KİMYASAL DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER(LE CHATELIER PRENSİBİ)

Transkript

1 KİMYASAL DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER(LE CHATELIER PRENSİBİ) Dengede olan bir sistem bazı faktörlerin değişmelerinden etkilenir.sistemde denge tekrar kuruluncaya kadar reaksiyon ileri yada geri yönde tekrar başlar. Dengeye etki eden faktörler şunlardır: Reaktif veya ürünlerin reaksiyon kabına ilave edilmesi yada çıkarılması(derişim) Hacim veya Basıncın etkisi Sıcaklığın etkisi Katalizörün etkisi Kimyasal dengeye etki eden faktörler üzerine geniş çaplı çalışmayı Henri-Louis Le Chatelier yapmıştır.kendi ismiyle anılan Le-Chatelier prensibine göre; Eğer dengede olan bir sisteme sıcaklık,basınç ve derişimin değiştirilmesi ile bir etki yapılırsa, reaksiyon o etkiyi azaltacak yönde reaksiyon vererek (tepki göstererek) tekrar dengeye ulaşır.şimdi dengeye etki eden bu faktörleri tek tek ele alalım; A-) Derişimin (Konsantrasyonun) Etkisi Denge halindeki bir sisteme reaktif veya ürünlerden biri ilave edilirse o maddelerin derişimi artar. Denge bu maddeyi ve etkisini azaltacak yönde sağa yada sola kayar. Madde ilavesi reaksiyon denkleminin hangi tarafına yapılmış ise o tarafın hızı artar.ancak bir süre sonra ileri ve geri yöndeki reaksiyon hızları eşitlenerek yeni denge kurulur.bununla birlikte derişim değişikliğinin denge sabitinin sayısal değerine etkisi yoktur. Kısacası; Eğer bir bileşen (reaktif veya ürün) dengedeki bir sistemden çıkarılırsa denge, etkiyi azaltacak yönde (sağa ya da sola) kayar ve reaksiyondan çıkarılan bileşenden daha çok üretmeye başlar. Sistem tekrar dengeye ulaşıncaya kadar bu işlem devam eder. Eğer bir bileşen (reaktif veya ürün) dengedeki bir sisteme ilave edilirse denge, etkiyi azaltacak yönde (sağa yada sola) kayar ve reaksiyona eklenen bileşenden daha çok tüketmeye başlar.sistem tekrar dengeye ulaşıncaya kadar bu işlem devam eder. Derişimin etkisini aşağıdaki reaksiyonda inceleyelim: N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 Dengede olan bu sisteme H 2 eklersek ne olur?

2 Grafikten de anlaşılacağı gibi H 2 eklenene kadarki derişimler eşit olduğundan sistem dengededir. Sisteme H 2 ilave ettiğimizde sistem eklenen H 2 nin bir kısmını tüketip NH 3 üretecektir.ileri yöndeki reaksiyon hızlanacaktır. Sistem tekrar dengeye ulaştıktan sonraki derişimleri karşılaştırıp grafiğe göre yorumlayalım. H 2 : Dengeye ulaştıktan sonraki derişimi daha fazla olur.çünkü H 2 nin tamamı değil sadece bir kısmı NH 3 üretmek üzere kullanılıyor. N 2 : Dengeye ulaştıktan sonraki derişimi daha az olur.çünkü H 2 eklendikten sonra H 2 ile birlikte NH 3 oluşturmak üzere bir miktar da N 2 kullanılacaktır.(fakat sisteme H 2 değil de N 2 eklenseydi N 2 nin bir kısmı kullanılacağından tekrar dengeye ulaştıktan sonraki derişimi fazla olurdu.) NH 3 : Dengeye ulaştıktan sonraki derişimi daha az olur.çünkü H 2 eklendikten sonra sistem NH 3 üretiyor. Derişimin etkisindeki bir reaksiyonun reaksiyon hızı-zaman grafiği aşağıdaki gibi olur. Kimyasal dengedeki bir siteme reaktif ekleniyor.

3

4

5 C-) Basınç ve Hacmin Etkisi Basınç veya hacim sadece gaz reaksiyonlarında etkilidir.bir gaz reaksiyonundaki reaksiyon kabının hacmini değiştirince(basıncı değiştirince) sistemdeki tüm maddelerin derişimleri değişecektir.örnek olarak aşağıdaki reaksiyonu ele alalım: N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 Bu reaksiyonun hacmini yarıya indirelim.bu durumda basıncın iki katına çıkması gerekir.ancak Le Chatelier prensibi gereğince sistem basıncı azaltacak yönde tepki gösterir ve tekrar dengeye gelmek ister.bu da ancak sistemin sağa doğru kaymasına yani NH 3 üretmesiyle mümkündür.reaksiyon yeniden dengeye geldiğinde NH 3 ün mol sayısı artmış,n 2 ve H 2 nin mol sayıları ise azalmıştır.toplam mol sayısındaki bu azalma basıncın 2 kattan daha küçük olması sonucunu doğurur.böylece sistemin hacminin küçülmesi,daha çok ürün oluşmasına neden olur.basıncın denge sabitinin sayısal değerine etkisi yoktur. Genel olarak basınç veya hacmin etkisini ele alırsak; Bir gaz dengesinde hacmin küçültülmesi,dengenin daha az mol sayısı içeren gazlar tarafına kaymasına neden olur.hacmin artması ise dengenin daha fazla mol sayısı içeren gazlar tarafına kaymasını sağlar. Yukarıdaki ifadelerden çıkarılabileceği gibi reaktif ve ürün mol sayıları eşit olan reaksiyonlarda basıncın etkisi yoktur.bu ifadeye örnek bir reaksiyon; N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) yazılabilir.görüldüğü gibi ürünlerde 2 mol girenlerde de 2 mol madde vardır. Reaksiyon kabın,reaksiyona katılmayan bir gaz ilave edilirse,kapta toplam basınç artmakla beraber,reaktif ve ürün gazlarının kısmi basınçları değişmeyeceğinden denge de değişmez..

6

7 Aşağıdaki tabloda bazı reaksiyonlarda hacmin(basıncın) etkisi gösterilmiştir: Sistem Hacim Artışı (Basınç Azalması) Hacim Azalması (Basınç Artışı) 1. N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) 2. SO 2 + 1/2O 2 (g) SO 3 (g) 3. N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) Denge Bozulmaz Denge Bozulmaz D.Katalizörün Dengeye Etkisi Bir denge sisteminde katalizörün denge sabiti ya da denge derişimleri üzerinde etkisi yoktur. Katalizör sadece reaksiyonun denge haline ulaşma süresini azaltır.