Tepkime hızları, derişimler ve sıcaklık gibi faktörlerin denge üzerindeki etkileri de inceleniyor.
Kimyasal tepkimelerde ileri ve geri tepkimenin hızlarının eşit olması tepkimenin dengede olduğunu ve kimyasal dengenin kurulduğunu gösterir. Dengeye ulaştıktan sonra tepkimeye girenlerin ve ürünlerin derişimi de sabit kalır. Dengeden söz edebilmek için tepkimelerin tersinir, sıcaklığın sabit, sistemin kapalı olması gerekir.
Girenlerin ve ürünlerin dengedeki bağıl derişimleri denge sabiti (K) adı verilen nicelikle değerlendirilir. Bir kimyasal tepkimede denge sabiti, ürünlerin derişimleri çarpımlarının girenlerin derişimleri çarpımına oranıdır. Denge sabiti yazılırken kimyasal türlerin önündeki katsayılar da kimyasal türlere ait derişimlerin üzerine üs olarak yazılır.
aA(g) + bB(g) <-> cC(g) + dD(g)
Sabit sıcaklıkta ileri tepkimenin hız sabiti (ki), geri tepkimenin hız sabiti (kg) dir. İleri tepkime ve geri tepkime hızları da aşağıdaki gibi gösterilir.
İleri tepkime hızı: (νi) = ki [A]a [B]b
Geri tepkime hızı: (νg) = kg[C]c [D]d
Tepkime dengeye ulaştığında ileri ve geri tepkime hızları eşitlenir.
νi = νg
ki [A]a [B]b = kg[C]c [D]d
Derişimler ve hız sabitleri oranlandığında aşağıdaki eşitlik elde edilir:
ki[C]c [D]d / kg[A]a [B]b = sabit
Sabit sıcaklıkta ki / kg oranı sabit bir değerdir. Bu değer derişimler cinsinden denge sabiti olarak ifade edilir. Denge sabiti “Kc” ile gösterilir.
aA(g) + bB(g) <-> cC(g) + dD(g)
Tepkimenin denge bağıntısı:
Kc = [C]c[D]d / [A]a[B]b
Tepkimeye katılan, giren ve tepkimede oluşan kimyasal türler aynı veya farklı fazda olabilir. Tepkimeye katılan ve tepkimede oluşan kimyasal türler aynı fazda ise oluşan dengeye homojen denge denir. Kimyasal tepkimede tepkimeye girenlerin ve ürünlerin fazları saf katı, sıvı veya gaz olabilir. Denge bağıntısında saf katılar ve sıvılar yer almaz çünkü katı ve sıvıların derişimi değişmez.
Tepkimeye katılan kimyasal türler katı, sıvı, gaz gibi farklı fazlarda ise oluşan dengeye heterojen denge denir.
Kimyasal tepkimelerde denge, ileri ve geri tepkimenin hızlarının eşit olması durumudur. Denge sabiti, girenlerin ve ürünlerin dengedeki bağıl derişimlerini ifade eder. Homojen denge, tepkimeye katılan ve oluşan kimyasal türlerin aynı fazda olduğu denge türüdür. Heterojen denge ise, tepkimeye katılan ve oluşan kimyasal türlerin farklı fazlarda olduğu denge türüdür.
Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren maddeler tepkime ürünleri oluşturmak üzere reaksiyona girerler. Tepkime dengeye ulaştığında, tepkimeye giren maddelerin ve tepkime ürünlerinin derişimleri zamanla değişmez. Denge sabiti (Kc), bir tepkimenin dengedeki derişimlerini gösteren bir ölçüdür.
Denge sabiti, dengedeki tepkime ürünlerinin derişimlerinin, dengedeki tepkimeye giren maddelerin derişimlerinin çarpımına bölümü olarak ifade edilir. Denge sabiti, bir tepkimenin denge konumunu belirler. Kc değeri büyükse, tepkime ürünlerinin derişimi yüksek, tepkimeye giren maddelerin derişimi düşüktür. Kc değeri küçükse, tepkime ürünlerinin derişimi düşük, tepkimeye giren maddelerin derişimi yüksektir.
