Dersimiz Kimya - Kimyasal Dengeyi Etkiyen Değişkenler

KİMYASAL DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Kimyasal Dengeye Etki Eden Faktörlerin Le Chatelier Prensibine Göre Yorumlanması: Denge hâlindeki bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında sistem bu etkiyi azaltıp yeniden dengeye gelecek şekilde tepki gösterir.

KİMYASAL DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

1– KONSANTRASYON (DERİŞİM) ETKİSİ
2. BASINÇ – HACİM ETKİSİ
3. SICAKLIK ETKİSİ

KONSANTRASYONUN (DERİŞİM) KİMYASAL DENGEYE ETKİSİ

   Bir denge reaksiyonunda maddelerden birinin derişimi arttırılırsa denge, derişimi arttırılan maddeyi azaltacak yönde; maddelerden birinin derişimi azaltılırsa denge derişimi azaltılan maddeyi arttıracak yönde tepki gösterir.

BASINÇ – HACİM DEĞİŞİKLİĞİNİN KİMYASAL DENGEYE ETKİSİ

   Sabit sıcaklıkta bir miktar gazın hacmi azaltılırsa basıncı artar, hacmi artırılırsa basıncı azalır.Dengedeki bir sistemin hacmi azaltılırsa basıncı artacağından denge, sistemin basıncını azaltacak yöne (gazların mol sayısının az olduğu yöne) kayar.

   Dengedeki bir sistemin hacmi arttırılırsa basınç azalacağından denge, sistemin basıncını arttıracak yöne (gazların mol sayısının çok olduğu yöne) kayar.

   Denge denkleminde reaksiyona girenlerin ve ürünlerin gaz olarak mol sayısı birbirine eşit ise hacim ve basınç değişimi bu tür reaksiyonlara etki etmez.Hacim etkisini derişime paralel olarak da düşünebiliriz. Hacim artarsa derişim azalır, hacim azalırsa derişim artar. Denge de derişime göre tepki gösterir.

SICAKLIK DEĞİŞİKLİĞİNİN KİMYASAL DENGEYE ETKİSİ

   Isı artışı dengeyi ısıyı harcayacak yöne, ısı azalması ise ısı üretecek yöne kaydırır.Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, sıcaklığın azalacağı yön olan girenler lehine kayar.

   Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, sıcaklığın artacağı yön olan ürünler lehine kayar.Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, sıcaklığın azalacağı yön olan ürünler lehine kayar.

   Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, sıcaklığın artacağı yön olan girenler lehine kayar.

KATALİZÖRÜN DENGEYE ETKİSİ YOKTUR

   Katalizörler, dengede olan bir sisteme etki etmez, ancak dengede olmayan sistemin (ileri ve geri yöndeki hızını arttırabileceğinden) daha kısa sürede dengeye ulaşmasını sağlar.

REAKSİYONA GİRMEYEN HERHANGİ BİR MADDENİN EKLENMESİNİN DENGEYE ETKİSİ YOKTUR

   Dengedeki bir sisteme hacim ve sıcaklık değiştirilmeden reaksiyona girmeyen herhangi bir maddenin eklenmesi denge durumunu değiştirmez.

DENGE SABİTİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

1. Sıcaklık

2. Kat sayıların değişimi
K denge sabitinin sayısal değerini dış etkilerden yalnız sıcaklık değiştirir.

   K denge sabitinin sayısal değerine derişim, hacim, basınç ve katalizörün etkisi yoktur.

DENGE SABİTİNE SICAKLIK DEĞİŞİMİNİN ETKİSİ

   Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, girenler lehine kayar. Bağıntıda girenlerin molar derişimi paydaya yazıldığından K denge sabitinin sayısal değeri küçülür.

   Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, ürünler lehine kayar. Bağıntıda ürünlerin molar derişimi paya yazıldığından K denge sabitinin sayısal değeri büyür.

   Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, ürünler lehine kayar. Bağıntıda ürünlerin molar derişimi paya yazıldığından K denge sabitinin sayısal değeri büyür.

Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, girenler lehine kayar. Bağıntıda girenlerin molar derişimi paydaya yazıldığından K denge sabitinin sayısal değeri küçülür.

