TEPKİME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER - Kimya Budur

TEPKİME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

TEPKİME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

*Bu bölümde tepkime hızı ve tepkime hızına etki eden faktörler verilir. Derişim, sıcaklık, basınç-hacim, katalizör gibi etkenler üzerinde durulur. Tek basamaklı ve çok basamaklı tepkimelerde hız bağıntısı bulunur ve tepkime derecesi hesaplanır.

 

TEK VE ÇOK BASAMAKLI TEPKİMELERDE HIZ

Bir tepkimede tepkimeye giren maddelerin molar derişimlerinin çarpımına tepkime hız bağıntısı denir. Bileşenlerin katsayısı tepkime hız bağıntısında üs olarak yazılır.

aA(g) + bB(g)      cC(g)  +  dD(g)   tepkimesine ait hız bağıntısı:

TH: k.[A]a.[B]b   şeklindedir.

Tepkime Derecesi (Mertebe)

Tepkime hız bağıntısında yer alan derişimlerin üsleri toplamına (a+b) tepkime derecesi (mertebe) verir.

Aşağıdaki tek basamaklı tepkimelerin hız bağıntılarını ve tepkime derecelerini inceleyelim.

tepkime hız bağıntısı

Çok Basamaklı Tepkimeler ve Hız

Birden fazla basamakla gerçekleşen tepkimelerde birbirini takip eden basamak zincirine tepkime mekanizması denir.

Çok basamaklı tepkimelerde en yavaş basamak tepkime hızını verir. Tepkime hız bağıntısı yavaş basamağa göre yazılır.

I. basamak: H2(g) + ICl(g)     HI(g) + HCl(g) (yavaş)

II. basamak: HI(g) + ICl(g)    I2(g) + HCl(g) (hızlı)

Net tepkime: H2(g) + 2ICl(g)  →  I2(g) + 2HCl(g) 

Hız bağıntısı yavaş olan 1. basamağa göre yazılır:

T.H: k.[H2]. [ICl]

Tepkime Hızı ve Aktivasyon Enerjisi

H2(g) + 2ICl(g)  →  I2(g) + 2HCl(g)  tepkimesinin PE-TK grafiğini inceleyelim.

çok basamaklı tepkimelerde pe-tk grafiği aktivasyon enerjisi
  • Bir tepkimenin aktivasyon enerjisi ne kadar yüksekse hızı o kadar yavaştır.
  • 1.basamağın aktivasyon enerjisi 2.basamaktan büyük olduğundan 1.basamak daha yavaş gerçekleşir ve tepkime hızını belirler.
  • Basamaklardan birinde oluşup diğerinde harcanan maddeye ara ürün denir. Ara ürünler net tepkimede yer almaz.

TEPKİME HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER

MADDE CİNSİ

Aktif metaller (1A ve 2A) ve ametaller (7A) diğer metallere ve ametallere göre daha hızlı tepkime verir.

Mg(k) + 2HCl(suda)    MgCl2(k)  + H2(g)   Hızlı

Fe(k) + 2HCl(suda)         FeCl2 + H2(g)      Yavaş

Kopan bağ sayısı fazla olan tepkimelerde tepkime daha yavaş gerçekleşir.

CH4(g)  +  2O2(g)        CO2(g)  +  2H2O(g)           Hızlı

C6H6(g)  +  15/2O2(g)        6CO2(g)  +  3H2O(g)  Yavaş

Sulu çözelti tepkimeleri katı hal tepkimelerinden daha hızlı gerçekleşir.

Pb(NO3)2(suda)  +  2KI(suda)       PbI(k)  +  2KNO3(suda)   Hızlı

Pb(NO3)2(k)  +  2KI(k)       PbI(k)  +  2KNO3(k)                    Yavaş

Zıt yüklü iyonlar arasındaki tepkime moleküller arasındaki tepkimelerden daha hızlıdır.

Zn(k) + Cu2+(suda)    →   Cu(k) + Zn2+(suda)     Hızlı

CH4(g)  +  2O2(g)        CO2(g)  +  2H2O(g)      Yavaş

Zıt iyon sayısı fazla olan tepkimeler daha az olanlara göre yavaş gerçekleşir.