Denge sabiti, dengedeki tepkime ürünlerinin derişimlerinin, dengedeki tepkimeye giren maddelerin derişimlerinin çarpımına bölümü olarak hesaplanır. Denge sabiti, deneysel olarak veya termodinamik hesaplamalarla bulunabilir.
Denge sabiti, aşağıdaki amaçlar için kullanılır:
Le Chatelier prensibi, bir tepkimeye uygulanan bir değişikliğin, tepkimenin denge konumunu nasıl etkilediğini açıklayan bir prensiptir. Le Chatelier prensibine göre, bir tepkimeye uygulanan bir değişiklik, tepkimenin denge konumunu, değişikliğin ters yönünde kaydıracak şekilde değiştirir.
Kimyasal tepkimelerde denge, önemli bir kavramdır. Denge sabiti, bir tepkimenin denge konumunu belirleyen bir ölçüdür. Denge sabiti, deneysel olarak veya termodinamik hesaplamalarla bulunabilir. Denge sabiti, tepkimenin yönünü tahmin etmek, tepkimenin verimini hesaplamak ve tepkimenin hızını tahmin etmek gibi çeşitli amaçlar için kullanılır.
Kimyasal tepkimelerde denge, ileri ve geri tepkime hızlarının birbirine eşit olmasıdır. Denge durumunda, tepkimeye katılan maddelerin derişimleri zamanla değişmez. Ancak, sıcaklık, derişim, hacim ve basınç gibi faktörlerin değiştirilmesiyle denge bozulur ve sistem yeniden dengeye gelmek için tepki verir.
Ekzotermik tepkimelerde sıcaklık azaltıldığında tepkime ürünler yönünde gerçekleşir. Sıcaklık artırıldığında ise tepkime girenler yönünde gerçekleşir.
Endotermik tepkimelerde sıcaklık azaltıldığında tepkime girenler yönünde gerçekleşir. Sıcaklık artırıldığında ise tepkime ürünler yönünde gerçekleşir.
Tepkimeye katılan maddelerin derişimleri değiştiğinde denge de değişir. Bir maddeyi eklemek, dengeyi eklenen maddenin reaksiyonunda bulunduğu yönde kaydırır.
Tepkimenin hacmi değiştiğinde, denge de değişir. Hacim arttırıldığında, denge gaz fazının oluştuğu yönde kayar. Hacim azaltıldığında ise denge sıvı veya katı fazının oluştuğu yönde kayar.
Gaz fazında gerçekleşen bir tepkimede toplam basınç değiştiğinde, denge de değişir. Toplam basınç arttığında, denge gaz fazının azaldığı yönde kayar. Toplam basınç azaldığında ise denge gaz fazının arttığı yönde kayar.
Gaz fazındaki tepkimelerde tepkimeye katılan her bir gazın kısmi basıncı değiştiğinde denge değişir. Bir gazın kısmi basıncı arttığında denge, o gazın reaksiyonunda bulunduğu yönde kayar.
Katalizör, bir tepkimenin hızını artıran maddedir. Katalizör, tepkimeye katılmaz, sadece tepkimenin gerçekleşmesini kolaylaştırır. Katalizörler, enerji bariyerini azaltarak tepkimenin hızını artırır.
Kimyasal tepkimelerde denge, çeşitli faktörlerden etkilenir. Bu faktörler sıcaklık, derişim, hacim, toplam basınç, kısmi basınç ve katalizörlerdir.
Kimyasal Tepkimelerde Dengeyi Etkileyen Faktörler Effect of Temperature on EquilibriumKimyasal tepkimelerde denge, tepkimenin ileri ve geri dönüş hızlarının eşit olduğu durumdur. Bu durumda, tepkimeye giren ve çıkan maddelerin derişimleri sabit kalır. Ancak, tepkimeye giren veya çıkan maddelerin derişimi değiştirilirse, denge de değişecektir.