FARKLI İKİ SICAKLIKTAKİ K1 VE K2 DEĞERLERİNDEN ΔH HESAPLANMASI

log K2/K1= ΔH/2,303R.(T2–T1)/

(T2.T1)

R=8,314 J/mol. K

K1 VE ΔH DEĞERLERİ BİLİNİYORSA K2 HESAPLANABİLİR

log K2/K1= ΔH/2,303R.(T2–T1)/

(T2.T1)

R=8,314 J/mol. K

DENGE SABİTİNE KAT SAYI DEĞİŞİMİNİN ETKİSİ (DENGE REAKSİYONLARINA HESS PRENSİPLERİNİN UYGULANMASI)

   Sabit sıcaklıkta bir kimyasal reaksiyonun denge sabiti K ise; denklem ters çevrilirse denge sabiti 1/K olur.Denge denkleminin kat sayıları bir sayı ile çarpılırsa aynı sayı denge sabitine üs olarak alınır.
Denge denkleminin kat sayıları 2’ye bölünürse, denge sabitinin karekökü alınır.

   Denge reaksiyon denklemi birden fazla reaksiyon denkleminin toplamından elde ediliyorsa bu denge denkleminin denge sabiti, toplanan reaksiyon denklemlerinin denge sabitlerinin çarpımına eşittir.

DOĞAL FİZİKSEL DENGE REAKSİYONLARI

YERYÜZÜNDEKİ FİZİKSEL DENGE

   Yeryüzünde ne kadar H2O(s) (su) varsa atmosferde de o kadar H2O(g) (su buharı) vardır.Yeryüzüne inen yağmur, her sene aynı miktardadır.
Yeryüzünden her sene ne kadar su buharlaşırsa; yine o ağırlıkta su yağmur, kar ve dolu olarak dünyaya yağar.

SORU: H2O(s) → H2O(g)

Dünyamızdaki suyun buharlaşması tepkimesi yukarıda verildiği gibi tek yönlü olsaydı ne olurdu?

CEVAP: Dünyada su kalmazdı.

SORU: H2O(g) → H2O(s)

Yukarıdaki tepkimede görülen dünyamızdaki değişim; tek yönlü olsaydı ne olurdu?

CEVAP: Yeryüzünü su kaplardı.

SORU: Bu olayın ölçülü, dengeli ve dinamik olması ne anlama gelir?

CEVAP: Ölçülü, yeryüzünde bulunan su kadar atmosferde su buharı bulunduğu anlamına gelir. Dengeli, reaksiyonun denge reaksiyonu (çift yönlü reaksiyon) olduğu anlamına gelir. Dinamik ise, bu olayın her an, yer–gök arasında devam ettiği anlamına gelir.

   Dünyada suyun varlığı; güneşle aramızdaki uzaklığın hassaslığı ile de alakalıdır.
   Dünya ile güneş arasındaki uzaklık şimdikinden farklı olsaydı su, ya buharlaşacaktı ya da donacaktı.

YAĞMURUN YAĞMASI VE ATMOSFERDE FİZİKSEL DENGENİN KORUNMASI

   Sıcaklık, suyu buharlaştırmakla suyun bünyesini tahrip ettiği zaman, o tahrip sonucu oluşan su buharı yok olmaz. Belirli bir yere sevk edilir ve belli bir düzeye çıkar; icap ettiğinde yağmak için orada durur.Atmosferdeki su buharı molekülleri, atmosferdeki hava moleküllerinin onda birini teşkil edince su buharı yoğunlaşır.

   Atmosferde bulunan belli bir düzeydeki su buharının yoğunlaşması suretiyle yağmur yağar. Atmosferde fiziksel dengenin korunması için, yağan katrelerden boş kalan yerler, denizlerden ve yerlerden kalkan buharlarla doldurulur.

   Yağmur yağması hakkında en kısa yol şöyle tarif edilir: Su buharı molekülleri, emir aldıkları zaman, o moleküller her taraftan toplanmaya başlarlar ve bulut şeklini alıp, hazır vaziyette dururlar. Yine ikinci bir emirden sonra bir kısım moleküller yoğunlaşarak, katrelere dönüşürler. Sonra kanunların temsilcileri vasıtasıyla, çarpışmadan kolayca yere düşerler.

   Atmosfer, denizin rengini andırır. Havada, denizlerdeki sudan daha fazla su vardır. Bu nedenle, “atmosferde denizin bulunduğu teşbihi” mecaz olarak akıldan uzak değildir. Sanki şu atmosfer boşluğu yağmur ile dolu bir havuzdur.
Bulutların bir kısmı negatif elektriği üzerlerinde taşımaktadır, bir kısmı da pozitif elektriği üzerlerinde taşımaktadır. Bu kısımlar birbirlerine yaklaşıp aralarında çarpışma olduğunda, şimşek çakar.

   Bulutların bir kısmının hücum ettiği, bir kısmının ise kaçtığı zaman aralarında havasız kalan yerleri doldurmak için atmosfer tabakası hareket ve heyecana geldiğinde gök gürlemesi (gök gürültüsü) meydana gelir.

