İYN TEPKİMELERİ (Kimyasal tepkimelerin eşitlenmesi) Prof. Dr. Mustafa DEMİR 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 1
Bir kimyasal madde ısı, elektrik veya çözücü gibi çeşitli fiziksel veya kimyasal etki sonucu yeni bir veya birkaç maddeye dönüşebilir A B C A B C A B C D Sulu çözeltilerde gerçekleşen kimyasal tepkimeler çözme, çöktürme, kompleks oluşturma, nötralleşme veya redoks tepkimeleri olarak sıralanabilir. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
Bu tepkimelerden analitik kimyada a. Bir karışımın kısımlarına ayrılmasında veya bir bileşiğin bileşenlere ayrılmasında (ayırma) b. Bir tepkime sonucu çözeltinin renginin değişmesi, çökelek oluşması, çökeleğin çözünmesi veya gaz çıkışı gibi bir maddenin kimyasal özelliklerinden yararlanarak onun tanınmasında (kalitatif=nitel analiz) c. Madde miktarının tayininde (nicelkantitatif analiz) d. Suda veya asitlerde çözünmeyen bir maddenin veya madde karışımlarının çözünürleştirilmesinde yararlanılır. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
Bir çözeltide çözünmüş halde bulunan madde moleküler halde veya iyonlarına ayrışmış halde bulunurlar. Analitik Kimya sulu çözeltilerde iyonik halde bulunan bileşiklerin verdiği çeşitli tepkime türlerine ile ilgilenir. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
Sulu çözeltilerde iyonik halde bulunan maddelerin gerçekleştirdiği tepkimeleri başlıca başlık altında toplamak mümkündür. Bunlar; 1. Nötralleşme tepkimeleri. Çökme tepkimeleri. Redoks tepkimeleri. Komplesleşme tepkimeleri 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 5
Gerek nitel gerekse nicel analitik kimya laboratuvarlarında yer alan deneyler büyük ölçüde bu temel tepkimelere dayanır. Bu nedenle bu tepkime tiplerinin kısaca gözden geçirilmesinde yarar görülmektedir. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 6
NÖTRALLEŞME TEPKİMELERİ Çözeltide bulunan hidrojen iyonu ile hidroksit iyonunun suyu oluşturmak üzere birleşmesine dayanan tepkimelerdir. Analitik kimyada pek çok tayin bu basit tepkimeye dayalı olarak gerçekleştirilir. Bir asit çözeltisine baz eklenerek asitliğin kaybolması veya bir baz çözeltisine asit ekleyerek bazlığın kaybolması olaylarına genel olarak nötralleşme (veya kısaca nötürleşme) denir. Nötralleşme olayı sonunda ürün olarak su açığa çıkar. Nötralleşme tepkimelerine analitik kimyada kısaca asitbaz tepkimeleri de denir. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 7
Çökme Tepkimeleri Çözeltide bulunan iyonların bileşik oluşturarak katı fazda çözelti ortamından uzaklaşması olayına çökme denir. Örneğin NaCl sulu çözeltide Na ve Cl iyonları halinde bulunur. Benzer şekilde AgN sulu çözeltide Ag ve N iyonları halinde bulunur. Ancak bu iki farklı çözelti karıştırıldığında Ag ve Cl iyonlarının birleşmesi nedeniyle AgCl çökeleği oluşur. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 8
Bir çözeltide çökeleğin oluşabilmesi için iyonların molar derişimlerinin çarpımının çözünürlük çarpımı değerinden büyük olması gerekir. Nitel analitik kimya uygulamaları olan grup analizleri klorürleri, sülfürleri veya karbonatları halinde çöktürme esasına dayanır. Benzer şekilde nicel analitik kimyanın konusu olan gravimetri veya arjantometri çökme esasına dayanan analizlerdir. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 9
Kompleksleşme Tepkimeleri Sulu çözeltide bulunan anyon ve katyonların birleşmesi sonucu kompleks adı verilen bileşikler oluşabilir. Kompleks iyon veya kompleks bileşik merkezi metal katyonuna bağlanan birkaç iyon veya molekülden oluşan yapıya denir. İyon veya moleküllere ligand denir. Serbest ligandlar, bağ oluşturmaya katkıda bulunacak en az bir elektron çifti bulundururlar. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 10
