KĠMYASAL TEPKĠMELERDE DENGE

Transkript

1 KĠMYASAL TEPKĠMELERDE DENGE Fiziksel ve kimyasal olaylarda tepkimeye giren maddelerin miktarı zamanla azalırken, ürünlerin miktarı zamanla artar. Tam verimle gerçekleşen tepkimelerde, tepkimeye giren maddelerden en az birinin tükendiği kabul edilmektedir. Fen bilimlerinde evrenin sınırlanmış kısmına sistem denir. Sistemin dışında kalan herşey ise çevre olarak tanımlanır. Bizim seçtiğimiz bir sistem ile çevre arasında çeşitli etkileşimler olmaktadır. Bu etkileşimler enerji ve madde alışverişine dayanır. Çevresiyle hem madde hem de enerji alışverişi yapan sistemler açık sistem olarak adlandırılır. Çevresiyle madde alışverişi engellenmiş olan ve dolayısıyla sadece enerji alışverişi yapan sistemlere kapalı sistem denir. Çevresiyle madde ve enerji alışverişi olmayan sistemlere ise yalıtılmış sistem denir. Kapalı bir sistemde, sabit sıcaklıkta gözlenebilir özelliklerin (basınç, kütle, hacim, molarite, renk gibi) değişmemesi durumunda sistem dengeye ulaşmış olur. Dengeden söz edebilmek için, sıcaklık sabit olmalı ve sistem kapalı olmalıdır. Evrendeki tüm sistemlerin ortak iki eğilimi vardır. 1. Minimum enerjili olma eğilimi (Enerjisini en düşük tutma eğilimi) 2. Maksimum düzensizliğe yönelme eğilimi ( En düzensiz konumda olma eğilimi) Bir olay sırasında her iki eğilim açısından olumlu bir durum ortaya çıkıyorsa, yani enerji azalırken düzensizlik artıyorsa, olay dengeyle sonuçlanmaz; tek yönlü olarak gerçekleşir. Her iki eğilim için olumsuz bir durum ortaya çıkacaksa, yani enerji artarken düzensizlik azalacaksa, olay gerçekleşmez. Bir olay sırasında, iki eğilim açısından çelişkili bir durum ortaya çıkıyorsa, olay dengeyle sonuçlanır. Başka bir deyişle, taneciklerin enerjisi minimuma inerken düzensizlikte azalıyorsa ya da düzensizlik artarken enerjide de artma oluyorsa sistem dengeye ulaşıyor demektir. Yukarıda anlattıklarımızı bir örnekle açıklayalım. CaCO 3 (k) CaO (k) + CO 2 (g) tepkimesi iki şekilde gerçekleştirebiliriz. 1. Açık bir kaba CaCO 3 katısını koyup ısıtırsak, oluşan CO 2 kaptan çıkar ve kapta CaO katısı kalır. Sonuçta tüm CaCO 3 katısı, CaO katısına dönüşmüş olur. Bu olay açık bir sisteme örnektir. Tepkime tek yönlüdür. 2. Kapalı bir kaba CaCO 3 konulup, ısıtma işlemi gerçekleştirilirse oluşan CO 2 gazı kaptan çıkamaz ve CaO ile birleşip tekrar CaCO 3 oluşturmaya başlar. Kapalı bir sistemde gerçekleşen bu tepkime sırasında enerji eğilimi minimuma yönelirken zıt yönde de maksimum düzensizlik artar ve denge kurulur. Kapalı sistemde kurulan bu dengenin tersinir olduğunu göstermek için tepkimeye giren maddelerle ürünler arasına çift yönlü ok konulur. CaCO 3(k) CaO (k) + CO 2 (g) Denge bir tepkimede minimum enerji eğilimi ile maksimum düzensizlik eğiliminin uzlaştığı durumdur denilebilir. Örnek : 1. CaCO 3(k) + Isı CaO (k) + CO 2 (g) 2. H 2O (s) + Isı H 2O (g) 3. N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) + Isı 4. PCl 5 (g) + Isı PCl 3 (g) + Cl 2 (g) 5. (NH 4) 2S (k) + Isı 2NH 3 (g) + H 2S (g) tepkimelerinde minimum enerji ve maksimum düzensizlik eğilimlerinin yönlerini belirtiniz. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 1

2 KĠMYASAL DENGE Açık sistemlerde gerçekleşen tepkimelerde, tepkimeye giren maddeler, tümüyle ürünlere dönüşmekte ve artan madde miktarı da ihmal edilebilir ölçüde olmaktadır. Bunun yanında, pek çok kimyasal tepkime tepkimeye girem maddelerin tümüyle bitmeyeceği şekilde gerçekleşmektedir. Bu tepkimeler, ortamda hem girenleri hem de ürünleri birlikte bulunduran tepkimelerdir. Bu tür bir tepkime için NO 2 gazının dimerleşmesini inceleyelim. NO 2(g) + NO 2(g) N 2O 4(g) NO 2 gazı koyu kahve renkli bir gaz, N 2O 4 gazı ise renksiz bir gazdır. NO 2 gazı 25 o C sıcaklıkta içi boş cam bir kap içerisine konularak dimerleşmesinin başlaması sağlanırsa kaptaki koyu kahve rengin gittikçe açıldığı gözlenebilecektir. Bir süre sonra kap tam anlamıyla renksiz hale gelmeyecek ve renk belirli bir açıklığa ulaştıktan sonra renkte de bir değişim gözlenmeyecektir. Moleküler seviyede gerçekleşen olay aşağıda şematize edilmiştir. Yukarıdaki örnekte görüldüğü gibi belirli bir süre sonra kaptaki madde miktarları değişmiyor, tepkime sürdüğü halde madde derişimlerinde herhangi bir değişme olmuyor. Aslında sistemde, girenlerin ve ürünlerin derişimlerinin sabit olarak kaldığı bir noktaya ulaşılmış oluyor. İşte belirli bir zaman sonunda tepkimeye giren maddelerin ve ürünlerin derişimlerinin sabit kaldığı bu duruma kimyasal denge adı verilir. Kapalı kaplarda gerçekleşen kimyasal tepkimelerde, sisteme dışarıdan bir etki yapılmadığı zaman bir süre sonra denge kurulacaktır. Başka bir örnekle, dengeyi inceleyelim. H 2O (g) + CO (g) H 2 (g) + CO 2 (g) denklemi, bir denge denklemidir. İleri tepkimede H 2O(g) ve CO(g) harcanırken, H 2(g) ve CO 2(g) oluşmaktadır. Kapalı bir kap içerisine bir miktar H 2O(g) ve CO(g) konularak sabit sıcaklıkta tepkime başlatılırsa, tanecikler birbirleriyle çarpışmaya başlayacaklar ve H 2(g) ve CO 2(g) tanecikleri oluşmaya başlayacaktır. Başlangıçta tepkime tek yönlüdür. Bir süre sonra ortamda yeterli miktarda H 2(g) ve CO 2(g) molekülü birikecek ve bunların çarpışmalarıyla da geri tepkime gerçekleşmeye başlayacaktır. Zaman içerisinde ileri tepkime hızı azalırken geri tepkime hızı artacak ve bir süre sonra ileri tepkime hızı ile geri tepkime hızı birbirine eşit olacaktır. İleri Tepkime Hızı (TH i) = Geri Tepkime Hızı (TH g) Bu andan itibaren, sıcaklık sabit tutulduğu sürece, kabın içindeki H 2 (g),co 2 (g), H 2O (g) ve CO (g) moleküllerinin sayısı, dolayısıyla kabın içindeki gaz derişimleri sabit kalacaktır. Ancak burada unutulmaması gereken en önemli şey, sistemde olayların devam ettiğidir. Denge dinamiktir. Dengeye ulaşan bir sistemde derişimlerin sabit kalması olayın bitmiş olduğunu belirtmez. Sistemde ileri tepkime hızının geri tepkime hızına eşit olduğunu gösterir. Olayı grafikle göstermek istersek, bir sonraki sayfadaki gibi bir grafik elde ederiz. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 2