DOĞAL KİMYASAL DENGE REAKSİYONLARI

ŞİMŞEK ÇAKTIĞINDA NADİREN OLUŞAN HNO3
İHMAL EDİLEBİLİRDİR

   Şimşek çaktığında nadiren gerekli olan yüksek aktivasyon enerjisi sağlandığında bile reaksiyonun sağa doğru cereyan yüzdesi çok düşük olduğundan az miktarda azot oksitleri oluşur ve toprağa geçer.

N2 + 2,5O2 + yüksek sıcaklık ⇌

N2O5

Azot oksitlerin suyla birleşmesine ait reaksiyon da çift yönlü olup ileri reaksiyonun hızı çok yavaştır.

N2O5 + H2O ⇌ 2HNO3

Her şimşek çakışında HNO3 (kezzap) oluşması için şartlar hazır olduğu hâlde hayat devam etmektedir.
Bütün yanma reaksiyonları ekzotermik olduğu hâlde azotun yanması endotermiktir.

EKZOTERMİK OLDUĞU HÂLDE GERÇEKLEŞMEYEN REAKSİYON (SULARIN ACILAŞMAMASI)

   Havada N2 ve H2 bulunduğu ve tepkime ekzotermik olduğu hâlde NH3 oluşmaz.

   Oluşsaydı sular acılaşacaktı; çünkü NH3, suları acılaştıran bir maddedir.

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 + 22 kcal

NH3 + H2O ⇌ NH4OH

OKSİJENİN OZONA DÖNÜŞMESİ KİMYASAL DENGE REAKSİYONUDUR

   Oksijenin ozona dönüşmesi (3O2 ⇌ 2O3) kimyasal denge reaksiyonudur.Ozon tabakası, stratosfer tabakasındadır.
Yüksek enerjili, zararlı ve tehlikeli ışınların aşağı geçerek yeryüzüne inmesine stratosfer tabakasındaki ozon vesilesi ile izin verilmez.

   Ozon, üç atomlu bir oksijen molekülüdür. Bu moleküller güneş ışınlarının zararlarını filtre eder.Zararlı ultraviyole ışınları, oksijenin ozona dönüştürülmesinde kullanılır.

   Güneşten gelen zararlı ışınlar ozon tabakasında yakalanır.
Böylece gökyüzü, korunmuş bir tavan kılınmıştır. Kimyasal denge reaksiyonundaki sağa doğru cereyan yüzdesi belirlenmiştir.

   Yine dengenin sola doğru kayması sonucunda, ozon molekülleri azalmış olsaydı; ultraviyole ışınları rahatça yere inecekti. Bu ise kanserlilerin sayısında anormal derecede artışın olmasını netice verecekti; çünkü ultraviyole ışınları, kısa dalga boylu ve enerjisi çok yüksek ışınlar olduğundan dolayı, canlı bünyesindeki DNA moleküllerindeki bağları koparıp bozar ve kansere yol açar. Kimyasal denge insan eli karışmadıkça bozulmaz.

   Dengenin sola doğru kayması sonucunda, ozon molekülleri azalmış olsaydı; ozon tabakası ile filtre edilen bu zararlı ışınlar, filtre edilmeyecekti. yere inseydi yeryüzü daha fazla ısınacaktı. Yüzyıllardır değişmeyen ortalama sıcaklık değerinde de bozulma görülecekti.

   Ortalama sıcaklığın 10 °C artması bile insanların ve hayvanların kanını, bitkilerin öz suyunu kaynatmaya yeterli olacaktı.

YAPAY KİMYASAL DENGE REAKSİYONLARI
SANAYİDE YAPAY KİMYASAL DENGE REAKSİYONLARI

TUZ RUHU ELDE EDİLMESİ

H2(g) + Cl2(g) ⇌ 2HCl(g) ⇌ 2HCl(suda)

KEZZAP ELDE EDİLMESİ: Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta elde edilir.

N2(g) + 2,5O2(g) + yüksek sıcaklık

⇌ N2O5(g)

N2O5(g) + H2O(s) ⇌ 2HNO3(suda)

DERİŞİK AMONYAK ELDE EDİLMESİ: Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta elde edilir.

N2(g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3(g) + 22 kcal

NH3(g) + H2O(s) ⇌ NH4OH(suda)

DERİŞİK SÜLFÜRİK ASİT ELDE EDİLMESİ: Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta katalizör kullanarak elde edilir.

2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) + ısı

SO3(g) + H2O(s) ⇌ H2SO4(suda)

KİMYASAL TEPKİMELERDE ÜRÜN VERİMİ

   Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, sıcaklığın artacağı yön olan ürünler lehine kayar.Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, sıcaklığın azalacağı yön olan ürünler lehine kayar.