İçindekiler
“Dengeyi etkileyen faktörler”, denge halindeki bir tepkimenin, dengesini bozan etkilerdir.
- Hangi etkiye karşı, denge tepkimesinin hangi tepkiyi verdiğini açıklayan kural, “Le Chatalier Prensibi“dir.
Le Chatelier Prensibi
- Dengedeki bir tepkimeyi, uykudaki bir tepkime olarak düşünürsek; dengeyi etkileyen faktörler, uykudaki tepkimeyi uyandıran etkilerdir:
- Dengedeki bir tepkime, dışarıdan bir “etki” ile uyandırılırsa, bu duruma bir “tepki” verir ve tekrar denge kurarak uyumaya devam eder.
- Le Chatelier Prensibine göre;
- Dengedeki bir tepkime, dışarıdan yapılan etkiyi azaltacak yöne doğru kayarak tepki verir ve tekrar denge kurar.
Dengeyi Bozan Etkiler
- Dengeyi bozan etkiler; bizim tarafımızdan, dengedeki bir tepkimede yapılan değişikliklerdir.
- Aşağıdaki etkiler, dengedeki, yani, bir çeşit uykudaki bir tepkimeyi uyandırabilir.
- Derişim Değişimi (Tepkimedeki bir maddeyi eklemek ya da çıkarmak)
- Sıcaklık Değişimi
- Hacim ve Basınç Değişimi
- Katalizör
Dengenin Verdiği Tepkiler
- Denge tepkimesin verebileceği iki tane tepki vardır. Bunlar;
- Ürünlere kaymak (Sağa kaymak)
- Girenlere kaymak (Sola kaymak) şeklindedir.
- Dengenin Ürünlere Kayması:
- Denge ürünlere kayıyorsa, amacı;
- ürünlerdeki bir maddenin miktarını arttırmak ya da
- girenlerdeki bir maddenin miktarını azaltmaktır.
- Tepkime, ürünlere doğru yeterince kaydığında, tekrar denge kurulur.
- Dengenin Girenlere Kayması:
- Denge girenlere kayıyorsa, amacı;
- girenlerdeki bir maddenin miktarını arttırmak ya da
- ürünlerdeki bir maddenin miktarını azaltmaktır.
- Tepkime, girenlere doğru yeterince kaydığında, tekrar denge kurulur.
Denge Ne Zaman Ürünlere Ne Zaman Girenlere Kayar?
- Yaptığımız bir etki sonucu, dengenin ürünlere kayarak mı girenlere kayarak mı tepki vereceğini bilmek mümkündür. Bunun için, kriter şudur:
- Denge her zaman, bizim arttırdığımız madde ya da özelliği azaltacak yöne, azalttığımızı da arttıracak yöne kayar.
- Yani, denge bir anlamda “ben halimden memnunum, bana ilişme” der ve bizim değiştirdiğimiz miktarları eski değerine geri döndürmeye çalışır.
Dengeyi Etkileyen Faktörleri İnceleyelim
1. Derişim Değişiminin Dengeye Etkisi
- Tepkime kabına, hacim sabitken, bir madde eklemek ya da kaptaki maddelerden birazını almak, bu maddelerin derişimini değiştir.
- Tepkimedeki bir maddenin derişiminin değişmesi, denge halindeki (uykudaki) bir tepkimeyi uyandırır, yani; dengeyi bozar.
- Bozulan denge, sağa ya da sola kayarak tekrar yeni bir dengeyi bulur.
- Dengedeki tepkimelerde, bir maddenin derişimini azaltırsak:
- Denge tepkimesi, bu maddenin derişimini arttırmak ister.
- Bunu sağlamak için de o madde dengenin tepkimesinin hangi tarafında ise o tarafa kayar.
- Yani, azaltılan madde ürünlerde ise, denge ürünlere, girenlerde ise girenlere kayar.
- Tekrar denge kurulduğunda, miktarı azaltılan madde, eski miktarına ulaşamamış olur.
- Dengedeki tepkimede, bir maddenin derişimini arttırırsak:
- Denge tepkimesi, bu maddenin derişimini azaltmak ister.
- Bunu sağlamak için de o maddenin olmadığı tarafa kayar.
- Yani; arttırılan madde ürünlerde ise girenlere, girenlerde ise ürünlere kayar.
- Tekrar denge kurulduğunda, miktarı arttırılan madde, eski miktarına kadar eksilmemiş olur.
Derişimin değişmesi, tepkimenin Kc ve Kp değerilerini etkilemez.
Örnek:
Yukarıda verilen tepkime, sabit hacimli bir kapta ve sabit sıcaklıkta dengededir.
Buna göre, aşağıdaki yargılardan hangisi doğru değildir?
A) Kaba H2 gazı eklendiğinde, denge ürünlere doğru kayar.