3 Kaba başlangıçta CO ve H 2O gazları konulmuştur. Tepkime süresince CO ve H 2O gazları harcanmış, CO 2 ve H 2 gazları oluşmuştur. Tepkime t anında dengeye ulaşmış yani ileri tepkime hızı geri tepkime hızına eşit olmuştur. Bu zaman sürecinden sonra kap içerisindeki madde miktarlarının değişmediği görülmektedir. Tepkime t anından sonrada devam etmektedir. Her iki yönde de tepkime devam ettiği için denge dinamiktir denilebilir. Kimyasal denge tepkimelerinde, denge durumunda tepkime hızları birbirine eşit olduğu için, denge durumuna ulaşmadan önve sonraki hızlar arasındaki ilişki aşağıda verilen grafikteki gibi olur. Grafikte ileri tepkime hızının değişiminin dengeye ulaşıncaya kadar geri tepkime hızının değişiminden daha fazla olmasının nedeni, ileri tepkime hız sabitinin daha büyük olmasıdır. DENGE BAĞINTISI VE DENGE SABĠTĠ Kimyasal denge, ileri ve geri tepkime hızlarının birbirine eşit olduğu durum olarak tanımlanmıştı. TH i = TH g Kimyasal dengede her iki yöne de gerçekleşen tepkimenin tek basamaklı olduğu varsayılırsa, Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 3

4 aa (g) + bb (g) cc (g) + dd (g) tepkimesi için ileri ve geri tepkime hız bağıntıları, TH i = k i. [A] a. [B] b TH g = k g. [C] c. [D] d şeklinde olur. İleri ve geri tepkime hızları eşit olduğunda denge kurulduğuna göre, k i. [A] a. [B] b = k g. [C] c. [D] d olur. Eşitlik yeniden düzenlenirse, g c d C. D B b. A a k i eşitliği elde edilir. Sabit sıcaklıkta ki ve k g sabit olduklarına göre, bölümleri de bir sabit sayı k verir. Bu yeni sabit sayı K ile gösterilir ve denge sabiti adını adını alır. K c d C. D B b. A a Bu bağıntıya denge bağıntısı denir. Denge bağıntısı yazılırken ileri ve geri tepkimelerin tek basamakta olduklarını varsayacağız. Denge sabiti, K = k k i g olarak tanımlanmıştı. Bu eşitlikteki k i ve k g, sıcaklık ve katalizörle değişir. k i ve k g sıcaklıktan farklı etkilenirler. Bu nedenle, denge sabitinin sayısal değeri değişir. Katalizör kullanılması durumunda, k i ve k g bundan aynı şekilde etkilenirler; yani aynı oranda büyürler. Bu nedenle, denge sabiti katalizörden etkilenmez. Denge sabitini değiştiren tek etken sıcaklıktır. Örnek: Aşağıda verilen tepkime denklemi için denge bağıntısını yazınız. Çözüm: Belirli bir sıcaklıkta, denge durumundaki madde derişimleri bilinirse, tepkimenin denge sabitinin sayısal değeri de bulunabilir. Örnek: N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) tepkimesi 127 o C sıcaklıkta, kapalı bir kapta dengede iken, maddelerin denge derişimleri aşağıdaki gibidir. [NH 3] = 2,0x10-2 mol/l, [N 2] = 1,0x10-1 mol/l, [H 2] = 2,0x10-3 mol/l Buna göre, verilen tepkimenin 127 o C sıcaklıktaki denge sabitinin sayısal değerini hesaplayınız. Çözüm: Tepkime denkleminden denge bağıntısı yazılarak verilenler yerine yerleştirilirse, denge sabitinin sayısal değeri, = = 5,0x10-5 olur. Örnek: A(g) + 3B(g) C(g) + D(g) tepkimesinde, 5 litrelik bir kapta, denge konumunda 2 mol A, 1 mol B, 3 mol C ve 4 mol D bulunduğuna göre, bu sıcaklıkta denge sabiti kaçtır? Örnek: N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabiti 9/8 dir. Bu sıcaklıkta 3 litrelik kapta, 4 mol N 2, 3 mol H 2 ile dengede bulunan NH 3 kaç moldür? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 4

5 Örnek: 2 litrelik bir kaba, 3 mol A ve 8 mol B konularak başlatılan A(g) + 2B(g) C(g) + D(g) tepkimesi belli bir sıcaklıkta dengeye ulaştığında kapta 2 mol C bulunduğu görülüyor. Bu sıcaklıkta tepkimenin denge sabiti kaçtır? Tepkime Denklemi-Denge Sabiti İlişkisi Denge sabiti, denge denkleminin yazılış biçimine göre farklı değerler alır. 1. Tepkime denkleminin yazılış yönü değiştirildiğinde, denge sabitinin sayısal değerinin de tersi alınır. 2. Tepkime denklemindeki katsayılar ortak bir sayı ile çarpılırsa, denge sabitinin de çarpılan sayı kadar üssü alınır. 3. İki ya da daha fazla tepkimenin toplanmasıyla yeni bir denge denklemi elde ediliyorsa, yeni tepkimenin denge sabitini bulmak için, toplanan tepkimelerin denge sabitlerini çarpmak gerekir. Bu işlemler sırasında, tepkimelerin düzenlenmesi sırasında yapılan değişiklikler, denge sabitlerine de aynen yansıtılmalıdır. Örnek: N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) tepkimesi 127 o C sıcaklıkta, kapalı bir kapta dengede iken, tepkimenin denge sabitinin sayısal değeri 5,0x10-5 olduğuna göre, a. 2 NH 3(g) N 2(g) + 3 H 2(g) tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabitinin sayısal değerini bulunuz. b. N 2(g) + H 2(g) NH 3(g) tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabitinin sayısal değerini bulunuz. Çözüm: a. Tepkimenin denge bağıntısı yazılırsa soruda verilen tepkimenin denge bağıntısının tersi olduğu görülür. Bu durumda verilen K değeri ters çevrilirse tepkimenin aynı sıcaklıktaki denge sabiti bulunur. K* = = K* = K* = 2,0x10 4 olur. b. K** = (K) 1/2 = (5,0x10-5 ) 1/2 7,0x10-3 olur. Homojen ve Heterojen Denge Bir denge tepkimesinde, dengeye katılan maddelerin tamamı aynı fazda ise homojen denge, farklı fazlarda ise heterojen denge söz konusudur. (NH 4) 2S (k) + Isı 2NH 3 (g) + H 2S (g) dengesi heterojen bir denge örneğidir. Heterojen dengelerde, katı ve sıvılar denge bağıntısında gösterilmezler. Bunun nedeni, katı ve sıvıların derişimlerinin değiştirilememesidir. Yukarıda verilen heterojen dengenin denge bağıntısı, K = [NH 3] 2. [H 2S] şeklinde yazılır. 2NH 3(g) N 2(g) + 3H 2(g) dengesi homojen bir denge örneğidir. Katılar ve sıvılar, yaygın olarak heterojen dengelerde yer alırlar. Ancak, sulu çözeltilerde kurulan bazı dengelerde, ortamın çözücüsü olan su olaya katılabilir. Bu durumda heterojen değil, homojen denge söz konusudur. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 5

6 Örnek: CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) tepkimesi heterojen bir denge tepkimesidir. Aşağıdaki şekilde bu durum şematize edilmektedir. Tepkimenin denge durumu ortamda bulunan CaCO 3(k) ve CaO(k) miktarlarına bağlı olarak değişmez; çünkü katı maddelerin derişimleri sabittir, değişmez. Her iki şekilde de, katı madde miktarları değiştirildiği halde, denge durumunda herhangi bir değişme olmamıştır. Örnek: Aşağıda verilen tepkime denklemlerinin denge bağıntılarını yazınız. a) 3Fe(k) + 4H 2O(g) Fe 3O 4(k) + 4H 2(g) b) H 2(g) + I 2(g) 2HI(g) c) CaO(k) + CO 2(g) CaCO 3(k) d) 2SO 3(g) 2SO 2(g) + O 2(g) e) PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl 2(g) f) 2COCl 2(g) + O 2(g) 2CO 2(g) + 2Cl 2(g) g) H 2O (s) + Isı H 2O (g) h) 4HCl(g) + O 2(g) 2Cl 2(g) + 2H 2O(g) i) 2NO 2(g) 2NO(g) + O 2(g) j) H 2(g) + CO 2(g) H 2O(g) + CO(g) k) CO(g) + 2H 2(g) CH 3OH(g) l) 2NO(g) N 2(g) + O 2(g) Basınca Bağlı Denge Sabiti (K p) Denge bağıntılarında şu ana kadar yazdığımız K(denge sabiti) derişimler cinsinden denge sabitini ifade eder. Bunu K d olarak ta gösterebiliriz. K d'ye derişimler cinsinden denge sabiti denir. Gaz halindeki bir maddenin basıncı, sabit sıcaklıkta, derişimi ile doğru orantılıdır. Bu durumda, derişimler yerine gazların kısmi basınçlarını kullanarak ta denge bağıntısı yazılabilir. Gazların kısmi basınçları cinsinden denge sabitini de K p ile gösterebiliriz. K p'ye kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti denir. Derişimler cinsinden denge sabiti K d ile kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti K p arasında, K p = K d. (RT) n bağıntısı vardır. Bu bağıntıda n, ürünlerin katsayıları ile girenlerin katsayıları toplamı farkıdır. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 6

