1 – AKTİFLEŞME ENERJİSİ (Ea): Kimyasal tepkimenin başlaması için gerekli minimum enerjiye denir. Aktifleşme enerjisi ne kadar büyükse tepkime o kadar yavaş gerçekleşir. Aktifleşme enerjisi ileri veya geri reaksiyonun gerçekleşebilmesi için eşik enerjisi olup negatif değer almaz. Radikal tepkimelerinde Ea 0’dır.

2 – UYGUN DOĞRULTUDA VE YÖNDE GAZ TANECİKLERİNİN ÇARPIŞMASI (ÇARPIŞMA TEORİSİ GAZLAR İÇİNDİR): Çarpışma meselesi gaz fazındaki maddeler için söz konusudur. Katı, sıvı ve çözeltilerde durum farklıdır. Kimyasal reaksiyonların gerçekleşebilmesi için gaz fazındaki reaktif maddelerin birbiriyle çarpışmaları gerekir. Gaz taneciklerin çarpışması sonucu kimyasal olayların olduğunu ifade eden teoriye çarpışma teorisi denir.
Her çarpışan gaz taneciği kimyasal reaksiyon vermez. Uygun doğrultu, yön ve yeterli enerjide olan çarpışmada reaksiyon gerçekleşir.
Gaz molekülleri hareketleri sırasında birbirlerine çarpışmak için yaklaşırlar. Bu esnada kinetik enerjileri azalır, potansiyel enerjileri artar.
Gaz tanecikleri uygun çarpışma olduğunda, yüksek potansiyel enerjiye ulaşır.
Bu sırada kararsız durumda (yüksek potansiyel enerjili) aktifleşmiş kompleks denilen ara ürün oluşur. Ara ürün; girenler ya da ürünlere dönüşür. Girenlere dönüşürse reaksiyon olmaz. Ürünlere dönüşürse reaksiyon olur. Potansiyel enerji azalır, kinetik enerji artar.

KENDİLİĞİNDEN OLUŞ VE ÇARPIŞMA TEORİSİ

“Kendiliğinden olan” reaksiyonlarda, uygun çarpışma doğaldır. Kendiliğinden denmesinin sebebi, sanki insan eli karışmadan olduğundandır.
“Çarpışma teorisi” denmesi de, çarpışmayı kaza anlamında alırsak şöyledir: Programda yazılı olan, aynen yazılı olduğu gibi oluyor. Başka bir ifadeyle kaderde olan kaza oluyor/çarpışıyor demektir.

ÇARPIŞMAMASI GEREKEN TANECİKLER İÇİN KONULAN ENGELLER

Maddenin hâli
Birleşme kabiliyetinin olmaması
Maddelerden birinin miktarının çok az olması
Ea’nın yetersiz oluşu
Çift yönlü oluş engeli
Endotermik reaksiyon engeli
Şimdi bunları birer örnekle görelim:

BİRLEŞME KABİLİYETİNİN OLMAMASI

Altın oksitlenmez.
Soy gazlar hiçbir maddeyle tepkime vermez.
Havada bulunan N2 gazı, inert (reaksiyonlara karşı ilgisiz) gazdır.

MADDELERDEN BİRİNİN MİKTARININ ÇOK AZ OLMASI

Havada hem N2 hem de H2 bulunur. Buna rağmen H2 miktarı az olduğu için, tepkime ekzotermik olduğu hâlde birleşmezler ve NH3 oluşmaz.

Ea’NIN YETERSİZ OLUŞU

Havada hem N2 hem de O2 bulunur. Yağmur yağdığında HNO3 (kezzap) oluşması için şartlar hazır olduğu hâlde, gerekli olan yüksek aktivasyon enerjisi (eşik enerjisi) sağlanmadığından HNO3 (nitrik asit) oluşmaz.

ÇİFT YÖNLÜ OLUŞ ENGELİ

H2O’nun iyonlaşma tepkimesi çift yönlüdür. 10 milyon H2O molekülünden yalnız 1 tanesi iyonlarına ayrışarak (OH)–1 ve H+1 iyonlarını oluşturur.
H2O ⇌ (OH)–1 + H+1

ENDOTERMİK REAKSİYON ENGELİ

Bütün yanma reaksiyonları ekzotermik olduğu hâlde azotun yanması endotermiktir.
N2+ 2,5O2 + H2O + yüksek sıcaklık ⇌2HNO3
Bu nedenle havadaki N2 ve O2 birleşmezler. Kezzap oluşmaz.

KİMYASAL TEPKİMELERDE HIZ DENKLEMİNİN ÇIKARILIŞI

Aşağıdaki tek basamaklı reaksiyonun hız ifadesi, girenlerden gaz ve sulu çözeltilerin kat sayılarının molar derişimlerine üs olarak yazılması ve k sabitiyle çarpımlarından bulunur.
2A(g) + B(g) → C(g) + 2D(g) reaksiyonu için hız ifadesini yazalım: RH = k [A]2[B]
k hız sabitidir.
Her reaksiyon için hız sabiti k’nın sayısal değeri farklıdır.
Katı ve sıvı maddelerin derişimleri sabit olduğundan reaksiyon hız denklemine yazılmazlar, sadece gazlar ve suda çözünmüş iyonların molar derişimleri hız bağıntısına yazılır.

