11 kimya KA_424

REAKSİYON HIZLARI A) TEPKİME HIZI, ORTALAMA HIZ VE ANLIK HIZ B) TEPKİME HIZININ ÖLÇÜLMESİ C) ÇARPIŞMA TEORİSİ D) AKTİFLEŞME ENERJİSİ E) TEPKİME ISISI VE POTANSİYEL ENERJİ DİYAGRAMLARI Bir arabanın hızı birim zamanda aldığı yoldur. Bir ekmek fırınının hızı belli bir zaman diliminde ürettiği ekmek sayısı olarak alınabilir. Bir araba fabrikasının hızı aylık veya yıllık olarak ürettiği araba sayısı olarak alınabi- lir. İnsan toplulukları yaşamı daha kolay hale getirmek için çeşitli cisim ve olayların hızları ile ilgilenmiş ve zamanla kontrol eder hale gelmiştir. Toplumların yaşamı için kimyasal tepkimelerin hızları daima önemli olmuş- tur. Yaşamı kolaylaştırmak için kimyasal tepkimelerin hız- larını anlamak, kontrol altında tutmak ve daha hızlı hale getirmek gerekir. Kimyasal tepkimelerin hızını artırmak için yapılan çalış- malarda katalizörlerin bulunması ve geliştirilmesi en- düstrinin gelişiminde önemli bir aşamayı oluşturmakta- dır. Kısa zamanda daha fazla ürün elde etmek, verimi artır- mak ve işlemlerin zamanını kısaltmak daima bir hedef olmuştur. 1. BÖLÜM

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge REAKS‹YON HIZLARI A) TEPK‹ME HIZI, ORTALAMA HIZ VE ANLIK HIZ Kimyasal tepkime h›zlar›da di¤er alanlardaki gibi, ÖRNEK bir özellikteki de¤iflimin, de¤iflimin oldu¤u zamana bölümü olarak tan›mlanabilir. Kimyasal tepkimelerde NO2(g) ⎯→ NO(g) + 1/2O2(g) girenlerin ne kadar h›zla tüketildi¤i veya ürünlerin ne kadar h›zla olufltu¤u tepkimelerin h›z›n› oluflturmakta- NO2 gaz›n›n deriflim de¤iflimi incelendi¤inde 100 sa- d›r. Bir kimyasal tepkime, tepkimeye girenlerin za- niyelik bir zaman aral›¤›nda 0,4M’dan 0,35M’a düfltü- manla ürünlere dönüfltü¤ü bir süreçtir. Bu süreçte gi- ¤ü tespit ediliyor. Buna göre O2 gaz›n›n oluflma h›- renlerin miktar› azal›rken, ürünlerin miktar› artar. Tep- z› kaç mol/l.s’dir? kime ilerledikçe, tepkimeye kat›lanlar›n ürünlere dö- nüflüm h›z› azal›r. A) 4.10–3 B) 2.10–3 C) 5.10–4 D) 2,5.10–4 E) 5.10–5 Tepkime h›z›, belirli bir zaman aral›¤›nda olu- flan deriflim de¤iflimidir. ÇÖZÜM Girenler esas al›nm›flsa deriflimdeki azalmadan, ürünler esas al›nm›flsa deriflimdeki artmadan bahse- dilebilir. Deriflimdeki de¤iflim Tepkime h›z› = Zaman aral›¤› r= Δc ESEN YAYINLARI Δt Burada bahse konu olan h›z, ortalama h›z d›r. Belirli bir zaman aral›¤›nda deriflimdeki de¤iflimin, za- mandaki de¤iflime oran›na reaksiyonun ortalama h›z› denir. Reaksiyonun ortalama h›z› n› formülle göster- mek gerekirse, afla¤›daki ba¤›nt› ortaya ç›kar: rort = – Δc(giren) = Δc(ürün) Δt Δt aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) rA = [A] azalma t rB = [B] azalma t rC = [C] artma t = [D] artma Reaksiyonun anl›k h›z›, zamana karfl› deriflimin t rD grafi¤e geçilmesi ile elde edilen e¤riye t an›nda çizi- – 1 rA = – 1 rB = 1 rc = 1 rD len te¤etin e¤imidir. Reaksiyon ilerledikçe anl›k h›z a b c d de¤iflir. Anl›k h›z›n formüle edilmesi afla¤›daki gibi N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) olur: – rN2 = – 1 rH2 = 1 rNH3 r(t) = – dc(giren) = dc(ürün) 3 2 dt dt 73

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge N2(g) + 3H2(g) ⎯→ 2NH3(g) [NO2] mol/l tepkimesinde girenlerin katsay›lar› toplam› 4, ürünle- 0,40 rin katsay›lar› toplam› 2’dir. Sabit s›cakl›k ve sabit ha- cimde zamanla bas›nç azalacakt›r. Bas›nçtaki azalma 0,35 gözlenerek tepkime h›z› hakk›nda fikir ileri sürülebilir. 0,30 N2O5(g) ⎯→ 4NO2(g) + O2(g) 0,25 tepkimesinde sabit s›cakl›k ve sabit hacimde bas›nç artacakt›r. Bas›nç art›fl› gözlenerek tepkime h›z› ölçü- 0,20 lebilir. zaman (s) Ag+(a1q) + Cl–(aq) ⎯→ AgCl(k) 0 200 400 t 600 800 1000 tepkimesinde bas›nç veya hacim de¤iflimi gözlenerek t an›nda çizilen te¤etin e¤imi reaksiyonun tepkime h›z› ölçülemez. t an›ndaki anl›k h›z› olur. r(t) = dc(NO2) ⇒ r(t) =– 0, 325 2. ‹letkenlik De¤iflimi ‹le dt 1000 ‹letkenlik de¤ifliminin araç olarak kullan›lmas› için çözelti ortam›nda gerçekleflen tepkimelerde iyonlar›n = 3, 25.10–4 mol/l.s deriflimi de¤iflmelidir. Ag+(aq) + Cl–(aq) ⎯→ AgCl(k) B) TEPK‹ME HIZINI ÖLÇÜLMES‹ ESEN YAYINLARI Uygulamada tepkime h›z›n› ölçmek için tepkime- tepkimesinde iyonlar›n deriflimi zamanla azalacak, buna ba¤l› olarak iletkenlikte azalacakt›r. ‹letkenlikte- nin bafllad›¤› ve bitti¤i zaman aral›¤› belirlenmelidir. ki azalma gözlenerek tepkime h›z› ölçülebilir. Tepkimeye giren maddelerin miktar›ndaki azalma ve- ya ürünlerin miktar›ndaki artma direk gözlenemedi¤i CO2(g) + H2O(s) ⎯→ H+(aq) + HCO–3(aq) için tepkimedeki baz› özelliklerin zamanla de¤iflimi gözlenerek sonuca ulafl›labilir. Bu özellikler; renk de- tepkimesinde bas›nç azalmas› gözlenerek tepkime ¤iflimi, iletkenlik de¤iflimi, bas›nç de¤iflimi, pH de¤ifli- h›z› ölçülebilece¤i gibi iletkenlik art›fl› gözlenerek de mi, ›s› de¤iflimi, çökelme, hacim de¤iflimi ve ›fl›k ola- tepkime h›z› ölçülebilir. bilir. Yayg›n olarak renk de¤iflimi, iletkenlik de¤iflimi, bas›nç de¤iflimi ve pH de¤iflimi araç olarak kullan›l›r. 3. Renk De¤iflimi ‹le 1. Bas›nç De¤iflimi ‹le Renk de¤ifliminin gözlenebilmesi için tepkimede renkli maddeler bulunmal› ve zamanla renk de¤iflme- Bas›nç de¤ifliminin araç olarak kullan›labilmesi lidir. için tepkimede gazlar›n olmas› ve gazlar›n mol say›- lar›n›n de¤iflmesi gerekir. Sabit s›cakl›k koflulunda Ag+(aq) + Cl–(aq) ⎯→ AgCl(k) hacim sabit tutularak bas›nç de¤iflimi veya bas›nç sa- bit tutularak hacim de¤iflimi gözlem arac› olarak kul- renksiz renksiz beyaz çökelti lan›labilir. verilen tepkimede renk de¤iflimi ve iletkenlik de¤iflimi N2(g) + O2(g) ⎯→ 2NO(g) gözlenerek tepkime h›z› ölçülebilir. tepkimesinde bas›nç veya hacim de¤iflimi araç olarak kullan›lamaz. Nedeni ise girenlerin katsay›lar› topla- C2H4(g) + Br2(s) ⎯→ C2H4Br2(s) m›n›n ürünlerin katsay›lar› toplam›na eflit olmas›d›r. renksiz renkli renksiz 74 (koyu kahverengi) Verilen tepkimede renk de¤iflimi ve bas›nç de¤iflimi gözlenerek tepkime h›z› ölçülebilir.

4. pH De¤iflimi ‹le Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge ÇÖZÜM pH de¤ifliminin araç olarak kullan›labilmesi için tepkime H+ veya OH– iyonlar› olmal› ve bu iyonlar›n deriflimi de¤iflmelidir. 2MnO–4 + 16H++ 10Cl– ⎯→ 2Mn+2+ 8H2O + 5Cl2 tepkimesinde H+ iyonu bulunuyor. Zamanla H+ iyonu deriflimi azalaca¤› için pH artacakt›r. pH de¤erindeki art›fl gözlenerek tepkime h›z› ölçülebilir. ÖRNEK C) ÇARPIfiMA TEOR‹S‹ Afla¤›daki tepkimelerden hangisinde zamanla ba- s›nç düflmesi ölçülerek tepkime h›z› saptanabilir? Kimyasal tepkimeler, bir ba¤ düzenindeki tane- ciklerin (atom, iyon molekül) yeni bir ba¤ düzenine A) N2(g) + O2(g) ⎯→ 2NO(g) geçmesidir. Bir baflka ifade ile ba¤lar k›r›l›r ve yeni B) CH4(g) + 2O2(g) ⎯→ CO2(g) + 2H2O(g) ba¤lar oluflur. C) 2NO(g) + O2(g) ⎯→ 2NO2(g) D) C3H4(g) + 4O2(g) ⎯→ 3CO2(g) + 2H2O(g) ESEN YAYINLARI Bir tepkimenin bafllayabilmesi için maddelerin bir E) 2NH3(g) ⎯→ N2(g) + 3H2(g) araya getirilmesi gerekir. Bir baflka ifade ile tanecikle- rin çarp›flmas› gerekir. Asitler ve bazlar bir araya ge- ÇÖZÜM tirilince kendili¤inden tepkime verir. Ancak, öncelikle bir araya getirilmesi gerekir. ÖRNEK Tanecikler aras›ndaki her çarp›flma tepkime ile sonuçlanmaz. Bir kapta bir arada bulunan metan ga- 2MnO–3(aq) + 16H+(aq) + 5C2O–42(aq) → z› ve hava birbiri ile tepkime vermez. Bunun için bir k›- renkli v›lc›m gerekir. Her tepkimenin bafllamas› için gerekli 2Mn+(a2q) + 10CO2(g) + 8H2O(s) olan enerji farkl›d›r. Taneciklerin enerjilerinin toplam›, renksiz tepkimenin bafllamas› ve devam etmesi için yeterli de¤ilse tepkime gerçekleflmez. Enerjisi yeterli olmad›¤› için çarp›flmalar›na ra¤- men tepkime vermeyen taneciklerin çarp›flmas›na et- kin olmayan çarp›flma denir. Oluflacak moleküllerin geometrik düzeni ve elekt- ron da¤›l›m› çarp›flmalar›n belli bir geometrik do¤rultu- sunda çarp›flmas›n› gerektirir. Uygun geometrik do¤- rultuda çarp›flmayan moleküller tepkime veremez. tepkimesinin h›z›, HCl(g) + HCl(g) ⎯→ H2(g) + Cl2(g) I. Tepkime s›ras›ndaki renk de¤iflimi ölçülerek, H H Cl Cl H Cl II. Tepkime s›ras›nda a盤a ç›kan CO2 gaz›n›n hac- H Cl + H Cl H mi ölçülerek, Cl III. Tepkime s›ras›ndaki elektrik iletkenli¤i ölçülerek saptanabilir; yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? HH A) Yal›nz II B) I ve II C) I ve III H Cl + H Cl H Cl Cl Cl H Cl D) II ve III E) I, II ve III 75

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge ★ Aktifleflme enerjisi Ea ile gösterilir. Eai = ‹leri tepkimenin aktifleflme enerjisi Çarp›flma teorisine göre bir tepkimenin oluflabil- Eag = Geri tepkimenin aktifleflme enerjisi mesi için; ★ Aktifleflme enerjisini bas›nç ve s›cakl›k etkile- 1. Taneciklerin çarp›flmas›, 2. Çarp›flmalar›n etkin çarp›flma (enerjisi yeterli) mez. olmas›, 3. Taneciklerin uygun geometrik do¤rultuda çar- ★ Aktifleflme enerjisini madde miktar› etkilemez. p›flmas› gerekir. ★ Aktifleflme enerjisini katalizör etkiler. D) AKT‹FLEfiME ENERJ‹S‹ E) TEPK‹ME ISISI VE PE D‹YAGRAMLARI Kar›fl›m halinde olan H2 ve O2 tepkime vermez. Tepkime ›s›s›; ★ Ürünlerin potansiyel enerjileri toplam› ile giren- Bir d›fl etki olmad›kça hidrojen ve oksijen kar›fl›m› patlamaz, patlama için bir k›v›lc›m, bir alev ya da ›s› lerin potansiyel enerjileri toplam› aras›ndaki farkt›r. gereklidir. Odun, kömür, mum, ka¤›t gibi maddeler ha- vada uzun süre de¤iflmeden durabilir. Tutuflmalar› ΔH = PEürünler – PEgirenler için, s›cakl›k, alev, sürtünme ya da ›s› gerekir. ★ K›r›lan ba¤lar›n enerjilerinin toplam› ile oluflan Bir tepkimenin bafllayabilmesi için gerekli olan en ba¤lar›n enerjileri toplam› aras›ndaki farkt›r. düflük enerji miktar›na aktifleflme enerjisi veya eflik enerjisi denir. ΔH = K›r›lan ba¤lar›n – Oluflan ba¤lar›n Bu bir enerji engelidir. Bu enerji engelini aflan ve enerjilerinin enerjilerinin uygun geometrik do¤rultuda çarp›flan tanecikler ara- s›nda tepkime gerçekleflebilir. toplam› toplam› ★ ‹leri tepkimenin aktifleflme enerjisi ile geri tep- ESEN YAYINLARI kimenin aktifleflme enerjisi aras›ndaki farkt›r. Taneciklerin çarp›flarak ürüne dönüflebilmeleri ΔH = Eai – Eag için gerekli olan minimum enerji, bir di¤er ifade ile ak- ★ Ürünlerin molar oluflma ›s›lar›n›n toplam› ile tifleflme enerjisi küçük ise fazla molekülün kinetik girenlerin molar oluflma ›s›lar›n›n toplam› aras›ndaki enerjisi bu engeli aflar ve tepkime h›zl› gerçekleflir. farkt›r. Aktifleflme enerjisi yüksek ise çok az molekülün ΔH°T = ΔH°ürünler – ΔH°girenler kinetik enerjisi bu enerji engelini aflabilir ve tepkime yavafl gerçekleflir. Bir tepkimenin çeflitli evrelerindeki potansiyel enerji ve potansiyel enerjideki de¤iflmeleri gösteren tanecik say›s› grafiklere potansiyel enerji diyagramlar› denir. Dü- fley koodinat potansiyel enerji de¤iflimini, yatay koor- Ea dinat ise tepkimenin çeflitli evrelerini içeren tepkime koordinat›n› gösterir. A potansiyel enerji (kkal) B kinetik enerji A A bölgesinde bulunan tanecikler uygun geometrik TL do¤rultuda çarp›flsalar bile tepkime gerçekleflmez. Enerjileri aktifleflme enerjisini aflmam›flt›r. YW B bölgesindeki taneciklerin kinetik enerjileri Ea XZ baraj›n› aflt›¤› için bu taneciklerin uygun geometrik tepkime do¤rultuda çarp›flmas› tepkime ile sonuçlan›r. koordinat› ★ Aktifleflme (aktivasyon) enerjisine eflik enerjisi X = Girenlerin potansiyel enerjisi de denir. Y = Aktifleflmifl kompleksin potansiyel enerjisi Z = Ürünlerin potansiyel enerjisi 76