7 Örnek: Belli bir sıcaklıkta, 2 mol PCl 5 ile başlayan tepkime dengeye ulaştığında, kapta 1,2 mol Cl 2 bulunuyor. Bu sıcaklıkta kaba yapılan toplam basınç 1,6 atmosfer olduğuna göre, PCl 5(g) + Isı PCl 3(g) + Cl 2(g) tepkimesinin kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti kaçtır? Denge sabiti ve Denge durumu Kimyasal tepkimelerde, denge sabitinin sayısal değerine bakarak denge durumunda tepkimeye giren maddelerin mi yoka ürünlerin mi çok olduğu konusunda bir fikir yürütülebilir. K sayısal değeri 1'den çok büyük bir değerse, dengeye ulaşmış sistemde ürünlerin derişimleri çok fazladır. Denge ürünlere doğru kaydığı için tepkimenin tamamlanmasına yaklaşılan bir durum söz konusudur. K sayısal değeri 1'e eşit olduğunda tepkimeye giren maddelerin ve ürünlerin denge durumundaki toplam derişimleri yaklaşık birbirine eşittir. Denge durumu bu eşit durum üzerinden her iki yönede eşit eğilimli olarak yürümektedir. K sayısal değeri 1'den çok küçükse, ürürnlerin oluşma eğilimi de o kadar azdır. Bu nedenle tepkimenin dengesi girenlerin derişimlerinin çok olduğu bir düzende kurulmuştur. Denge sabiti ile ilgili uygulamalar Bir kimyasal tepkimenin denge sabiti bilindiğinde, tepkimeyle ilgili pekçok bilgiye ulaşılabilir. Örneğin, başlangıçta kaba konulan maddelerin miktarlarıyla, denge sabiti karşılaştırılarak, tepkimenin hangi yöne gitme eğiliminin olacağı belirlenebilir(tepkimenin hızı belirlenemez), tepkimede denge durumunda hangi maddeden nekadar bulunabileceği hesaplanabilir. Bu konuda neleri bulabileceğimizi bir örnek üzerinden açıklamaya çalışalım. Kapalı bir kap içerisinde gerçekleşen bir kimyasal tepkimenin denklemini aşağıdaki gibi moleküler boyutta yazalım ve tepkimenin denge sıcaklığında da denge sabitinin sayısal değerinin 16 olduğunu varsayalım. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 7

8 Bir tepkime gerçekleşebilmesi için başlangıçta kap içerisine konulan iki çeşit molekülün sayıları aşağıda gösterildiği gibi olsun. Şimdi sistem dengeye ulaştığında kap içerisindeki durumun nasıl olacağının tespit edilmesi gerekir. Tepkimenin denge bağıntısı molekül sayıları( N) ve şekilleri cinsinden yazıldığında, olur. Denge durumunda bağıntıdan elde edeceğimiz sonucun 16 olması gerekir ki dengeye ulaşılmış olsun. Başlangıçta, tepkime kabına konulan molekül sayıları şekilden bakıldığında şu şekilde olur: Tepkime başladıktan bir süre sonra, denkleme göre tepkimeye giren tanecikler eşit miktarlarda azalıp ürünlerde aynı miktarda oluşacağından, Bu durumda, tanecik sayılarının kap içerisindeki dağılımı şu şekilde olur. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 8

9 Oluşan durumun dengeyi gösterip göstermediğini araştırmak için molekül sayılarının oranına bakalım. Tepkimenin dengeye ulaşmış olması için bu oranın 16'ya eşit olması gerektiği için şu anda dengenin kurulmamış olduğu görülür. O halde denge durumunda hangi tanecikten kapta kaç tane bulunabileceğini aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz. Denge durumunda molekül sayılarının oranının 16 sayısına eşitlenmesi gerekir. Bu denkemi çözmenin en kolay yöntemi deneme yanılmadır(2. dereceden bir denklem çözmek istenmiyorsa!). Biraz önce çıkan sonuca göre sistemin dengeye ulaşması sırasında harcanan ya da oluşan tanecik sayılarının 5'ten büyük 9'dan küçük olması gerekir. Tepkimeye girenlerden birinin sayısı 9 olduğu için o taneciklerin dengeden bahsedilebilmesi için bitmemesi gerekir. Deneme yanılma ile x = 8 değeri denkleme yerleştirilirse sonucun 16 çıktığı görülür. O halde denge durumunda kapta, bulunacaktır. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 9

10 Kap içerisinde denge durumundaki görünüm ise aşağıdaki gibi olacaktır. Sistemin denge durumuna ulaşması sırasında belirli bir zaman geçecektir. Tepkime süresince geçen bu zamanın denge sabitinin sayısal değerinin büyük ya da küçük olmasıyla hiçbir ilgisi yoktur. Denge Kesri Bir kimyasal tepkimede, belirli bir sıcaklıkta, kapalı bir kap içerisine, tepkimeye giren maddelerden ve ürünlerden belirli miktarlar birlikte konulursa, tepkimenin hangi tarafa daha hızlı ilerleyeceği ile ilgili bir durum ortaya çıkar. Belki de başlangıçta kaba konulan tüm madde miktarlarıyla sistem dengede olacak, bu nedenle de her iki tarafa da eşit hızlarla ilerleyecektir. Tepkimeye girenlerden ya da ürünlerden birinin miktarının sıfır olması durumunda tepkime o maddenin artacağı yönde ilerleyecektir. Tepkimenin hangi yöne ilerleyeceğini belirleyemeyeceğimiz bir durum ortaya çıktığında ise denge kesrini kullanmak gerekecektir. Denge kesri başlangıçta kaba konulan madde miktarları kullanılarak elde edilen değerdir ve Q ile gösterilir. Örneğin, amonyağın sentezi denkleminde, N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) denge kesri, şeklinde gösterilir. Derişim değerlerinin altındaki o'lar başlangıç derişimlerinin kullanılması gerektiğini vurgulamaktadır. Tepkimenin hangi yöne kayacağını Q ve K değerlerini birbirleriyle karşılaştırarak bulabiliriz. 1. Q değeri K değerine eşitse(q = K), her iki yöne de tepkime eşit hızla ilerleyecektir. Başka bir deyişle, sistem dengede olacaktır. 2. Q değeri K değerinden büyükse(q > K), ürünlerin başlangıç derişimi, girenlerin başlangıç derişimine göre çok büyük olacaktır. Bu durumda Q değerinin küçülerek K değerine eşitlenmesi gerekecektir. Tepkimenin geri yöndeki hızı, ileri yöndeki hızından büyük olacağı için tepkime sola kayacaktır. Böylece bir süre sonra Q ile K eşitlenecek ve sistem dengeye ulaşacaktır. 3. Q değeri K değerinden küçükse(q < K), ürünlerin başlangıç derişimi, girenlerin başlangıç derişimine göre çok küçük olacaktır. Bu durumda Q değerinin büyüyerek K değerine eşitlenmesi gerekecektir. Tepkimenin geri yöndeki hızı, ileri yöndeki hızından küçük olacağı için tepkime sağa kayacaktır. Böylece bir süre sonra Q ile K eşitlenecek ve sistem dengeye ulaşacaktır. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 10