B) Kaptan bir miktar N2 gazı çekildiğinde, denge girenler lehine kayar.
C) Kaba NH3 gazı eklendiğinde, denge girenlere kayar.
D) Kaba N2 gazı eklendiğinde; NH3 gazının miktarı biraz artar, H2 gazının miktarı biraz azalır.
E) Kaptan NH3 gazı çekildiğinde, N2 gazının derişimi artar.
Cevap
Örneğin çözümü:
Le Chatelier Prensibine göre, dengedeki bir maddenin derişimi artarsa, denge bu maddenin derişimini azaltacak yöne kayar; maddenin derişimi azalırsa da denge, derişimi arttıracak yöne kayar.
Kabın hacmi sabit olduğundan, mol sayısı artan maddenin Molaritesi (derişimi) de artmış olur, mol sayısı azalan maddenin Molaritesi de azalmış olur.
Tepkimeye tekrar bakalım ve bu kurala göre, şıkları yorumlayalım.
A) – Doğru
Kaba H2 gazı eklendiğinde, H2 gazının derişimi artar. H2 gazı girenlerde yer aldığı için, denge ürünlere kayarak H2 gazının miktarını azaltır.
B) – Doğru
Kaptan N2 gazı çekildiğinde, girenlerdeki bir maddenin derişimi azalmış olur. Denge bu açığı telafi etmek için girenlere kayar.
C) – Doğru
NH3 gazı eklendiğinde, ürünlerdeki bir maddenin derişimi artmış olur. Denge bu artışı azaltmak isteyecek ve girenlere kayacaktır.
D) – Doğru
N2 gazı eklendiğinde, girenlerdeki bir maddenin derişimi artmış olur. Denge artan maddeyi azaltmak için ürünlere kayar. Tepkime ürünlere kaydığında, H2 gazı harcanır ve azalır, NH3 gazı oluşur ve artar.
E) – Yanlış
Kaptan NH3 gazı çekildiğinde, ürünlerdeki bir maddenin derişimi azalmış olur. Denge bu açığı kapatmak için ürünlere kayar. Ürünlere kayan bir tepkimede, girenler azalır, yani; N2 gazının miktarı azalacaktır.
Cevap: E
Derişim Değişimini Grafikte Görmek
- Denge tepkimesinin Derişim-Zaman grafiğinde:
- Denge hali devam ediyorken, grafikteki her maddenin derişimi sabittir.
- Eklenen maddenin derişimi ani olarak artar.
- Kaptan uzaklaştırılan maddenin derişimi ani olarak azalır.
Öğretici Örnek:
N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)
Yukarıdaki tepkimenin Molarite-Zaman Grafiği aşağıdaki gibi çiziliyor. Grafiğe bakalım ve yorum yapalım:
Bu grafik bize şunları anlatır:
- t1 anına kadar tepkime dengededir.
- t1 anında, kaba N2O4(g) eklenmiş ve N2O4(g) derişimi aniden artmıştır.
- N2O4(g) derişimi artınca, girenlerdeki bir maddenin derişim artmış olur ve denge ürünlere kayar.
- Denge ürünlere (sağa) kayınca, N2O4(g) bir miktar düşer fakat eski miktarına kadar düşmez.
- Denge ürünlere kayınca, NO2(g) derişim artar.
- t2 anında yeni derişimlerle yeni bir denge kurulur.
- t1 anına kadar hesaplanan Kc ile t2 anında hesaplanan Kc değerleri aynıdır. Çünkü, derişimin değişimi, Kc ve Kp sabitini etkilemez.
Öğretici Örnek:
N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)
Aşağıdaki grafik, yukarıdaki tepkime için verilmiştir. Grafiğe bakalım ve yorumlayalım:
Bu grafik bize şunları anlatır:
- t1 anına kadar tepkime dengededir.
- t1 anında, kaba NO2(g) eklenmiş ve NO2(g) derişimi aniden artmıştır.
- NO2(g) derişimi artınca, ürünlerdeki bir maddenin derişim artmış olur ve denge girenlere kayar.
- Denge girenlere (sola) kayınca, NO2(g) bir miktar düşer fakat eski miktarına kadar düşmez.
- Denge girenlere kayınca, N2O4(g) derişim artar.
- t2 anında yeni derişimlerle yeni bir denge kurulur ve derişimler tekrar sabitlenir.
- t1 anına kadar hesaplanan Kc ile t2 anında hesaplanan Kc değerleri aynıdır. Çünkü, derişimin değişimi, Kc ve Kp sabitini etkilemez.
Örnek:
Şekildeki kapta, sabit bir hacim ve sıcaklıkta 1M H2, 4M Cl2 ve 4M HCl dengededir. Tepkime kabından 3M Cl2 gazı çekilip, aynı sıcaklık ve hacimde dengenin tekrar kurulması bekleniyor.