L = Geri tepkimenin aktifleflme enerjisi Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge W = Tepkime ›s›s› T = ‹leri tepkimenin aktifleflme enerjisi tifleflmifl bir kompleksi oluflturmak ve bir enerji ener- Ekzotermik tepkimelerde Eai < Eag’dir. gilini aflmak için yeterli enerji kazand›¤›nda ancak bir tepkime meydana gelir. ‹ki molekül birbirine yaklafl›r PE(kkal) Eag ve karfl›laflma an›nda moleküllerin flekli bozulur. Gaz 80 ΔH faz›ndaki tepkimelerde bu karfl›lama ve bozulma du- rumu, çarp›flma teorisinin çarp›flmas›na karfl›l›k gel- Eai mektedir. Çözeltilerdeki yaklaflma, çözücü molekülle- 20 ri aras›nda zikzak yürüflüyle olmaktad›r. Tepkimeye giren moleküllerin karfl›lafl›p çevrelerindeki çözücü –30 moleküllerin fliddetli vurufllar›na maruz kalmas› s›ra- s›nda moleküllerin bozulmas› oluflabilmektedir. Gaz- tepkime larda çarp›flma, çözeltilerde vurufl aktifleflmifl komp- koordinat› leksin oluflmas›na yol açar. ΔH = Eai – Eag Aktifleflmifl kompleks, enerji engelininin tepe nok- PE(giren) = 20 kkal tas›na karfl›l›k gelmektedir. PE(ürün) = –30 kkal ESEN YAYINLARI ÖRNEK Eai = 60 kkal XY(g) + 1/2Y2(g) ⎯→ XY2(g) Eag = 110 kkal tepkimesinin ileri aktifleflme enerjisi 70 kkal’dir. ΔH = 60 – 110 XY ve XY2’nin molar oluflma ›s›lar› –24 ve –96 kkal = –50 kkal oldu¤una göre, ΔH = PE(ürün) – PE(giren) = –30 – 20 = –50 kkal Endotermik tepkimelerde Eai > Eag’dir. I. Tepkime ›s›s› ΔH =–72 kkal’dir. II. Tepkimenin geri aktifleflme enerjisi PE(kkal) Eag = 142 kkal’dir. 120 III. Oda s›cakl›¤›nda XY daha kararl›d›r. Eag yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? 30 Eai ΔH A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III –10 ÇÖZÜM tepkime koordinat› ΔH = Eai – Eag PE(giren) = –10 kkal PE(giren) = 30 kkal Eai = 130 kkal Eag = 90 kkal ΔH = 130 – 90 = 40 kkal ΔH = PE(ürün) – PE(giren) = 30 – (–10) = 40 kkal Aktifleflmifl kompleks teorisinde, iki molekül; ak- 77

K‹MYASAL REAKS‹YONLARIN HIZLARI VE K‹MYASAL DENGE ÇÖZÜMLÜ SORULAR – 1 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. 2CO(g) + O2(g) ⎯→ 2CO2(g) 3. 2N2O5(g) ⎯→ 4NO2(g) + O2(g) 2 litrelik bir kapta gerçekleflen tepkimede O2 ga- N2O5’in deriflimi 40 saniyede 8.10–3M’dan z›n›n mol say›s›, 10 dakika içinde 0,66 molden 2.10–3M’a düfltü¤üne göre NO2 ve O2 gazlar›n›n 0,6 mole düflmüfltür. oluflma h›zlar› kaçar mol/l.s’dir? CO gaz›n›n tepkime h›z› kaç mol/l.s’dir? A) 2,5.10–5 B) 5.10–5 C) 1.10–5 rNO2 rO2 D) 1.10–4 E) 5.10–4 ⎯⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯⎯ A) 1,5.10–4 7,5.10–4 ÇÖZÜM B) 3.10–4 7,5.10–5 C) 1,5.10–5 7,5.10–5 D) 3.10–5 3.10–5 E) 2.10–4 3.10–4 ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI 2. 4NH3(g) + 5O2(g) ⎯→ 4NO(g) + 6H2O(g) 100 saniyede 0,4 mol NH3 gaz›n›n harcand›¤› tepkimede, H2O(g)’nun oluflma h›z› kaç mol/saniyedir? A) 2.10–3 B) 2,4.10–3 C) 3.10–3 D) 4.10–3 E) 6.10–3 4. H2(g) + I2(g) ⎯→ 2HI(g) ÇÖZÜM renksiz menekfle renksiz Yukar›daki tepkimenin h›z›n› ölçmek için, I. Bas›nç de¤iflimi II. Renk de¤iflimi III. ‹letkenlik de¤iflimi özelliklerinden hangileri kullan›labilir? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) II ve III 78

ÇÖZÜM Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge ÇÖZÜM 5. I. CH3COOH(aq)+OH–(aq)⎯→CH3COO–(aq)+ H2O(s) 7. 4NH3(g) + 3O2(g) ⎯→ 2N2(g) + 6H2O(g) II. Mg+2(aq) + C2O4–2(aq) ⎯→ MgC2O4(k) tepkimesinde, belli bir zaman aral›¤›nda, N2 gaz›- III. CN–(aq) + H3O+(aq) ⎯→ HCN(aq) + H2O(s) n›n oluflma h›z› 3.10–3 mol/l.s oldu¤u saptan›yor. Yukar›da verilen tepkimelerden hangilerinin Bu zaman aral›¤›nda NH3’ün harcanma h›z› ve tepkime h›z› iletkenlik de¤iflimi gözlenerek öl- H2O’nun oluflma h›z› kaç mol/l.s’dir? çülebilir? ⎯NH⎯3’⎯ün⎯h⎯arc⎯a⎯nm⎯a⎯ ⎯H2⎯O’⎯nu⎯n ⎯olu⎯flm⎯a⎯ A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II A) 3.10–3 6.10–3 D II ve III E) I,II ve III B) 6.10–3 4.10–3 C) 6.10–3 6.10–3 ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI D) 6.10–3 9.10–3 E) 3.10–3 1,2.10–3 ÇÖZÜM 6. I. Fe2O3(k) + 3H2(g) ⎯→ 2Fe(k) + 3H2O(g) II. CO2(g) + 2H2O(s) ⎯→ CH4(g) + 2O2(g) III. NO(g) + H2(g) ⎯→ 1 N2(g) + H2O(s) 8. Mg(k) + 2H+(aq) ⎯→ Mg+(a2q) + H2(g) 2 tepkimesinde 4 dakikada NK’da 448 mililitre H2 Yukar›daki tepkimelerin hangilerinde tepkime gaz› oluflmaktad›r. h›z› tepkime s›ras›nda bas›nç artmas› ile sap- H+ iyonlar›n›n harcanma h›z› kaç mol/dak’d›r? tanabilir? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) II ve III A) 1 B) 0,1 C) 0,01 D) 0,05 E) 0,005 79

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 10. 2NOCl ⎯→ 2NO + Cl2 ÇÖZÜM Tepkimesinde ileri aktifleflme enerjisi (Eai) 23 kkal, geri aktifleflme (Eag) 4,6 kkal’dir. Buna göre, 0,15 mol NOCl’nin bozunmas› s›- ras›ndaki ›s› de¤iflimi nedir? A) +18,4 B) +2,76 C) +2,30 D) +1,38 E) –2,76 ÇÖZÜM 9. Cu+(a2q) + Zn(k) ⎯→ Cu(k) + Zn+(a2q) ESEN YAYINLARI 11. CH4 + CO ⎯→ CH3CHO tepkimesi için ileri aktifleflme enerjisi 49,9 kkal, mavi renksiz geri aktifleflme enerjisi 45,4 kkal’dir. Yukar›da verilen tepkimenin h›z›n› ölçmek 4 gram CH4 gaz›n›n yeterli miktarda CO ile tep- için, kimesi s›ras›ndaki ›s› de¤iflimi kaç kkal’d›r? I. Renk de¤iflimini gözlemek, (C = 12, H = 1) II. Çözeltinin iletkenlik de¤iflimini gözlemek, III. Bas›nç de¤iflimini gözlemek ifllemlerinden hangilerinin yap›lmas› do¤ru A) +1,125 B) +2,25 C) +4,5 D) +1,35 E) +12,475 olur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II ÇÖZÜM D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM 80

K‹MYASAL REAKS‹YONLARIN HIZLARI VE K‹MYASAL DENGE ALIfiTIRMALAR – 1 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. C2H4(g) + Br2(s) ⎯→ C2H4Br2(g) 4. PCl3(g) + Cl2(g) ⎯→ PCl5(g) Tepkimesinin h›z›, koyu renksiz I. Toplam kütledeki de¤iflme kahverengi II. PCl3’ün k›smi bas›nc›n›n azalmas› Yukar›da verilen tepkimenin h›z›n› ölçmek III. Toplam bas›nçtaki de¤iflme için, hangilerinin gözlenmesi ile izlenemez? I. Bas›nç de¤ifliminin ölçülmesi, II. Renk de¤ifliminin ölçülmesi, III. ‹letkenlik de¤ifliminin ölçülmesi ifllemlemlerinden hangilerinin yap›lmas› do¤- ru olur? 2. Mg(k) + 2H+(aq) ⎯→ Mg+(a2q) + H2(g) ESEN YAYINLARI 5. 2NO(g) + O2(g) ⎯→ 2NO2(g) tepkimesinde 1200 saniyede 0,06 g Mg(k) harca- tepkimesindeki maddelerden NO ve NO2’nin mo- n›yor. Buna göre, lar oluflma ›s›lar› s›ras›yla +21,6 ve +7,9 kkal’dir. a) H+ iyonlar›n›n tepkimeye girme h›z› kaç Tepkimenin ileri aktifleflme enerjisi 4,5 kkal mol/dakika olur? (Mg = 24) ise geri tepkimenin aktifleflme enerjisi kaç b) H2 gaz›n›n a盤a ç›kma h›z› NK’da kaç lit- re/dakikad›r? kkal’dir? 3. X(k) + H2O(s) ⎯→ XOH(k) + 1/2H2(g) 6. I. N2(g) + 3H2(g) ⎯→ 2NH3(g) H2O(s) ve XOH(k)’›n molar oluflma ›s›lar› s›ras›yla II. CO2(g) + H2(g) ⎯→ CO(g) + H2O(g) –68 ve +50 kkal’dir. Tepkimenin ileri aktifleflme III. CH4(g) + CO(g) ⎯→ CH3CHO(g) enerjisi 140 kkal’d›r. Buna göre, IV. 4N2(g) + 3O2 ⎯→ 2N2(g) + 6H2O(g) a) Tepkime ›s›s› kaç kkal’dir? Yukar›da verilen tepkimeler için, b) Geri tepkimenin aktifleflme enerjisi kaç a) Hangilerinde bas›nc›n artmas› izlenerek tepki- kkal’dir? me h›z› ölçülebilir? b) Hangilerinde bas›nc›n azalmas› izlenerek tep- kime h›z› ölçülebilir? 81

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 10. PE(kkal) 7. I. 2C(k) + O2(g) ⎯→ 2CO(g) 60 II. C(k) + O2(g) ⎯→ CO2(g) III. 2CO(g) + O2(g) ⎯→ 2CO2(g) 40 Yukar›daki tepkimelerden hangilerinin h›z› sa- X+Y bit hacim ve s›cakl›kta bas›nc›n zamanla art›- fl› izlenerek ölçülebilir? –10 Z+T TK X(g) + Y(g) ⎯→ Z(g) + T(g) tepkimesinin potansiyel enerji-tepkime koordinat› grafi¤i verilmifltir. Buna göre, a) Tepkime ›s›s› kaç kkal’dir? b) ‹leri tepkimenin aktifleflme enerjisi kaç kkal’dir? c) Geri tepkimenin aktifleflme enerjisi kaç kkal’dir? 8. IO–3(aq) + 5I–(aq) + 6H+(aq) ⎯→ 3I2(aq) + 3H2O(s) ESEN YAYINLARI 11. 250 ml’lik bir kapta sabit s›cakl›kta 1 mol X ve 2 Tepkimesinin h›z›n› ölçmek için, mol Y ile gerçeklefltirilen; I. ‹letkenlik de¤iflimi X(g) + 3Y(g) ⎯→ 2Z(g) II. pH de¤iflimi tepkimesinde ilk 150 saniye sonunda kapta Z de- III. Bas›nç de¤iflimi riflimi 4 mol/litre olmaktad›r. Bu durumda; özelliklerinden hangileri kullan›labilir? a) Kaptaki X gaz› kaç moldür? b) Kaptaki Y gaz›n›n deriflimi kaç mol/litre’dir? c) Z’nin oluflma h›z› kaç mol/l.dak’d›r? 9. 3C(k) + 2Fe2O3(k) ⎯→ 4Fe(k) + 3CO2(g) 12. I. 3O2(g) ⎯→ 2O3(g) tepkimesinde 1200 saniyede 0,72 g karbon har- II. C(k) + 1/2O2(g) ⎯→ CO(g) III. C(k) + O2(g) ⎯→ CO2(g) can›yor. Buna göre CO2 gaz›n›n oluflma h›z› IV. CaO(k) + CO2(g) ⎯→ CaCO3(k) kaç mol/dak’d›r? (C = 12) Sabit hacim ve s›cakl›kta gerçekleflen yukar›- daki tepkimelerden hangilerinin tepkime h›z› bas›nc›n zamanla azalmas› izlenerek ölçülebi- lir? 82

REAKSİYON HIZININ BAĞLI OLDUĞU ETKENLER A) TEK BASAMAKLI TEPKİMELER B) ÇOK BASAMAKLI TEPKİMELER C) REAKSİYON HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER Sağlıklı olma, birçok tepkime arasındaki dengeyi temsil eder. Kimyasal tepkimelerin hızı biyoloji ve tıp açısından da önemli olmuştur. Hastalıklar çoğunlukla, biyolojik açıdan önemli olan tepkimelerin hızlarının değişmesinin bir göstergesidir. Vücudumuzda binlerce kimyasal tepkime belli bir düzen içerisinde gerçekleş- mektedir. Bu tepkimeler ve tepkime hızları kontrol altın- dadır. Vücudumuz ve çevremizde gerçekleşen tepkimeleri ve tepkime hızlarını bilmek önemlidir. Günlük yaşantımızın her evresinde kimyasal tepkimelerin ne kadar sürede gerçekleştiğini bilmek, kontrol etmek, hızlandırmak veya yavaşlatmak önemlidir. Yakacakların hangi ortamda tepkime verip, vermiye- ceklerini bilmek, güvenli ortamda saklamak veya gerek- tiğinde kullanmak önemli bir olgudur. Bu örnekler çoğal- tılabilir. Tepkime hızlarını bilmek, gerektiğinde hızlandır- mak veya gerektiğinde yavaşlatmak endüstriyel toplulu- ğun sürekli hedefleri arasındadır. 2. BÖLÜM

