2- Giren Maddelerin Derişimleri (veya Kısmi Basınçları)

Kimyasal tepkimeler, tepkimeye giren maddelerin taneciklerinin aktifleşme enerjisini aşacak büyüklükte kinetik enerjiyle uygun doğrultuda çarpışmaları sonucu oluşur.

Bu nedenle, tepkimeye girenlerin birim hacimdeki tanecik sayısı ne kadar fazla ise tepkime o kadar hızlı ilerler.

YANİ:

Tepkimelerin hızların giren maddelerin derişimleri (n/V) veya gaz halde ise kısmi basınçları (nRT/V) ile DOĞRU ORANTILIDIR!!!

R α [GİRENLER] olduğundan tepkimelerin hız bağıntıları:

R = k . [GİRENLER]

şeklinde tanımlanır.

Hızı belirleyen giren maddelerin kat sayıları ne ise tepkime hızına etkileri de o derecede olacaktır.

Tek Basamakta Gerçekleşen Tepkimelerin Hız Bağıntısı

aA + bB –> cC + dD            tepkimesi için

R = k.[A]a[B]b       => derişimler cinsinden hız bağıntısı

  • Gaz fazında gerçekleşen tepkimelerde hız bağıntısı girenlerin kısmi basınçları cinsinden de yazılabilir:

aA(g) + bB(g) –> cC(g) + dD(g)

         R = k.(PA)a(PB)b     => kısmi basınçlar cinsinden hız bağıntısı

Verilen tepkimelerin derişime ve kısmi basınca göre hız bağıntılarını yazınız.

C2H4(g) + I2(g) → C2H4 I2(g)
2NO2(g)   → N2O4(g)
C(k) + O2(g)  → CO2(g)
H2(g)  + Br2(g)  → 2HBrg)
CO2(g) + H2O(s) → HCO3(aq) + H+(aq)
2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g)
NH3(g) + HCl(g) →  NH4Cl(k) + ısı
Ca(k)  + ½ O2(g) → CaO (k)               
H2(g) + ½O2(g) → H2O(s)  
Zn(k)  + Cu+2(suda) → Zn+2 + Cu(k)
H+ (suda) + OH(suda)  → H2O (s)  
C2H5OH(aq) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
nX(g) + mY(g) → Z(g)
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
3A(g) + 2B(g)  → A3B2(g)
C2H4(g) + I2(g) → C2H4 I2(g) R = k.[C2H4].[I2]
R’ =k’.(PC2H4).(PI2)
2NO2(g)   → N2O4(g) R = k.[NO2]2
R’ =k’.(PNO2)2
C(k) + O2(g)  → CO2(g) R = k.[O2]
R’ =k’.(PO2)
H2(g)  + Br2(g)  → 2HBrg) R = k.[H2][Br2]
R’ =k’.(PH2)(PBr2)
CO2(g) + H2O(s) → HCO3(aq) + H+(aq) R = k.[CO2]
R’ =k’.(PCO2)
2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) R = k.[CO]2[O2]
R’ =k’.(PCO)2(PO2)
NH3(g) + HCl(g) →  NH4Cl(k) + ısı R = k.[NH3][HCl]
R’ =k’.(PNH3)(PHCl)
Ca(k)  + ½ O2(g) → CaO (k)                R = k.[O2]1/2
R’ =k’.(PO2)1/2
H2(g) + ½O2(g) → H2O(s)   R = k.[H2][O2]1/2
R’ =k’.(PH2)(PO2)1/2
Zn(k)  + Cu+2(suda) → Zn+2 + Cu(k) R = k.[Cu+2]
R’ =k’
H+ (suda) + OH(suda)  → H2O (s)   R = k.[H+][OH]
R’ =k’
C2H5OH(aq) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) R = k.[C2H5OH][O2]
R’ =k’.(PC2H5OH)(PO2)
nX(g) + mY(g) → Z(g) R = k.[X]n[Y]m
R’ = k’.(PX)n(PY)m
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) R = k.[N2][H2]3
R’ = k’.(PN2)(PH2)3
3A(g) + 2B(g)  → A3B2(g) R = k.[A]3[B]2
R’ = k’.(PA)3(PB)2

SO2(g) + ½O2(g) –> SO3(g) tepkimesinde SO2 ve O2 gazlarının derişimleri 4 katına çıkartılırsa tepki hızı nasıl değişir?

R = k.[SO2][O2]1/2

R =   (x4) (x4) 1/2

R = (x4)(x2) = (x8)

Hız 8 katına çıkar.

Tepkime derecesi (mertebesi)

Tepkime derecesi (mertebesi)= Üslerin toplamı

aA + bB –> cC + dD        tepkimesi için

  • Hız bağıntısı: R = k.[A]a[B]b      
  • Tepkime derecesi = a + b’dir.
  • A’ya göre tepkime derecesi: a
  • B’ye göre tepkime derecesi: b

Tek basamakta gerçekleşen aşağıdaki tepkimelerin hız bağıntılarını ve derecelerini yazınız.