Tepkimeye giren maddelerden birinin derişimi değiştirilirse, denge bu maddenin derişimini artıracak veya azaltacak yönde hareket edecektir. Örneğin, 2H2 + O2 ⇌ 2H2O tepkimesinde, H2 gazının derişimi artırılırsa, denge ürünler yönünde hareket edecek ve daha fazla H2O üretilecektir. Benzer şekilde, O2 gazının derişimi artırılırsa, denge yine ürünler yönünde hareket edecektir.
Tepkime ürünlerinden birinin derişimi değiştirilirse, denge bu maddenin derişimini azaltacak yönde hareket edecektir. Örneğin, 2H2 + O2 ⇌ 2H2O tepkimesinde, H2O'nun derişimi artırılırsa, denge girenler yönünde hareket edecek ve daha fazla H2 ve O2 gazı üretilecektir.
Tepkimenin yapıldığı kabın hacmi değiştirilirse, denge de değişecektir. Hacim azaltılırsa, denge basıncı artıracak yönde hareket edecektir. Örneğin, 2H2 + O2 ⇌ 2H2O tepkimesinde, kabın hacmi azaltılırsa, denge ürünler yönünde hareket edecek ve daha fazla H2O üretilecektir. Benzer şekilde, hacim artırılırsa, denge girenler yönünde hareket edecektir.
Tepkimenin yapıldığı kabın basıncı değiştirilirse, denge de değişecektir. Basınç artırılırsa, denge basıncı azaltacak yönde hareket edecektir. Örneğin, 2H2 + O2 ⇌ 2H2O tepkimesinde, kabın basıncı artırılırsa, denge girenler yönünde hareket edecek ve daha fazla H2 ve O2 gazı üretilecektir. Benzer şekilde, basınç azaltılırsa, denge ürünler yönünde hareket edecektir.
Tepkimeye giren veya çıkan maddelerin derişimi, hacim veya basınç değiştirilirse, denge de değişecektir. Bu değişikliklerin etkisi, tepkimenin türüne ve koşullarına bağlıdır.
YouTube Video Linki: https://www.youtube.com/watch?v=vM_o942i_uM Diğer Kaynak Linkleri: * https://www.khanacademy.org/science/chemistry/chemical-equilibria/introduction-to-chemical-equilibria/a/shifts-in-chemical-equilibria * https://www.britannica.com/science/chemical-equilibriumSuyun oto-iyonlaşması, suyun kendi kendine iyonlaşmasıdır. Bu tepkime tersinir tepkime olduğunda H2O, H+ ve OH- iyonları ile denge hâlindedr.
H2O (s) → H+ (suda) + OH- (suda)
Suyun oto-iyonlaşması sonucunda oluşan H+ ve OH- iyonları suyun pH ve pOH değerlerini belirler. Suyun pH değeri, H+ iyonlarının konsantrasyonunun negatif logaritmasıdır. Suyun pOH değeri ise, OH- iyonlarının konsantrasyonunun negatif logaritmasıdır. Suyun pH ve pOH değerleri birbirine eşittir.
Suyun oto-iyonlaşması, birçok kimyasal ve biyolojik proseste rol oynar. Örneğin, suyun oto-iyonlaşması, asitlik ve bazlık, tuzların oluşumu ve ayrışması, redoks reaksiyonları ve enzim aktiviteleri gibi birçok proseste rol oynar.
Kaynaklar; Suyun Oto-İyonizasyonu Suyun Oto-İyonizasyonu (Video) Suyun Oto-İyonizasyonu ve İyon ÜrünüBrönsted-Lowry asit-baz tanımı, asitlerin proton vericiler, bazların ise proton alıcılar olduğunu belirtir. Bu tanım, Arrhenius tanımı gibi yalnızca sulu çözeltiler için değil, gaz fazı ve katı faz tepkimeleri için de geçerlidir.
Asit veya bazın altına yazılan alt indisler (1 ve 2); asit 1 ile baz 1, asit 2 ile baz 2’nin konjuge asit-baz çifti olduğunu belirtir. Örneğin aşağıdaki tepkimede HBr-Brve H2O-H3O+ konjuge asit-baz çiftleridir.