11 Örnek: N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) 500 o C sıcaklıkta amonyağın sentezi tepkimesinde denge sabitinin sayısal değeri K = 6x10-2 dir. Buna göre, aynı sıcaklıkta, aşağıda verilen durumlarda sistemin dengede olup olmadığını, değilse tepkimenin hangi yöne kayacağını belirleyiniz. a. [NH 3] o = 1,0x10-3 M ; [N 2] o = 1,0x10-5 M ; [H 2] o = 2,0x10-3 M b. [NH 3] o = 3,0x10-4 M ; [N 2] o = 1,50x10-3 M ; [H 2] o = 1,0x10-1 M c. [NH 3] o = 1,0x10-4 M ; [N 2] o = 5,0 M ; [H 2] o = 1,0x10-2 M Dengeyi Etkileyen Etmenler Denge halinde bulunan bir tepkimenin ileri ve geri yöndeki hızlarının eşitliği bir dış etki ile bozulursa yeni bir denge kuruluncaya kadar, ileri ya da geri yöndeki tepkime daha hızlı olarak yürür. Le Chatelier's ilkesi: Dengedeki bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında, sistem bu etkinin sonuçlarını azaltacak yönde kendiliğinden hareket eder. Bir sistemin denge durumunu bozan etmenler(dış etkiler) olarak, Derişimin değiştirilmesini Hacmin değiştirilmesini Sıcaklığın değiştirilmesini incelememiz gerekir. Bu değişimlerin dengeyi nasıl etkilediğini anlayabilmek için 1. Le Chatelier ilkesi 2. Denge bağıntısı 3. Çarpışma kuramı 4. Katalizör kullanılması ile ilgili bilgilerimizi değerlendirmemiz gerekir. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 11

12 Derişimin değiştirilmesi: Belirli bir sıcaklıkta, sabit hacimli kapalı bir kap içerisinde dengede bulunan, N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) + Isı sistemine N 2(g) eklendiğini düşünelim. Bu durumda birim hacimdeki N 2(g) derişimi artacaktır. Sistem bu durumda N 2(g) molekülleri sayısını azaltmaya çalışacak ve N 2(g) moleküllerini tepkimede harcayacaktır. İleri tepkime gerçekleşirken N 2(g) molekülleri yanında H 2(g) molekülleri de harcanacak ve NH 3(g) oluşacaktır. Bu durumu kısaca denge sağa kayar diye açıklayabiliriz. N 2(g) yerine H 2(g) bir etki yapar. NH 3(g) eklenmesi durumunda ise denge sola kayar. eklenmesi de benzer Verilen tepkimenin denge bağıntısı, Kap içerisine N 2(g) ya da H 2(g) katıldığında, 2 NH3 N. H 3 K şeklindedir. 2 NH3 N. H 3 K olur Bu durumda denge bozulmuş olur. Yeniden denge kurulabilmesi için N 2 ve H 2 gazlarının birleşip NH 3 gazı oluşturmaları gerekir. Böylece K ilk değerine gelir. Aynı şekilde kaba NH 3 gazı eklenirse, 2 NH3 N. H 3 K olur. 2 2 Bu durumda K değerinin yine aynı olması için NH 3 gazının ayrışarak N 2 ve H 2 gazlarını oluşturması gerekir. Dengedeki bir sisteme madde eklenirse, sistem eklenen maddenin bulunduğu yönün tersine; madde çıkartılırsa, çıkartılan maddenin bulunduğu yöne kayar. Tepkimeye girenlerden biri ya da tümünün derişimi artırılırsa denge ürünler yönüne, ürünlerin derişimi artırılırsa denge girenler yönüne bozulur. Hacmin değiştirilmesi: Denge sistemindeki maddelerin gaz halinde olması durumunda, tepkime kabının hacmi değiştirilerek (basınç değiştirilerek) tüm maddelerin derişimi değiştirilebilir. Bu durumda denge bozulabilir. N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) tepkimesi denge durumunda iken, sabit sıcaklıkta, kabın hacmi aniden küçültülürse, sistemde kendi hacmini azaltmak isteyecek, bu nedenle toplam molekül sayısını azaltacak yönde hareket edecek ve tepkime ürünler yönüne kayacaktır. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 12

13 Örnek: CO(g) + 2H 2(g) CH 3OH(g) dengesini inceleyelim. Tepkime kabının hacmi küçültülürse, tepkime kabındaki maddelerin derişimi yani birim hacimdeki tanecik sayısı artar. Hacmin küçültülmesi ya da buna eşlik eden basınç artması ile ortaya çıkan bu etkiyi sistem en aza indirmek için molekül sayısını azaltmak ister. Yukarıda verilen denge tepkimesinde, 2 molekül tepkimeye girmekte, 1 mol ürün oluşmaktadır. Bu nedenle dengenin sağlanması için tepkime molekül sayısını azaltacak yönde yani ürünler yönünde bozulur. Başka bir deyişle denge sağa kayar. H 2(g) + I 2(g) 2HI(g) tepkimesinde hacim değiştirilirse, her iki tarafta da tanecik sayıları eşit olduğu için dengedeki madde miktarları değişmez. Sistemde bu durumda denge bozulmamış olur. Hacmin değiştirilmesi bu tür denge tepkimelerinde derişimin değişmesine neden olur. Molekül sayılarının korunduğu tepkimelerde hacim değişikliğinin, dengedeki madde miktarları üzerine etkisi yoktur. Molekül sayıları korunmayan tepkimelerde hacmin küçültülmesi, dengeyi molekül sayısı az olan yöne, hacmin büyültülmesi, molekül sayısı çok olan yöne kaydırır. Her iki durumda da, hacim küçültülürse tüm gazların derişimi artar; hacim büyültülürse, tüm gazların derişimi azalır. Ortama sabit basınç altında, dengeye katılmayan bir gaz eklenmesi durumunda hacim büyür. Ortamda bulunan gazların kısmi basınçları azalır. Bu durumda tepkimenin türüne göre denge sağa ya da sola kayar ya da eğer her iki taraftaki molekül sayıları eşitse etkilenmez. Ortama sabit hacimde, dengeye katılmayan bir gaz eklenmesi durumunda toplam basınç artar. Gazların kısmi basınçlarında ise değişme olmaz ve denge bozulmaz. Sıcaklığın Değiştirilmesi: Denge sabitini değiştiren tek etmen sıcaklıktır. Sıcaklığın değiştirilmesi, ileri tepkimenin ekzotermik ya da endotermik olmasına bağlı olarak dengeyi etkiler ve denge sabitini değiştirir. Bir sistemin sıcaklığını yükseltmek için ona ısı vermek gerekir. Dengedeki bir sisteme ısı verilirse, sistemin tepkisi, bu ısının bir bölümünü harcamak olacaktır. Isıyı harcamanın yolu, endotermik yönde tepkime gerçekleştirmektir. PCl 5 (g) + Isı PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 13

14 tepkimesi endotermiktir. Ġleri tepkime endotermik ise, sıcaklık yükseltildiğinde, bu yönde tepkime olur. Denge denkleminde bulunan maddelerin derişimi artar, solundakilerin azalır. Denge sağa kayar ve denge sabitinin sayısal değeri büyür. N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) + Isı tepkimesi ekzotermiktir. Ġleri tepkime ekzotermik ise, sıcaklık yükseltildiğinde yine endotermik yönde, ancak bu kez geri tepkime gerçekleşir. Denge denkleminin sol tarafında bulunan maddelerin derişimi artar, sağ taraftakilerin derişimi azalır. Denge sola kayar; denge sabitinin değeri küçülür. SICAKLIK YÜKSELTĠLDĠĞĠNDE DENGE SABĠTĠ BÜYÜYORSA, ĠLERĠ TEPKĠME ENDOTERMĠK; DENGE SABĠTĠ KÜÇÜLÜYORSA, ĠLERĠ TEPKĠME EKZOTERMĠKTĠR. Katalizör Eklenmesi: Katalizör, ileri ve geri tepkimeleri aynı oranda hızlandırır. Bir başka deyişle, k i ve k g'yi aynı oranda büyütür. Bunların oranı değişmez. Dengedeki madde miktarları üzerinde katalizörün etkisi yoktur. Tepkimenin başlangıcında kullanılan katalizör, tepkimenin daha çabuk dengeye ulaşmasını sağlar. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 14