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge REAKS‹YON HIZININ BA⁄LI OLDU⁄U ETKENLER A) TEK BASAMAKLI TEPK‹MELER Üç molekülü tepkimelerin bir basamakl› olmas›na Basit tepkimeler tek bir ad›mda gerçekleflebilir. pek rastlanmaz. Bu tür tepkimelerin ço¤u bir seri temel tepkime üzerinden gerçekleflir. Bir temel tepki- Bu durumda h›z denklemindeki maddelerin üsleri ile menin molekülaritesi, bu ad›mda yer alan tepkimeye tepkime denklemindeki girenlerin katsay›lar› ayn›d›r. giren türlerin say›s›n› ifade eder. XY(g) + Y3(g) ⎯→ XY2(g) + Y2(g) NO2(g) + NO2(g) ⎯→ NO(g) + NO3(g) tepkimesinin h›z denklemi tepkimesinin molekülaritesi; iki moleküllüdür. r = k[XY][Y3] dir. Bu örnekte XY’nin katsay›s› ile [XY]’nin derecele- B) ÇOK BASAMAKLI TEPK‹MELER ri ayn›d›r. Y3’ün katsay›s› ile [Y3]’nin derecesi ayn›d›r. Bu tepkime tek bir basamaktan oluflmaktad›r. 1. Tepkime Mekanizmas› H›z ifadesinde yer alan tepkimeye girenlerin deri- Bir tepkimede çarp›flmas› gereken molekül say›- flimleri ile tepkime h›z› aras›ndaki orant› sabitidir ve s› ikiden fazla ise tepkime bir ad›mda gerçekleflmez. h›z sabiti olarak adland›r›l›r. Tepkimedeki girenlerin katsay›lar› ile tepkimenin h›z denklemi farkl›d›r. Tepkime h›z›n›, h›z sabiti ve girenlerin deriflimle- rine ba¤layan ba¤›nt› h›z yasas› olarak bilinir. Tepki- 2NO(g) + F2(g) ⎯→ 2NOF(g) meye girenlerin deriflimleri ve bafllang›ç h›z›n› kulla- tepkimesinin h›z denklemi, narak h›z sabitini hesaplayabiliriz. ESEN YAYINLARI r = k[NO][F2] dir. Bu örnekte görüldü¤ü gibi r = k.[girenlerin deriflimi] NO’nun katsay›s› ile [NO]’nun derecesi ayn› de¤ildir. r Bu tepkime tek bir ad›mda oluflmamaktad›r. k = [Girenlerin deriflimi] Bir tepkimenin olufltu¤u basit ad›mlar›n tü- h›z yasas› flöyledir; müne tepkime mekanizmas› denir. aA(g) + bB(g) ⎯→ cC(g) + dD(g) Tepkime mekanizmas› bir kimyasal tepkimenin r = k[A]a[B]b ayr›nt›lar›n› gösteren tek basamakl› basit tepkimeler- den oluflan tepkimeler dizisidir. Basit tepkimeler ya tek bir molekülün parçaland›¤›, bir moleküllü, ya da iki molekülün çarp›flt›¤› iki moleküllü • Mekanizma net tepkimenin stokiyometrisi ile ba¤- tepkimelerdir. Üç molekülünün ayn› anda çarp›flt›¤›, üç daflmal›d›r. moleküllü tek basamakl› tepkimelere pek rastlanamaz. • Mekanizma deneysel olarak bulunan h›z yasas› Bir tek basamakl› tepkimede h›z yasas›nda ile uyum içinde olmal›d›r. deriflimlerin üstleri, denklefltirilmifl kimyasal tep- kimedeki katsay›lar ile ayn›d›r. Bir tepkimedeki basit ad›mlar›n h›zlar› farkl› olur. aA(g) + bB(g) ⎯→ cC(g) + dD(g) HBr + O2 ⎯→ HOOBr (yavafl) r = k[A]x [B]y HOOBr + HBr ⎯→ 2HOBr (h›zl›) x = a ve y = b olur. HBr + HOBr ⎯→ H2O + Br2 (h›zl›) Yukar›da mekanizmas› verilen tepkimenin denk- Tepkimenin toplam derecesi, tüm üslerin toplam›- lemi, d›r. Tepkimenin derecesi; x + y dir. Kimyasal tepki- meler derecesine ba¤l› olarak s›f›r›nc›, birinci, ikinci 4HBr + O2 ⎯→ 2H2O + 2Br2 dir. veya üçüncü dereceden tepkimeler fleklinde kendi Bu tepkime tek bir basamakta gerçekleflseydi, içinde grupland›r›l›rlar. Tepkime derecesi 1/2, 3/2, 5/2 tepkime h›z›n›n denklemi, de¤erler alabilsede derecesi üçten büyük tepkimelere rastlanmam›flt›r. Bunun nedeni üç ya da daha fazla r = k[HBr]4[O2] say›da molekülün ayn› anda bir araya gelerek etkin bir flekilde çarp›flma ihtimalinin olmamas›d›r. olarak yaz›l›rd›. 84

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge Ancak, bu tepkimenin h›z denklemi; Bir çok tepkime belirli bir maddenin derecesine göre s›- n›fland›r›labilmektedir. H›z denkleminde bir maddenin r = k[HBr][O2] dir. üssü o maddenin derecesi olarak bilinmekte ve toplam Bunun nedeni ise, tepkime h›z›n›n denkleminin derece, tek tek derecelerin toplam› olarak al›nmaktad›r. yavafl ad›m taraf›ndan belirlenmesidir. Tepkimenin h›z denklemi; k[A]a [B]b ise Tek bir ad›mda gerçekleflmeyen ve bir mekaniz- tepkimenin, A’ya göre derecesi a ve B’ye göre b dir. mas› bulunan tepkimeler için özetlenirse; Tepkimenin toplam derecesi ise; toplam derece : (a + b) dir. Tepkime mekanizmas› en az iki basit ad›m (basa- Bir tepkimenin h›z ifadesi; mak) dan oluflur. r = k [BrO–3] [Br–] [H+]2 dir. tepkimenin toplam derecesi; Mekanizmadaki ad›mlar›n h›zlar› farkl› olur. Bir tane en yavafl ad›m bulunur. Bir tek basit basamaktan a+b+c=1+1+2 daha fazla basamak üzerinden yürüyen tepkimelerin h›zlar›, h›z› belirleyen basamak olarak adland›r›lan en =4 yavafl basamak taraf›ndan belirlenir. Net tepkimenin h›z denklemi yavafl ad›m tepkime denklemine göre ÖRNEK yaz›l›r. Tepkimenin h›z›, en yavafl ad›m›n h›z›na eflit- tir. Tepkimenin h›z denklemi yavafl ad›mdaki madde- X(g) + Y(g) ⎯→ Z(g) lerin katsay›lar›na göre yaz›l›r. tepkimesinde farkl› deriflimlerle yap›lan deneylerin sonuçlar› afla¤›da verilmifltir. 2A(g) + B(g) ⎯→ C(g) + D(g) Deney [X] [Y] [Z]’nin oluflma h›z› tepkimesinin, tepkime mekanizmas› afla¤›da veriliyor. ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ A(g) + A(g) ⎯→ C(g) + E(g) (Yavafl) ESEN YAYINLARI 1 0,1 0,1 2,5.10–2 2 0,1 0,2 0,1 B(g) + E(g) ⎯→ D(g) (H›zl›) 3 0,2 0,2 0,2 4 0,4 0,4 1,6 Mekanizmadaki I. ad›m, II. ad›ma göre yavaflt›r. Buna göre, h›z denklemi afla¤›dakilerden hangisidir? Tepkimenin h›z denklemi yavafl basamaktaki girenle- rin katsay›lar›na göre yaz›l›r. A) k[X][Y] B) k[X]2[Y] C) k[X][Y]2 D) k[Y]2 E) k[X]2[Y]2 r = k[A][A] ÇÖZÜM = k[A]2 dir. H›z denkleminde kullan›lan k sabitine h›z sabi- ti denir. H›z sabitini; ★ S›cakl›k etkiler. S›cakl›k artt›kça k artar. ★ Katalizör etkiler. ★ Tepkimenin cinsine ba¤l›d›r. ★ Deriflim, bas›nç ve hacim de¤iflimi etkilemez. ★ Heterojen tepkimelerde temas yüzeyinin de¤ifltirilmesi h›z sabitini de¤ifltirir. 2. H›z Denklemi ve Dereceleri Bir tepkimenin denkleminin bilinmesi, h›z denkle- mini yazmak için yeterli de¤ildir. H›z denklemini, ya- vafl ad›m› ve k sabitini belirlemek için sabit s›cakl›kta farkl› deriflimlerle deneyler yap›l›r. Farkl› deriflimlerin tepkime h›z›na etkisi belirlenerek h›z denklemi belirle- nir. 85

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 3. Ara ürün ve katalizör ÇÖZÜM Bir tepkimenin mekanizmas›nda; bir ad›mda olu- flan, daha sonraki ad›mda tepkimeye giren ve kal›c› olmayan maddelere ara ürün denir. Ara ürünler tepkime mekanizmas›ndaki denklem- lerde yer al›r. Ancak, net tepkimede yer almaz. A(g) + A(g) ⎯→ C(g) + E(g) (yavafl) ÖRNEK B(g) + E(g) ⎯→ D(g) (h›zl›) Mekanizmas› yukar›da verilen A + B ⎯→ C + D (yavafl) 2A(g) + B(g) ⎯→ C(g) + D(g) A + C ⎯→ B (h›zl›) tepkimesinde; Mekanizmas› yukar›da verilen tepkime için, I. Toplu tepkime; A ve B girenleri oluflturmaktad›r. 2A + B ⎯→ D dir. C ve D ürünleridir. E ise ara üründür. II. Ara ürün C’dir. II. Katalizör B’dir. Katalizör, tepkimeye giren, tepkime h›z›n› de¤iflti- yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? ren ve tepkime sonunda de¤iflikli¤e u¤ramadan ç›kan maddelerdir. Tepkime denkleminde yer almayan ka- A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II talizör mekanizmadaki ad›mlar› oluflturan tepkime denklemlerinde yer al›r. D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM SO2 + NO2 ⎯→ SO3 + NO (yavafl) ESEN YAYINLARI NO + 1/2O2 ⎯→ NO2 (h›zl›) Mekanizmas› yukar›da verilen SO2(g) + 1/2O2(g) ⎯→ SO3(g) ÖRNEK tepkimesinde; tepkimeye giren maddeler SO2 ve O2’dir. Ürün SO3’tür. Ara ürün NO’dur. Katalizör ise NO2’dir. 2A(g) + B(g) ⎯→ 2C(g) ÖRNEK tepkimesi için belli bir s›cakl›kta yap›lan deneylerden A(g) + B(g) ⎯→ C(g) + D(g) (yavafl) afla¤›daki sonuçlar al›nm›flt›r. Bafllang›ç h›z› B(g) + D(g) ⎯→ E(g) (h›zl›) Deney [A] [B] mol/l.s ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Mekanizmas› yukar›da verilen, 1 0,1 0,01 6.10–3 A(g) + 2B(g) ⎯→ C(g) + E(g) 2 0,2 0,01 1,2.10–2 tepkimesi için; 3 0,2 0,02 2,4.10–2 I. H›z denklemi k[A][B]2 dir. Buna göre, II. D ara üründür. III. C katalizördür. I. Mekanizmas› en az iki basamakl›d›r. II. H›z denklemi k[A][B]’dir. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? III. H›z sabiti k = 6’d›r. A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? D) I ve II E) I, II ve III A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III 86

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge ÇÖZÜM ÖRNEK 2X(g) + 3Y(g) ⎯→ 2Z(g) tepkimesinin h›z ba¤›nt›s›n› belirlemek için sabit s›cak- l›kta farkl› deriflimlerle yap›lan deneylerin sonuçlar›; Tepkime h›z› Deney [X] [Y] mol/l.s ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 1 0,1 0,04 2 2 0,2 0,01 4 3 0,4 0,01 16 oldu¤una göre, I. Tepkimenin h›z ba¤›nt›s› k[X]2[Y]1/2 dir. II. Tepkime mekanizmas› en az iki basamakl›d›r. III. [X] = 0,2M, [Y] = 0,04M oldu¤unda tepkime h›z› 8 mol/l.s olur. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM ÖRNEK ESEN YAYINLARI P.E(kkal) 90 75 60 45 30 15 T.K Potansiyel enerji de¤iflimi grafikteki gibi olan tepkime için, I. Tepkime ekzotermiktir. II. Tepkime iki basamakl›d›r. III. Katalizör kullan›l›rsa I. ad›m›n aktifleflme enerjisini düflürür. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM 87

K‹MYASAL REAKS‹YONLARIN HIZLARI VE K‹MYASAL DENGE ÇÖZÜMLÜ SORULAR – 2 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. 3X(g) + 2Y(g) + Z(g) ⎯→ 2L(g) + T(g) 2. 2H2(g) + 2NO(g) ⎯→ N2(g) + 2H2O(g) tepkimesinin h›z denklemi; fleklindeki gaz tepkimesinde mekanizmay› belir- r = k[NO]2[H2] fleklinde oldu¤una göre, sabit s›cakl›kta tepki- lemek için yap›lan deneyler ve tepkimenin h›zlar› me kab›n›n hacim 1/3’üne kadar s›k›flt›r›ld›- afla¤›daki gibidir. ¤›nda tepkime h›z› bundan nas›l etkilenir? Tepkime h›z› Deney [X] [Y] [Z] mol/l.s A) 3 kat›na ç›kar. B) 1/3’üne iner. ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ C) 9 kat›na ç›kar. D) De¤iflmez. E) 27 kat›na ç›kar. 1 0,2 0,1 0,01 2.10–8 2 0,2 0,2 0,01 8.10–8 ÇÖZÜM 3 0,1 0,1 0,01 1.10–8 4 0,1 0,1 0,02 1.10–8 Buna göre, tepkime mekanizmas›n›n en yavafl ad›m› nedir? A) 2Y + X + Z ⎯→ B) 2X + Z ⎯→ C) 2Y + X ⎯→ D) 2Y + 2X + Z ⎯→ E) 2Y + X + 2Z ⎯→ ÇÖZÜM 3. 2X(g) + 3Y(g) ⎯→ X2Y3(g) tepkimesi için belli bir s›cakl›kta farkl› deriflimlerle deneyler yap›larak afla¤›daki veriler elde ediliyor. Tepkime h›z› ESEN YAYINLARI Deney [X] [Y] mol/l.s ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 1 0,1 0,1 1.10–4 2 0,2 0,2 4.10–4 3 0,4 0,2 4.10–4 Buna göre, tepkimenin h›z sabiti afla¤›dakiler- den hangisidir? A) 0,001 B) 0,01 C) 0,03 D) 0,04 E) 0,05 ÇÖZÜM 88

4. NO(g) + 1/2O2(g) ⎯→ NO2(g) Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge SO2(g) + NO2(g) ⎯→ SO3(g) + NO(g) ÇÖZÜM fleklinde mekanizma ad›mlar› verilen tep- kimede ara ürün ve katalizör afla¤›dakilerden hangisidir? Ara ürün Katalizör ⎯⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯⎯ A) NO2 B) NO SO2 SO3 C) NO2 NO D) SO2 E) NO NO NO2 ÇÖZÜM 7. 2X(g) + 3Y(g) ⎯→ Z(g) tepkimesi için yap›lan deney sonuçlar› afla¤›daki gibidir. Tepkime h›z› Deney [X] [Y] mol/l.s ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 0,01 1.10–4 1 0,01 ESEN YAYINLARI 2 0,02 0,02 8.10–4 5. CO(g) + NO2(g) ⎯→ CO2(g) + NO(g) 3 0,01 0,02 4.10–4 Tepkimesi için ileri aktifleflme enerjisi 32 kkal’dir. Tepkimenin geri aktifleflme enerjisi ise 85 kkal’dir. Bu sonuçlara göre, tepkimenin h›z sabitinin 0,1 mol NO oluflumu s›ras›nda ›s› de¤iflimi kaç kkal’dir? say›sal de¤eri nedir? A) 100 B) 50 C) 10 D) 0,1 E) 0,01 ÇÖZÜM A) 11,7 B) –10,6 C) +10,6 D) –5,3 E) +5,3 ÇÖZÜM 6. Mg(k) + 2HCl(aq) ⎯→ MgCl2(aq) + H2(g) tepkimesinde NK’da 4,48 litre H2 gaz› 40 saniye- de elde edildi¤ine göre, HCl’nin harcanma h›z› kaç mol/s’dir? A) 10–1 B) 2.10–1 C) 4.10–1 D) 5.10–2 E) 1.10–2 89

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 8. I. N2(g) + 3H2(g) ⎯→ 2NH3(g) 10. X(k) + YZ2(g) ⎯→ XZ2(g) + 1/2Y2(g) II. S(k) + O2(g) ⎯→ SO2(g) Yukar›daki tepkimenin ileri aktifleflme enerjisi 25, III. H2(g) + 1/2 O2(g) ⎯→ H2O(g) geri aktifleflme enerjisi 60 kkal’dir. Yukar›daki tepkimelerden hangilerinin h›z› ba- YZ2’nin molar oluflma ›s›s› 12 kkal ise XZ2’nin molar oluflma ›s›s› kaç kkal’dir? s›nç de¤iflimi ile ölçülemez? A) –23 B) 23 C) 47 D) –46 E) –35 A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM ÇÖZÜM 11. XO2(g) ⎯→ XO(g) + 1/2O2(g) tepkimesinde XO2’nin deriflimi 600 saniyede 0,05 molardan 0,04 molara düfltü¤üne göre, ESEN YAYINLARI O2 gaz›n›n oluflma h›z› kaç mol/l. dak’d›r? A) 1.10–3 B) 5.10–3 C) 1.10–4 D) 5.10–4 E) 2.10–4 9. A(g) + 2B(g) ⎯→ 3C(g) tepkimesi tek basamakta oluflmaktad›r. Bu tepki- menin t °C’deki h›z› 2.10–4 mol/l.s’dir. ÇÖZÜM Ayn› s›cakl›kta B ve C’nin tepkime h›zlar› ne olur? ⎯r⎯B ⎯ ⎯⎯rC⎯⎯ A) 2.10–3 4.10–4 B) 4.10–4 4.10–4 C) 4.10–4 6.10–4 D) 6.10–4 6.10–4 E) 6.10–4 4.10–4 ÇÖZÜM 90