HBr(suda) + H2O(s) → H3O+ (suda) + Br- (suda)Asit1 Baz2 Asit2 Baz1
(proton verici) (proton alıcı) (proton verici) (proton alıcı)
Konjuge asit-baz çiftleri
HBr - Br- konjuge asit-baz çifti
H3O+ -H2O konjuge asit-baz çifti
Sulu çözeltilerde H+ ve OH- iyonlarının derişimleri genellikle çok küçük sayılardır ve küçük sayılarla işlem yapmak oldukça güçtür. Bu nedenle H+ ve OH- iyonlarının derişimlerini molarite cinsinden yazmak yerine pH (power hydrogen) ve pOH ölçeği olarak bilinen bir logaritmik ölçekle ifade etmek daha doğru olur.
Bir çözeltinin hidrojen iyon derişiminin negatif logaritması pH değerini verir. Bir çözeltinin hidroksit iyon derişiminin negatif logaritması da pOH değerini verir.
pH = -log [H+ ] veya [H3O+ ] = 10-pH
pOH = -log [OH- ] veya [OH- ] = 10-pOH
Sulu çözeltilerin pH değeri azalırken orantılı olarak pOH değeri artar. Bir çözeltide pH değeri 7’den küçükse çözelti asidik, 7’den büyükse çözelti baziktir.
Brönsted-Lowry asit-baz tanımı, protonların aktarımı ile ilgilidir. Proton verici maddeler asit, proton alıcı maddeler ise baz olarak adlandırılır. Konjuge asit-baz çiftleri, proton alışverişinde bulunan madde çiftleridir. pH ve pOH değerleri, bir çözeltideki H+ ve OH- iyonlarının derişimlerinin logaritmik ölçüleridir.
Bu bölümde, Brönsted-Lowry asit ve bazlarının özelliklerini ve aralarındaki ilişkiyi inceleyeceğiz. Ayrıca, asit ve bazların kuvvetini ve su ile etkileşimlerini ele alacağız.
Brönsted-Lowry teorisine göre, asit proton (H+) veren madde, baz ise proton alan maddedir. Bu teoriye göre, bir asit proton verdiğinde konjuge bazı oluşur. Benzer şekilde, bir baz proton aldığında konjuge asidi oluşur.
Asit ve bazların kuvveti, sudaki iyonlaşma derecelerine göre belirlenir. Kuvvetli asit ve bazlar suda tamamen iyonlaşırken, zayıf asit ve bazlar kısmen iyonlaşır.
Asit ve bazlar su ile etkileştiğinde farklı tepkimeler verirler. Kuvvetli asitler su ile tamamen iyonlaşırken, zayıf asitler kısmen iyonlaşır. Benzer şekilde, kuvvetli bazlar su ile tamamen iyonlaşırken, zayıf bazlar kısmen iyonlaşır.
* Brönsted-Lowry teorisine göre, asit proton (H+) veren madde, baz ise proton alan maddedir. * Asit ve bazların kuvveti, sudaki iyonlaşma derecelerine göre belirlenir. * Kuvvetli asit ve bazlar suda tamamen iyonlaşırken, zayıf asit ve bazlar kısmen iyonlaşır. * Asit ve bazlar su ile etkileştiğinde farklı tepkimeler verirler. * Kuvvetli asitler su ile tamamen iyonlaşırken, zayıf asitler kısmen iyonlaşır. * Benzer şekilde, kuvvetli bazlar su ile tamamen iyonlaşırken, zayıf bazlar kısmen iyonlaşır.
Kimyasal tepkimelerde denge, tepkime hızlarının birbirine eşit olduğu ve tepkime sisteminin zamanla değişmediği durumdur.
Denge sabiti, dengeye ulaşmış bir tepkimenin ileri ve geri tepkime hızlarının oranıdır. Denge sabiti sıcaklığa bağlıdır ve sıcaklık arttıkça değerleri değişir.