15 1. CO 2(g) CO(g) + O 2(g) K 1= 9 2SO 2(g) + O 2(g) 2SO 3(g) K 2=4 Yukarıdaki denge tepkimelerinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabitleri verilmiştir. Buna göre, aynı sıcaklıkta, 5. X 2(g) + Y 2(g) 2XY(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabiti 16'dır. 2 litrelik bir kaba 1,2 mol XY konularak sistemin aynı sıcaklıkta dengeye ulaşması sağlanıyor. Dengedeki XY derişimi kaç M olur? CO(g) + SO 3(g) CO 2(g) + SO 2(g) tepkimesinin denge sabiti kaçtır? 6. AB 2(g) A(g) + 2B(g) 2. XY 2(g) X 2(g) + Y 2(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki derişimler 5 litrelik bir kapta, 4 mol AB 2 ile başlatılan tepkimede, AB 2'nin %40'ı harcanınca, aynı sıcaklıkta dengeye ulaşılıyor. Buna göre, derişimler cinsinden denge sabitinin sayısal değeri(k d) kaçtır? cinsinden denge sabiti K d= 'tür. Buna göre, X 2(g) + 2Y 2(g) 2XY 2(g) denge tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabitinin sayısal değeri kaçtır? 3. 2XSO 4(k) 2XO(k) + 2SO 2(g) + O 2(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki kısmi basınçlar cinsinden denge sabitinin sayısal değeri K p=0,5 atm 3 'tür. Bir miktar 2XSO 4(k) ile, sabit hacimli kapta başlatılan tepkime aynı sıcaklıkta dengeye ulaştığında kaptaki gazların kısmi basınçları kaçar atmosfer olur? 7. 5 litrelik bir kaba 5 mol X katısı konularak belirli bir sıcaklıkta, X(k) Y(g) + Z(g) tepkimesi gerçekleştiriliyor. Sistem aynı sıcaklıkta dengeye ulaştığında X katısının kütlece %50'si ayrıştığına göre, a) tepkimenin derişimler cinsinden denge sabiti(k d) ile kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti(k p) arasında nasıl bir ilişki vardır? b) Denge durumunda madde derişimlerini hesaplayınız. c) Derişimler cinsinden denge sabitini hesaplayınız. 4. A(g) + 2B(g) C(g) + 2D(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabiti 2'dir. Aynı sıcaklıkta, 1 litrelik kaba, 6 mol A gazı ile bir miktar B gazı konularak başlatılan tepkime dengeye ulaştığında, kapta 4 mol C gazı bulunduğuna göre, kaba başlangıçta kaç mol B gazı konulmuştur? 8. A(g) B(g) + C(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti(k p) atm'dir. Bu tepkime sabit hacimli bir kapta 2 atmosfer basınç yapan A gazı ile başlatılarak aynı sıcaklıkta dengeye gelmesi sağlanırsa, denge durumunda kaptaki toplam basınç kaç atmosfer olur? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 15

16 9. X 2(g) + Y 2(g) 2XY(g) tepkimesinin t o C sıcaklıkta kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti(k p) 1'dir. 2 litrelik sabit hacimli bir kaba, kısmi basınçları sırasıyla 0,2 atm, 0,2 atm, 0,4 atm olan X 2, Y 2 ve XY gazları konuluyor. t o C sıcaklıktaki sistem için aşağıdaki soruları yanıtlayınız. 13. A(g) + 2B(g) C(g) 10 litrelik bir kapta, 4 mol A ve 6 mol B ile başlatılan tepkimede 2 mol C oluşunca tepkime dengeye ulaşıyor. Buna göre, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) kaçtır? a) Sistem başlangıçta dengede midir? b) Aynı sıcaklıkta, derişimler cinsinden denge sabiti (K d) kaçtır? c) Maddelerin dengedeki kısmi basınçlarını hesaplayınız. 14. A(g) + 2B(g) 2C(g) 2 litrelik bir kapta, 5 mol A ve 4 mol B ile başlatılan tepkimede 2 mol C oluşunca tepkime dengeye ulaşıyor. Buna göre, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) kaçtır? 10. 2X(g) Y(g) + 3Z(g) tepkimesi için 27 o C sıcaklıkta derişimler cinsinden denge sabiti(k d) 24,6'dır. Aynı sıcaklıkta, kısmi basınçlar cinsinden denge sabitinin(k p) sayısal değeri kaçtır? 15. 2X(g) Y(g) + Z(g) K= 64 2 litrelik kapalı bir kaba 3 mol X konularak tepkime başlatılıyor. Tepkime bu sıcaklıkta dengeye ulaştığında, kapta kaç mol X bulunur? 11. 2A(g) + B(g) 2C(g) 10 litrelik bir kapta, 4 mol A ve 2 mol B ile başlatılan tepkimede 2 mol C oluşunca tepkime dengeye ulaşıyor. Buna göre, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) kaçtır? 16. 2SO 2(g) + O 2(g) 2SO 3(g) K d=10 2 litrelik kapalı bir kaba 128 gram SO 2 gazı ve bir miktar O 2 gazı konularak başlatılan tepkime dengeye ulaştığında kapta 40 gram SO 3 gazı bulunduğuna göre, kaba kaç mol O 2 gazı konulmuştur? (O=16, S=32) 12. 2X(g) Y(g) + 3Z(g) 1 litrelik kapalı bir kapta 10 mol X ile başlatılan tepkimede 2 mol Y oluşunca, tepkime dengeye ulaşıyor. Denge durumunda kapta bulunan gazların toplam basıncı 3,5 atm olduğuna göre, a) Tepkimenin derişimler cinsinden denge sabiti(k d) kaçtır? b) kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti(k p) kaçtır? 17. 2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g) tepkimesi 2 litrelik bir kaba 8 mol A ve 8 mol B gazları konularak başlatılıyor. Tepkime dengeye ulaştığında kapta 2 mol D bulunduğu saptanıyor. Buna göre, bu sıcaklıkta yukarıda verilen tepkimenin derişimler cinsinden denge sabiti kaçtır? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 16

17 18. 2A(g) + B(g) 2C(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabiti K d=4 tür. 4 litrelik kap içerisine 12 mol A ve n mol B gazları konularak başlatılan tepkime dengeye ulaştığında, aynı sıcaklıkta, kapta 4 mol A bulunduğu saptanıyor. Buna göre, n kaçtır? 23. X 2(g) 2X(g) tepkimesi 1 atmosfer basınçta dengede iken kap içerisinde bulunan gazların mol sayıları oranının (n X2/n x) 1/4 olduğu saptanıyor. Buna göre, gazların kısmi basınçlarına bağlı denge sabitinin (K p) sayısal değeri kaçtır? 24. A(g) + B(g) C(g) + 2D(g) 19. A(g) + B(g) C(g) + D(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabiti K d = 4 tür. 2 litrelik kap içerisine 3 mol A ve 3 mol B gazları konularak başlatılan tepkime aynı sıcaklıkta dengeye ulaştığında C gazının molar derişimi kaç olur? tepkimesi 2 litrelik bir kaba 1 mol A, 1 mol B ve 2 mol D gazları konularak başlatılıyor. Tepkime dengeye geldiğinde kapta 3 mol D bulunuyor. Buna göre, tepkimenin bu sıcaklıktaki K d değeri kaçtır? 25. N 2O 4(g) 2NO 2(g) 20. 2A(g) 3B(g) + C(k) tepkimesinin 0 0 C sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti (K d) 0,4 ise, kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (K p) kaçtır? tepkimesi, bir kapta basıncı 2 atmosfer olan NO 2 gazı ile başlatılıyor. Tepkime dengeye geldiğinde kaptaki toplam basınç aynı sıcaklıkta 1,2 atmosfer oluyor. Buna göre, bu sıcaklıktaki K p sayısal değeri kaçtır? 21. 2SO 3(g) 2SO 2(g) + O 2(g) 1,2 litrelik bir kaba 6 mol SO 3 gazı konuluyor ve yukarıdaki denkleme göre %60'ı bozununca dengeye ulaşıyor. Derişimler cinsinden denge sabitinin(k d) sayısal değeri kaçtır? 26. H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıkta, derişimler cinsinden denge sabiti (K d) 9'dir. 3 litrelik bir kap içerisine 2 mol H 2, 2 mol Cl 2 ve 3 mol HCl konuluyor. Aynı sıcaklıkta denge kurulduğunda kapta kaç mol gaz bulunur? 22. 2A(g) + B(g) 2C(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) 49 olduğuna göre, C(g) A(g) + 1/2 B(g) tepkimesinin aynı sıcaklıktaki K d değeri kaçtır? 27. H 2(g) + I 2(g) 2HI(g) Yukarıdaki tepkime belirli bir sıcaklıkta dengede iken, 10 litrelik bir kapta 1 mol H 2, 4 mol I 2 ve 4 mol HI bulunduğu saptanıyor. Kaba 3 mol daha H 2 ekleniyor ve sistemin aynı sıcaklıkta tekrar dengeye gelmesi sağlanıyor. Buna göre, yeni dengedeki HI derişimi kaç molar olur? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 17