Bu elektronlar metal iyonunun elektron eksikliğini tamamlayarak kompleksi oluştururlar. Komplekslerde merkezi metal atomuna bağlanan ligand sayısına koordinasyon sayısı denir. Bu sayı ile 9 arasında değişmekle birlikte daha çok, ve 6 değerlerini alır. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 11
Bir çözeltide kompleks bir iyonun veya nötral bir kompleks bileşiğin meydana gelmesi, birçok analitik işlemlerde önemli rol oynar. Bazen çözeltiye bir kompleksleştirici eklenerek istenmeyen tepkimelerin olması önlenir. Örneğin; nikelin dimetilglioksimle çöktürülmesinde ortama eklenen tartarat tuzu, demir(iii) iyonunu kompleks vererek tutar. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 1
Birçok metal katyonu ile organik bileşiklerin meydana getirdikleri kompleksler suda çözünmezler. Bu özellikleri nedeniyle bu katyonların diğerlerinden ayrılmasında veya gravimetrik analizlerde kullanılır. Renkli kompleks veren ayıraçlar nicel analizler için önemlidir 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 1
Redoks Tepkimeleri Redoks tepkimeleri indirgenme ve yükseltgenmeye yani elektron alışverişine dayalı tepkimelerdir. Redoks tepkimeleri, tepkenlerin yükseltgenme basamaklarının değiştiği, yani değerliğinin değiştiği, tepkimelerdir. Bu değişiklik şüphesiz tepkenler arasındaki elektron alışverişi nedeniyledir. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 1
Bir tepkimede tepkenlerden birinin yükseltgenme basamağının artması, yani elektron vererek pozitif değerliğinin artması olayına yükseltgenme, yükseltgenme basamağının azalmasına, yani elektron alarak pozitif değerliğin azalmasına indirgenme denir. Yükseltgenme ve indirgenme olayı hiçbir zaman ayrı ayrı çözeltilerde veya ayrı ayrı zamanlarda olmaz. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 15
Yükseltgenme ve indirgenme olayı hiçbir zaman ayrı ayrı çözeltilerde veya ayrı ayrı zamanlarda olmaz. Bir başka değişle bir yükseltgenme olayında verilen elektron hiçbir zaman serbest hâlde çözeltide bulunmaz. Bir yükseltgenme olayı sırasında mutlaka bir indirgenme olayı da vardır, verilen elektronlar bu olayda kullanılır. Yükseltgenme ve indirgenme olaylarını birlikte ve aynı anda düşünmek gerekir. Bu nedenle bu iki olaya tek bir olay gibi bakılır ve redoks tepkimesi denir. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 16
Bir redoks tepkimesinde elektron veren tepkene yükseltgenen (veya indirgeyen), elektron alan tepkene ise indirgenen (veya yükseltgeyen) denir. Örneğin; Ce Fe Ce tepkimesinde Fe iyonu yükseltgenen Ce iyonu ise yükseltgeyen iyondur. Aynı şekilde Ce iyonu indirgenen Fe iyonu ise indirgeyen iyondur. Fe 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 17
Redoks Tepkimelerinin Eşitlenmesi Bir redoks tepkimesinin eşitlenmesinde şu hususun unutulmaması gerekir. 1. Denklem deneysel bulgulara uygun olmalıdır.. Denklemde kütlenin korunumu ilkesine uyulmalıdır.. Denklemde elektriksel nötrallik ilkesine uyulmalıdır.. Verilen elektron sayısı alınan elektron sayısına eşit olmalıdır. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 18
Redoks tepkimelerinin eşitlenmesinde, yükseltgenme sayıları yöntemi iyonelektron yöntemi olmak üzere farklı yöntem uygulanır. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 19