Buna göre, kurulan ikince dengede, HCl gazının derişimi kaç Molar olur?
Cevap
Örneğin çözümü:
Soruda, dengesini kurmuş bir tepkimeye bir etkide bulunuluyor ve kaptaki bir madde kaptan uzaklaştırılıyor. O zaman denge sağa veya sola kayacak ve ikinci denge tekrar kurulacak.
H2(g) + Cl2(g) ⇌ 2HCl(g)
tepkimesinin ilke dengesine ait derişimler verilmiştir. O zaman, bu tepkimenin Kc değerini bulabiliriz:
Bu değerleri, Kc bağıntısında yerine yazarak, tepkimenin bu şartlardaki Kc değerini bulabiliriz:
Derişim değişimlerinde, Kc sabiti değişmez. Bu Kc değerini ikinci dengede de kullanacağız.
Denge tepkimesine yapılan etki; tepkime kabından 3M Cl2 gazı uzaklaştırılmasıdır. Bunu şöyle gösterebiliriz:
Bu etki sonucunda, girenlerdeki bir maddenin derişimi azalmış olur ve denge, bu eksikliği kapatmak için, 2. denge kurulana kadar girenlere kayar. Yani tepkime girenlere doğru bir miktar gerçekleşir. Ne kadar gerçekleştiğine dair bir ipucumuz yok. Bu yüzden, mesela HCl gazından x Molar eksilecek kadar tepkime girenlere kaysın.
Tepkimeye giren veya oluşan maddelerin derişimleri, katsayıları ile doğru orantılı olur. Bu durumda, tepkime girenlere doğru kayarken, x Molar HCl eksildiğinde, katsayılara göre xM H2 ve XM Cl2 oluşur. Bu durumu şöyle gösterebiliriz:
Denge yaptığımız etkiye tepki verdi ve 2. denge kuruldu. 2. Denge anında, hangi maddenin kaç Molar olduğunu bulabilmek için;
– başlangıç miktarı
– etki miktarı
– tepki miktarı
toplanır. Bu durumu şöyle gösterebiliriz:
Bu aşamdan sonra, 2. Dengedeki miktarları, tepkimenin Kc bağıntısında yerine yazmaktır. Bu tepkimenin Kc değerini 4 hesapladığımızı unutmadık tabi.
İçler dışlar çarpımı ile x değeri bulunabilir:
2 + 2X = 4 – 2X
4X = 2
X = 1/2
İşimiz daha bitmedi. Son olarak, 2. Denge anında, HCl gazının derişimini hesaplamamız gerekiyor. HCl’nin, 2. Denge anındaki derişiminde x değerini yerine yazalım:
[HCl] = 4-2x
[HCl] = 4-(2.1/2)
[HCl] = 3M
Cevap: 2
2. Sıcaklık Değişiminin Dengeye Etkisi
- Dengedeki bir tepkimeye ısı verirsek, tepkime ısıyı azaltacak yöne; tepkimeden ısı alırsak, denge, ısıyı arttıracak yöne kayar.
- Sıcaklık etkisinin, dengeyi hangi tarafa kaydıracağı, tepkimenin endotermik veya ekzotermik olma durumuna göre değişir.
N2O4(g) + ısı ⇌ 2NO2(g) (endotermik tepkime)
- Yukarıdaki gibi endotermik bir tepkime dengede iken:
- Kaba ısı verilirse, denge ısıyı azaltmak ister ve ürünlere kayar.
- Kap soğutulursa, denge ısıyı arttırmak ister ve girenlere kayar.
2NO2(g) ⇌ N2O4(g) + ısı (ekzotermik tepkime)
- Yukarıdaki gibi ekzotermik bir tepkime dengede iken:
- Kaba ısı verilirse, denge ısıyı azaltmak ister ve girenlere kayar.
- Kap soğutulursa, denge ısıyı arttırmak ister ve ürünlere kayar.
- Sıcaklık, denge sabitini değiştiren tek etkidir.
- Sıcaklık etkisi ile denge ürünlere kayarsa, Kc değeri artar; girenlere kayarsa azalır.
(Kc değeri; ürün derişiminin girenlere bölünmesi ile hesaplandığını hatırlayalım.)
- Sıcaklık etkisi ile denge ürünlere kayarsa, Kc değeri artar; girenlere kayarsa azalır.
Sıcaklık Değişimini Grafikte Görmek
- Sıcaklık değişimi, denge tepkimesindeki bütün maddelerin derişimini yavaş yavaş arttırır veya azaltır.
