Reaksiyon Hızının Bağlı Olduğu Etmenler
1. Maddenin cinsi
2. Temas yüzeyi
3. Derişim (Konsantrasyon)
4. Basınç – Hacim
5. Katalizör
6. Sıcaklık
7. Gaz taneciklerinin etkin çarpışma sayısı
1. MADDE CİNSİNİN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ
Kimyasal reaksiyonlarda, moleküller arasında ve molekül içinde kopan ve tekrar yeni düzenleme ile oluşan bağ sayısı ne kadar fazla ise çarpışma teorisine göre reaksiyon o kadar yavaş olur. Nötr reaksiyonlar genellikle iyonlar arası reaksiyonlardan yavaş olur.Zıt yüklü iyonların reaksiyonları genellikle çok hızlı olur.Organik bileşiklerin reaksiyonları genellikle çok yavaştır.
REAKSİYONLARDA HIZLIDAN YAVAŞA DOĞRU ÖRNEKLER
AgNO3(suda) +NaCl(suda)→ AgCl(k) +NaNO3(suda)
Fe(k) + 2Ag+1(suda) → Fe+2(suda) + 2Ag(k)
2H2 + O2 → 2H2O
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
C + O2 → CO2
4Fe + 3O2 →2Fe2O3
YAVAŞ OLAN REAKSİYONLARA ÖRNEKLER
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
H2O ⇌ (OH)–1 + H+1
YAVAŞ OLMASI BEKLENEN REAKSİYONLARIN HIZLI OLMASI
1 tane protein molekülünün; binlerce atomun uygun doğrultuda, simetrik ve zamanında çarpışmasıyla meydana geldiği düşünülecek olursa tepkime hızıyla ilgili yazılan kurallar, daha iyi anlaşılır.
GERÇEKLEŞTİRİLEMEYEN REAKSİYONLARA ÖRNEKLER
Au + O2 → Gerçekleşmez.
He + O2 → Gerçekleşmez.
Ne + O2 → Gerçekleşmez.
Ar + O2 → Gerçekleşmez.
BİRLEŞME KABİLİYETLERİ OLMADIĞI HÂLDE ÖZEL ŞARTLARDA BİRLEŞTİRİLEREK GERÇEKLEŞTİRİLEN REAKSİYONLARA ÖRNEKLER
Fe + Cr+3 → Fe+3 + Cr
2H2O → 2H2 + O2
N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
2. TEMAS YÜZEYİNİN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ
Reaksiyona giren maddelerin temas yüzeyinin artmasıyla reaksiyon hızı artar.Odunun kütük olarak yanması yavaş iken küçük parçalar veya talaş hâlinde yanması hızlıdır. Küp şekerin toz şekerden, onun da pudra şekerinden daha yavaş çözünmesinin sebebi de temas yüzeyidir.
Temas yüzeyi yerine yüzey alanı da denilebilir.
3. DERİŞİMİN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ
Reaksiyona giren maddelerin derişimleri arttıkça reaksiyon hızlanır, azaldıkça yavaşlar.
Kademeli reaksiyonlarda en yavaş basamaktaki girenlerin derişimi değiştirilirse hız değişir.
4. BASINÇ – HACİM DEĞİŞİKLİĞİNİN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ
Basınç veya hacim etkisi, derişim etkisi olarak da düşünülebilir. Hacim azalması veya artması derişimde değişmelere sebep olacağından hızı etkiler.Gazlar arasındaki reaksiyonlarda basıncın artmasıyla (hacim azalmasıyla) reaksiyon hızı artar, basıncın azalmasıyla (hacim artmasıyla) reaksiyon hızı azalır.
5. KATALİZÖRÜN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ
Katalizörler, kimyasal reaksiyona girdiği gibi çıkan, reaksiyonun hızını, aktifleşme enerjisini, mekanizmalı tepkimelerde mekanizmasını değiştiren, ΔH’a etki etmeyen maddelerdir.
Reaksiyonun hızını arttıranlar pozitif katalizörler (aktivatör), yavaşlatanlar ise negatif katalizörlerdir (inhibitör).Katalizör aktifleşme enerjisini düşürmüştür.