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 12. Tepkime denklemi H›z denklemi I. A2 + 2B2 ⎯→ 2AB2 r = k[A2][B2] II. 2A2 + C2 ⎯→ 2A2C r = k[A2]2 III. A2 + D2 ⎯→ 2AD r = k[A2][D2] H›z denklemleri verilen yukar›daki tepkimeler- den hangileri kesinlikle çok basamakl›d›r? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) II ve III ÇÖZÜM 14. A(g) + 3B(g) ⎯→ C(g) + D(g) tepkime mekanizmas›, A + 2B ⎯→ C (Yavafl) 13. 3A(g) + 2B(g) + C(g) ⎯→ 2D(g) + E(g) C + B ⎯→ D + E (H›zl›) fleklinde oldu¤una göre, tepkime kab›n›n hacmi tepkimesinde, tepkime mekanizmas›ndaki yavafl yar›ya düflürüldü¤ünde tepkime h›z› nas›l de- ad›m denklemini belirlemek için yap›lan deneyle- ESEN YAYINLARI ¤iflir? rin sonuçlar› afla¤›da verilmifltir. A) 1 ’e düfler B) 1 ’e düfler. 8 4 Tepkime h›z› Deney [A] [B] [C] mol/l.s C) 4 kat›na ç›kar D) 8 kat›na ç›kar. ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ E) 16 kat›na ç›kar. 1 0,1 0,1 0,1 4.10–3 2 0,1 0,2 0,1 8.10–3 3 0,2 0,2 0,1 3,2.10–2 ÇÖZÜM 4 0,2 0,1 0,4 1,6.10–2 Buna göre tepkimenin h›z sabiti kaçt›r? A) 2 B) 4 C) 2.102 D) 4.102 E) 8.10–2 ÇÖZÜM 91

K‹MYASAL REAKS‹YONLARIN HIZLARI VE K‹MYASAL DENGE ALIfiTIRMALAR – 2 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. 2XY(g) + 3Y(g) ⎯→ 2Z(g) 3. 2A(g) + 3B(g) + C(g) ⎯→ 3D(g) + E(g) tepkimesi için afla¤›daki deneyler yap›lm›flt›r. Tepkimesinin h›z ile ilgili afla¤›daki bilgiler verili- yor. Tepkime h›z› • A ve B deriflimleri sabitken C deriflimi 2 kat›- na ç›kar›ld›¤›nda h›z 2 kat›na ç›k›yor. Deney [XY] [Y] mol/l.s • A deriflimi sabitken B ve C deriflimleri 3’er ka- ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ t›na ç›kar›ld›¤›nda h›z 3 kat›na ç›k›yor. • B deriflimi sabitken A ve C deriflimleri 2’fler 1 0,2 0,1 4.10–4 kat›na ç›kar›ld›¤›nda h›z 8 kat›na ç›k›yor. Buna göre, 2 0,2 0,05 1.10–4 a) H›z denklemi nedir? b) Tepkimenin derecesi nedir? 3 0,4 0,1 8.10–4 Buna göre, a) H›z denklemi nedir? b) XY’nin deriflimi 2 kat›na ç›kar›l›rsa tepkime h›- z› nas›l de¤iflir? c) Kab›n hacmi yar›ya indirilirse tepkime h›z› na- s›l etkilenir? 2. 2XY2(g) + Z2(g) ⎯→ 2XY2Z(g) ESEN YAYINLARI 4. 3X(g) + Y(g) + 2Z(g) ⎯→ T(g) + 2L(g) Tepkimesi için sabit s›cakl›kta yap›lan deney so- tepkimesi için sabit s›cakl›kta farkl› deriflimlerle nuçlar› afla¤›da verilmifltir. yap›lan deneylerin sonuçlar› afla¤›da verilmifltir. Tepkime h›z› Tepkime h›z› Deney ⎯[X⎯Y2⎯] ⎯[Z⎯2⎯] mol/l.s Deney [X] [Y] [Z] mol/l.s ⎯⎯⎯ 0,02 ⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 0,01 4.10–3 1,2.10–4 1 1 0,001 0,1 0,02 2 0,02 0,02 8.10–3 2 0,002 0,1 0,02 2,4.10–4 3 0,06 0,04 4,8.10–2 3 0,004 0,2 0,02 19,2.10–4 Buna göre, 4 0,006 0,1 0,06 7,2.10–4 a) H›z denklemi nedir? Buna göre, b) |XY2] = 0,4M, [Z2] = 0,01M iken XY2Z’nin olufl- a) Tepkime h›z›n›n denklemi nedir? ma h›z› kaç mol/l.s olur? b) Tepkimenin h›z sabiti kaçt›r? 92

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 5. X(g) + 3Y(g) + 2Z(g) ⎯→ T(g) + 2L(g) 8. Potansiyel PE(kkal) tepkimesi için sabit s›cakl›kta yap›lan deneylerin enerji-tepkime g sonuçlar› afla¤›da verilmifltir. koordinat› de- f e Tepkime h›z› ¤iflimi grafikte d c Deney [X] [Y] [Z] mol/l.s verilen tepki- b ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ me için, a 1 0,1 0,1 0,1 0,1 TK 2 0,2 0,2 0,4 1,6 a) Tepkimenin mekanizmas› kaç basamakl›d›r? b) Tepkimenin h›z›n› belirleyen basamak hangisi- 3 0,4 0,3 0,2 1,8 dir? Buna göre, c) Tepkime ›s›s› kaç kkal’d›r? a) Tepkimenin h›z denklemi nedir? b) Tepkimenin h›z sabiti kaçt›r? 6. 2X2(g) + Y2(g) ⎯→ 2X2Y(g) 9. PE(kkal) tepkimesinin h›z ba¤›nt›s› k[X2][Y2] dir. Yavafl ad›mda oluflan ürün XY(g) oldu¤una göre, 148 a) Tepkimenin yavafl ad›m denklemi nedir? 122 106 b) Tepkime mekanizmas› nedir? 88 76 58 38 20 TK ESEN YAYINLARI Bir tepkimenin potansiyel enerji tepkimesine ko- ordinat› grafi¤i veriliyor. Buna göre, a) Tepkime mekanizmas›ndaki yavafl ad›m han- gisidir? b) Tepkime h›z›n› belirleyen basama¤›n, aktiflefl- me enerjisi kaç kkal’dir? c) Ad›mlar›n h›zlar› aras›ndaki iliflki nedir? 7. H2O2 + I– ⎯→ H2O + IO– (Yavafl) 10. 3X(g) + Y(g) → 2Z(g) tepkimesinin h›z ba¤›nt›s›n› belirlemek için yap›lan IO– + H3O+ ⎯→ HIO + H2O (H›zl›) HIO + H3O+ + I– ⎯→ 2H2O + I2 (H›zl›) deneylerin sonuçlar› afla¤›daki gibidir. Mekanizmas›ndaki ad›mlar›n denklemleri yu- Tepkime h›z› kar›da verilen tepkime için, Deney [X] [Y] mol/l.s ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ a) Tepkime denklemi nedir? 1 0,1 0,2 0,12 b) Tepkimenin h›z denklemi nedir? 2 0,2 0,2 0,24 c) Maddelerden hangileri ara üründür? 3 0,4 0,4 0,96 Buna göre, a) Tepkime mekanizmas›ndaki yavafl ad›m denk- lemi nedir? b) Tepkimenin h›z sabiti kaçt›r? 93

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge I. Ag+ + Cl– ⎯→ AgCl(k) II. Cr+2 + Fe+3 ⎯→ Cr+3 + Fe+2 C. REAKS‹YON HIZINA ETK‹ EDEN FAKTÖRLER Yukar›da verilen tepkimelerin h›zlar› karfl›laflt›r›- Tepkime h›z›na etki eden faktörler flunlard›r; l›rsa, r1 > r2 olur. 1. Maddenin türü ★ Çok say›da kimyasal ba¤lar›n kopmas› ve ye- 2. Deriflim ni ba¤lar›n oluflmas›n› gerektiren tepkimelerin h›zlar›, 3. S›cakl›k daha az say›da kimyasal ba¤›n kopmas›n› gerektiren 4. Katalizör tepkimelerin h›zlar›ndan daha yavafl olur. 5. Temas yüzeyi I. C2H5OH(s) + 3O2(g) ⎯→ 2CO2(g) + 3H2O(g) 1. Tepkimeye Giren Maddelerin Türü II. 2CO(g) + O2(g) ⎯→ 2CO2(g) III. H2(g) + Cl2(g) ⎯→ 2HCl(aq) Deneyler tepkime h›z›n›n, tepkimeye giren mad- Yukar›da verilen tepkimelerin h›zlar› karfl›laflt›r›- delerin özellikleri ile ilgili oldu¤unu göstermektedir. l›rsa r1 < r2 < r3 olur. Bir kimyasal tepkimede ba¤lar k›r›l›r ve yeniden ESEN YAYINLARI ÖRNEK ba¤lar oluflur. K›r›lan ba¤lar›n az ya da çok olmas› tepkime h›z›n› belirler. Çarp›flmas› gereken molekül I. 2SO3(g) ⎯→ SO2(g) + O2(g) say›s› artt›kça (tepkimeye giren bilefliklerin katsay›la- II. Ag+(aq) + Cl–(aq) ⎯→ AgCl(k) r› toplam›) k›r›lmas› gereken ba¤ say›s› artar. Bu tür tepkimelerin h›z› daha düflük olur. III. C3H7OH(s) + 9/2O2(g) ⎯→ 3CO2(g) + 4H2O(g) ★ Ba¤ düzeninde de¤ifliklik gerektirmeyen tepki- Tepkimelerinin oda koflullar›ndaki h›zlar› aras›nda meler, ba¤ düzeni gerektiren tepkimelerden daha h›z- l› yürür. nas›l bir iliflki vard›r? I. Ba+2 + SO–42 ⎯→ BaSO4(k) A) I > II > III B) II > I > III C) I > III > II II. 2NO(g) + O2(g) ⎯→ 2NO2(g) Yukar›da verilen tepkimelerin h›zlar› karfl›laflt›r›- D) II > III > I E) III > I > II l›rsa r1 > r2 olur. I. de ba¤ düzeni de¤iflmiyor. Böyle bir karfl›laflt›rma yapmak için çarp›flmas› gereken tane- ÇÖZÜM cik say›s› eflit veya yak›n olmal›d›r. I. MnO4–+ 5Fe+2+8H+ ⎯→ 5Fe+3+ Mn+2+ 4H2O II. Ba+2 + SO–42 ⎯→ BaSO4 Yukar›da verilen tepkimelerin h›zlar› karfl›laflt›r›- l›rsa r2 > r1 olur. I. de girenlerin mol say›lar›n›n fazla olmas› l. tepkimenin II. tepkimeye göre daha yavafl ol- mas›n› sa¤lamaktad›r. ★ Ayn› say›da iyonlar›n çarp›flmas› ile oluflan tepkimelerden z›t yüklü basit iyonlar aras›ndaki tepki- meler yükleri ayn› olan basit iyonlar aras›ndaki tepki- melerden h›zl›d›r. 94

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 2. S›cakl›k Etkisi ÖRNEK S›cakl›k art›r›ld›¤›nda; tanecik say›s› tanecik say›s› tanecik say›s› Ea Ea Ea a) Taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artar. KE KE KE Aktifleflme enerjisi olarak adland›r›lan baraj enerjisini I II III aflan, tanecik say›s› artar. Enerjisi tepkime için yeter- li olan bu moleküllerin çarp›flmas› tepkimenin h›zlan- Ayn› ortamda gerçekleflen üç farkl› tepkimenin tane- mas›na neden olur. cik say›s›-kinetik enerji de¤iflimlerine ait grafikleri ve- b) Taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artt›¤› riliyor. için, moleküllerin ortalama h›z› artar. Taneciklerin ortalama h›z› artt›¤› için de birim zamanda çarp›flan Buna göre, tepkimelerin h›zlar› aras›ndaki iliflki tanecik say›s› artar. nedir? A) I < II < III B) I < III < II C) II < I < III Enerjisi yeterli (etkin) taneciklerin çarp›flma saya- D) II < III < I E) III < I < II s› artt›¤› için tepkime h›z› artar. ÇÖZÜM tanecik Ea say›s› T1 T2 T3 KE(kkal) ESEN YAYINLARI 3. Deriflim Etkisi Bir tepkimenin herhangi bir aflamas› için; Bu grafikte görüldü¤ü gibi T2’de Ea enerjisini aflan molekül say›s› daha fazlad›r. T3’de ise en fazla- H›z = k.deriflim d›r. Bundan dolay› r1 < r2 < r3’tür. h›z ifadesi geçerlidir. Burada k, orant› sabitidir. Bu Bütün tepkimelerin h›z› s›cakl›¤›n art›r›lmas› hâ- eflitlik bir h›z ifadesi örne¤i olup, tepkimede yer alan linde artar. Endotermik veya ekzotermik tüm tepkime- maddelerin, o andaki, deriflimlerine dayal› olarak tep- lerin h›z›, s›cakl›¤›n art›r›lmas› hâlinde artar. kime h›z›n› ifade eder. Her tepkimenin kendine özgü bir h›z ifadesi ve h›z sabiti vard›r. H›z sabiti (k), tepki- Bir tepkimede s›cakl›k art›r›ld›¤›nda; meye girenlerin derifliminden ba¤›ms›z, fakat s›cakl›- 1. Moleküllerin ortalama kinetik enerjisi artar. ¤a ba¤l›d›r. Deriflim, birim hacimdeki madde miktar›- 2. Moleküllerin ortalama h›z› artar. d›r. Deriflim art›r›l›rsa, birim hacimdeki tanecik say›s› 3. Birim zamanda çarp›flan molekül say›s› artar. artar. Enerji yeterliyse, birim hacimdeki tanecik say›- 4. Tepkimenin mekanizmas› de¤iflmez. s›n›n artmas› tepkimeyi h›zland›r›r. Birim hacimdeki 5. Ea de¤iflmez. tanecik say›s› art›nca, birim zamandaki çarp›flma sa- 6. H›z sabiti k’n›n de¤eri artar. y›s› artar. En az ikili çarp›flma gerektiren tepkimeler- de maddelerden birinin ortama ilave edilmesiyle deri- Tepkimeler, s›cakl›k yükseldikçe daha h›zl› ger- flimin art›r›lmas› tepkimeyi h›zland›r›r, ancak oluflacak çekleflir. S›cakl›¤›n oda s›cakl›¤›ndan 10°C lik bir yük- ürün miktar›n› de¤ifltirmez. selifli, çözeltideki organik maddelerin tepkime h›zlar›- n› genellikle iki kat›na ç›kar›r. Günlük hayattaki uygu- H2(g) + 1/2O2(g) ⎯→ H2O(s) lamas› yemek piflirmedir. tepkimesinde, ortama afl›r› miktarda O2 ilave edilme- si tepkimenin h›z›n› art›r›r, ancak oluflacak su miktar›- n› etkilemez. Bir tepkimede, tepkimeye girenlerin mik- 95

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge ÖRNEK Fe+(a3q)+ 3NH3(aq)+ 3H2O(s) → Fe(OH)3(k) + 3NH+4(aq) tar› ayn› anda art›r›l›rsa tepkime h›z› artar ve olufla- Di¤er koflullar›n de¤iflmedi¤i varsay›l›rsa afla¤›- cak ürün miktar› da artar. dakilerden hangisi yukar›daki tepkimenin h›z›n› art›rmaz? H2(g) + 1/2O2(g) ⎯→ H2O(s) A) Ortama NH3(g) eklemek tepkimesinde, ayn› anda ortama H2 ve O2 ilave edile- B) Ortama H2O(s) eklemek rek maddelerin deriflimi art›r›l›rsa tepkime h›z› ve olu- C) Ortama Fe2(SO4)3(k) eklemek flacak su miktar› artar. D) Ortama FeCl3(k) eklemek E) S›cakl›¤› art›rmak Bir tepkimede deriflimi art›rmak; ★ Birim hacimdeki tanecik say›s›n› art›r›r. ÇÖZÜM ★ Birim zamandaki çarp›flma say›s›n› art›r›r. ★ Tepkimenin h›z›n› art›r›r. ★ Tepkimenin mekanizmas›n› de¤ifltirmez. ★ ΔH ve Ea’lerini de¤ifltirmez. ★ Tepkimelerin h›z sabitini de¤ifltirmez. ÖRNEK ESEN YAYINLARI 4. Temas Yüzeyinin Etkisi Zn(k) + 2H+(aq) ⎯→ Zn+(a2q) + H2(g) + Is› tepkimesinin h›z›, Kat›-s›v›, kat›-gaz, s›v›-gaz gibi heterojen tepki- I. H+ iyonlar› deriflimini art›rmak, melerde h›z›, tepkimedeki maddelerin temas yüzeyi II. S›cakl›¤› yükseltmek, art›r›larak veya azalt›larak de¤ifltirilebilir. II. Ortama saf su ilave etmek Tepkimeye giren maddelerin hepsi ayn› fazda ise ifllemlerinden hangilerinin yap›lmas›yla artar? homojen tepkime (denge) denir. A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II Tepkimeye giren maddelerin fazlar› farkl› ise he- D) I ve III E) II ve III terojen tepkime (denge) denir. ÇÖZÜM Temas yüzeyinin etkisinden bahsedebilmek için, heterojen tepkime olmas› gerekir. Deriflim nas›l art›r›labilir? ★ Gazlar›n deriflimini art›rmak için, Odun yak›l›rken küçük parçalar veya talafl hâline a) Ortama gaz ilave etme getirilebilir. Bu durumda oksijen ile temas yüzeyleri b) Hacimi azaltma (bas›nc› art›rma) artar. Tepkime (yanma) h›z› artar. ifllemleri uygulanabilir. ★ Çözelti ortam›ndaki maddelerin deriflimini art›r- Temas (de¤me) yüzeyi art›r›l›rsa, birim zamanda- ki çarp›flma say›s› artar. Bundan dolay› tepkime h›z› mak için, artar. a) Ortama madde ilave etme b) Su buharlaflt›rma Zn(k) + 2HCl(aq) ⎯→ ZnCl2(aq) + H2(g) ifllemleri uygulanabilir. tepkimesinde çinko parçalar›n›n yüzeylerini genifllete- cek flekilde levha haline getirilmesi, parçalara ayr›l- 96 mas› veya toz haline getirilmesi tepkimenin h›z›n› ar- t›r›r.