Öğretici Örnek:
N2O4(g) + ısı ⇌ 2NO2(g)
Yukarıdaki tepkimeye ısı verirsek, denge ürünlere kayacak; bu yüzden girenlerdeki maddenin derişimi yavaş yavaş azalacak, ürünlerdeki maddenin derişimi de zamanla artacaktır. Bir süre sonra yeni bir denge sabitinde, tekrar denge kurulacaktır. Bütün bu olayların grafiği şöyle olacaktır:
Öğretici Örnek:
N2O4(g) + ısı ⇌ 2NO2(g)
Yukarıdaki tepkime dengede iken, tepkime kabı soğutulursa, denge, girenlere kayar, girenlerin derişimi artar, ürünlerin derişimi azalır. Bu olayın grafiği şöyle olur:
Ekzotermik tepkimelerde, ısı ürünlerdedir. Bu yüzden bu tepkimelerde, tepkime kabı ısıtıldığında, denge girenlere, soğutulduğunda ürünlere kayar.
Örnek:
CH4(g) + O2(g) ⇌ CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -436 kj/mol
Yukarıdaki tepkime, kapalı ve sabit hacimli bir kapta dengede iken, tepkime kabı bir miktar ısıtılıyor ve daha yüksek bir sıcaklıkta tekrar denge kurması sağlanıyor.
Buna göre, aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?
A) Denge girenlere (sola) kayar.
B) Denge sabiti büyür.
C) Kaptaki O2(g)derişimi artar.
D) Kaptaki CO2(g) derişimi düşer.
E) CH4(g) derişimi azalan H2O(g) derişiminin yarısı kadar artar.
Cevap
Örneğin çözümü:
3. Hacim ve Basınç Değişiminin Dengeye Ektisi
- Hacim ve basınç değişimi, sadece, gazların yer aldığı tepkimelerin dengelerini etkiler.
- Hacim ve basınç değişimi, tepkimenin Kc ve Kp sabitlerini etkilemez.
- Dengedeki bir tepkime kabında hacim azalınca:
- Kaptaki bütün gazların, ani olarak, derişimi ve basıncı artar.
- Denge; artan basıncı azaltacak yöne kayar.
- Basıncın azalması için, denge, gazların az olduğu tarafa kayar.
- Gazların az olduğu taraf, gaz fazındaki maddelerin toplam katsayısının daha az olduğu taraftır.
- Dengedeki bir tepkime kabında hacim artınca:
- Kaptaki bütün gazların, ani olarak, derişimi ve basıncı azalır.
- Denge; azalan basıncı arttırmak ister.
- Basıncı arttırmak için, denge, gazların çok olduğu tarafa kayar.
- Gazların çok olduğu taraf, gaz fazındaki maddelerin toplam katsayısının daha çok olduğu taraftır.
Öğretici Örnek:
N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)
Yukarıdaki tepkime kabının hacmi azaltılırsa, kaptaki her gazın Molaritesi ve toplam basınç aniden artar ve denge, basıncı azaltmak için gazların az olduğu tarafa yani girenlere kayar. Bu yüzden ikinci bir denge kurulana kadar, girenlerin derişimi artar, ürünlerin derişimi azalır. Bu olayın grafiği şöyle olur:
Öğretici Örnek:
N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)
Yukarıdaki tepkime kabının hacmi arttırılırsa, kaptaki her gazın Molaritesi ve toplam basınç aniden düşer ve denge, basıncı arttırmak için gazların çok olduğu tarafa yani ürünlere kayar. Bu yüzden ikinci bir denge kurulana kadar, girenlerin derişimi azalır, ürünlerin derişimi artar. Bu olayın grafiği şöyle olur:
Örnek:
2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
Yukarıdaki tepkime, ideal pistonlu bir kapta dengede iken, sıcaklık değişmeden, tepkime kabının pistonu belli bir miktar aşağı itilerek tekrar sabitleniyor.
Buna göre bu son durum için aşağıdaki yargılardan hangisi doğru değildir?
A) Tepkime ürünlere kayar.
B) İkinci bir denge kurulur.
C) Kaptaki toplam derişim artar.
D) Kaptaki toplam mol sayısı artar.
E) Kaptaki toplam basınç artar.
Cevap
Örneğin çözümü:
4. Katalizörün Dengeye Etkisi
Katalizörlerin dengeye etkisi için şunlar söylenebilir:
- Dengenin daha hızlı kurulmasını sağlar.
- Kc ve Kp sabitlerini değiştirmez.
- İleri ve geri tepkimeyi hızlandırır.
- Dengedeki bir tepkimeye, etki etmez.
lalala says:
“Derişim Değişiminin Dengeye Etkisi” başlığının sonuncu örneğinin çözümünün son işleminde hata var. 2x+2=4-2x işleminin sonucunun x=1/2 olması gerekiyor. Çok başarılı bir site. Umarım daha çok insana ulaşır.
Gökalp AY says:
Teşekkürler. İlgileniyorum.