#;Basınç
&#;Hacim

Derişim

Le Châtelier ilkesi’ne göre denge durumunda, herhangi bir maddenin derişimi artırılırsa denge, bu derişimi azaltacak yönde ilerler. Benzer şekilde derişim azaltılırsa denge, derişimi artıracak yönde ilerler.

Sıcaklık

Sıcaklığın değişmesi hem dengeyi hem de denge sabitini değiştirir. Sıcaklık değişimi endotermik ve ekzotermik tepkimelerde farklı sonuçlara yol açar.

Ekzotermik Denge Tepkimelerinde Sıcaklık Değişimi: Ekzotermik (tepkime sonucunda ısı açığa çıkan) bir tepkimede;

&#;Sıcaklık arttırıldığında; denge, bu artış etkisini azaltmak için tepkime girenler yönüne kayar.
&#;Sıcaklık azaltıldığında; denge, bu soğuma etkisini azaltmak için tepkime ürünler yönüne kayar.
&#;Denge sabiti, ileri yönlü tepkime hızı sabitinin geri yönlü tepkime hızı sabitine bölünmesiyle bulunur. Sıcaklık artışı geri yönlü tepkime hızını arttırdığı için denge sabitini azaltırken; sıcaklıktaki azalma (soğuma) ileri yönlü tepkime hızını arttırdığı için denge sabitini arttırır.

Endotermik Denge Tepkimelerinde Sıcaklık Değişimi: Endotermik (tepkimenin gerçekleşmesi için ortamdan ısı alması gereken) bir tepkimede;

&#;Sıcaklık arttırıldığında; denge, bu artış etkisini azaltmak için tepkime ürünler yönüne kayar.
&#;Sıcaklık azaltıldığında; denge, bu soğuma etkisini azaltmak için tepkime girenler yönüne kayar.
&#;Denge sabiti, ileri yönlü tepkime hızı sabitinin geri yönlü tepkime hızı sabitine bölünmesiyle bulunur. Sıcaklık artışı ileri yönlü tepkime hızını arttırdığı için denge sabitini arttırırken; sıcaklıktaki azalma (soğuma) geri yönlü tepkime hızını azalttığı için denge sabitini azaltır.

Basınç

Katı ve sıvı maddeler sıkıştırılamadığından basıncın değişmesi bu tür maddeleri etkilemez. Ancak gaz hâlde tepkimeye giren veya ürün varsa sistem basınç değişikliğinden etkilenebilir.

Gaz maddelerin mol sayısı tepkimenin her iki tarafında eşit sayıdaysa basınç değişikliği dengeyi bozmaz.

Hacim

Gaz halinde ürün veya girenlerin olduğu tepkimeler hacim değişikliğinden derişimleri değiştiği için etkilenirler. Sadece katı ve sıvı giren veya ürün içeren denge tepkimeleri hacim değişiminden etkilenmemektedir.

İçerisinde gaz formunda bir tepken madde bulunan tepkimeler; girenler ve ürünlerin mol sayılarının eşit olmadığı durumlarda hacim değişiminden etkilenir. Hacim değişiminden dolayı değeri değişmez.

Sulu Çözelti Dengeleri

Suyun Oto-İyonizasyonu

Suyun kendi kendine iyonlaşmasına suyun oto-iyonizasyonu (otoprotolizi) denir. Su molekülleri çok az da olsa iyonları halinde bulunur.

Suyun oto-iyonizasyonu dengesine örnek olarak;

Ksu = [H3O+].[OH–] ya da Ksu = [H+].[OH–]

pH VE pOH Kavramları

pH, İngilizcede hidrojenin gücü anlamına gelen “power of hydrogen” kelimelerinin baş harflerinden oluşmaktadır.

Sulu çözeltilerdeH+ ve OH– iyonları derişimi çok küçük sayılar olduğundan bu kavramları daha büyük sayılarla ifade etmek için pH ve pOH kavramları kullanılır. Böylece çözeltilerin asitliği ve bazlığı daha kolay anlaşılır hâle gelir.

pH, hidrojen iyonları (H3O⁺ / H⁺); pOH ise OH– iyonları derişiminin negatif logaritması alınarak elde edilir:

pH = -log[H⁺]

pOH = -log[OH^–]

Asit ve Baz Tanımları

Arrhenius Asit-Baz Tanımı:

Hidrojen içeren ve Suda çözüldüğünde H+ iyonu oluşturan maddelere asit denir.