Zayıf asitler ve bazların denge sabitlerine asit iyonlaşma sabiti (Ka) ve bazlık iyonlaşma sabiti (Kb) adı verilir. Ka ve Kb değerleri ne kadar büyükse asit veya baz o kadar kuvvetlidir.
pH, bir çözeltideki hidrojen iyon konsantrasyonunun ölçüsüdür. pOH ise hidroksit iyon konsantrasyonunun ölçüsüdür. pH ve pOH değerleri arasındaki ilişki şu şekildedir:
pH + pOH = 14
Kuvvetli asit ve bazların pH ve pOH değerleri çözeltideki iyon konsantrasyonlarına göre hesaplanır.
Zayıf asit ve bazların pH ve pOH değerleri ise denge sabitlerinden yararlanılarak hesaplanır.
Tampon çözeltiler, pH değerlerini geniş bir aralıkta sabit tutan çözeltilerdir. Tampon çözeltileri zayıf asit ve konjuge bazının veya zayıf baz ve konjuge asidinin karışımıdır.
Tampon çözeltiler asit veya baz eklendiğinde pH değerlerinde çok az değişiklik gösterirler. Bu nedenle tampon çözeltiler genellikle biyolojik sistemlerde ve endüstriyel uygulamalarda kullanılırlar.
Kimyasal tepkimelerde denge, tepkime hızlarının birbirine eşit olduğu ve tepkime sisteminin zamanla değişmediği durumdur.
Denge sabiti, dengeye ulaşmış bir tepkimenin ileri ve geri tepkime hızlarının oranıdır. Denge sabiti sıcaklığa bağlıdır ve sıcaklık arttıkça değerleri değişir.
Zayıf asitler ve bazların denge sabitlerine asit iyonlaşma sabiti (Ka) ve bazlık iyonlaşma sabiti (Kb) adı verilir. Ka ve Kb değerleri ne kadar büyükse asit veya baz o kadar kuvvetlidir.
pH ve pOH değerleri arasındaki ilişki şu şekildedir:
pH + pOH = 14
Kuvvetli asit ve bazların pH ve pOH değerleri çözeltideki iyon konsantrasyonlarına göre hesaplanır.
Zayıf asit ve bazların pH ve pOH değerleri ise denge sabitlerinden yararlanılarak hesaplanır.
Tampon çözeltiler, pH değerlerini geniş bir aralıkta sabit tutan çözeltilerdir. Tampon çözeltileri zayıf asit ve konjuge bazının veya zayıf baz ve konjuge asidinin karışımıdır.
Tampon çözeltiler asit veya baz eklendiğinde pH değerlerinde çok az değişiklik gösterirler. Bu nedenle tampon çözeltiler genellikle biyolojik sistemlerde ve endüstriyel uygulamalarda kullanılırlar.
Titrasyon yöntemi, derişimi bilinmeyen bir asit veya baz çözeltisinin derişimini, derişimi ve hacmi bilinen bir baz veya asit çözeltisi kullanılarak bulan bir yöntemdir. Titrasyon, asit veya bazın suda oluşturduğu H+ iyonu ve OH- iyonu sayılarının önemli olduğu bir işlemdir. Bu sayılara değerlik denir. Asidin veya bazın değerliği, derişiminin bulunması için belirlenir.
Titrasyon yöntemi, derişimi bilinmeyen bir asit veya baz çözeltisinin derişimini bulmak için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntem, asit veya bazın suda oluşturduğu H+ iyonu ve OH- iyonu sayılarının önemli olduğu bir işlemdir. Bu sayılara değerlik denir. Asidin veya bazın değerliği, derişiminin bulunması için belirlenir.
YouTube Video Linki: Kuvvetli Asit-Baz Titrasyonu Diğer Kaynaklar: Khan Academy: Titration Ducksters: TitrationsTuzların sudaki çözünme veya çökelme tepkimeleri doğada en çok karşılaşılan tepkimelerdir. Tuzların sudaki çözünürlükleri birbirinden farklıdır. Bazı tuzlar suda çok çözünürken bazıları az çözünür. Az çözünen tuzlar çöker. Tuz çözeltisindeki iyonlarla tuz katısı arasında heterojen bir denge oluşur. Bu equilibriyum denge denir. Denge sırasında çöken tuz miktarı ile çözünen tuz miktarı eşittir.
