BÖLÜM 9 KİMYASAL DENGE

. Bu eşitliğe göre A2 ve B2 karışımlarından AB elde edildiği gibi saf bir AB bileşiği de A2 ve B2 vermek üzere bozunabilir.

A2 ve B2 karışımlarının bir reaksiyon kabına yerleştirildiğini düşünelim. Uygun tepkime koşullarında A2 ve B2 , AB ürününü vermek üzere reaksiyona girer ve derişimleri zamanla azalır. Reaksiyon süresince A2 ve B2 konsantrasyonları azaldığı için ileriye doğru olan reaksiyon hızı da azalır.

Deney,in başlangıcında AB bulunmadığı için geriye doğru olan tepkime (ters tepkime) oluşamaz. Ancak, ileriye doğru olan tepkime ile biraz AB oluşunca geriye doğru olan tepkime başlar. Geriye doğru olan reaksiyon önce yavaş olup (AB’ nin konsantrasyonu düşük olduğundan) zamanla hızlanır. Zaman ilerledikçe, ileriye olan reaksiyon hızının azalması ve buna karşılık geriye doğru olan reaksiyon hızının artması , hızlar birbirine eşit oluncaya kadar devam eder.

Dengede, reaksiyonda yer alan tüm maddelerin konsantrasyonları sabittir. Yani;

AB’nin oluşma hızı = AB’nin bozunma hızı

AB’nin konsantrasyonunda değişme olmaz.

A2 ve B2 nin ürüne dönüşme hızı = A2 ve B2 nin tekrar oluşma hızı

A2 ve B2 nin konsantrasyonunda da değişme olmaz.

Burada tüm etkenlerin durdurulması ile değil ileriye ve geriye doğru olan tepkime hızlarının eşit olması nedeniyle konsantrasyonların sabit olduğuna dikkat edilmelidir.

hızf = kf [ A2][ B2], hızr = kr [AB]2

Dengede, hızf = hızr

kf [ A2][ B2] = kr [AB]2

Sonuç : K = K1K2 dır.

9.1 Denge Sabitleri

Denge sabiti K’nın sayısal değeri belirli sıcaklıkta deneysel olarak tayin edilmelidir. Denge sabitinin sayısal değerinin büyüklüğü denge konumunu belirleyen önemli bir kanıttır. Örneğin;

Yukarıdaki K değeri çok büyük; bunu şöyle yorumlayabiliriz.

9.2 Heterojen Dengeler

İki yada daha fazla fazda bulunan maddeler arasındaki dengelere heterojen dengeler denir. Sabit sıcaklık ve basınçta saf katı ve saf sıvıların derişimleri sabittir. Bu nedenle herhangi bir heterojen dengede, tepkime sisteminde yer alan saf katı yada saf sıvıların derişim dengeleri K değerine katılır ve bu maddelerin derişim terimleri denge sabiti ifadesinde gözükmez.

Belirli bir sıcaklıkta katı karışımın üzerindeki CO2 gazının denge derişimi sabittir.

9.3 Basınçlar Cinsinden İfade edilen Denge Sabitleri

Bir gazın kısmi basıncı o gazın derişiminin bir ölçüsü olduğundan gazları içeren tepkimelere ait denge sabitleri, tepkimede yer alan gazların kısmi basınçları cinsinden ifade edilebilir. Bu tür denge sabitleri Kp ile gösterilir.

Bu tepkimeye ilişkin Kp ile derişimler cinsinden yazılan denge sabiti arasında bir ilişki vardır.

Gazların ideal davrandığını, diğer bir deyişle ideal gaz yasasına uyduklarını varsayarsak :

PV = nRT ise P = (n/V) RT

n / V = konsantrasyon olduğundan , A gazı için PA = [ A ] RT

( PA)a = [ A ]a (RT)a

yazılabilir. Bu şekilde, reaksiyon sisteminde yer alan diğer gazlar içinde yazılan benzer eşitlikler Kp ifadesinde yerine yazılırsa ;

9.4 Dengeyi Etkileyen Faktörler

Denge halindeki bir reaksiyon, dışarıdan bir etki olmadıkça konumunu korur. Bu etki konsantrasyon, sıcaklık ve basınç olabilir. Bu etkilerin herhangi biri söz konusu olursa dengedeki sistemin nasıl hareket edeceğini ‘ Le Chatelier’ etkisi sayesinde tahmin edebiliriz.

Le Chatelier İlkesi: Dengedeki bir sisteme bir etki yapılınca sistem o şekilde hareket eder ki o etki azalsın veya yok olsun. Yalnız katalizör özel bir durum gösterir. Dengedeki bir sisteme katalizörün etkisi yoktur. Daha doğrusu katalizörün etkisi sadece dengeye çabuk ulaşılmasını sağlar. Denge konumu ise katalizör tarafından değiştirilemez.

9.4.1 Sıcaklık Etkisi

Kimyasal reaksiyonlar, ekzotermik (DH, eksi değer ) ve endotermik (DH, artı değer ) olarak ikiye ayrılır.

Yukarıdaki reaksiyonun geriye gitmesi için ısı verilmelidir. Denge halindeki bu sistem soğutulursa NH3 oluşumu artar. Çünkü, bu dışarıya ısı verir ve soğutma etkisini yok etmek için çalışır.

Sıcaklık değiştirildiği zaman, denge sabitinin sayısal değeri de değişir. Sıcaklık artıkça denge sabitinin sayısal değeri de artar.

9.4.2 Konsantrasyon Etkisi

Girenlerin konsantrasyonu artırılırsa denge NH3 oluşumuna doğru kayar. Çünkü, konsantrasyon fazlalılığı etkisini yok edici yönde gelişir.

9.4.3 Basıncın Etkisi

Doğal olarak dört gaz molekülünün oluşturacağı basınç, sabit hacimde iki gaz molekülünün oluşturacağı basınçtan büyük olur. Bu nedenle, bu denge karışımının basıncı artırılırsa denge sağa kayar. Daha az basıncın olduğu yöne kayar ki basınç etkisini yok etsin. Dn = 0 olan reaksiyonlarda basınç değişimleri denge üzerinde etkisizdir