  1. H2(g) + Br2(g) –> 2HBr
  2. N2(g) + 3H2(g) –> 2NH3(g)
  3. Ag+(suda) + Cl(suda) –> AgCl(k)

1. H2(g) + Br2(g) –> 2HBr

R = k.[H2][Br2]

Derece = 2

2. N2(g) + 3H2(g) –> 2NH3(g)

R = k.[N2][H2]3

Derece = 4

3. Ag+(suda) + Cl(suda) –> AgCl(k)

R = k.[Ag+][Cl]

Derece = 2

Gaz fazında gerçekleşen tepkimelerde HACİM ya da BASINÇ değişimi tepkimeye girenlerin derişimlerini etkileyeceğinden tepkime hızını da etkiler.

N2(g) + 3H2(g) –> 2NH3(g) tepkimesi tek basamakta gerçekleşmektedir.

Sabit sıcaklıkta kap hacmi 2 katına çıkartılırsa tepkime hızı nasıl değişir?

V x 2 (2 katına çıkarsa) => M x 1/2 (yarıya iner)

R = k.[N2][H2]3

R = (x1/2)(x1/2)3

R = (x1/2)4

R = (x1/16) 

X2(g) + 2Y2(g) –> 2XY2(g) tepkimesinin tek basamakta gerçekleştiği bilinmektedir.

Buna göre, sabit sıcaklıkta kap hacmi yarıya düşürülürse tepkime hızı nasıl değişir?

V x 1/2  =>  M x 2

R = k.[X2][Y2]2

R = (x2)(x2)2

R = (x8)

X2 ve Y2 gazlarının reaksiyonu sırasında şu sonuçlar elde edilmiştir:

  1. X2 ve Y2 derişimleri 2 katına çıkarıldığında hız 8 katına çıkıyor.
  2. X2 derişimi 2 katına çıkartılıp Y2 derişimi yarıya indirildiğinde hız 2 katına çıkıyor.

Buna göre, bu tepkimenin hız bağıntısı nasıldır?

1. X2 ve Y2 derişimleri 2 katına çıkarıldığında hız 8 katına çıkıyor.

R = k.[X2]n[Y2]m

(x8) = (x2)n(x2)m

n+m = 3

olduğuna göre tepkime derecesi 3’tür. (3.derecedendir)

X2 derişimi 2 katına çıkartılıp Y2 derişimi yarıya indirildiğinde hız 2 katına çıkıyor.

R = k.[X2]n[Y2]m

(x2) = (x2)n(x1/2)m

(x2) = (x2)n(x2)-m

n–m  = 1

ve n+m = 3       =>      n=2, m=1

R = k.[X2]2[Y2]

Herhangi bir tepkime için belli sıcaklıkta girenlerden farklı derişimler alınarak deneyler yapıldığında, bu deney sonuçlarından yola çıkarak hız bağıntısı yazılabilir:

Örnek:

aX + bY –> cZ tepkimesi için deney sonuçları aşağıdaki gibidir:

1 ve 2. deney sonuçlarına göre:

X derişimi sabit iken Y derişimi 4 katına çıkarıldığında tepkime hızı da 4 katına çıkmış.

X’e göre tepkime hızı 1.derecedendir.

1 ve 3. deney sonuçlarına göre:

Y derişimi sabit iken X derişimi 2 katına çıkarıldığında tepkime hızı da 2 katına çıkmış.

Y’ye göre tepkime hızı 1.derecedendir.

Bu durumda bu tepkimeye ait hız bağıntısı:

R = k.[X].[Y]

şeklindedir.

Üstelik k hız sabitinin değeri de deney verilerinde birinin bu hız bağıntısında yerlerine yazılmasıyla hesaplanabilir:

Örneğin, 1. deney verilerini hız bağıntısında yerlerine yazalım.

R = k.[X].[Y]

2 = k.1.1

k = 2 olduğu bulunur.

Hatta derişim ve tepkime hızı birimlerini de hız bağıntısında yerlerine yazarak k hız sabitinin birimi de bulunur. (R: mol/L.s ve []: mol/L)

R = k.[X].[Y]

mol/L.s = (k).(mol/L).(mol/L)

k : s.L/mol veya s.L.mol-1

NO ve Cl2 gazları arasında gerçekleşen bir tepkime için farklı derişimlerle yapılan deneylerin sonuçları aşağıdaki gibi olduğuna göre bu tepkimenin hız bağıntısını ve derecesini yazınız, hız sabiti k’nın değerini ve birimini bulunuz.

Kimyasal Tepkimelerde Hız
Mekanizmalı Tepkimelerde Hız
Tepkime Hızına Etki Eden Faktörler
Sıcaklığın Hıza Etkisi
Katalizörün Hıza Etkisi
Temas Yüzeyinin Hıza Etkisi