18 28. A(g) + B(g) AB(g) tepkimesi 1 litrelik kap içerisinde denge durumundayken, kapta 1 mol A, 1 mol B ve 2 mol AB gazları bulunmaktadır. AB gazının denge durumundaki mol sayısının 1 olabilmesi için, aynı sıcaklıkta ortamdan kaç mol B uzaklaştırılmalıdır? 29. Belirli bir sıcaklıkta boş ve kapalı bir kap içerisine bir miktar (NH 4) 2S katısı konuluyor ve kapta, (NH 4) 2S(k) 2NH 3(g) + H 2S(g) dengesi kuruluyor. Denge durumunda kaptaki toplam basınç 6 atmosfer olduğuna göre K p kaçtır? 30. CO(g) + 1/2 O 2 CO 2(g) K 1=1/3 2SO 2(g) + O 2(g) 2SO 3(g) K 2=4 olduğuna göre, aynı sıcaklıkta, CO(g) + SO 3(g) CO 2(g) + SO 2(g) 33. 2SO 2(g) + O 2(g) 2SO 3(g) tepkimesi 20 litrelik bir kap içerisinde dengede iken, kapta 5 mol SO 2, 5 mol O 2 ve 10 mol SO 3 bulunmaktadır. Kabın hacmi küçültülerek aynı sıcaklıkta yeni denge oluşumu sağlandığında, kapta bulunan SO 3 gazının 12 mol olduğu tespit ediliyor. Son durumda kap hacmi kaç litre olmuştur? litrelik bir kapta, belirli bir sıcaklıkta, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) 4 olan, X 2(g) + Y 2(g) 2XY(g) tepkimesinde, kaba 1 mol X 2, 1 mol Y 2 ve 3 mol XY konuluyor. Buna göre, a) tepkime dengede midir? b) denge durumda kapta bulunan gazların molar derişimlerini hesaplayınız. tepkimesinin denge sabiti kaçtır? 31. CH 4(g) +2H 2S(g) CS 2(g) + 4H 2(g) Sabit hacimli bir kaba 0,4 mol CH 4 ve 1,2 mol H 2S konuluyor ve yukarıdaki sistemin dengeye ulaşması sağlanıyor. Denge durumunda kaptaki toplam basıncın 5 atmosfer, H 2 gazının kısmi basıncının ise 2 atmosfer olduğu tespit ediliyor. Buna göre, tepkimenin K p değeri kaçtır? 35. H 2(g) + I 2(g) 2HI(g) tepkimesi, belirli bir sıcaklıkta, 2 litrelik kaba 1 mol H 2, 1 mol I 2 ve 2 mol HI konularak başlatılıyor. Tepkime dengeye ulaştığında HI molar derişimi 0,9 ölçülüyor. Buna göre, tepkimenin denge sabitinin sayısal değeri kaçtır? 32. A(g) + 2B(k) C(g) + D(g) 1 litrelik kabalı bir kap içerisinde gerçekleşen yukarıdaki tepkime dengede iken kapta 8 mol A, 6 mol B, 2 mol C ve 2 mol D bulunmaktadır. Aynı sıcaklıkta kaba kaç mol A eklenirse, tepkime yeniden dengeye ulaştığında C'nin mol sayısı 4 olur? litrelik bir kapta, belirli bir sıcaklıkta, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) 36 olan, CO(g) + SO 3(g) CO 2(g) + SO 2(g) tepkimesinde kaba 2 mol CO, 2 mol SO 3, 2 mol CO 2 ve 2 mol SO 2 konuluyor. Buna göre, a) tepkime dengede midir? b)denge durumda kapta bulunan gazların molar derişimlerini hesaplayınız. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 18

19 37. 2XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) tepkime denklemine göre, 1 litrelik kaba 0,6 mol XY 3 konuluyor. Sistem belirli bir sıcaklıkta dengeye ulaştığında Y 2 molar derişiminin 0,2 olduğu görülüyor. Aynı sıcaklıkta, XY 2 bileşiğinin mol sayısının 0,2 olabilmesi için, dengedeki sisteme kaç mol Y 2 eklenmelidir? 41. X(g) + Y(g) Z(g) + T(g) Yukarıdaki tepkime 1 litrelik kapta, belirli bir sıcaklıkta dengedeyken, kapta 0,1 mol X, 0,8 mol Y, 0,4 mol Z ve 0,6 mol T vardır. Sabit hacim ve sıcaklıkta, X'in mol sayısının yeni dengede 0,3 olabilmesi için kaba kaç mol Z gazı eklenmelidir? 42. X(g) + Y(g) Z(g) + T(g) 38. 2XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) tepkime denklemine göre, 5 litrelik kaba 4 mol XY 3 konuluyor. Sistem belirli bir sıcaklıkta dengeye ulaştığında Y 2 mol sayısının 1 olduğu görülüyor. Aynı sıcaklıkta, XY 2 bileşiğinin mol sayısının 3 Yukarıdaki tepkime 10 litrelik kapta, belirli bir sıcaklıkta dengedeyken, kapta 1 mol X, 8 mol Y, 4 mol Z ve 4 mol T vardır. Sabit hacim ve sıcaklıkta, X'in mol sayısının yeni dengede 3 olabilmesi için kaba kaç mol T gazı eklenmelidir? olabilmesi için, dengedeki sistemden kaç mol Y 2 çekilmelidir? 39. 2XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) tepkime denklemine göre, 10 litrelik kaba 2 mol XY 3 konuluyor. Sistem belirli bir sıcaklıkta dengeye ulaştığında Y 2 molar derişiminin 0,05 olduğu görülüyor. Aynı sıcaklıkta, XY 2 bileşiğinin mol sayısının 2 olabilmesi için, ortama kaç mol XY 3 eklenmelidir? 43. X(g) + Y(g) Z(g) + T(g) Yukarıdaki tepkime 5 litrelik kapta, belirli bir sıcaklıkta dengedeyken, kapta 2 mol X, 2 mol Y, 4 mol Z ve 4 mol T vardır. Sabit hacim ve sıcaklıkta, X'in mol sayısının yeni dengede 1 olabilmesi için kaptan kaç mol Z gazı çekilmelidir? 40. 2XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) tepkime denklemine göre, 10 litrelik kaba 4 mol XY 2 ve 3 mol Y 2 konuluyor. Sistem belirli bir sıcaklıkta dengeye ulaştığında XY 3 mol sayısının 2 olduğu görülüyor. Aynı sıcaklıkta, XY 2 bileşiğinin mol sayısının 1 olabilmesi için, ortama kaç mol Y 2 eklenmelidir? 44. X(g) + Y(g) Z(g) + T(g) Yukarıdaki tepkime 2 litrelik kapta, belirli bir sıcaklıkta dengedeyken, kapta 5 mol X, 5 mol Y, 10 mol Z ve 10 mol T vardır. Sabit hacim ve sıcaklıkta, X'in mol sayısının yeni dengede 4 olabilmesi için kaptan kaç mol T gazı çekilmelidir? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 19

20 45. CO(g) + SO 3(g) CO 2(g) + SO 2(g) tepkimesi 1 litrelik sabit hacimli bir kapta dengede iken 1,2 mol CO, 0,4 mol SO 3, 1,6 mol CO 2 ve 0,6 mol SO 2 gazları bulunmaktadır. Dengedeki CO 2 gazının mol sayısının 2 olabilmesi için sisteme aynı sıcaklıkta kaç mol SO 3 gazı eklenmelidir? 49. H 2O(g) H 2(g) + O 2(g) K 1 2CO 2(g) 2CO(g) + O 2(g) K 2 olduğuna göre, aynı sıcaklıkta, 2H 2(g) + 2CO 2(g) 2H 2O(g) + 2CO(g) tepkimesinin denge sabitini K 1 ve K 2 cinsinden yazınız. 46. CO(g) + SO 3(g) CO 2(g) + SO 2(g) tepkimesi 4 litrelik sabit hacimli bir kapta dengede iken 2 mol CO, 4 mol SO 3, 6 mol CO 2 ve 6 mol SO 2 gazları bulunmaktadır. Dengedeki CO gazının mol sayısının 1 olabilmesi için sisteme aynı sıcaklıkta kaç mol SO 3 gazı eklenmelidir? 50. COCl 2(g) CO(g) + Cl 2(g) K= CO(g) + O 2(g) CO 2(g) K=1x10-8 tepkimeleri ve K sabitleri bilindiğine göre, 2CO 2(g) + 2Cl 2(g) 2COCl 2(g) + O 2(g) tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabiti kaçtır? 51. X + Y XY K XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) tepkime denklemine göre, 1 litrelik kapta, 0,8 mol XY 3, 0,8 mol XY 2 ve 0,5 mol Y 2 gazları belirli bir sıcaklıkta dengededir. Sıcaklık artırılarak sistemin dengeye ulaşması sağlandığında, kaptaki gazların toplam mol sayısının 2,2 olduğu tespit ediliyor. Buna göre, yeni denge sabitinin(k d) sayısal değeri kaçtır? Z + Q 2XY + L K 2 tepkimeleri ve K sabitleri bilindiğine göre, 2X + 2Y + L Z + Q tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabiti kaçtır? 52. NO(g) + O 2(g) NO 2(g) K 1=16 N 2O 4(g) 2NO 2(g) K 2=4 tepkimeleri ve K sabitleri bilindiğine göre, 2NO(g) + O 2(g) N 2O 4(g) 48. 2XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabiti kaçtır? tepkime denklemine göre, 5 litrelik kapta, 2 mol XY 3, 2 mol XY 2 ve 4 mol Y 2 gazları belirli bir sıcaklıkta dengededir. Sıcaklık artırılarak sistemin dengeye ulaşması sağlandığında, kaptaki gazların toplam mol sayısının 7,5 olduğu tespit ediliyor. Buna göre, yeni denge sabitinin(k d) sayısal değeri kaçtır? 53. Br 2(g) + 2NO(g) 2NOBr(g) K=0,36 olduğuna göre, NOBr(g) Br 2(g) + NO(g) tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabiti kaçtır? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 20