HCl(aq) → H+(aq) + Cl-(aq)

OH iyonu içeren ve suda çözüldüğünde OH– iyonu oluşturan maddelere baz denir.

NaOH (aq) → Na+ (aq) + OH -(aq)

Brønsted-Lowry Asit-Baz Tanımı: 

H+ iyonu verme eğiliminde olan maddelere asit denir.

HCl + H2O ⇔ Cl– + H3O+
Baz + Asit  ⇔ Asit + Baz

H+ iyonu alma eğiliminde olan maddelere baz denir.

NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH
Asit  + Baz   ⇔ Baz + Asit 

Lewis asit-baz Tanımı :

Baz elektron çifti veren tür, Asit ise elektron çifti alan maddedir.

B + H⁺ ⇔  B &#; H⁺

Katyonların Asitliği Anyonların Bazlığı

Asit Gibi Davranan Katyonlar:

Zayıf bazların eşlenik asitleri (NH4+) ile çapları küçük, yükleri büyük olan Fe3+ , Cr3+ , Cu2+, Al3+ gibi katyonlar asidik özellik gösterir.

Fe3+(suda) + 6H2O(s) ↔ Fe(OH)3(suda) + 3H3O+(suda)

NH4+(suda) + H2O(s) ↔ NH4OH(suda) + H3O+(suda)

Baz Gibi Davranan Anyonlar:

Zayıf asitlerin eşlenik bazları olan bütün anyonlar su ile tepkimelerinde proton alıcısı olarak davrandıkları için bazik özellik gösterir.

Baz gibi davranan anyonlar:

CN– . F– , NO2– , CH3COO– , CO, PO

Etrafımızda gerçekleşen fiziksel ve kimyasal değişimlerden çok az sayıda olanı tersinmez (tek yönlü) olarak gerçekleşir. Büyük bir çoğunluğu tersinir (çift yönlü) tepkimelerdir. Ağzı kapalı damacanada bulunan su ile su buharı fiziksel dengeye örnektir. Kapalı bir kapta amonyağın elementlerinden oluşması kimyasal dengeye örnektir. Fiziksel olaylarda kurulan dengeye fiziksel denge, kimyasal değişimlerde kurulan dengeye kimyasal denge denir.

Kapalı sistemlerde oluşan tersinir reaksiyonlarda ileri tepkime hızının geri tepkime hızına eşit olduğu ana denge denir. Denge reaksiyonlarının oluşması sırasında başlangıçta tepkenlerin hızı çok büyüktür. Reaksiyon ilerledikçe tepkenlerin harcanma hızları azalmaya başlayacak. Başlangıçta ortamda ürün olmadığında ürünlerin hızından bahsedilemez. Ancak reaksiyon ilerledikçe oluşan ürünlerde girenlere dönüşeceğinden hızları artmaya başlar. İleri reaksiyon hızının geri reaksiyon hızına eşit olduğu andan itibaren denge oluşmuş (kurulmuş) olur.

Makroskobik (gözle görülür) olayların durduğu, mikroskobik (gözle görünmeyen) olayların devam ettiği dinamik bir denge oluşur. a: Dinamik denge kurulduktan sonra, kaptaki madde miktarları, derişimleri sabit kalır. Ancak tepkenlerden birim zamanda 'ne ne kadar dönüşüyorsa, ürünlerden de, tepkenlere o kadar dönüşür. Denge reaksiyonlarında maksimum düzensizlik ile minimum enerjili hâl uzlaşmıştır. Denge reaksiyonları % verimle gerçekleşmez. Bu nedenle tepkimedeki her maddenden reaksiyon kabında ve dolayısıyla dengede bulunur. Tepkime kabında denge reaksiyonunu oluşturan bütün maddeler aynı fiziksel fazda ise oluşan dengeye homojen denge. farklı fiziksel fazlarda ise heterojen denge denir.