Katalizörler; reaksiyon hız eşitliğindeki k sabitinin değerini değiştirir. Dolayısıyla hız değişir.Her reaksiyonun kendine özgü bir katalizörü vardır.Katalizörler; başlamış ama yavaş olan başka bir ifadeyle zaten gerçekleşen reaksiyonları hızlandırır, gerçekleşmeyen reaksiyonun gerçekleşmesini sağlayamazlar.Katalizör kullanılmadığında şayet tepkime olmuyorsa o maddeye katalizör diyemeyiz.Katalizörler az miktarda kullanılır, miktarı fazla olan madde katalizör olamaz.
Enzimler, doğal biyolojik katalizörlerdir.Kademeli reaksiyonlarda kullanılacak katalizör en yavaş basamağa uygun olacak şekilde seçilmelidir. Mekanizmalı tepkimelerde katalizör, hız ifadesinde yer alabilir. Katalizör, bazen hız ifadesinde yer alır, bazen almaz.Katalizör, tepkimelerde ok işaretinin üzerine yazılır.Mekanizmalı tepkimelerde katalizör, yavaş adımın aktivasyon enerjisini (Ea) düşürmekle beraber, yavaş adım tepkimesi de değişir. Tek basamaklı tepkimelerde katalizör, aktivasyon enerjisini (Ea) düşürür.
6. SICAKLIĞIN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ
Hem endotermik hem de ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın artmasıyla reaksiyon hızı artar. Yalnız polimerizasyon tepkimelerinde sıcaklık hızı azaltır.
7. GAZ TANECİKLERİNİN ETKİN ÇARPIŞMA SAYISININ REAKSİYON HIZINA ETKİSİ
Tepkime hızı, gaz taneciklerinin etkin çarpışma sayısıyla doğru orantılıdır.
N2O’DAN N2 VE O2 OLUŞUMU (KATALİZÖRSÜZ)
N2O(g) → N2(g) + O(g)
O(g) + N2O(g) → N2(g) + O2(g)
Bu iki denklem taraf tarafa toplanırsa aşağıdaki denklem elde edilir.
2N2O(g) → 2N2(g) + O2(g)
Ara ürün O’dur; katalizör yoktur.
GENELLİKLE ARA ÜRÜNÜN GİRENLERDE OLDUĞU BASAMAK YAVAŞ ADIMDIR
SORU: 2N2O(g) → 2N2(g) + O2(g) şeklindeki mekanizması aşağıda verilen reaksiyon denkleminin hız ifadesini yazınız.
N2O(g) → N2(g) + O(g)
O(g) + N2O(g) → N2(g) + O2(g)
CEVAP: İkinci basamak yavaş adımdır. Hız=k [N2O] [O] olur.
N2O’DAN N2 VE O2 OLUŞUMU (KATALİZÖRLÜ)
Cl2(g) → 2Cl- (suda)
2N2O(g) + 2Cl-(suda) → 2N2(g) + 2ClO-(suda)
2ClO-(suda) → Cl2(g) + O2(g)
Bu üç denklem taraf tarafa toplanırsa aşağıdaki denklem elde edilir.
2N2O(g) → 2N2(g) + O2(g)
Cl2 katalizördür; Cl- ve ClO- ara üründür.
ARA ÜRÜNÜN ÜRÜNLERDE OLDUĞU BASAMAK YAVAŞ ADIM OLAMAZ
SORU: Mekanizması aşağıda verilen 2N2O → 2N2+ O2 reaksiyon denklemine ait hız ifadesini yazınız.
Cl2 → 2Cl-
2N2O + 2Cl- → 2N2+ 2ClO-
2ClO- → Cl2 + O2
CEVAP
Cl2 → 2Cl- (hızlı adım)
2N2O + 2Cl- → 2N2+ 2ClO- (hızlı adım)
2ClO- → Cl2 + O2 (yavaş adım)
Birinci basamak yavaş adım olamaz; çünkü ara ürün ürünlerdedir (Cl-). İkinci basamak da yavaş adım olamaz; çünkü burada da ara ürün ürünlerdedir (ClO-). Sonuçta üçüncü basamağın yavaş basamak olduğu anlaşılır. Hız=k [ClO-]2 olur.