21 54. N 2O 4(g) 2NO 2(g) K 2=4 olduğuna göre, NO 2(g) N 2O 4(g) tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabiti kaçtır? 60. CH 4(g) +2H 2S(g) CS 2(g) + 4H 2(g) tepkimesinde, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) ile kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti(k p) arasında nasıl bir ilişki vardır? 55. X Y + Z K 1=4 2A 3B + 2C K 2=16 olduğuna göre, 2Y + 2Z + A B + C + 2X 61. 2XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) tepkimesinin 0 o C sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti(k d) 22,4 olduğuna göre, kısmi basınçlara bağlı denge sabiti(k p) kaçtır? tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabiti kaçtır? 62. CH 4(g)+ 2H 2S(g) CS 2(g) + 4H 2(g) 56. 2XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) K= 9 olduğuna göre, 2XY 2(g) + Y 2(g) 2XY 3(g) tepkimesinin 273 o C sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti(k d) 22,4 olduğuna göre, kısmi basınçlara bağlı denge sabiti(k p) kaçtır? tepkimesinin aynı sıcaklıktaki denge sabiti kaçtır? 57. N 2O 4(g) 2NO 2(g) tepkimesinde, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) ile kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti(k p) arasında nasıl bir ilişki vardır? 63. SO 2(g) + O 2(g) SO 3(g) K 1=16 CO 2(g) CO(g) + O 2(g) K 2=9 olduğuna göre, aynı sıcaklıkta, 2CO(g) + 2SO 3(g) 2CO 2(g) + 2SO 2(g) tepkimesinin denge sabiti kaçtır? 58. 2BaO 2(k) 2BaO(k) + O 2(g) tepkimesinde, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) ile kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti(k p) arasında nasıl bir ilişki vardır? 64. SO 2(g) + O 2(g) SO 3(g) K 1= H 2(g) + I 2(g) 2HI(g) tepkimesinde, derişimler cinsinden denge sabiti(k d) ile kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti(k p) arasında nasıl bir ilişki vardır? CO 2(g) CO(g) + O 2(g) K 2=16 olduğuna göre, aynı sıcaklıkta, CO 2(g) + SO 2(g) CO(g) + SO 3(g) tepkimesinin denge sabiti kaçtır? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 21

22 65. A(g) + B 2(g) AB 2(g) K 1 AB(g) + B 2(g) AB 2(g) K 2 olduğuna göre, aynı sıcaklıkta, A(g) + AB 2(g) 2AB(g) tepkimesinin denge sabiti K 1 ve K 2 cinsinden kaçtır? 69. Aşağıda verilen denge tepkimelerin hangilerinde, hacim sabitken, aynı sıcaklıkta He gazı eklenmesi denge durumundaki madde derişimlerini değiştirmez? a) CO(g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g) b) C(k) + CO 2(g) 2CO(g) c) CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) d) COCl 2(g) CO(g) + Cl 2(g) 66. 2SO 2(g) + O 2(g) 2SO 3(g) tepkimesinin 127 o C sıcaklıkta gazların kısmi basıncına bağlı denge sabiti(k p) 1 olduğuna göre, derişimler cinsinden denge sabiti(k d)'nin sayısal değeri kaçtır? 67. CO(g)+1/2 O 2(g) CO 2(g) H=-67,6 kkal tepkimesi dengededir. Aşağıdaki soruları bu tepkime denklemine göre yanıtlayınız. a) Tepkime kabı ısıtılırsa madde derişimleri nasıl değişir? b) Kap hacmi sabit sıcaklıkta küçültülürse, madde derişimleri nasıl değişir? e) CH 4(g) +2H 2S(g) CS 2(g) + 4H 2(g) f) H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl(g) 70. Aşağıda verilen denge tepkimelerin hangilerinde, sabit basınç altında, aynı sıcaklıkta He gazı eklenmesi denge durumundaki madde derişimlerini nasıl değiştirir? a) CO(g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g) b) C(k) + CO 2(g) 2CO(g) c) CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) d) COCl 2(g) CO(g) + Cl 2(g) e) CH 4(g) +2H 2S(g) CS 2(g) + 4H 2(g) f) H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl(g) c) Uygun katalizör kullanılırsa denge nasıl etkilenir? d) Kaba O 2 gaz eklenirse, madde derişimleri nasıl değişir? 68. Aşağıda verilen denge tepkimelerin hangilerinde, kap hacminin değiştirilmesi denge durumundaki madde derişimlerini değiştirir? a) CO(g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g) b) C(k) + CO 2(g) 2CO(g) c) CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) d) COCl 2(g) CO(g) + Cl 2(g) e) CH 4(g) +2H 2S(g) CS 2(g) + 4H 2(g) f) H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl(g) 71. 2XY 3(g) 2XY 2(g) + Y 2(g) tepkimesi için, 300 o K sıcaklıkta K 1= 4x o K sıcaklıkta K 2= 1x10-2 olduğuna göre, a) Maksimum düzensizlik eğilimi hangi yöne doğrudur? b) Minimum enerji eğilimi hangi yöne doğrudur? c) Sıcaklık artırıldığında denge sabiti ve madde derişimleri nasıl değişir? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 22

23 72. 4HCl(g) + O 2(g) 2Cl 2(g) + 2H 2O(g) + Isı tepkimesi dengede iken, tepkime kabının hacmi sabit tutularak sıcaklık yükseltilirse, a) denge sabitinin sayısal değeri nasıl değişir? b) O 2 gazı derişimi nasıl değişir? c) Cl 2 gazının mol sayısı nasıl değişir? 73. CO(g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g) + Isı tepkimesi dengede iken, tepkime kabının hacmi sabit tutularak kap soğutulursa, a) denge sabitinin sayısal değeri nasıl değişir? b) O 2 gazı derişimi nasıl değişir? c) CO 2 gazının mol sayısı nasıl değişir? 75. Isı + CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) tepkimesi dengededir. Buna göre aşağıdaki soruları yanıtlayınız. a) Sabit sıcaklık ve hacimde, ortama CO 2 gazı eklenirse denge hangi yöne kayar ve madde derişimleri nasıl değişir? b) Sabit sıcaklık ve hacimde, katalizör eklenirse denge sabiti ve dengeye ulaşma süresi nasıl değişir? c) Sabit basınç ve sıcaklıkta, kaba He gazı eklenirse denge hangi yöne kayar ve madde derişimleri nasıl değişir? d) Kap ısıtılırsa, CaO mol sayısı ve denge sabitinin sayısal değeri nasıl değişir? e) Kaba bir miktar CaCO 3 katı eklenirse denge hangi yöne kayar? f) Kaptan bir miktar CO 2 gazı çekilirse CaCO 3 ve CaO mol sayıları nasıl değişir? 76. Aşağıdaki denge tepkimelerinin derişimler cinsinden denge sabitlerinin birimlerini yazınız. a) CO(g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g) b) C(k) + CO 2(g) 2CO(g) c) CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) 74. CO(g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g) + Isı tepkimesi dengededir. Buna göre aşağıdaki soruları yanıtlayınız. a) Sabit sıcaklık ve hacimde, ortama CO gazı eklenirse denge hangi yöne kayar? b) Sabit sıcaklık ve hacimde, katalizör eklenirse denge sabiti ve dengeye ulaşma süresi nasıl değişir? c) Sabit basınç ve sıcaklıkta, kaba He gazı eklenirse denge hangi yöne kayar ve madde derişimleri nasıl değişir? d) Kaptan bir miktar O 2 gazı çekilirse denge hangi yöne kayar? e) Kap hacmi artırılırsa ürün mol sayısı nasıl değişir? d) COCl 2(g) CO(g) + Cl 2(g) e) CH 4(g) +2H 2S(g) CS 2(g) + 4H 2(g) f) H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl(g) 77. Aşağıdaki denge tepkimelerinin hangilerinde, kap hacminin büyütülmesi aynı sıcaklıkta ürün miktarını artırır? a) 2NH 3(g) + O 2(g) 2NO 2(g) + 3H 2O(g) b) CO(g) + 1/2 O 2(g) CO 2(g) c) CH 4(g) +2H 2S(g) CS 2(g) + 4H 2(g) d) 4HCl(g) + O 2(g) 2Cl 2(g) + 2H 2O(g) e) COCl 2(g) CO(g) + Cl 2(g) f) CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) g) C(k) + CO 2(g) 2CO(g) Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 23