KATI VE SIVI MADDE DERİŞİMLERİ HIZ İFADESİNDE NİÇİN YAZILMAZ?

k, katı ve sıvılar hesaba katılarak ayarlanmıştır.
Birim hacme düşen katı ve sıvı tanecik sayısı tepkimede değişmez.

TEPKİME HIZI ÇIKANLARIN DERİŞİMİ İLE DE İLİNTİLİ OLABİLİR

2A(g) + B(g) → C(g) + 2D(g) reaksiyonunun hız ifadesi şayet tepkime tek basamaklı ise RH = k [A]2[B] şeklinde yazılabilir.
Şayet tepkime birden fazla basamaklı ise hız, çıkanların derişim ile de ilintili olabilir.
Bundan dolayı hız ifadesi deneysel bulunur.

KATALİZÖR, HIZ İFADESİNDE YER ALABİLİR Mİ?
Şayet tepkime birden fazla basamaklı ise katalizör, hız ifadesinde yer alabilir.

k HIZ SABİTİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER (k YALNIZ SICAKLIKLA DEĞİŞİR)

k hız sabiti, yalnız sıcaklıkla değişir.
Temas yüzeyi artınca hız da artar. “Hız arttığına göre k büyümüştür.” denilemez. Tepkimenin hızlanması, temas yüzeyinin k hız sabitini arttırmasından ötürü değildir; temas yüzeyi, mekanizmayı değiştirdiği için tepkime hızlanmıştır, k değişmemiştir.
Bazı kaynaklardaki “Hız sabiti k’yı temas yüzeyi değiştirir.” şeklindeki bilgi yanlıştır.
Aynı meseleyi katalizör için de söyleyebiliriz. Katalizör, mekanizmalı tepkimelerde mekanizmayı değiştirir; bu nedenle tepkime hızlanır. Mekanizmalı tepkimelerde tepkimenin hızlanması, katalizörün k hız sabitini arttırmasından ötürü değildir; katalizör, mekanizmayı değiştirdiği için tepkime hızlanmıştır, k değişmemiştir.
Dolayısıyla bazı kaynaklardaki “Hız sabiti (k), katalizör ile değişir.” şeklindeki bilgi de yanlıştır.

KADEMELİ TEPKİMELERDE HIZ (TEPKİME MEKANİZMASI)

Kimyasal reaksiyonların bir kısmı birden fazla basamak içeren mekanizmalarla oluşur. Birden fazla basamakta gerçekleşen reaksiyonların (mekanizmalı reaksiyonlar, kademeli reaksiyonlar) hız denklemleri, en yavaş basamağa göre yazılır. Kademeli bir tepkimenin hızı en yavaş basamağın hızına eşittir; çünkü bir zincir en zayıf halkası kadar kuvvetlidir.
Başka bir ifadeyle en yavaş yürüyenin adımıyla yürünmüştür.
Konu; “Korkunuz ki kimse korkmasın veya yalnız korkulacaktan korksun.” ile de eş anlamlıdır.
“Şayet korkuyorsanız, sizi düşman bilenler kaçmaktadır.” ise kanundan çıkaracağımız sosyal dersin başka bir boyutudur.
Doğru mekanizma önerilmelidir. Önerilen mekanizmanın verdiği hız ifadesiyle deneysel hız ifadesi örtüşmelidir.
Mekanizmada önerilen maddeler deneyde gözlemlenemeyebilir; çünkü önerimdir. Gözlemlenmemesi önerilen mekanizmanın yanlışlığına delalet etmez.
Atomların, moleküllerin ve iyonların davranışlarına dayanarak, tepkimelerin gerçekleşme yollarının ayrıntılı olarak tanımlanmasına tepkime mekanizması denir.

REAKSİYON DERECELERİ

Reaksiyonun hız bağıntısından her bir maddenin derişimi üzerindeki üs o madde üzerinden tepkime derecesini (mertebesini), bu üslerin toplamı ise toplam tepkimenin derecesini verir.
RH = k[A] [B]2 olan bir kimyasal reaksiyon A maddesine göre birinci, B'ye göre 2. derecedendir. Reaksiyon toplam olarak 3. Derecedendir (Reaksiyona göre 3. derecedendir).
Tepkime dereceleri her zaman tam sayılı olmaz. 1/2’nci, 2/3’üncü, sıfırıncı vb. dereceler de olabilir.
Bazen de dereceden söz edilemez.
Aşağıdaki tepkimenin hız ifadesini yazalım. Girenlerdeki maddeler katı ve sıvı olduğundan hız ifadesinde yer almaz. Hız, k’ya eşit olur. Hız ifadesi, Hız=k olarak yazılır; tepkime sıfırıncı derecedendir.
Na(k) + H2O(s) → NaOH(suda) + 1/2H2(g)