Başlıklar
TEPKİME HIZLARI
*Bu bölümde çarpışma teorisi ele alınır. Aktivasyon enerjisi, aktifleşmiş kompleks, madde miktarı ve tepkime hızı, ortalama tepkime hızı kavramlarına değinilir.
Çarpışma Teorisi
Kimyasal tepkimeler taneciklerin çarpışması sonucu gerçekleşir. Bütün çarpışmalar ürün oluşturmaz.
Çarpışmanın ürün oluşturabilmesi için:
- Uygun geometride (doğrultu) olmalı,
- Yeterli kinetik enerjiye sahip olmalı,
- Aktifleşmiş kompleks oluşmalıdır.
Ürünle sonuçlanan çarpışmalara etkin çarpışma, ürünle sonuçlanmayan çarpışmalara etkin olmayan çarpışma denir.
Aktivasyon Enerjisi
Bir tepkimede aktifleşmiş kompleksin oluşması için gerekli olan en düşük enerjiye aktifleşme enerjisi denir.
İleri yöndeki tepkimede oluşan aktifleşmiş kompleksin enerjisine ileri aktifleşme enerjisi (Eai), geri yöndeki tepkimede oluşan aktifleşmiş kompleksin enerjisine geri aktifleşme enerjisi (Eag) denir.
Tepkimenin entalpisi ileri ve geri aktivasyon enerjisi farkı ile bulunabilir.
Aktifleşme enerjisi hiçbir zaman negatif değer almaz.
Ekzotermik Tepkimenin PE-TK Grafiği
Aşağıdaki ekzotermik tepkimeye PE-TK grafiğini inceleyelim.
X2(g) + Y2(g) → 2XY(g)
Endotermik Tepkimenin PE-TK Grafiği
Aşağıdaki endotermik tepkimeye PE-TK grafiğini inceleyelim.
2XY(g) → X2(g) + Y2(g)
Tepkime Hızlarının Ölçülmesi
Bir tepkimenin hızı renk değişimi, iletkenlik, sıcaklık, pH, çökelti oluşumu, basınç-hacim değişimi ile takip edilebilir.
Renk Değişimi
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)
renksiz sarı-yeşil renksiz
*Sarı-yeşil rengin kaybolma hızı ile tepkime hızı takip edilebilir.
Çözünme-Çökelme
KCl(suda) + AgNO3(suda) → AgCl(k) + NaNO3(suda)
beyaz çökelek
*AgCl katısının çökme miktarı ile tepkime hızı takip edilebilir.
İletkenlik Değişimi
NaCl + H2O → Na+(suda) + Cl–(suda)
*Oluşan iyon derişimine bağlı olarak iletkenlik artışı ile tepkime hızı takip edilebilir.
Basınç-Hacim Değişimi
2N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
*Zamanla gaz molekül sayısının azalması ile ortama göre basınç veya hacim azalması ile tepkime hızı takip edilebilir. Giren ve ürünlerde gaz fazındaki molekül sayıları eşit olduğunda basınç-hacim değişimi ile hız takibi yapılamaz.
Örneğin:
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g) tepkimesinde,
Girenlerde 1+1= 2 molekül gaz varken, ürünlerde de 2 molekül gaz bulunmaktadır. Bu tepkimelerde basınç-hacim değişimi ile hız takibi yapılamaz.
Sıcaklık Değişimi
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + H2O(g) + Enerji
*Ekzotermik tepkimede açığa çıkan enerji ile ortamın sıcaklığı artar. Sıcaklık artışı ile tepkime hızı takip edilebilir.
pH Değişimi
HCl + H2O → H+(suda) + Cl–(suda)
*Zamanla ortamda H+ iyonları derişimi artacağından pH düşüşü ile tepkime hızı takip edilebilir.
Madde Miktarı Tepkime Hızı
Bir tepkimede belirli sürede oluşan ve harcanan maddelerin miktarları ile maddelerin oluşma ve harcanma hızları hesaplanabilir.
2N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
tepkimesinde tepkimesinde azalan H2, N2 ve oluşan NH3 maddelerinin molar derişim cinsinden hızları:
Bileşenlerin hızları tepkimedeki katsayıları ile doğru orantılıdır.
Örnek-1
2N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
tepkimesi 6 dk da gerçekleşiyor. N gazının harcanma hızı 0,02 mol/s olduğunda göre tepkime sonunda kaç g NH3 gazı oluşmuştur? (H:1, N:14)
ÇÖZÜM:
Örnek-2
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)
tepkimesinde normal şartlarda 11,2 L hacim kaplayan Cl gazı 30 s sonunda tükeniyor. Buna göre,
a) HCl’nin oluşma hızı mol/dk cinsinden kaçtır?
b) Tepkimede kaç g H gazı kullanılmıştır?
ÇÖZÜM:
Ortalama Tepkime Hızı
Kimyasal tepkimeler tepkimeye giren maddelerin fiziksel hallerine göre sınıflandırılabilir.
Tepkimede yer alan bütün bileşenler aynı fiziksel halde ise bu tepkimelere homojen faz tepkimeleri denir.
Tepkimede yer alan bütün bileşenler aynı fiziksel halde değilse bu tepkimelere heterojen faz tepkimeleri denir.
Örnek-3
Aşağıdaki grafiğe göre 1’er molar N ve H alınarak 8 dakikada 0,3 M N harcandığına göre bu sürede NH gazının oluşma hızı kaç mol/L.s dir?
ÇÖZÜM:
Homojen fazlı tepkimeler:
2N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Heterojen fazlı tepkimeler:
NaCl(suda) + AgNO3(suda) → AgCl(k) + NaNO3(suda)