Yükseltgenme sayıları yöntemi ile redoks tepkimelerinin eşitlenmesi Tepkimede tepken ve ürünlerin tamamının verilmesi halinde tercih edilir. Şu işlem basamaklarından oluşur. 1. a.denklemdeki bütün elementlerin yükseltgenme sayıları belirlenir. Yükseltgenme olayının hangi elementler arasında olduğu bulunur.. b.yükseltgenme sayılarındaki artış ve azalışlar eşitlenir. c.sınamayanılma yoluyla eşitleme tamamlanır. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 0
N S S N Denklemini eşitleyiniz 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 1
N S S N e N S N S e 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
N S S N e N S N S e N S N S 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
7 Fe Cr Fe Cr Denklemini eşitleyiniz 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
Fe Cr Fe Cr 7 e Fe Cr 7 Fe Cr x( e) = e 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 5
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 6 Cr Fe Cr Fe 7 e e) x( Cr Fe Cr Fe e 7 = 7 Cr 6Fe 1 Cr 6Fe 7
Sb N Sb N 6 Denklemini eşitleyiniz 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 7
Sb N Sb6 N (e) = 1e Sb N Sb 6 N e 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 8
Sb N Sb6 N (e) = 1e Sb N Sb 6 N e Sb N Sb 6 N 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 9
I Cl I Cl 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 0
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 1 Cl I Cl I = 6e Cl I Cl I 10e x(5e)
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ Cl I Cl I = 6e Cl I Cl I 10e x(5e) 6 5Cl 6I 5Cl I
Fe Cl Fe Cl 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ Cl Fe Cl Fe 6e Cl Fe Cl Fe e
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 5 Cl Fe Cl Fe 6e Cl Fe Cl Fe e Cl 6Fe Cl 6 6Fe Cl 6Fe Cl 6Fe
Mn I MnI I 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 6
Mn I MnI I e Mn I MnI I (e) = e 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 7
Mn I MnI I e Mn I MnI I (e) = e Mn I MnI I Mn I MnI I 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 8
Cr S Cr S 7 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 9
Cr S Cr S 7 x( e) = 6e Cr 7 S Cr S e 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 0
Cr S Cr S 7 x( e) = 6e Cr 7 S Cr S e Cr 7 S Cr S Cr 7 S 8 Cr S 7 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 1
N N N 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
N N N (e)x= e N N ( 1e)x= e N 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ N N N = = e 1e)x ( N N N e (e)x N N N N N N
Mn Mn 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 5
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 6 Mn Mn e Mn Mn 5 e
Mn Mn 5 e Mn e Mn / Mn 5/ Mn 5 Mn 5e e 10eMn 10e5 5 Mn 6 Mn 5 8 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 7
İyon elektron yöntemiyle kimyasal tepkimelerin eşitlenmesi Redoks tepkimelerinin eşitlenmesinde en çok kullanılan yöntemlerden biri iyonelektron yöntemidir. Bu yöntemle kimyasal denklemlerin eşitlenmesinde ; asidik ortamlardaki yani iyonu içeren ortamlardaki tepkimeler ve bazik ortamlardaki yani iyonu içeren ortamlardaki tepkimeler için olmak üzere iki farklı kural uygulanır. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 8 Bu kural basamaktan oluşur.
1. Denklem; elektron veren yani yükseltgenme ve elektron alan yani indirgenme tepkimesi olmak üzere iki ayrı yarıtepkime'ye ayrılır.. er yarıtepkime ayrı ayrı eşitlenir. Bunun için idrojen ve oksijen dışındaki öteki atomlar uygun katsayılarla eşitlenir. ksijen eksikliği olan tarafa eksiklik kadar eklenir. idrojen eksikliği olan tarafa asidik tepkimelerde eksiklik kadar eklenir. Bazik tepkimelerde ise eksiklik kadar, bunun tam karşı tarafına da aynı sayıda eklenir. Negatif yük eksikliği olan tarafa eksiklik kadar e eklenir.. Yarı tepkimelerde ayrı ayrı, alınan ve verilen elektronların eşit olması sağlanır. Bunun için yarı tepkimeler ayrı ayrı uygun katsayılarla çarpılır.. Yarı tepkimeler taraf tarafa toplanır. Sağda ve solda tekrarlanan terimler silinir. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 9
