Dersimiz Kimya - Kimyasal Reaksiyonlarda Denge

                KİMYASAL DENGE

   Ürün ve reaktiflerin derişim
oranlarının sabit kalmasıdır.Sabit sıcaklıkta kapalı kapta; A+B ⇌ C+D tepkimesini inceleyelim: Kaba önce bir miktar A ve B koyalım. Zamanla A ve B’nin reaksiyona girmesinden dolayı miktarı azalacak, C ve D’nin miktarı artacaktır. Oluşan C ve D reaksiyona girip tekrar A ve B oluşacaktır.

   Bir müddet sonra A ve B’den C ve D oluşma hızı ile C ve D’den A ve B oluşma hızı eşit olur. Bu duruma denge durumu denir.

   Denge anında maddelerin konsantrasyonu değişmemekle birlikte her iki yönde reaksiyon eşit hızda sürmektedir (Dinamik denge).

   Denge tepkimelerinin çift okla gösterilmesinin sebebi budur.
Kimyasal denge iki yönlü tepkimelerde söz konusudur.
İki yönlü tepkimelere tersinir tepkime, reversibl tepkime, çift yönlü tepkime de denir.

   Tek yönlü tepkimeler ise geriye dönmeyen tepkime, tersinmez tepkime, irreversibl tepkime adlarıyla da biliniyordu.

KİMYASAL DENGE SABİTİ (K)

   Sabit sıcaklıkta denge durumunda; ileri yöndeki reaksiyonun hız sabitinin geri yöndeki reaksiyonun hız sabitine oranı sabittir. K ile belirtilir. Molar derişimler cinsinden denge sabiti ve kısmi basınç cinsinden denge sabiti olmak üzere iki çeşit K vardır.

DERİŞİM CİNSİNDEN
KİMYASAL DENGE SABİTİ (Kd)

   Molar derişimler cinsinden denge sabiti Kd ile gösterilir.
K denildiğinde de Kd anlaşılmalıdır.

KISMİ BASINÇ CİNSİNDEN
KİMYASAL DENGE SABİTİ (KP)

   Kısmi basınç cinsinden denge sabiti ise KP ile gösterilir.

KİMYASAL DENGEDE DENGE BAĞINTISININ MOLAR DERİŞİMLER KULLANILARAK YAZILIŞI

   2A(g) + B(g) ⇌ C(g) + 2D(g) reaksiyonu için molar derişim cinsinden denge ifadesi; [D]2 [C]’nin, [A]2 [B]’ye bölümünün Kd’ye eşitlenmesiyle elde edilir.Bir kimyasal reaksiyon sonucu oluşan gaz ve sulu çözeltilerin molar konsantrasyonları çarpımının (kat sayıların molar derişime üs olarak yazılması kaydıyla), reaksiyona giren gaz ve sulu çözeltilerin molar konsantrasyonları çarpımına (kat sayıların molar derişime üs olarak yazılması kaydıyla) bölünmesiyle çıkan sayısal değer, denge sabitine (Kd) eşittir.

   Denge sabiti hız sabitlerinden yola çıkılarak bulunduğundan katı ve sıvı fazdaki maddeler denge bağıntısında yer almaz, gaz fazındaki ve suda çözünmüş durumdaki maddeler yazılır.

KİMYASAL DENGEDE DENGE BAĞINTISININ KISMİ BASINÇLAR KULLANILARAK YAZILIŞI

   2A(g) + B(g) ⇌ C(g) + 2D(g) reaksiyonu için kısmi basınç cinsinden denge ifadesi; PD2 PC’nin, PA2 PB’ye bölümünün KP’ye eşitlenmesiyle elde edilir.

   Bir kimyasal reaksiyon sonucu oluşan gazların kısmi basınçları çarpımının (kat sayıların kısmi basınca üs olarak yazılması kaydıyla), reaksiyona giren gazların kısmi basınçları çarpımına (kat sayıların kısmi basınca üs olarak yazılması kaydıyla) bölümü, KP denge sabitine eşittir.

KISMİ BASINÇLAR CİNSİNDEN DENGE SABİTİ (KP) İLE DERİŞİM CİNSİNDEN
DENGE SABİTİ (Kd) İLİŞKİSİ

Gaz fazında gerçekleşen kimyasal reaksiyonlarda kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti ile derişim cinsinden denge sabiti ilişkisini belirten bağıntı şu şekildedir: KP = Kd (RT)Δn

Bağıntı şöyle de yazılır:

Kd = 1 / KP (RT)Δn

T = Mutlak sıcaklık (K)

R = İdeal gaz sabiti

Δn = Gaz fazındaki ve çözelti
hâlindeki ürünlerin kat sayıları toplamı – Gaz fazındaki ve çözelti hâlindeki girenlerin kat sayıları toplamı

GAZLARIN KISMİ BASINÇLAR CİNSİNDEN DENGE SABİTİ (KP) DEĞERLERİ TABLOLARI

   Gazların kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KP) değerlerinin yazıldığı tablolar atm’ye göre ayarlanmıştır.Farklı birimlere göre de KP değerleri olabilir.