24 78. Bir denge tepkimesi için aşağıdaki bilgiler veriliyor. I. Tepkime kabinin hacmi küçültüldüğünde ürünlerin mol sayısı artmaktadır. II. Sıcaklık düşürüldüğünde toplam molekül sayısı azalmaktadır. Buna göre, aşağıdaki denklemlerden hangisi ya da hangileri bu tepkimenin denklemi olabilir? 82. N 2O 4(g) 2NO 2(g) K 1=1x10-3 N 2(g) + O 2(g) N 2O(g) K 2=2x10-7 N 2(g) + O 2(g) NO 2(g) K 3=4x10-3 olduğuna göre, 2N 2O(g) + 3O 2(g) 2N 2O 4(g) tepkimesinin denge sabiti kaçtır? a) Isı + CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) b) Isı + COCl 2(g) CO(g) + Cl 2(g) c) C(k) + CO 2(g) 2CO(g) + Isı d) 4HCl(g) + O 2(g) 2Cl 2(g) + 2H 2O(g) + Isı e) CO(g) + 1/2 O 2 CO 2(g) + Isı 83. 2NO(g) + O 2(g) 2NO 2(g) 4 litrelik bir kaba 2,4 mol NO ve 2,4 mol O 2 konularak başlatılan tepkime dengeye ulaştığında kapta 1,6 mol NO 2 gazı bulunuyor. Buna göre, aynı sıcaklıkta, NO 2(g) NO(g) + O 2(g) 79. 2X(g) + Y(g) Z(g) + T(g) V litrelik bir kaba 2 mol X ve 4 mol Y konuluyor ve belirli bir sıcaklıkta dengeye ulaşan sistemde 0,5 mol Z bulunuyor. Tepkimenin bu sıcaklıktaki derişimler cinsinden denge sabiti(k d) 1 olduğuna göre, tepkime kabının hacmi kaç litredir? tepkimesinin denge sabiti kaçtır? 84. 2A(g) 2B(g) K 1= 4 B(g) + C(g) D(g) + E(g) K 2= 2 E(g) 2C(g) K 3= tepkimeleri ve denge sabitleri verildiğine göre, A(g) + 3C(g) D(g) + 2E(g) 80. HCN(suda) H + (suda)+cn - (suda) K 1=5x10 10 tepkimesinin denge sabiti kaçtır? NH 3(suda)+H 2O(s) N (suda)+oh - (suda) K 2=2x10-5 H 2O(s) H + (suda) + OH - (suda) K 3=1x10-14 olduğuna göre, N (suda)+ CN - (suda) NH 3(suda)+HCN(suda) tepkimesinin denge sabiti kaçtır? 85. A(g) + B(g) C(g) + D(g) tepkimesi dengede iken 1 litrelik kapta, 1,2 mol A, 5 mol B, 5 mol C ve 1,2 mol D bulunmaktadır. Aynı sıcaklıkta, kaptaki D mol sayısının 1 olabilmesi için kaptan kaç mol B çekilmelidir? 81. Aşağıda verilen denge tepkimelerinin hangilerinde maksimum düzensizliğe eğilim ürünler yönünedir? a) Isı + CaCO 3(k) CaO(k) + CO 2(g) b) Isı + COCl 2(g) CO(g) + Cl 2(g) c) C(k) + CO 2(g) 2CO(g) + Isı d) 4HCl(g) + O 2(g) 2Cl 2(g) + 2H 2O(g) + Isı e) CO(g) + 1/2 O 2 CO 2(g) + Isı 86. X 2(g) + Y 2(g) 2XY(g) 1 litrelik bir kapta, belirli bir sıcaklıkta, yukarıda verilen tepkime dengede iken 0,4 mol X 2, 0,1 mol Y 2 ve 0,6 mol XY bulunmaktadır. Kaba 0,3 mol Y 2 eklenerek sistemin aynı sıcaklıkta dengeye gelmesi durumunda, kaptaki Y 2 mol sayısının X 2 mol sayısına oranı kaç olacaktır? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 24

25 87. N 2O 4(g) 2NO 2(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabiti K d=1,6'dır. Tepkime 2 litrelik kaba, bir miktar N 2O 4 konularak başlatılıyor. Aynı sıcaklıkta dengeye ulaşıldığında, kapta 0,4 mol NO 2 bulunduğu tespit edildiğine göre, kaba başlangıçta kaç mol N 2O 4 konulmuştur? 88. CO(g) + 2H 2(g) CH 3OH(g) + Isı tepkimesinde CH 3OH(g) verimini artırmak için dengedeki sisteme ne tür etkiler yapılabilir? 92. Kapalı bir kaba 1,2 mol CO ve 0,8 mol O 2 gazları konularak, CO(g) + 1/2 O 2 CO 2(g) + Isı tepkimesine göre sistemin belirli bir sıcaklıkta dengeye ulaşması sağlanıyor. Denge durumunda, CO ve O 2 gazlarının toplam mol sayısı CO 2 gazının mol sayısına eşit oluyor. Dengenin kurulduğu sıcaklıkta, tepkimenin derişimler cinsinden denge sabitinin sayısal değeri 10 olduğuna göre tepkimenin gerçekleştirildiği kabın hacmi kaç litredir? 93. Belirli bir sıcaklıkta, 89. X 2(g) + Y 2(g) 2XY(g) tepkimesinde, C sıcaklıkta K d=6, C sıcaklıkta K d=3,5 tir. Buna göre; I. İleri tepkime ekzotermiktir. II. Girenlerin ısı kapsamı ürünlerinkinden büyüktür. III C sıcaklıkta denge sabiti K d>6 dır. yargılarından hangileri doğrudur? 3NO 2(g) N 2O 5(g) + NO(g) 1 litrelik kapalı bir kap içerisine 0.2 mol N 2O 5 ve 0,2 mol NO konularak tepkime başlatılmış ve aynı sıcaklıkta tepkime dengeye ulaştığında kapta 0,02 mol NO bulunduğu tespit edilmiştir. a) Denge durumunda kapta bulunan maddelerin derişimlerini hesaplayınız. b) Denge sabitinin sayısal değerini bulunuz. 90. N 2(g) + 2O 2(g) + Isı 2NO 2(g) tepkimesinde sistem dengede iken sıcaklık düşürülürse, denge sabitinin sayısal değeri, N 2 gazının mol sayısı, ileri ve geri tepkime hızları nasıl etkilenir? 94. Belirli bir sıcaklıkta K değeri 9 olan, NO 2(g)+NO(g) N 2O(g) + O 2(g) tepkimesinde 4 litrelik kapalı bir kap içerisine 2'şer mol NO 2 ve NO, 5'er mol N 2O ve O 2 konuluyor. Denge durumunda kaptaki maddelerin derişimlerini hesaplayınız. 91. N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) tepkimesinin H=-22kkal olduğuna göre, tepkime dengede iken, sıcaklığı düşürmek gazların mol sayılarını ve denge sabitinin sayısal değerini nasıl etkiler? 95. N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) tepkimesi belirli bir sıcaklıkta dengeye ulaştığında 2 litrelik kapta 2 mol N 2, 6 mol H 2 ve 12 mol NH 3 gazları bulunmaktadır. Tepkimenin bu sıcaklıktaki denge sabitinin sayısal değeri kaçtır? Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 25