Kimyasal Denge

Kimyasal Denge

• Kapalı bir sistemde gerçekleşen reaksiyonlarda belli bir süre sonra ürünlerle reaktiflerin konsantrasyonunun değişmediği bir denge durumuna ulaşılır, bu hal reaksiyona giren ve çıkan maddeler arasında dinamik bir dengedir. Denge koşullarında ileri ve geri

reaksiyonların gerçekleşme hızları aynıdır.

• Kapalı kapta sıvının buharlaşması

• Doymuş çözeltiye çözünen ilavesi

• Bir maddenin birbiriyle karışmayan iki sıvı içinde dağılımı

• reversible reaksiyonlar

Kimyasal Denge

Bir kimyasal reaksiyonda, reaktiflerin ve ürünlerin konsantrasyonlarının oranlarının sabit kaldığı duruma kimyasal denge denir.

aA + bB ↔ cC + dD

[C]c [D]d K = ---------------------- [A]a [B]b

Denge sabitinin değeri sıcaklığa bağlıdır. Denge sabiti ifadesinde saf sıvı ve saf katılarla çözücülerin konsantrasyonu sabit olduğundan yazılmaz.

Reaksiyon Denge İfadesi

Denge tipi

N2(g)+ H2(g) 2NH3(g) [NH3]2

K = ---------------- [N2] [H2]

2H2O(s) H3O+ + OH- Ksu= [H3O

+] [OH-] Suyun İyonlaşması

CaCO3(k) Ca 2+ (suda)+ CO32-

(suda)

Kçç= [Ca 2+] [CO32-] Bir tuzun suda

çözünmesi

CH3COOH(s)H3O+

(suda)

+CH3COO-(suda)

[H3O+]

[CH3COO-]Ka=------------------------ [CH3COOH]

Zayıf Asit ve Zayıf bazların İyonlaşması

Ni2+ (suda)+ 4CN-(suda)

Ni(CN)42-

(suda)

[Ni(CN)4

2-]

β4=

---------------------- [Ni2+] [CN-]4

Kompleks Oluşumu

I2 (suda) ↔ I2(org) [I2]org

Kd= --------------- [I2]suda

Dağılma dengesi

Denge sabiti ifadesi

• Denge koşullarında ileri ve geri reaksiyonların gerçekleşme hızları eşit olduğundan ürünlerin ve reaktiflerin konsantrasyonları, değişmez..

•aA + bB ↔ cC + dD

[C]c [D]d Kc = ----------------- [A]a [B]b

• Denge sabiti sıcaklığa bağlıdır.

• Kimyasal reaksiyon ters yönde yazılırsa denge sabiti ifadesi Kc, 1/Kc şeklinde değiştirilir.

• Denge ifadesinde reaksiyon bir katsayı ile çarpılırsa, katsayı denge sabitine Kc üstel olarak yansıtılır (Kc)n

• Denge ifadesinde reaksiyon bir katsayı ile bölünürse, katsayı denge sabitinin sabit cinsinden kökü alınır.

• Kc (Kc) 1/n

- Birbirinden bağımsız iki reaksiyon toplandığı zaman yeni reaksiyonun denge sabiti ifadesi toplanan reaksiyonların denge sabitleri çarpımına eşittir.

Soru SO2(g) + ½ O2(g) ↔ SO3(g) için denge sabiti 973K de 20.0 ise .

2SO3(g) ↔ 2SO2(g) + O2(g) reaksiyonu için denge sabiti nedir?

soru

N2O(g) + 1/2O2(g) ↔ 2NO (g) reaksiyonu için denge sabitini aşağda verilenlerden hesaplayınız.

N2(g) + O2(g) ↔ 2 NO(g) Kc = 4.1x10-31

N2(g) + 1/2O2(g) ↔ N2O(g) Kc = 2,4x10-15

N2O(g) + 1/2O2(g) ↔ 2NO (g) Kc = ?

aşağıdaki reaksiyonlar için denge sabiti ifadelerini yazınız.

CO2(g) + H2(g) ↔ CO(g) + H2O(l)

SnO2(k) + 2CO(g) ↔ Sn(s) + 2CO2(g)

Denge sabiti ifadesinde saf katı ve saf sıvı ların konsantrasyonları yer almaz.

Relationship between Kc and Kp

aA(g) + bB(g) ↔ cC(g) + dD(g)

PC c PD d

Kp = ---------------------

PA a PB b Denge sabiti molarite cinsinden konsantrasyonlar

içerdiği zaman Kc ile ifade edilirken, konsantrasyon olarak kısmi basınçlar kullanılırsa Kp terimi kullanılır.

Kp= Kc (RT) (d+c)-(b+a)

Kp= Kc (RT) (d+c)-(b+a)

R 0.0821 L.atm/mol K

T Kelvin

∆n = (nc +nd) – (na+nb)

reaksiyonu için 1000 K de Kc= 3.8 x 10-3 ise Kp değerini hesaplayınız.

1125 K de Kp= 6.1 x 104 ise Kc değerini hesaplayınız.

Reaksiyon Oranı, Q:

• Q reaksiyonun herhangi bir anı için ürünlerler ile reaktifler

arasındaki oranı gösterir.

• Q < Kc reaksiyon dengeye erişilinceye kadar sağ tarafa doğru ürünler lehine ilerler.

• Q > Kc reaksiyon dengeye erişilinceye kadar sol tarafa doğru reaktifler lehine (geri reaksiyon) ilerler.

• Q = Kc sistem dengededir.

reaksiyonu için 500 °C de Kc 1.7 x 102 dir. 1.57 mol N2 1.92 mol H2 ve 8.13 mol NH3 20.0 L lik bir

reaksiyon kabına konduğunda reaksiyonda hangi tür/türlerin konsantrasyonu artar.

Dengeye etki eden faktörler –

Le Chatelier’s prensibi

• Denge halinde bulunan bir sisteme dış bir etki olursa, (konsantrasyon, basınç, sıcaklık değişimi)yapılan etkinin azalacağı şekilde değişim olur.

2N2(g) + 6H2O(s) ↔ 4NH3(g) + O2(g) ∆H=1530 kJ

- Kc yi yazınız.

- Her bir şık için amonyum konsantrasyonunda oluşacak d eğişimi açıklayın

i- ortamdan O2(g) çekmek

ii- N2(g) eklemek

iii- sabit sıcaklıkta sistemi sıkıştıtmak

iv- sistemi soğutmak

- yukarıdakilerden hangisi/hangileri K değerini değiştirir?

427˚C de 10.00 L lik kap 1.00mol of H2 and 1.00 mol I2 ile dolduruluyor. Aşağıdaki reaksiyon için 427˚C de denge sabiti Kc 57 olduğuna göre denge anında ortamdaki türlerin konsantarsyonlarını hesaplayınız.

H2(g) + I2(g) ↔ 2HI(g) .

a- 1000°C de aşağıdaki reaksiyon için Kc= 2,00 dır.

COF2(g) ↔ CO2(g) + CF4(g)

Eğer 1000°C de 5,00L lik bir karışım 0,145 mol COF2 0,262 mol CO2 ve 0,074 mol CF4 içerirse karışım dengede midir hesaplayarak gösteriniz?

Reaksiyon için Kp yi hesaplayınız.

R= 0.08206 L atm/mol K R= 1.987 cal/mol K R= 8.314 J/mol K