Görüldüğü gibi gerçekte iki kural arasında önemli bir farklılık yoktur. Sadece /c maddesinde asidik ortamda hidrojen eksikliği olan tarafa eksiklik kadar yazılırken, bazik ortamda eksiklik kadar ve bunun tam karşı tarafına aynı sayıda yazılır. Bunun dışındaki bütün maddelerde aynı işlemler yapılır. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 50
Cr Cl Cr Cl ( asidik 7 ) 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 51
Cr7 Cl Cr Cl ( asidik ) (¼)Denklemin elekton alan ve elektron veren olmak üzere iki yarı tepkimeye ayrılması: Cr Cr Cl 7 Cl er yarı tepkimenin ayrı ayrı Cr 7 Cr eşitlenmesi: Cl Cl 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 5
a. (/)ksijen b. idrojen eksikliği olan yana eklenmesi: Cr Cr 7 Cl 7 Cl eksikliği olan tarafa eklenmesi: Cr Cl 7 1 Cl Cr 7 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 5
(/)Negatif yük eksikliği olan ( pozitif yük fazlalığı olan) tarafa elektron eklenmesi: Cr Cl 7 1 Cl e 6 e Cr 7 Yarı tepkimelerde alınan ve verilen elektronların ayrı ayrı eşitlenmesi: Cr 6Cl 7 1 Cl 6 e 6e Cr 7 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 5
(/)Yarıtepkimelerin taraf tarafa toplanması ve tekrarlanan terimlerin silinmesi Cr Cr 6Cl 7 7 1 Cl 6Cl 6 e 6e 1 Cr 6e 7 Cr Cl 7 6 e Cr 7 6Cl 1 Cr Cl 7 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 55
Fe Cr Fe Cr 7 (asidik) 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 56
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 57 (asidik) Cr Fe Cr Fe 7 7 Cr 6 e 1 Cr e Fe 6 / Fe d. 7 Cr 1 Cr Fe c.fe 7 Cr Cr Fe b.fe Cr Cr Fe a.fe Cr Cr Fe Fe 7 7 7 7 7 7 Cr 6Fe 1 Cr 6Fe veya 6e 7 Cr 6Fe 6e 1 Cr 6Fe Cr 6e 1 Cr 6e 6 Fe 6Fe 7 7 7
N N N (asidik) 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 58
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 59 (asidik) N N N N e / N e N N d. N N N N c. N N N N b. N N N N a. N N N N N N N veya e N N e 8 N N N e 8 N e N N >
Bu tepkimede N azotu değerlikten elektron vererek değerliğe yükseltgenirken N azotu 5 değerlikten 1 elektron alarak değerliğe indirgenmiştir. Dolayısıyla N teki azotların bir kısmı N dan bir kısmı ise N tan gelmektedir. Nitekim eşitlenmiş denklemdeki N ten birinin N molekülleri tarafından ikisinin ise N tarafından oluşturulduğu ara işlemlerden de anlaşılmaktadır. 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 60
S S (asidik) 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 61
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 6 (asidik) S S Η Ο e Η Η Ο 8e 8Η SΟ Ο Η S d. Ο Η Η Ο Η 8Η SΟ Ο Η S c. Η Ο Η Ο SΟ Η Ο S b. eşittir atomlar dışında ve a. / S S S S veya 8e 8 S 8 8e 8 S 8 8e 8 8e 8 S S
CrI Cl Cr I Cl (asidik) 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 6
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 6 (asidik) Cl I Cr Cl CrI Cl Cl I I Cr Cr a. Cl Cl I I Cr Cr Cl e 1Cl 6e 6 6I 18 6I 6e 16 Cr 8 Cr Cl e 1/ Cl 18e 18 I 9 / I e 8 Cr /Cr d. Cl Cl 18 I 9 I 8 Cr Cr c. Cl Cl I 9 I Cr Cr b. Cr 5 6I Cl 1Cl 6 CrI veya 6e 16 Cr 6e 6 6I Cl e 1Cl 18 6I 8 Cr
S I S I (bazik) 0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 65
0İYN TEPKİMELERİKİMYASAL TEPKİMELERİN EŞİTLENMESİ 66 (bazik) I S I S I e / I 8e 10 S 10 5 S d. I I 10 S 10 5 S c. I I S 5 S b. I I S S a. I I S S 5 S 8I I 10 S veya 8e 10 S 8I 8e I 10 5 S 8I 8e I 8e 10 S 10 5 S