Çözünürlük dengesi sırasında oluşan katı-sıvı ortamında çözünmüş iyonların derişimlerinin çarpımı olan değere çözünürlük çarpımı adı verilir. Çözünürlük çarpımı Kçç sembolü ile gösterilir ve katı madde dengesi bağıntısına yazılmaz.
Kçç bağıntısı şu şekilde hesaplanır:
Kçç = [A+][B-]n
Burada, A ve B, tuzun iyonlarını temsil ederken, n ise tuzun iyonlarına parçalanma sayısını ifade eder.
Çözünürlük çarpımı değerine göre tuzların çözünürlük derecesi sınıflandırılır. Buna göre:
Çözünürlük Çarpımı Kçç ile çözünürlük birbiriyle ilişkili iki önemli kavramdır. Çözünürlük çarpımı, bir tuzun suda ne kadar çözündüğünü gösteren sayısal değerken, çözünürlük, doymuş çözeltinin 1 litresinde çözünen maddenin mol sayısını ifade eder.
Çözünürlük çarpımı Kçç ve çözünürlük S arasındaki ilişki şu şekildedir:
Kçç = Sm
Burada, m, tuzun iyonlarına parçalanma sayısını ifade eder.
Çözünme-çökelme tepkimeleri, günlük hayatta birçok alanda kullanılır. Örneğin:
Çözünme-çökelme tepkimeleri, günlük hayatta ve endüstriyel alanda birçok alanda kullanılır. Bu tepkimeler, tuzların çözünürlük özelliklerine bağlı olarak gerçekleşir ve çeşitli uygulamalar için önemlidir.
Çözünme-Çökelme Tepkimeleri Solubility Product and PrecipitationTuzların çözünürlüğü, doymuş bir çözeltinin sıcaklık ve basınç altında ne kadar tuz çözeltisi içerdiğini ölçen bir değerdir. Tuzların çözünürlükleri, sıcaklık ve basınç gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir.
Çözünürlüğü etkileyen faktörler şunlardır:
Sıcaklık, çözünürlüğü etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Genellikle tuzların çözünürlüğü sıcaklıkla birlikte artar. Bunun nedeni, sıcaklığın artmasıyla birlikte çözücünün hareketliliğinin artması ve tuz moleküllerinin çözücü molekülleri arasında daha kolay hareket edebilmesidir.
Ortak iyon etkisi, bir tuzun çözünürlüğünün, aynı anyona veya katyona sahip başka bir tuzun varlığıyla azalmasıdır. Bu, ortak iyonun çözücüdeki konsantrasyonunun artmasıyla çözünen tuzun çözünürlüğünün azalması anlamına gelir.
Tuzların çözünürlüğü, sıcaklık, basınç, pH değişimi, ortak iyon etkisi, çözünen ve çözücü türü gibi faktörlere bağlı olarak değişebilir. Bu faktörleri kontrol ederek, tuzların çözünürlüğünü istenilen seviyede tutmak mümkündür.
Bir tuzun çözünürlüğünü hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılabilir:
Çözünürlük = Kçç / [Ortak iyon]^n
Burada:
25 santigrat derecede PbCrO4 bileşiğinin çözünürlük çarpımı 2 . 10-14'tür. Buna göre, PbCrO4 bileşiğinin 25 santigrat derecedeki çözünürlüğünü hesaplayınız.
Çözüm:
Çözünürlük = Kçç / [Ortak iyon]^n
Çözünürlük = 2 . 10-14 / [CrO42-]^2
Çözünürlük = 2 . 10-14 / (0)^2
Çözünürlük = 2 . 10-14 M
Sonuç: PbCrO4 bileşiğinin 25 santigrat derecedeki çözünürlüğü 2 . 10-14 M'dir.