ÖRNEK Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge Mg(k) + 1/2O2(g) ⎯→ MgO(k) + Is› ★ Katalizör, bir tepkimenin entalpisini (ΔH) de- tepkimesinin h›z›n› art›rmak için, ¤ifltirmez. I. Mg kat›s›n›n toz haline getirilmesi, II. Ortama saf O2 gaz› ilave edilmesi, PE(kkal) III. S›cakl›¤›n art›r›lmas› ifllemlerinden hangilerinin yap›lmas› do¤ru olur? E1 A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II E2 D) II ve III E) I, II ve III ΔH ÇÖZÜM TK 5. Katalizörün Etkisi ESEN YAYINLARI Potansiyel enerji-tepkime koordinat› grafi¤i veri- len tepkimenin aktifleflme enerjisi E1, tepkimenin ›s›s› Tepkime ortam›na kat›l›nca tepkimeye kat›larak ΔH’t›r. Katalizör kullan›nca aktifleflme enerjisi E2 dü- tepkimenin h›z›n› art›ran ve tepkimeden de¤iflmeden zeyine düflüyor. Ancak, ΔH de¤iflmiyor. ç›kan maddelere katalizör denir. ★ Katalizör, tepkimenin sonucunu de¤ifltirmez. Bir tepkimede katalizör kullan›l›rsa, katalizör, tep- Oluflan maddenin türü ve miktar› de¤iflmez. Sadece kimeyi aktifleflme enerjisi daha küçük olan farkl› bir oluflum zaman› k›sal›r. mekanizma üzerinde yürütür. Aktifleflme enerjisi kü- çülünce, bu enerji seviyesini aflan tanecik say›s› artar. ★ Katalizör, tepkimenin mekanizmas›n› de¤iflti- Sonuç olarak tepkimenin h›z› artar. rir. Yeni ad›mlar ekleyebilir. tanecik say›s› 2SO2(g) + O2(g) ⎯→ SO3(g) E2 E1 tepkimesinde katalizör olarak NO kullan›l›rsa, 2NO(g) + O2(g) ⎯→ 2NO2(g) KE 2NO2(g) + 2SO2(g) ⎯→ 2NO(g) + 2SO3(g) Mekanizmas› oluflur. Bu mekanizmada NO2 ara Tanecik say›s› kinetik enerji da¤›l›m› verilen tep- üründür. kimenin aktifleflme enerjisi E1’dir. Katalizör kullan›l›n- ★ Katalizör, tepkimenin h›z sabitini de¤ifltirir. ca tepkimenin aktifleflme enerjisi E2 olur. Aktifleflme ★ Katalizör, tepkimenin yönünü de¤ifltirmez. enerjisinin E2 durumuna düflmesi, bu seviyeyi aflan ★ Çince’de katalizör için, “çöp çatan” anlam›na tanecik say›s›n› art›r›r. Enerjisi yeterli tanecik say›s› gelen bir ifade kullan›lmaktad›r. Bu ifade katalizörü ol- art›nca tepkime h›z› da artar. dukça iyi tan›mlamaktad›r. Bu durumu en iyi aç›kla- yan 1990 y›l›n›n ÖYS sorusunu örnek verelim. ★ Katalizör, bir tepkimenin bafllamas› ve yürü- mesi için zorunlu de¤ildir. ÖRNEK Katalizör ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? A) Tepkime h›z›n› art›r›r. B) Tepkime sonunda miktar› de¤iflmez. C) Tepkimeyi bafllatmak için gereklidir. D) Her tepkimenin özel katalizörü vard›r. E) Tepkime ›s›s›n› etkilemez. ÇÖZÜM 97

ENZ‹MLER Substrat ürünler + + Enzim Enzim – substrat Enzim kompleksi Canl› hücreler, her biri hayat için gerekli olan binlerce çeflit katalizörlerden bir ço¤u enzim diye adland›r›lan büyük proteinlerdir. Enzimler özel katalitik etkinlik gösterirler. Daha önceden de bahsedildi¤i gibi enzimler yüksek molekül a¤›rl›¤›na sahip proteinlerdir. Örne¤in sütün sindirilmesinde, laktoz ad› verilen süt flekeri laktaz enzimi yard›m›yla daha basit flekerler olan glukoz ve glaktoza parçalan›r. Laktoz (süt flekeri) laktaz glukoz + glaktoz Enzimler, kataliz yapan biyomoleküllerdir. Enzim tepkimelerinde, bu sürece giren moleküllere substrat denir ve enzim bunlar› farkl› moleküllere, ürünlere dönüfltürür. Biyokimyac›lar enzim etkinli¤ini kilit – anahtar modeli ile aç›klar. Bu modelde substrat ad› verilen tepkimeye giren madde, enziminin etkin merkezi denen bir bölgesinde en- zime ba¤lan›r ve bir kompleks oluflur. Bu kompleksin bozulmas› sonucunda ürün meydana gelir ve enzim yeniden serbest kal›r. Bir canl› hücredeki tepkimelerin hemen hemen tamam› yeterince h›zl› olabilmek için enzime gerek duyar. Enzimler substratlar› için son derece seçici olduklar› ve pek çok olas› tepkimeden sadece bir kaç›n› h›zland›rd›klar›ndan dolay›, bir hücredeki enzimlerin kümesi o hücrede hangi metabolik yollar›n bulundu¤unu be- lirler. Enzimlerin etkinli¤i baflka moleküller taraf›ndan etkilenebilir. ‹nhibitörler enzim aktivitesini azaltan moleküller, aktivatörler ise enzim aktivitesini art›ran moleküllerdir. Etkinlik ayr›ca s›cakl›k, kimyasal ortam ve substrat deriflimi taraf›ndan etkilenir. Baz› enzimler endüstriyel amaçl› kullan›l›rlar, örne¤in antibiyotik sentezinde. Baz› ev ürün- lerinde biyokimyasal tepkimeleri h›zland›rmak için enzimler kullan›l›r. Örne¤in, çamafl›r tozunda bulunan enzimler lekelerdeki protein ve ya¤lar› parçalar. Enzimler, biyolojik katalizörler olup substrat moleküllerin yap›s›n› de¤ifltirerek reaksiyonun ilerlemesini sa¤lar- lar. Enzimler biyokimyasal tepkimelerin h›zlar›n› 106 – 1018 mertebesinde art›r›rlar. Ayr›ca bir enzim yaln›zca tek bir moleküle karfl› etkindir. Bu molekül daha önce substrat olarak adland›r›lm›flt›. Canl› bir sistemde ortalama 3000 farkl› enzim oldu¤u tahmin edilmektedir. Her enzim bir substrat› ürüne çeviren özel bir tepkimeyi katalizler. Enzim katalizi genellikle homojendir. Substrat ve enzim ayn› sulu çözeltide yer al›r. Bir enzim, bir veya daha fazla etkin uç içeren özgün ve büyük protein molekülüdür. Substrat bu uçlarla etkileflir. Enzim molekülleri esnek bir yap›ya sahiptir ve çok çeflitli substratlar› çevrelemek üzere flekillerini de¤ifltirebilirler. 98

K‹MYASAL REAKS‹YONLARIN HIZLARI VE K‹MYASAL DENGE ÇÖZÜMLÜ SORULAR – 3 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. Ca(k) + 2H+(aq) ⎯→ Ca+(a2q) + H2(g) 3. Gaz faz›nda bir tepkimenin h›z›; tepkimenin h›z›n› art›rmak için, I. Ortama katalizör ekleme, I. Ca kat›s›n›n toz haline getirilmesi II. S›cakl›¤›n art›r›lmas›, II. H+ derifliminin art›r›lmas› III. Bas›nc›n azalt›lmas› III. S›cakl›¤›n yükseltilmesi ifllemlerinden hangileri uyguland›¤›nda artar? ifllemlerinden hangilerinin yap›lmas› do¤ru olur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) Yaln›z III D) I ve II E) I ve III A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI 4. Ayn› kütlede de¤iflik yü- H2 hacmi (l) zeyli Al parçalar› eflit ha- 3 cimde HCl çözeltilerine 2 2. I. Cu+ + I– ⎯→ CuI(k) ayr› ayr› konularak tepki- 1 II. IO–3 + 5I– + 6H+ ⎯→ 3I2 + 3H2O III. Fe+2 + Ce+4 ⎯→ Fe+3 + Ce+3 meler oluflturuluyor. iyonlar aras›ndaki oluflan yukar›daki tepkime- Tepkime denklemi; zaman lerin h›zlar› aras›ndaki iliflki nedir? Al(k) + 3HCl(aq) ⎯→ AlCl3(aq) + 3/2 H2(g) fleklindedir. Tam verimle gerçekleflen tepkimeler- A) I > II > III B) I > III > II C) II > III > I de elde edilen H2 gaz›n›n haciminin zamanla de¤i- D) II > I > III E) III > I > II flimi grafikteki gibidir. S›cakl›k eflit oldu¤una göre, I. 1. çözeltinin molar deriflimi 2. ve 3. çözeltinin- ÇÖZÜM kinden küçüktür. II. 3. tepkimede toz Al, 2. tepkimede parçalar ha- linde Al kullan›lm›fl olabilir. III. 1. tepkimenin h›z›, 3. tepkimenin h›z›ndan bü- yüktür. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 99

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 6. 2X(g) + 3Y(g) ⎯→ 3Z(g) ÇÖZÜM tepkimesinin mekanizmas›, 2X(g) + 2Y(g) ⎯→ L(g) + 2Z(g) (Yavafl) L(g) + Y(g) ⎯→ Z(g) (H›zl›) fleklindedir. Buna göre, I. L ara üründür. II. Tepkimenin h›z ba¤›nt›s› k[X]2[Y]2 dir. III. Hacim yar›ya düflürülürse tepkime h›z› 16 ka- t›na ç›kar. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? 5. Potansiyel enerji tep- PE(kkal) A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III kime koordinat› de¤i- ÇÖZÜM 60 flimi grafikte verilen 40 tepkimenin mekaniz- 20 0 mas›ndaki ad›mlar›n –20 denklemleri afla¤›da- –40 ki gibildir. T.K Birinci ad›m; X(g) + Y(g) ⎯→ 2Z(g) ESEN YAYINLARI ‹kinci ad›m; Y(g) + 2T(g) ⎯→ 2L(g) Buna göre; I. Tepkimenin entalpisi ΔH = –20 kkal’dir. II. Tepkimenin h›z denklemi, 7. tanecik k[Y][T]2 dir. say›s› III. Net tepkime denklemi X(g) + 2Y(g) ⎯→ 2Z(g) + 2L(g) d›r. yarg›lar›ndan hangileri do¤rudur? A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III E2 E1 KE D) II ve III E) I, II ve III Bir tepkimenin eflik enerjisi E1 dir. Bu tepkimede katalizör kullan›ld›¤›nda eflik enerjisi E1 den E2 ÇÖZÜM ye düflmektedir. Buna göre katalizörlü tepkimede; I. Ürün miktar› II. Tepkime mekanizmas› III. Girenlerin kinetik enerjisi özelliklerinden hangileri katalizörsüz tepki- meden farkl›d›r? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM 100

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 8. I. Ag+(aq) + CN–(aq) ⎯→ AgCN(k) 10. Bir tepkimede katalizör kullan›lmas›, II. Ba+(a2q) + SO–42(aq) ⎯→ BaSO4(k) I. Tepkimenin ›s›s› III. Ti+3 + 2Cu+ ⎯→ Ti+ + 2Cu+2 II. Tepkimenin h›z› tepkimeleri, oda koflullar›nda h›zl›dan yavafla III. Aktifleflme enerjisi özelliklerinden hangilerini de¤ifltirmez? do¤ru nas›l s›ralan›r? A) I, II, III B) I, III, II C) II, III, I A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) II, I, III E) III, I, II D) I ve III E) II ve III ÇÖZÜM ÇÖZÜM 9. Bir tepkimenin h›z›na iliflkin; ESEN YAYINLARI 11. Zn(k) + 2NaOH(aq) ⎯→ Na2ZnO2(aq) + H2(g) I. Tepkime h›z› zamanla azal›r. tepkimesinin h›z›n› art›rmak için; II. Aktifleflme enerjisi büyük olan tepkimeler da- I. NaOH çözeltisine su eklenmesi ha yavaflt›r. II. Zn kat›s›n›n küçük parçalar halinde kullan›l- III. S›cakl›k art›r›l›rsa, ekzotermik tepkimelerin mas› h›z› azal›r. III. NaOH çözeltisinin s›cakl›¤›n›n art›r›lmas› ifadelerden hangileri do¤rudur? ifllemlerinden hangilerinin yap›lmas› do¤ru olmaz? A) Yaln›z I B) Yaln›z II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III A) Yaln›z I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III ÇÖZÜM ÇÖZÜM 101

K‹MYASAL REAKS‹YONLARIN HIZLARI VE K‹MYASAL DENGE ALIfiTIRMALAR – 3 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. Potansiyel enerji- PE(kkal) 4. A2(g) ⎯→ 2A(g) (h›zl›) tepkime koordinat› 1 grafi¤i verilen tepki- 2 A(g) + B2(g) ⎯→ AB2(g) (yavafl) menin mekanizmas› afla¤›da verilmifltir. AB2 + A(g) ⎯→ 2AB(g) (h›zl›) Bir tepkimenin mekanizmas›ndaki ad›mlar›n denklemleri verilmifltir. Buna göre, I. S›cakl›¤›n azalt›lmas› T.K II. B2 derifliminin azalt›lmas› III. A2 derifliminin art›r›lmas› 1. Ad›m: X(k) + 2Y(g) ⎯→ T(g) IV. AB2 derifliminin art›r›lmas› 2. Ad›m: T(g) → Z(g) + L(g) ifllemlerinden hangileri tepkimenin h›z›n› etki- Buna göre; a) Ara ürün hangisidir? lemez? b) Tepkimenin h›z ba¤›nt›s› nedir? c) Net tepkimenin h›z›n› belirleyen ad›m hangisi- dir? 5. 3A(g) + 2B(g) ⎯→ 2C(g) tepkimesi için ayn› koflullarda farkl› deriflimlerle yap›lan deneylerin sonuçlar› afla¤›daki gibidir. Tepkime h›z› 2. Cl2(g) ⎯→ Cl(g) + Cl(g) ESEN YAYINLARI Deney [A] [B] mol/l.s N2O(g) + Cl(g) ⎯→ N2(g) + ClO(g) ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 2ClO(g) ⎯→ Cl2(g) + O2(g) mekanizmas› yukar›da verilen tepkime için; 1 0,1 0,2 2.10–3 a) Tepkimede kullan›lan katalizör nedir? b) Net tepkimenin denklemi nedir? 2 0,1 0,4 4.10–3 3 0,2 0,8 3,2.10–2 Buna göre, a) Tepkimenin h›z sabiti nedir? b) Tepkimenin h›z sabitinin birimi nedir? 6. 2A(g) + B(g) ⎯→ 2C(g) tepkimesi için ayn› koflullarda farkl› deriflim- 3. X2(g) + 3Y2(g) ⎯→ 2XY3(g) lerle yap›lan deneylerin sonuçlar› afla¤›daki Tepkimesi tek basamakta gerçekleflmektedir. X2 ve Y2 gazlar› renkli XY3 gaz› ise renksizdir. gibidir? Bu tepkimenin h›z›; I. Rengin aç›lmas›yla Tepkime h›z› II. Bas›nc›n düflmesiyle (hacim sabit) III. Elektrik iletkenli¤inin azalmas›yla Deney [A] [B] mol/l.s de¤iflimlerinden hangilerinin izlenmesiyle öl- ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ çülebilir? 1 0,1 0,1 1,2.10–3 2 0,2 0,2 4,8.10–3 3 0,3 0,2 7,2.10–3 Buna göre, a) Tepkimenin h›z ba¤›nt›s› nedir? b) Tepkimenin h›z sabiti kaçt›r? 102

