KİMYASAL DENGE

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

A(g) + B(g) <=> C(g) + D(g)

  • Denge tepkimelerinden girenlerin derişimleri zamanla azalırken ürünlerin derişimleri zamanla artar ve bir süre sonra sabitlenir.

  • Derişimlere bağlı olarak ileri yöndeki tepkimede girenlerin derişimleri zamanla azaldığından ileri tepkime hızı da azalır,

Benzer şekilde, geri yöndeki tepkimede ürünleri derişimleri zamanla arttığından geri tepkime hızı da artar.

Böylece bir süre sonra iki yöndeki tepkimenin hızları eşitlenir. Bu ana denge anı denir.

  • Dengeye gelen tepkimelerde tepkime kabında hem giren hem de ürünlerden belli miktarda bulunmak zorundadır.
  • Fiziksel ya da kimyasal olaylarda dengeye ulaşılabilmesi için;
    • Tepkime kabı kapalı olmalıdır.
    • Sıcaklık sabit olmalıdır.
    • Giren ve ürünlerin derişimleri sabitlenmelidir.
    • İleri ve geri yöndeki tepkimelerin hızları eşit olmalıdır.
  • Dengeye ulaşan sistemlerde şu iki eğilim zıt yönlerde uzlaşma halindedir:
    • Maksimum düzensizlik eğilimi
    • Minimum enerji eğilimi

 Örnek: N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g) + ısı              tepkimesinde,

Min. enerji eğilimi –> (Ürünler yönünde)

Max. düzensizlik eğilimi <– (Girenler yönünde)

  • 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.

Düzensizlik:

KATI -> SIVI -> SUDA ÇÖZÜNMÜŞ -> GAZ

yönünde gidildikçe artar.

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)

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

                         

Kc = Derişimler cinsinden denge sabiti

Alıştırma:

Aşağıdaki tepkimelerin derişimler cinsinden denge bağıntılarını yazınız.

  1. CaCO3(k) <=> CaO(k) + CO2(g)
  2. H2(g) + ½ O2(g) <=> H2O(s)
  3. N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)
  4. AgCl(k) <=> Ag+(suda) + Cl–(suda)
  5. 2Fe+2(suda) + Sn+4(suda) <=> 2Fe+3(suda) + Sn+2(suda)
  6. NH4Cl(k) <=> NH3(g) + HCl(g)
  7. 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)

                   

Kc ile Kp ARASINDAKİ İLİŞKİ:

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

Alıştırma:

Aşağıdaki tepkimeler için Kc, KP bağıntılarını ve Kc ile KP arasındaki ilişkiyi yazınız.

  1. H2(g) + F2(g) <=> 2HF(g)
  2. AB2(g) <=> A(g) + 2B(g)
  3. 2NO2(g) <=> N2O4(g)
  4. CaCO3(k) <=> CaO(k) + CO2(g)
  5. 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)

DENGE SABİTİNİN DEĞİŞİMİ

  • Bir denge reaksiyonu ters çevrilirse, denge sabiti 1/K

N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)            K=25

2NH3(g) <=> N2 (g) + 3H2(g)                      K’= 1/25

  • Bir denge reaksiyonu n gibi bir rakamla genişletilirse, denge sabiti Kn

H2(g) + l2(g) <=> 2Hl(g)                  K=4

2H2(g) + 2l2(g) <=> 4Hl(g)              K’= 16

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

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 = Kc ise sistem dengededir.
  • Q < Kc ise sistem dengede değildir. Dengeye ulaşması için tepkimenin ileri yönde devam etmesi gerekmektedir.
  • Q > Kc ise sistem dengede değildir. Dengeye ulaşması için tepkimenin girenler lehine kayması gerekmektedir.

Örnek Soru:

N2(g) + 3H2(g)↔  2NH2(g) tepkimesinin 298 K’deki denge sabiti 50’dir.  1 litrelik kapalı bir kapta 298 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 mol’den daha çok bulunur.

yargılarından hangileri doğrudur?

 

Dengeye Etki Eden Faktörler