DENGE SABİTİ (K): K denge sabiti olup bir tepkimede sayısal değeri yalnızca sıcaklıkla değişir. K değeri, molar derişimler cinsinden yazılırsa KC sembolü ile gösterilir. KC nin birimi mol/L'nin katları olabilir. K değeri, kısmi basınçlar cinsinden yazılırsa KP sembolü ile gösterilir. KP birimi atm'nin katları olabilir. Denge bağıntıları yazılırken, girenler ve ürünlerde bulunan katı ve sıvı bileşenlerin derişimleri dengenin oluşumu süresince değişmediğinden denge bağıntısında gösterilmezler. Her denge reaksiyonunun belli sıcaklıklarda kendisine ait bir denge sabiti vardır.

HOMOJEN DENGELER: Bütün bileşenlerinin aynı fiziksel lazda olduğu denge tepkimelerine homojen denge denir. Homojen dengelerde bileşenlerin hepsi gaz, sıvı veya sulu çözelti hâlindedir. KP denge bağıntısı yazılırken, sadece tepkimede bulunan gazlar yazılır.

HETEROJEN DENGELER: Bir denge reaksiyonunda bulunan maddelerden en az biri farklı fiziksel fazda bulunuyorsa denge reaksiyonu heterojen denge olarak nitelendirilir. Kalsiyum karbonat (CaCOS) katısının ısıtılmasıyla kalsiyum oksit (CaO) katısı ve karbondioksit () gazı oluşur. Bu reaksiyon heterojen denge tepkimelerine örnektir. Saf sıvılar ve sal katıların. sabit sıcaklıkta derişimleri madde miktarına bağlı olmadığından denge sabitinin içinde yer alırlar.

Dengeye Derişimin Etkisi: Bir denge reaksiyonunda sabit sıcaklıkta maddelerden birinin derişimi arttırılırsa denge tepkimesi bu etkiyi azaltacak yönde ilerleyerek tepkisini gösterir. Ya da maddelerden birinin derişimi azaltılırsa (sistemden madde çekilirse) tepkime azaltılan bu maddenin derişimini artıracak yönde ilerleyerek tepkisini gösterir. Sisteme sabit sıcaklıkta madde ilave edip çekmek denge sabitinin (KC) değerini değiştirmez.

Dengeye Sıcaklığın Etkisi

Bir denge karışımında sistemin sıcaklığının artırılması demek sistemi ısıtmak anlamına gelir. Bir denge karışımında sistemin sıcaklığının azaltılması demek sistemi soğutmak anlamına gelir. Sıcaklık değişiminin dengeye nasıl etki ettiğini belirleyebilmek için, denge tepkimesinin endotermik mi yoksa ekzotermik mi olduğunu bilmek gerekir.

Bir denge tepkime ister endotermik olsun isterse ekzotermik olsun sıcaklık artışı hem ileri hem de geri reaksiyon hızlarını artırır. Derişim, basınç ya da hacim değişimleri kimyasal dengeyi etkileyebilir. başka bir ifadeyle girenlerin ve ürünlerin bağıl miktarlarını etkileyebilir. Ancak bu etkiler denge sabitinin (KC) sayısal değerini değiştirmez. Bir denge tepkimesinde, denge sabitinin sayısal değerini yalnızca sıcaklık değiştirir.

Katalizörün Dengeye Etkisi

Bir denge karışımına katalizör ilave edildiğinde, ileri ve geri aktifleşme enerjileri (Eaileri) ve Eageri) azaldığından hem ileri yöndeki hem de geri yöndeki reaksiyonlar hızlanır. Bunun sonucu olarak denge daha kısa sürede kurulur.
Katalizör; 
Dengedeki madde miktarlarını değiştirmez. Denge sabilinin değerini değiştirmez. Tepkime entalpisini etkilemez. Dengenin daha kısa sürede kurulmasını sağlar. Denge koşullarını değiştirmez. Tepkimenin daha düşük enerjili bir mekanizma üzerinden yürümesini sağlar.