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 7. N2(g) + 3H2(g) ⎯→ 2NH3(g) 12. 3X(g) + 2Y(g) ⎯→ 3Z(g) Tepkimesiyle H2’nin harcanma h›z› 0,6 mol/l.s’dir. tepkimesinin yavafl ad›m denklemi Buna göre, 10 saniye sonra normal koflullar- da kaç litre NH3 gaz› oluflur? aX(g) + bY(g) ⎯→ Ürün fleklindedir. Ayn› koflullarda farkl› deriflimlerle 8. C2H4(g) + 3O2(g) ⎯→ 2CO2(g) + 2H2O(s) 1 litrelik bir kapta verilen tepkimede O2’nin har- yap›lan deney sonuçlar›; canma h›z› 0,2 mol/l.s dir. Buna göre, 30 sani- ye sonra yanma sonucu oluflan CO2 gaz› kaç Tepkime h›z› gramd›r? (C = 12, O = 16) Deney [X] [Y] mol/l.s ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 9. Mg(k) + 2HCl(aq) ⎯→ MgCl2(aq) + H2(g) tepkimesinde 4 dakikada NK’da 896 cm3 H2 gaz› 1 0,01 0,1 2.10–3 oluflmaktad›r. Bu tepkimenin h›z› kaç mol/dak’d›r? 2 0,04 0,1 4.10–3 10. I. C2H4 + H2 ⎯→ C2H6 3 0,16 0,2 16.10–3 II. Ag+ + Cl– ⎯→ AgCl III. C2H4 + 3O2 ⎯→ 2CO2 + 2H2O oldu¤una göre, Yukar›daki tepkimelerin ayn› koflullarda h›zla- r›na göre büyükten küçü¤e do¤ru s›ralan›fl› a) a ve b say›lar› nedir? nas›l olur? b) Tepkimenin h›z sabiti kaçt›r? II, I, III 13. 2X(g) + Y(g) ⎯→ 2Z(g) 11. Ag+(aq) + Br–(aq) ⎯→ AgBr(k) tepkimesinin h›z denklemi k[X]2[Y] dir. tepkimesinin h›z›; I. AgNO3(k) eklenmesi Sabit s›cakl›kta farkl› deriflimlerde yap›lan deney- II. Su eklenmesi III. Katalizör kullan›lmas› lerin sonuçlar› afla¤›daki gibidir. ifllemlerinden hangileri uygulan›rsa azal›r? ESEN YAYINLARI Tepkime h›z› Deney [X] [Y] mol/l.s ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 1 0,4 0,2 8.10–4 2 0,2 0,2 2.10–4 3 0,1 0,4 ? Buna göre, deney 3’te ölçülen h›z›n de¤eri ne olmal›d›r? 14. X(g) + Y(g) ⎯→ Z(g) tepkimesi için farkl› deriflimlerle yap›lan deneyle- rin sonuçlar› afla¤›da verilmifltir. Deney [X] Tepkime h›z› ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯ [Y] mol/l.s ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯ 1 0,1 0,1 0,4 2 0,2 0,2 3,2 4 0,4 0,3 14,4 Buna göre, a) Tepkimenin h›z denklemi nedir? b) Tepkimenin derecesi nedir? c) Tepkimenin h›z sabiti kaçt›r? 103

ETK‹NL‹K – 2 EfiLEfiT‹RME Afla¤›da verilen kimyasal olaylarda, tepkime h›zlar›n›n ölçülmesinde yanda verilen yöntemlerden kullan›- labilecek olanlar› ilgili kutucuklara harfleri yazarak efllefltiriniz. Yöntemler TEPK‹MELER a) Gaz bas›nc›ndaki azalman›n ölçülmesi. 1. Ag(+aq) + Cl(–aq) → AgCl(k) b) Elektrik iletkenli¤indeki artman›n ölçülmesi. 2. 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) (s›cakl›k ve hacim sabit) c) Renk de¤ifliminin ölçülmesi. 3. CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + ›s› d) Hacim azalmas›n›n ölçülmesi. 4. Na2CO3(k) → 2Na(+aq) + CO3–(aq) e) Çökelme miktar›ndaki artman›n ölçülmesi. 5. H2O2(s) → H2O(s) + 1/2O2(g) f) S›cakl›k art›fl›n›n ölçülmesi. 6. NO(g) + 1/2O2(g) → NO2(g) renksiz renksiz kahverengi g) pH de¤erindeki artman›n ölçülmesi. 7. Fe(+a3q) + 2SCN(–aq) → Fe(SCN)2+(aq) h) Gaz bas›nc›ndaki artman›n ölçülmesi. 8. 4NO2(g) + O2(g) → 2N2O5(g) (S›cakl›k ve bas›nc› sabit) i) pH de¤erindeki azalman›n ölçülmesi. 9. Zn(k) + 2H(+aq) → Zn(+a2q) + H2(g) j) Hacimdeki artman›n ölçülmesi. 10. 2NO2(g) + 25 kkal → 2NO(g) + O2(g) k) Elektrik iletkenli¤indeki azalman›n ölçülmesi. 11. CO2(g) + H2O(s) → H(+aq) + HCO3–(aq) l) S›cakl›k azal›fl›n›n ölçülmesi. 12. 2HCl(aq) + CaCO3(k) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(s) m) Çökelti miktar›ndaki azalman›n ölçülmesi. 13. NH3(g) → N2(g) + 3H2(g) 104 (Hacim ve s›cakl›k sabit)

ETK‹NL‹K – 3 KAVRAMLARI HATIRLAYALIM Afla¤›daki cümlelerin boflluklar›n› uygun kelimelerle doldurunuz. Endotermik tepkime Tepkime derecesi Yavafl basamak Aktifleflme enerjisi Tepkime h›z› Ekzotermik tepkime Tepkime mekanizmas› Ara ürün Katalizör Homojen tepkime Etkin çarp›flma Heterojen tepkime 1. Tepkime mekanizmas›nda, ara basamaklar›n birinde elde edilen bir madde, sonraki basamaklarda harcan›yor- sa net tepkimede yer almaz. Bu tür maddelere …………… ad› verilir. 2. Bir kimyasal tepkime sonucunda ›s› a盤a ç›k›yorsa, bu tür tepkimelere …………… denir. 3. Bir tepkimenin bafllamas› için gerekli olan minimum enerjiye …………… denir. 4. Bir tepkimede belirli bir zaman aral›¤›nda oluflan deriflim de¤iflimine …………… denir. 5. Bir kimyasal tepkimenin olufltu¤u basit ad›mlar›n tümüne …………… denir. 6. Bir kimyasal tepkimede, tepkimeye giren, tepkime h›z›n› de¤ifltiren ve tepkime sonunda de¤iflikli¤e u¤rama- dan ç›kan maddelere …………… denir. 7. Tepkimeye kat›lan ve oluflan maddelerin hepsi ayn› fazda ise bu tür tepkimelere …………… denir. 8. Enerjisi yeterli olan taneciklerin uygun bir geometride çarp›flmas› sonucunda ürün olufluyorsa, bu tür çarp›fl- malara …………… denir. 9. Tepkimeye kat›lan ve oluflan maddelerin fiziksel halleri farkl› ise bu tür tepkimelere …………… denir. 10. Bir tepkimenin h›z denkleminde bulunan madde deriflimlerinin üslerinin toplam› …………… dir. 11. Mekanizmal› bir tepkimede tepkimenin h›z›n› belirleyen basamak …………… olarak adland›r›l›r. 12. Oluflurken çevreden ›s› alan tepkimelere …………… denir. 105

ETK‹NL‹K – 4 DO⁄RU VE YANLIfiLARI BEL‹RLEYEL‹M Afla¤›da verilen cümleler do¤ru ise yandaki kutucuklar› ✓, yanl›fl ise ✗ ile iflaretleyiniz. ■ 1. Tepkimelerinin h›zlar› ortamda meydana gelen renk, bas›nç, iletkenlik gibi fiziksel de¤iflimler ile izlenebilir. ■ 2. Bir tepkimede yer alan maddelerin harcanma veya oluflma h›zlar› daima birbirine eflittir. ■ 3. Tepkimelerin h›zlar› tepkimenin sonuna kadar sabit kal›r. ■ 4. Bir kimyasal tepkimenin h›z› birim zamanda meydana gelen etkin çarp›flma say›s› ile do¤ru orant›l›d›r. ■ 5. Enerjisi yeterli, uygun geometride meydana gelen ve ürünün oluflturmas› ile sonuçlanan çarp›flmalara et- kin çarp›flma denir. ■ 6. Aktifleflme enerjisi büyük olan tepkimeler, küçük olan tepkimelere göre daha h›zl›d›r. ■ 7. Aktifleflmifl kompleks tepkime s›ras›nda oluflan düflük enerjili ve kararl› ana üründür. ■ 8. Z›t yüklü iyonlar›n oluflturdu¤u basit tepkimeler çok h›zl› gerçekleflir. ■ 9. S›cakl›k art›fl› taneciklerin h›z›n› enerjisini ve çarp›flma say›s›n› art›rmad›¤›ndan tepkime h›z› da artar. ■ 10. Yeterli enerjiye sahip tanecikler ürün oluflturabilmek için uygun geometri ile çarp›flma yapmal›d›r. ■ 11. Aktifleflmifl kompleks ürüne dönüflürken yeni ba¤lar oluflur. ■ 12. Aktifleflme enerjisi bafllang›ç için gerekli olan enerji oldu¤undan daima d›flardan verilir. Bu nedenle nega- tif de¤erliklidir. ■ 13. Kimyasal tepkimelerde zamanla meydana gelen enerji de¤iflimi kinetik enerji diyagramlar› ile gösterilir. ■ 14. Tepkimelerin ›s›s› ileri ve geri aktifleflme enerjileri aras›ndaki farkt›r. ■ 15. ‹leri aktifleflme enerjisi geri aktifleflme enerjisinden büyük olan tepkimeler ekzotermiktir. ■ 16. Ekzotermik tepkimelerde maddelerin toplam enerjisinde azalma olur. 106

ETK‹NL‹K – 5 BULMACA 13 15 7 2 6 15 3 8 14 4 16 9 11 10 12 SOLDAN SA⁄A YUKARIDAN AfiA⁄IYA 2. Bir tepkimenin bafllayabilmesi için gerekli olan mini- 1. Bir tepkimede birim zamandaki deriflim de¤iflimine mum enerjiye denir. …………… denir. 4. Tepkimeye giren maddelere verilen ad. 3. Bir tepkimenin mekanizmas›nda, ara basamaklar›n birinde elde edilen bir madde, sonraki basamaklarda 6. Aktifleflme enerjisi bafllang›ç için gerekli olan mini- harcan›yorsa bu tür maddelere …………… denir. mum enerji oldu¤undan daima d›flar›dan al›n›r. Bu nedenle …………… de¤erliklidir. 5. Tepkime h›z›, tepkime ile ilgili baz› …………… ……………in zamanla de¤iflimi gözlenerek ölçülebi- 8. Bir kimyasal tepkimede al›nan enerji miktar› verilen lir. enerji miktar›ndan fazla ise bu tür tepkimeye …………… denir. 7. ‹leri aktifleflme enerjisi geri aktifleflme enerjisinden düflük olan tepkimeye …………… tepkime denir. 10. Ekzotermik tepkimelerde tepkime ›s›s› …………… de¤erliklidir. 9. Tepkime mekanizmas›ndaki basamaklar›n toplan- mas›ndan elde edilen tepkimeye …………… denir. 12. Bir kimyasal tepkime birden fazla basamaktan olu- fluyorsa, bu tepkimenin basamaklar halinde gösteril- 11. Yeterli enerjiye sahip tanecikler ürün oluflturabilmek mifl flekline tepkime …………… denir. için uygun …………… ile çarp›flma yapmal›d›r. 14. Kimyasal tepkimeler maddelerin birbirine de¤en yü- 13. Bir tepkimenin h›z denkleminde bulunan madde de- zeylerinde gerçekleflir. Bu yüzeylere …………… yü- riflimlerinin üslerinin toplam›na ………… denir. zeyleri denir. 15. Bir kimyasal tepkimede oluflan ›s› de¤iflimine 16. Tepkimelerde temas yüzeylerinin geniflletilmesi tep- …………… denir. Bu de¤er ΔH ile gösterilir. kime h›z›n› art›r›r. …………… maddelerin toz haline getirilmesi temas yüzeyini art›r›rsa tepkimeler h›z- lan›r. 107

KİMYASAL REAKSİYONLARDA DENGE A) DENGE VE BELERLEYEN FAKTÖRLER B) DENGENİN SINIFLANDIRILMASI C) DENGE BAĞINTISI VE DENGE SABİTİ Denge konusuna ozonla başlamalıyız. Ozon tabakası olmasa güneşten dünyamıza gelen enerji tüm hayatı yok etmeye yeter. Ozon tabakası bunu engellemektedir. Güneş ışınları ozon moleküllerini parçalamaktadır. Ancak bu moleküller sürekli yeniden oluşmaktadır. 2O3(g) m 3O2(g) Yeniden oluşum sonucunda stratosferdeki ozon derişimi uzun vadede sabit kalmaktadır. Bu yazma şeklinde kullanılan çift ok, tersinirlik özelliğini göstermektedir. Olay hem sağ taraf yönünde hem de sol taraf yönünde oluşur ve sonunda olay dengeye ulaşır. Yani her iki yöne giden olayların hızları eşit olur. Denge haline ulaşıldıktan sonra olayda gözle görünür hiç bir değişiklik olmaz. Bir kabın içerisinde bulunan bir sıvının bütün moleküllerinin kinetik enerjileri eşit değildir. Sıvı molekülleri birbiriyle düzensiz çarpışırlar. Bu çarpışmanın sonucunda, serbest yüzeydeki moleküllerin enerjisi çok yükselmiş olanlar komşu moleküllerden koparak gaz fazına geçerler. Bu olaya buharlaşma denir. Kabın ağzı açık ise olay tek yönlü olacağı için kaptaki sıvı bitinceye kadar devam eder. H2O(s) \" H2O(g) İçinde su bulunan bir kap ağzı açık olarak uzun süre bekletilirse, hepsinin buharlaştığı görülür. Ağzı kapalı bir kaptaki suyun hepsi buhar haline geçmez. Bir kaba su konulup ağzı kapatılırsa yüzeydeki yüksek enerjili su molekülleri gaz fazına geçer. Gaz fazına geçmiş su moleküllerinin bazıları çarpışmalar sonucu hızlanacak bazıları da yavaşlayacaktır. Yavaşlamış olanla suyun yüzeyine yaklaşınca, yüzeydeki moleküller tarafından çekilirler. Bu moleküller sıvı faza döner. Bu olaya yoğunlaşma denir. Zamanla buharlaşan moleküllerin sayısı ile yoğunlaşan moleküllerin sayısı eşit olur. H2O(sıvı) m H2O(gaz) Bu bir dinamik dengedir. Bu aşamadan sonra gözle görünür hiç bir değişiklik olmaz. 3. BÖLÜM