NİÇİN DENGE?

   Maddelerin tümünün yapısında minimum enerjiye yönelme eğilimi ve maksimum düzensizlik eğilimi mevcuttur.

MİNİMUM ENERJİYE EĞİLİM

   Bütün maddeler düşük potansiyel enerjili olmak isterler.Kimyasal reaksiyonlarda minimum enerjiye eğilim ısının olduğu tarafadır.

Örneğin; A + B ⇌ C + ısı reaksiyonunda minimum enerjiye eğilim ürünler yönünedir.

MAKSİMUM DÜZENSİZLİĞE EĞİLİM

   Minimum enerjiye eğilim yönü ile maksimum düzensizlik yönü birbirine zıttır.

MİNİMUM ENERJİ VE MAKSİMUM DÜZENSİZ EĞİLİMİ HANGİ YÖNDEDİR?

   Maddenin katıdan gaza doğru düzensizliği artmaktadır.

H2O(k) + ısı → H2O(s)

H2O(s) + ısı → H2O(g)

   Yukarıdaki reaksiyonlarda maksimum düzensizliğe eğilim sağa doğrudur, başka bir ifadeyle ürünler lehinedir.Gaz reaksiyonlarında mol sayısının çok olduğu yöne doğru düzensizlik artmaktadır.

COCl2(g) ⇌ CO(g) + Cl2(g)

   Yukarıdaki reaksiyonda maksimum düzensizliğe eğilim sağa doğrudur, başka bir ifadeyle ürünler lehinedir.
Tuzların suda çözünmesi sırasında iyonlaşma yönünde düzensizlik artar.

NaCI(k) + ısı + su → Na+(suda) + Cl–(suda)

   Yukarıdaki reaksiyonda maksimum düzensizliğe eğilim sağa doğrudur, çözünme yönünedir, başka bir ifadeyle ürünler lehinedir.

   Suda çözünen madde katı bir tuz olduğu gibi sıvı bir madde de olabilir. Alkol-su karışımında istisna olarak hem maksimum düzensizlik faktörü hem de minimum enerjiye meyil aynı yönde olup ürünler lehinedir; bu tür sıvılar, birbiriyle her oranda karışabilen sıvılardır. Alkol, suda çözünmek suretiyle alkol oranını azaltmak eğilimindedir.

C2H5OH(s) → C2H5OH(suda)

Gazların suda çözünmesi olayında düzensizlik azalır.

O2(g) + su ⇌ O2(suda) + ısı

CO2(g)+ H2O(s) ⇌ 2H+(suda)+ CO3
–2(suda) + ısı

   Yukarıdaki reaksiyonlarda maksimum düzensizliğe eğilim sola doğrudur.Suyun iyonlaşma denkleminde maksimum düzensizliğe eğilim, iyonların olduğu yöne yani sağa doğrudur, başka bir ifadeyle ürünler lehinedir.

H2O(s) ⇌ H+1(suda) + OH–1(suda)

   Bağ oluşumu ekzotermik reaksiyondur.

H + H→ H2 + enerji

   Yukarıdaki reaksiyonda maksimum düzensizliğe eğilim sola doğrudur.

   Bir tepkimede minimum enerjiye eğilim ilkesi denklemin bir tarafına doğru, maksimum düzensizliğe eğilim ilkesi denklemin diğer tarafına doğru ise olay denge reaksiyonudur (çift yönlüdür), her iki eğilim de aynı yönü destekliyorsa olay tek yönlüdür.
Tek yönlü tepkimelerde her iki eğilimin de aynı yönü desteklemesi; maksimum düzensizlik eğiliminin baskı altına alınması anlamına gelmektedir.

DENGE KESRİ (YALANCI DENGE SABİTİ)

   Herhangi bir andaki denge bağıntısına Q dersek, sistemin dengede olup olmadığı K ile Q’nun karşılaştırılması ile bulunur.

K = Q ise sistem dengededir.

K < Q ise sistem dengeye ulaşmak için girenler lehinde yürür.

K > Q ise sistem dengeye ulaşmak için ürünler lehinde yürür.

Le Chatelier (Lö Şatölye) Prensibi

   Bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında sistem bu etkiyi azaltacak şekilde tepki gösterir.
Le Chatelier prensibi, evrendeki kanunlardan biridir. Hayatımızda bu prensiple iç içeyiz. Bazı konuları Le Chatelier prensibi ile açıklayabiliriz.