BrO3(suda)  +  5Br(suda)  +  6H+(suda)         3Br2(suda)  + 3H2O(s) Hızlı

2MnO4(suda)  +   5Sn2+(suda)  +  16H+(suda)        2Mn2+(suda)   +   5Sn4+(suda) + 8H2O(s)  Yavaş

 

DERİŞİM

Derişim arttıkça etkin çarpışma sayısı artar. Buna bağlı olarak tepkime hızı artar.

Ca(k) + 2HCl(suda) (1M)       MgCl2  +  H2(g)   Yavaş

Ca(k) + 2HCl(suda) (2M)       MgCl2  +  H2(g)   Hızlı

Hızdaki değişimin derişim ve derece ile ilişkisi aşağıdaki eşitlikle gösterilebilir.

Yani, derişim 2 kat arttığında hız 2derece artar.

 

DERİŞİM DEĞİŞİMİ İLE DENEYSEL OLARAK TEPKİME HIZ BAĞINTISINI BULMA

2NO(g)  +  O2(g)       2NO2(g)

tepkimesinde NO ve O2 gazlarının derişimlerine bağlı olarak hız ölçümleri yapılmış ve aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir.

1.ve 3. deneylerde:

O2 derişimi sabit olduğundan NO derişimindeki değişim hızı tek başına değiştirir. NO derişimi 2 kat artmış, hız da 2 kat artmış. O halde:

NO için:    2 = 2derece   eşitliğinden NO derişiminin derecesi = 1 olur.

2.ve 4. deneylerde:

NO derişimi sabit, O2 derişimi 2 katına çıkmasına rağmen hız değişmemiş. Bu nedenle O2 hız bağıntısında yer almaz. Hız bağıntısı NO derecesi 1 olacak şekilde aşağıdaki gibi yazılır.

T.H = k.[NO]

 

SICAKLIK

Sıcaklık arttıkça taneciklerin;

    • Kinetik enerjisi artar.
    • Etkin çarpışma sayısı artar.
    • Eşik enerjisini aşan tanecik sayısı artar.
    • Tepkime hızı da artar.
    • Aktifleşmiş kompleks oluşturabilecek tanecik sayısı artar.

Yukarıdaki grafikte aynı tepkimeye ait T1 ve T2 sıcaklıklarında eşik enerjisini aşan tanecik sayısı grafiği verilmiştir. Grafiğe göre T1 sıcaklığında eşik enerjisini aşan tanecik sayısı daha fazladır (eğri altında kalan alan daha fazla). Bu nedenle T1 sıcaklıklığında tepkime hızı daha fazladır.

 

KATALİZÖR

Tepkimenin mekanizmasını değiştiren maddelere katalizör, tepkimenin hızını arttıran katalizörlere pozitif katalizör, azaltan maddelere ise negatif katalizör veya inhibitör denir.

Aşaıdaki grafikte: Eşik enerjisi büyük olan 1. tepkime katalizörsüz, eşik enerjisi düşük olan 2. tepkime katalizörlü tepkimedir.

Pozitif katalizörün aktivasyon enerjisi üzerine etkisini grafik yardımıyla inceleyelim.

Yandaki grafikte: Aktivasyon enerjisi büyük olan 1. tepkime katalizörsüz, aktivasyon enerjisi düşük olan 2. tepkime katalizörlü tepkimedir.

Katalizörler:

  • Tepkimeye girip hiç bir kimyasal değişime uğramadan çıkar.
  • Tepkime entalpisini değiştirmez.
  • Aktivasyon ya da eşik enerjisini değiştirir.
  • Net tepkime denkleminde yer almaz.
  • Tepkime sonunda fiziksel özelliği değişebilir.
  • Tepkime mekanizmasını ve hız sabitini değiştirir.
  • Başlamamış bir tepkimeyi başlatamaz.
  • Tepkimeye girenlerle aynı fazda ise homojen katalizör, aynı fazda değilse heterojen katalizör adını alır.