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge DENGE Genellikle, mutlak de¤er olarak çok büyük ΔH de- ¤erlerine sahip tepkimeler normal koflullarda, tek yön- A. DENGE VE BEL‹RLEYEN FAKTÖRLER lüdür. Tersinmez tepkimelerdir. Bu tepkimelerde den- ge oluflmaz. Bir tepkimenin denge tepkimesi olarak ifllem gör- mesi için tersinir tepkime olmas› gerekir. Enerji al›fl verifli küçük olan tepkimeler ise normal koflullarda, tersinir tepkimelerdir. Bu tepkimelerde 1 denge oluflur. Bunun için sistemin s›cakl›¤›n›n sabit tutulmas› gerekir. A(g)+ B(g) 2 C(g) + D(g) Bir olayda denge; Bu yaz›l›fl flekli bir tersinir tepkimeyi ifade etmek- tedir. A ile B birleflerek C ve D maddelerini oluflturdu- 1. Minimum enerji ile maksimum düzensizlik ara- ¤u andan itibaren C ile D birleflerek A ve B maddele- s›ndaki uzlaflmad›r. Bir olayda minimum enerjili olma rini oluflturur. Bafllang›çta A ile B’nin birleflerek C ve D e¤ilimi olay› bir yöne çekerken, maksimum düzensiz- maddelerini oluflturma h›z› yüksek, C ile D’nin birlefle- lik e¤ilimi ise olay› di¤er tarafa çeker. Bu iki e¤ilim, rek A ve B maddelerini oluflturma h›z› ise düflüktür. sistemi kendi lehine de¤ifltirmek ister. Zamanla ileri yöndeki tepkimenin h›z› azal›rken, geri yöndeki tepkimenin h›z› artar. Belli bir süre sonra iki CaO(k) + CO2(g) CaCO3(k) + ›s› yöndeki tepkime h›zlar› eflit olur. tepkimesinde; ESEN YAYINLARI Bu tepkimelerde hem tepkimeye girenler hem de ★ Minimum enerjili olma e¤ilimi; sistemin daha ürünler, ölçülecek oranda mevcut olurlar. Bu tepkime düflük enerjili hale geçme, enerjisini cebirsel anlamda dengeye var›nca, ortamda her dört maddeden belli düflürme e¤ilimdedir. Tepkimeyi sa¤a (ürünler taraf›- miktarda bulunur. S›cakl›k ayn› olmak kofluluyla bu na) çeker. dört madde hangi oranda kar›flt›r›l›rsa kar›flt›r›ls›n tepkime sonunda her maddeden belli oranda içeren ★ Maksimum düzensizli¤e do¤ru e¤ilim ise, siste- bir sistem elde edilir. min düzenli halden daha düzensiz hale kendili¤inden geçme e¤ilimi göstermesidir. Bu tepkimede maksi- Bir fiziksel veya kimyasal olay›n dengeye ulafla- mum düzensizlik e¤ilimi tepkimeyi sola (girenler tara- bilmesi için: f›na) çeker. a) Sistem kapal› olmal›d›r. O2(gaz) O2(suda) + ›s› olay›nda; Sisteme maddelerin girifl ve ç›k›fl›n›n olmamas› gerekir. Bir sistemde giren veya ç›kan gaz maddeler ★ Maksimum düzensizlik e¤ilimi olay› sola çeker. varsa, sistem aç›k oldu¤u takdirde tepkime tek yönlü Minimum enerjili olma e¤ilimi ise olay› sa¤a çeker. devam eder ve tersinir olmad›¤› için denge oluflmaz. 2 NH3(g) + ›s› N2(g) + 3 H2(g) X(k) + 2 H+(aq) → X+2(aq) + H2(g) tepkimesinde; tepkimesi aç›k bir kapta gerçeklefliyorsa oluflan H2 gaz› ortam› terk eder. Tepkime tersinir olmad›¤› için ★ Minimum enerjili olma e¤ilimi tepkimeyi sola dengeye ulaflamaz. çeker. Maksimum düzensiz olma e¤ilimi tepkimeyi sa- ¤a çeker. CaCO3(k) → CaO(k) + CO2(g) tepkimesi aç›k bir sistemde gerçeklefltirilirse, mevcut Bir tepkimenin dengeye ulaflmas› için minimum CaCO3 kat›s›n›n tamam› CaO(k) ve CO2(g) maddeleri- enerjili olma e¤ilimi ile maksimum düzensiz olma e¤i- ne ayr›fl›r. Denge oluflmaz. limi aras›nda uzlaflma olmal›d›r. b) Sistemin s›cakl›¤› sabit olmal›d›r. Sistemin s›cakl›¤›n›n de¤iflmesi halinde tepkime tek yönlü olarak devam eder. Tersinir olmad›¤› için denge oluflmaz. 109

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge b) Kimyasal Denge 2. Gözlenebilir olaylar›n durdu¤u fakat mikrosko- Denge; maddelerin kimyasal etkileflimleri sonu- bik olaylar›n halen devam etti¤i dinamik bir olayd›r. cunda olufluyorsa bu kimyasal dengedir. Kimyasal S›v› - buhar dengesinde bir yanda gaz faz›ndaki mo- dengenin oluflabilmesi için tepkimenin tersinir olmas› leküller s›v› faza geçerken di¤er yandan s›v› faz›nda- gerekir. ki moleküller gaz faza geçer. Ancak bu de¤iflim mak- ro düzeyde gözlenemez. S›v›n›n hacmi ve gaz faz›n›n H2(g) + I2(g) 2 HI(g) yo¤unlu¤u de¤iflmez. Bundan da anlafl›ld›¤› gibi göz- lenebilen olaylar›n bitti¤i gözlenemeyen (mikro) olay- tepkimesinde oluflacak bir denge, kimyasal dengedir. lar›n devam etti¤i dinamik bir olayd›r. Kimyasal denge ikiye ayr›l›r. 3. ‹leri tepkime h›z›n›n geri tepkime h›z›na eflit ol- mas›d›r. Bu madde daha sonraki bölümde aç›klana- 1. Homojen Denge cakt›r. Bir kimyasal denge tepkimesinde tepkimeye gi- renlerle tepkimeden ç›kanlar ayn› fiziksel fazda bulu- nuyorsa, böyle dengelere homojen denge denir. B. DENGEN‹N SINIFLANDIRILMASI 2 NH2(g) N2(g) + 3 H2(g) a) Fiziksel Denge I2(g) + H2(g) 2 HI2(g) Maddenin fiziksel hallerinin de¤iflimleri s›ras›nda, 2 CO(g) + O2(g) 2 CO2(g) maddelerin halleri aras›ndaki dengeye denir. Kapal› bir kapta ve sabit s›cakl›kta bulunan bir s›- Cr+2(aq) + Fe+3(aq) Cr+3(aq) + Fe+2(aq) v›n›n buhar hali ile s›v› hali aras›nda denge oluflur. Bu H2O(g) s›v›n›n su oldu¤u düflünülürse, ESEN YAYINLARI H2(g) + 1 O2(g) 2 H2O(s›v›) 1 2. Heterojen Denge H2O(gaz) 2 1. ve 2. yöndeki h›zlar eflit olur. ‹ki veya daha çok fazl› dengelere, heterojen den- ge denir. Belli bir zamanda buharlaflan s›v› molekül say›s› CaCO3(k) CaO(k) + CO2(g) ile ayn› zamanda yo¤unlaflan gaz (buhar) molekül sa- y›s› eflit olur. Zn(k) + 2 H+(aq) Zn+2(aq) + H2(g) Sabit s›cakl›kta kapal› bir kapta bulunan buz ile NH4Cl(k) NH3(g) + HCl(g) su aras›nda denge oluflur. Kat› fazdan s›v› faza geçen CaF2(k) Ca+(2aq) + 2F–(aq) molekül say›s› ile s›v› fazdan kat› faza geçen molekül say›s› eflit olur. C. DENGE BA⁄INTISI VE DENGE SAB‹T‹ H2O(kat›) 1 H2O(s›v›) aA(g) + bB (g) 1 cC(g) + dD(g) 2 2 1. ve 2. yöndeki h›zlar› eflit olur. tepkimesinde ilk baflta 1 yönündeki tepkimenin h›z› maksimum 2 yönündeki tepkimenin h›z› minimumdur. Suda az çözünen bir kat›n›n doymufl ve dibinde Zaman içerisinde 1 yönündeki h›z azal›rken 2 yönün- kat›s› bulunan çözeltisinde kat› faz ile çözelti aras›n- deki h›z artar ve belli bir yerde eflitlenirler. da denge oluflur. AgCl suda az çözünen bir tuzdur. AgCl(k) 1 Ag+(aq) + Cl–(aq) Bu aflamada sistemin gözlenebilir özellikleri olan renk, bas›nç, iletkenlik, hacim vb. sabit kal›r de¤ifl- 2 mez. Bu özelliklerin de¤iflmemesi tepkimenin denge- de oldu¤unu belirtir. Bunun do¤ru olabilmesi için sis- 1. ve 2. yöndeki h›zlar eflit olur. temin kapal›, s›cakl›¤›n sabit olmas› gerekir. 110

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge molar deriflim N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) tepkimesi için denge ba¤›nt›s›; [C],[D] Kc = 6NH3@2 dr. 6N2@6H2@3 [A],[B] 2 Fe+2(aq) + Sn+4(aq) 2 Fe+3(aq) + Sn+2(aq) t zaman tepkimesi için denge ba¤›nt›s›; Tepkime t an›nda dengeye ulaflm›flt›r. Bu aflama- dan sonra tepkimedeki maddelerin deriflimleri de¤ifl- Kc = 7 Fe + 3 A2 7 Sn + 2 A dür. mez. ‹leri ve geri tepkime h›zlar› eflit olur. 7 Fe + 2 A2 7 Sn + 4 A tepkime h›z› ★ Her tepkimenin s›cakl›¤a ba¤l› bir denge sa- biti vard›r. ϑ1 Deneyler, her tepkimenin denge deriflimleri ara- ϑ2 s›nda o tepkimeye özgü bir ba¤›nt› oldu¤unu göster- mifltir. Her tepkime için tipik olan denge sabiti ise s›- zaman cakl›k de¤ifltikçe de¤iflen bir orand›r. ϑ1 = TH1 = k1[A]a[B]b ESEN YAYINLARI Kc = 6Ürünler@ ϑ2 = TH2 = k2[C]c[D]d 5Girenler? Tepkimenin denge an›nda; ★ Denge sabiti; ürünlerin deriflimleri çarp›m›- TH1 = TH2 n›n (katsay›lar üs olarak kullan›lacak) girenlerin deri- k1[A]a[B]b = k2[C]c[D]d flimleri çarp›m›na (katsay›lar üs olarak kullan›lacak) bölümü ile bulunur. k1 = [C] c [D] d ★ Gaz tepkimeleri için denge sabitleri hem mo- k2 [A] a [B] b lar deriflimler hem de k›smi bas›nçlar kullan›larak ya- z›labilir. [C] c [D] d Kc = [A] a [B] b aA(g) + bB (g) 1 cC(g) + dD(g) 2 Kc = Deriflime ba¤l› denge sabiti Kc = 5C?c 5D?d 5A?a 5B?b Yukar›da yaz›lan ba¤›nt›, tepkimenin denge sabi- ti ba¤›nt›s› ve Kc ise tepkimenin denge sabitidir. Kp = PCc $ PDd PAa $ PBb ★ Denge ba¤›nt›s› yaz›l›rken saf kat› ve s›v›la- r›n deriflimleri sabit oldu¤undan denge ba¤›nt›s›nda Gazlar›n ideal gaz denklemi gösterilmezler. Denge ba¤›nt›s›na gazlar ve çözeltiler yaz›l›r. P.V = n.R.T oldu¤una göre, CaCO3(k) CaO(k) + CO2(g) tepkimesi için denge ba¤›nt›s›; Kc = [CO2] d›r. 111

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge ⎡⎣ ⎦⎤= n = P R = Gaz sabiti V RT = 22,4 atm.l 273 mol.K ⎣⎡C⎦⎤c ⎛ P ⎞c = 0,082 atm.l =⎜⎝⎜ C ⎟⎟⎠ mol.K RT ⎡⎣D⎤⎦d ⎛ P ⎞d T = Mutlak s›cakl›k (tepkimenin) =⎜⎜⎝ D ⎟⎠⎟ RT = 273+°C ⎡⎣A⎤⎦a ⎛ P ⎞a Δn= 0 ise =⎝⎜⎜ A ⎠⎟⎟ RT ⎡⎣B⎤⎦b ⎛ P ⎞b Kp = Kc olur. 2 HF(g) =⎜⎜⎝ B ⎟⎟⎠ H2(g) + F2(g) Δn = nü – ng RT Δn = 2–(1+1) K = ⎡⎣C⎤⎦c ⎡⎣D⎦⎤d Δn = 0 c ⎣⎡A⎦⎤a ⎣⎡B⎤⎦b Kp = Kc(RT)Δn Kp = Kc(RT)0 = ⎛ P ⎞c ⎛ P ⎞d Kp = Kc olur. ⎜⎜⎝ C ⎟⎠⎟ ⎝⎜⎜ D ⎟⎠⎟ RT RT ⎛ P ⎞a ⎛ P ⎞b ESEN YAYINLARI ⎜⎜⎝ A ⎠⎟⎟ ⎜⎜⎝ B ⎟⎟⎠ RT RT Pc ⎛ 1 ⎞c ⋅ Pd ⎛ 1 ⎞d ★ Mekanizmal› tepkimelerde denge ba¤›nt›s› C ⎜⎜⎝ RT ⎠⎟⎟ D ⎝⎜⎜ RT ⎠⎟⎟ toplam tepkimeye göre yaz›l›r. = ⎞a ⎞b 2 N2O(g) + O2(g) → 4 NO(g) (yavafl) ⎟⎟⎠ ⎟⎠⎟ 4 NO(g) + 2 O2(g) → 4 NO(g) (h›zl›) Pa ⎛ 1 ⋅ Pb ⎛ 1 mekanizmas› yukar›da verilen toplu tepkime; A ⎝⎜⎜ RT B ⎝⎜⎜ RT = Pc ⋅ Pd ⎛ 1 ⎞(c+d)—(a+b) C D ⎜⎝⎜ RT ⎠⎟⎟ Pa ⋅ Pb 2 N2O(g) + 3 O2(g) 4 NO(g) d›r. A B =K ⎛ 1 ⎞(c+d)—(a+b) Denge ba¤›nt›s› toplu tepkime için yaz›l›r. p ⎝⎜⎜ RT ⎠⎟⎟ Buna göre; Δn = nürünler–ngirenler K = ⎡⎣NO⎤⎦4 olur. Δn = (c+d) – (a+b) c ⎣⎡N2O⎤⎦2 ⎣⎡O2 ⎤⎦3 K = K ⎛ 1 ⎞Δn c p ⎝⎜⎜ RT ⎟⎠⎟ ( )K = K ⋅ 1 ★ Kc büyük ise ileri tepkimenin h›z sabiti, geri c p tepkimenin h›z sabitinden büyüktür. Denge ürünler le- Δn hinedir. RT ★ Deriflim de¤ifltirme, bas›nç de¤ifltirme ve ka- Kp = Kc(RT)Δn dir. talizör kullanma denge sabitlerini de¤ifltirmez. Denge sabitleri sadece s›cakl›kla de¤iflir. 112

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge Endotermik tepkimelerde s›cakl›k artt›¤›nda den- ÖRNEK ge sabitinin say›sal de¤eri büyür. 2 X(g) + Y(g) 2 Z(g) Ekzotermik tepkimelerde s›cakl›k art›r›ld›¤›nda denge sabitinin say›sal de¤eri küçülür. 5 litrelik bir kapta, 1 mol X, 0,5 mol Y ile bafllat›lan tepkimede 0,5 mol Z oluflunca tepkime dengeye ula- fl›yor. Denge sabiti nedir? 1. Deriflim Türünden Denge Sabiti A) 0,05 B) 0,1 C) 2 D) 10 E) 20 Bir tepkimede ürünlerin ve girenlerin deriflimleri ÇÖZÜM verilirse, denge ba¤›nt›s›ndan denge sabiti hesapla- nabilir. Denge sabitinin belli bir birimi yoktur. Denge- deki maddelerin katsay›lar›n›n durumuna göre de¤i- flik birimlerde gerçekleflebilir. ÖRNEK AB2(g) A(g) + 2 B(g) 2 litrelik bir kapta, 1 mol AB2 ile bafllat›lan tepkimede AB2’nin %20’si harcan›nca tepkime dengeye ulafl›yor. Denge sabiti Kc kaçt›r? A) 0,01 B) 0,1 C) 0,2 D) 1 E) 2 ESEN YAYINLARI ÇÖZÜM 2. Bas›nç Türünden Denge Gazlar aras›nda yürüyen tepkimelerde, gazlar›n dengedeki k›smi bas›nçlar› verilirse denge ba¤›nt›s›n- dan Kp hesaplanabilir. Dengedeki maddelerin mol sa- y›lar› ve toplam bas›nc›n bilinmesi halinde k›smi ba- s›nç ba¤›nt›s› kullan›larak maddelerin k›smi bas›nçla- r›da hesaplanabilir. ÖRNEK 2 A(g) B(g) + 3 C(g) 1 mol A ile bafllat›lan tepkimede, 0,2 mol B oluflunca tepkime dengeye ulafl›yor. Denge s›ras›nda kaptaki toplam bas›nç 3,5 atm ol- du¤una göre, Kp’nin de¤eri nedir? Azalma ve artma; tek basamak olarak “de¤iflim” A) 2,8 B) 1,75 C) 1,5 D) 1,4 E) 0,75 ad› alt›nda kullan›labilir. 113

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 3. Bir Tepkimenin Denge Durumu ÇÖZÜM Herhangi bir anda, kapal› bir sistemde bir tepki- menin dengede olup olmad›¤›n› veya hangi yönde ilerledi¤ini denge kesiri kavram› ile aç›klayabiliriz. a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g) denklefltirilmifl genel tepkimesinde katsay›lar› üs al›- narak, ürünlerin molar deriflimlerinin, girenlerin molar deriflimlerine oran›na, denge kesiri (Q) denir. Q = 5C?c 5D?d 5A?a 5B?b 1. Q = Kc ise tepkime dengededir. ‹leri tepkime h›z›, geri tepkime h›z›na eflittir. 2. Q < Kc ise tepkime ürünler taraf›na gitmekte- dir. Ürünlerin deriflimi artar. Girenlerin deriflimi azal›r. K de¤iflmez. ESEN YAYINLARI 3. Q > Kc ise tepkime girenler taraf›na gitmekte- dir. Ürünlerin deriflimi azal›r, girenlerin deriflimi artar. K de¤iflmez. ÖRNEK Tepkimenin girenler veya ürünler yönüne bir e¤i- liminin oldu¤unu söylemek hemen tepkime olaca¤›n› X(g) + 3 Y(g) 2 Z(g) göstermez. Tepkime o kadar yavafl olabilir ki, bekledi- ¤imiz sürede dengeye ulaflamaz. Hidrojen ve oksije- tepkimesi için –173°C’de Kc = 8,2 d›r. nin bir kar›fl›m› su oluflturma e¤ilimindedir; fakat, oda s›cakl›¤›nda ve bafllat›c› bir k›v›lc›m›n yoklu¤unda, tepkime yok denecek kadar yavaflt›r. Sonuç olarak; Ayn› s›cakl›kta tepkime için Kp de¤eri kaçt›r? Q < K ise bir tepkimenin ürünleri oluflturma; A) 1 B) 1 C) 8,2 Q > K ise girenleri oluflturma e¤ilimi vard›r. (82) 2 8, 2 D) 6,4 E) (8,2)2 ÇÖZÜM 114

K‹MYASAL REAKS‹YONLARIN HIZLARI VE K‹MYASAL DENGE ÇÖZÜMLÜ SORULAR – 4 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. A(g) + 2 B(g) C(g) 5 litrelik bir kapta 1,2 mol A ve 1,9 mol B konularak tepkime oluflturuluyor. 0,7 mol A harcan›nca sis- tem dengeye ulafl›yor. Denge sabiti Kc kaçt›r? A) 5,6 B) 2,8 C) 1,4 D) 70 E) 140 ÇÖZÜM 3. 2 X(g) Y(g) + Z(g) Kc = 1/16 ESEN YAYINLARI 1 litrelik bir kapta 3 mol X gaz› vard›r. Tepkime dengeye ulaflt›¤›nda kapta kaç mol X bulunur? C) 0,6 D) 0,4 E) 1 A) 2,4 B) 2 3 ÇÖZÜM 2. A(g) + 2 B(g) 2 C(g) Kc = 1 3 1 litrelik kaba 0,8 mol B ile X mol A konuluyor. Tepkime dengeye ulaflt›¤›nda C’n›n deriflimi 0,2M oluyor. Kaba konulan A kaç mol dür? A) 0,32 B) 0,43 C) 6,84 D) 1,3 E) 2,7 ÇÖZÜM 115

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 4. 2 HF(g) H2(g) + F2(g) Kc = 10–2 ÇÖZÜM 1 litrelik kapta her gazdan 4’er mol vard›r. Dengedeki sistemde kaç mol HF bulunur? A) 10 B) 8 C) 6 D) 4 E) 3 ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI 6. 2 X(g) + Y(g) 2 Z(g) Kc = 9 1 litrelik bir kap içerisine 2,4 mol X ve bir miktar Y konuluyor. Tepkime dengeye ulaflt›¤›nda Z’nin molar deriflimi 1,8 mol/litre oluyor. Buna göre bafllang›çtaki Y gaz› kaç moldür? A) 9 B) 4,8 C) 3,6 D) 3,2 E) 1,9 ÇÖZÜM 5. 12 mol A ve 8 mol B 2 litrelik bir kaba konuluyor. A(g) + B(g) C(g) + D(g) tepkimesinde B’nin deriflimi 1 mol/litre olunca tepkime dengeye ulafl›yor. Tepkimenin denge sabiti kaçt›r? A) 4 B) 3 C) 2 D) 1 E) 0,5 116

7. 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) Kc = 20 Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge ÇÖZÜM 2 litrelik bir kaba 64 g SO2 gaz› ve bir miktar ok- sijen gaz› konuluyor. Tepkime denge durumunda iken kapta 40 g SO3 gaz› oldu¤una göre kaba kaç gram O2 ga- z› konulmufltur? (S: 32, O: 16) A) 16 B) 12 C) 11,2 D) 8 E) 5,6 ÇÖZÜM ESEN YAYINLARI 9. X(g) + Y(g) Z(g) + T(g) K= 1 9 2 litrelik bir kaba 2 mol X ve 2 mol Y konularak tepkime bafllat›l›yor. Tepkime dengeye ulaflt›- ¤›nda Z’nin molar deriflimi kaç olur? A) 0,25 B) 0,5 C) 1,25 D) 1,75 E) 2,2 ÇÖZÜM 8. 2 X(g) + Y(g) Z(g) + T(g) V litrelik bir kaba 0,4 mol X ve 0,8 mol Y konulu- yor. Denge kuruldu¤unda kapta 0,1 mol Z bulu- nuyor. Denge sabiti 10 oldu¤una göre kab›n hacmi kaç litredir? A) 2,8 B) 5,6 C) 12 D) 18 E) 28 117

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 11. X(aq) + 2 Y(aq) Z(aq) + T(aq) tepkimesine göre eflit hacimlerde 0,4M X ve 0,6M Y çözeltileri kar›flt›r›l›yor. Dengede T’nin deriflimi 0,05 M oldu¤una göre denge sabiti Kc de¤eri nedir? A) 1 B) 5 C) 5 D) 1 E) 1 2 6 12 9 12 ÇÖZÜM 10. CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) tepkimesinin belli bir s›cakl›kta denge sabiti ESEN YAYINLARI K = 16’d›r. 2 litrelik bir kaba 2 mol CO ve 2 mol H2O konuluyor. Tepkime dengeye ulaflt›¤›nda CO gaz›n›n deriflimi kaç molar olur? A) 1,6 B) 0,8 C) 0,4 D) 0,2 E) 0,1 ÇÖZÜM ?12. 2NO2(g) N2O4(g) tepkimesi için t°C de Kp = 4 tür. Sistem t°C’de denge halinde iken N2O4 ün k›smi bas›nc› 1 atm ise toplam gaz bas›nc› kaç atm dir? A) 0,75 B) 1,25 C) 1,50 D) 1,75 E) 2,25 ÇÖZÜM 118

K‹MYASAL REAKS‹YONLARIN HIZLARI VE K‹MYASAL DENGE ALIfiTIRMALAR – 4 (OKULA YÖNEL‹K SORULAR) 1. 2 X(g) + Y(g) 2 Z(g) 5. A(g) + B(g) C(g) + D(g) 5 litrelik bir kaba 1,5 mol X ve 0,6 mol Y konulu- Tepkimesinin belli bir s›cakl›kta denge sabiti yor. Y’nin 0,5 molü harcan›nca tepkime dengeye Kd = 4 tür. 2 litrelik bir kaba 1 mol A konularak bafllat›lan ulafl›yor. Kc’nin say›sal de¤eri kaçt›r? tepkimede C’nin denge derifliminin 0,4 M ol- mas› için kaba kaç mol B konulmal›d›r? 2. 2 CO(g) + O2(g) 2 CO2(g) 6. 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) Kc = 9 2 litrelik bir kaba 0,4 mol CO ve 0,35 mol O2 ga- V litrelik bir kaba 1,1 mol SO2 ve 0,7 mol O2 ko- z› konularak bafllat›lan tepkimede CO gaz›n›n nularak bafllat›lan tepkimede 0,6 mol SO3 olu- %75’i harcan›nca tepkime dengeye ulafl›yor. flunca tepkime dengeye ulafl›yor. Buna göre, Tepkime kab›n›n hacmi kaç litredir? a) CO2 gaz›n›n denge deriflimi kaç mol/l dir? b) Tepkimenin denge sabiti Kc kaçt›r? c) Denge sabitinin birimi nedir? 7. X(g) + 2 Y(g) 2 Z(g) 2 litrelik bir kaba 6 mol X ve 12 mol Y konularak 3. 3 X(g) + 2 Y(g) 2 Z(g) ESEN YAYINLARI bafllat›lan tepkimede X’in 2 ü harcan›nca tepki- 3 2,5 litrelik bir kaba 1,25 mol X, 1,5 mol Y konula- me dengeye ulafl›yor. rak bafllat›lan tepkime dengeye ulafl›nca Z’nin Denge s›ras›nda tepkime h›z› 2 mol/l.s dir. deriflimi 0,2 M olmaktad›r. Tepkime tek basamakta gerçekleflti¤ine göre, Buna göre, a) Denge sabiti Kc kaçt›r? b) Tepkimenin h›z sabiti kaçt›r? a) X’in yüzde kaç› harcanm›flt›r? b) Denge sabiti Kc kaçt›r? c) Tepkimenin bafllang›ç h›z› kaç mol/l.s dir? 8. Belirli bir s›cakl›kta 2 litrelik bir tepkime kab›na 6 4. X(g) + 2 Y(g) Z(g) mol X ve 10 mol Y konuluyor. 1 litrelik bir kaba 1,8 mol X ve 1,6 mol Y konula- X(g) + 2 Y(g) Z(g) 1 tepkimesinin bafllang›ç h›z› 3.10–3 mol/l.s dir. 3 rak bafllat›lan tepkimede X’in ü harcan›nca Sistem dengeye ulafl›nca kapta 2 mol X’in kald›- tepkime dengeye ulafl›yor. ¤› görülüyor. Buna göre; Buna göre, a) ‹leri tepkimenin h›z sabiti nedir? a) Tepkimenin denge sabiti Kc kaçt›r? b) Denge s›ras›nda tepkimenin h›z› kaç mol/l.s b) Denge s›ras›nda kaptaki toplam bas›nç dir. 1,1atm oldu¤una göre Kp kaçt›r? c) Denge sabiti Kc kaçt›r? 119

Kimyasal Reaksiyonlar›n H›zlar› ve Kimyasal Denge 9. A(g) + 2 B(g) C(g) + 4 D(g) 13. 2 X(g) + Y(g) 2 Z(g) Belirli bir s›cakl›kta V litrelik bir kapta 0,75 mol A 4 litrelik bir kaba n mol X ve n mol Y konularak ve 1,5 mol B ile bafllat›lan tepkimede A’n›n 1 ü bafllat›lan tepkimede denge kurulunca kaptaki 3 toplam bas›nç 164 atm olarak ölçülüyor. harcan›nca tepkime dengeye ulafl›yor. PY = PZ oldu¤una göre; Bafllang›çta gaz kar›fl›m›n›n toplam bas›nc› a) Tepkimenin denge sabiti Kp kaçt›r? b) Kaptaki s›cakl›k 527 °C oldu¤una göre Kc kaç- 1,8 atm oldu¤una göre, k›smi bas›nca ba¤l› t›r? denge sabiti Kp kaçt›r? 10. X(g) Y(g) + Z(g) 14. 1 litrelik bir kaba 0,4 mol X2, 0,3 mol Y2 gazlar› konularak, 200°C’de bir kaba bir miktar X gaz› konuyor. Den- 2X2(g) + Y2(g) 2X2Y(g) ΔH = –36 kkal ge kurulunca toplam bas›nc›n 1,4 atm, X’nin den- tepkimesi bafllat›l›yor. 3,6 kkal ›s› a盤a ç›kt›¤› ge bas›nc›n›n 0,2 atm oldu¤u görülüyor. anda tepkime dengeye ulafl›yor. Buna göre, Buna göre, denge sabiti Kc kaçt›r? a) Tepkimenin k›smi bas›nca ba¤l› denge sabiti Kp kaçt›r? b) Tepkimenin denge sabitinin birimi nedir? ESEN YAYINLARI 15. X(g) + Y(g) Z(g) + L(g) 11. X2(g) + Y2(g) 2 XY(g) Kc = 40 Tepkimesinin t °C’de denge sabiti Kc = 4 tür. 2 lit- 220°C’de 2 litrelik bir kapta 0,4 mol X2, 0,8 mol Y2 relik bir kaba n mol X gaz› ve 0,4 mol Y gaz› ko- ve 1,6 mol XY bulunuyor. Buna göre, nuluyor. Tepkime dengeye ulaflt›¤›nda kapta a) Tepkime dengede midir? 0,2 mol Z bulundu¤una göre, bafllang›çta ka- b) Tepkime dengede de¤ilse tepkime hangi yön- ba kaç mol X gaz› konulmufltur? de ilerlemektedir? 12. A(g) + B(g) C(g) + D(g) 16. I. SO2(g) + Cl2(g) SO2Cl2(g) 1 litrelik bir kaba 1 mol A ve 1 mol B konularak II. CaO(k) + CO2(g) CaCO3(k) bafllat›lan tepkimede 0,6 mol C oluflunca denge III. MgSO4(k) Mg+(2aq) + SO–42(aq) olufluyor. Ayn› koflulda 1 litrelik bir kaba 2 mol A ve 2 Yukar›da verilen tepkimelerden hangilerinde mol B konularak bafllat›lan tepkimede A’n›n maksimum düzensizlik e¤ilimi ürünler le- denge deriflimi kaç mol/litre olur? hinedir? 120

KİMYASAL DENGEYİ ETKİLEYEN DEĞİŞKENLER A) LE CHATELİER PRENSİBİ B) DENGE SABİTİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER C) KİMYASAL TEPKİMELERDE ÜRÜN VERİMİ Yirminci yüzyılın başlarında dünyanın azot esaslı gübrelere çok fazla ihtiyaç vardı. Gübre ve patlayıcılar için kullanılan nitratların hemen hemen tamamı Şili’deki maden ocaklarından temin ediliyordu ve bu sınırlı kaynak, ihtiyacı karşılayamıyordu. Atmosferdeki bol azotun bu bileşiklere dönüştürülmesi için bakterilerin kullanılması geniş çaplı uygulamalarda ekonomik değildi. Alman kimyacısı Firtz Haber, sabırlı çalışması ve birazda şansı sayesinde hava azotunu gübre- ye dönüştürmek için ekonomik bir yol buldu. Haber, gazları sıkıştırmak ve oluşan amonyağı uzaklaştırmak gerektiğini farketti. Sıkışma; N2(g) + 3H2(g) D 2NH3(g) + ısı denge tepkimesini amonyak lehine kaydırır ki bu da ürün verimini artırır. Amonyağın ortamdan alınması da daha fazla amonyak oluşmasını sağlar. Ayrıca, Haber düşük sıcaklıklarda çalışmak istedi, çünkü sentez reaksiyonu ısı verendir ve düşük sıcaklık, ürün verimini artırır. Fakat azot ve hidrojen düşük sıcaklıkta çok yavaş birleşir, bu nedenle Haber, düşük sıcaklıkta reaksiyon hızını artırmak için bir yol bulmalıydı. Haber bu problemi katalizör kullanarak çözdü. Kimya mühendisi Carl Bosch ile ortaklaşa tasarlanan Haber projesi, halen bütün dünyada kullanılmaktadır. 4. BÖLÜM