Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

1 KİMYASAL DENGE X. DERS. 2 Denge Kavramı Kimyasal reaksiyonların çoğu tersinirdir. Reaksiyonlar başlangıçta ürünler yönünde yürürler. Ürünler oluştukça.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "1 KİMYASAL DENGE X. DERS. 2 Denge Kavramı Kimyasal reaksiyonların çoğu tersinirdir. Reaksiyonlar başlangıçta ürünler yönünde yürürler. Ürünler oluştukça."— Sunum transkripti:

1 1 KİMYASAL DENGE X. DERS

2 2 Denge Kavramı Kimyasal reaksiyonların çoğu tersinirdir. Reaksiyonlar başlangıçta ürünler yönünde yürürler. Ürünler oluştukça ters yönde bir reaksiyon başlar ve yeniden reaktantlar oluşur. Bir süre sonra ileri ve geri reaksiyonların hızları eşit hale gelir (kimyasal denge). Dengede reaksiyonlar devam ettiği halde reaktant ve ürün miktarları değişmez. Bir kaba N 2 O 4 (renksiz) gazı konduğunda kahverengi bir gaz (NO 2 ) oluşur. Ancak ortamın renklenmesi bir müddet sonra durur (denge). Başka bir kaba NO 2 konduğunda ise önce renginde bir solma olur (N 2 O 4 ). Ancak bir müddet sonra renk değişimi durur (denge). Kimyasal denge N2O4 (g)N2O4 (g) 2NO 2 (g)

3 3 Denge Sabiti NO 2 ile başlandığındaN 2 O 4 ile başlandığında NO 2 ve N 2 O 4 S ile başlandığında denge

4 sabit Denge Sabiti Farklı konsantrasyonlardaki NO 2 ve N 2 O 4 gazları, sistem dengeye geldiğinde farklı [NO 2 ]/[N 2 O 4 ] değerleri vermelerine karşın ortalama aynı (sabit) [NO 2 ] 2 /[N 2 O 4 ] değerini (4,63 x ) verirler. Bu değer söz konusu reaksiyon için denge sabitidir (K): = 4,63 x K = [NO 2 ] 2 [N 2 O 4 ] N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g)

5 5 aA + bB cC + dD K = [C] c [D] d [A] a [B] b K >> 1: K << 1: Reaksiyonun yönü sağ tarafa yani ürünlere doğrudur. Reaksiyonun yönü sol tarafa yani reaktantlara doğrudur. Denge sabiti, reaksiyon oranı şeklinde tanımlanabilir.

6 6 Denge sabiti dengedeki türlerin konsantrasyonlarına bağlı değildir. Öte yandan bir sistem dengeye gelmişse ileri ve geri yöndeki reaksiyonların hızları eşit demektir. Hızları eşit olan reaksiyonların hız sabitlerinin birbirine oranı sabit olur. Hız sabitleri sadece sıcaklığa bağlı olduğuna göre denge sabiti de sıcaklığa bağlıdır. Homojen Dengeler Reaksiyona giren bütün türlerin aynı fazda olduğu reaksiyonlardır. P = (n/V)RT olduğuna göre gazın basıncı, gazın konsantrasyonuyla (mol/L) orantılıdır. K c : Dengedeki tür konsantrasyonlarının mol/L olarak alındığı denge sabiti K p : Dengedeki tür konsantrasyonlarının kısmi basınç olarak alındığı denge sabiti N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) K c = [NO 2 ] 2 [N 2 O 4 ] K p = NO 2 P 2 N2O4N2O4 P

7 7 Kısmi basınç, doğrudan mol/L’ye eşit olmadığından K c ile K p birbirine eşit alınamaz. aA (g) bB (g) K p = K c (RT)  n ya da K p = K c (0,0821T)  n  n = b – a olduğuna göre sadece  n = 0 durumu için, K p = K c olur. K c = [B]b[B]b [A]a[A]a K p = B P b A P a P A = (n A RT)/V ve P B = (n B RT)/V ifadeleri K p ’de yerlerine yazılırsa, elde edilir.

8 8 CH 3 COOH (suda) + H 2 O (s) CH 3 COO - (suda) + H 3 O + (suda) K c = ′ [CH 3 COO - ][H 3 O + ] [CH 3 COOH][H 2 O] K c = [CH 3 COO - ][H 3 O + ] [CH 3 COOH] =K c [H 2 O] ′ Dengedeki [H 2 O], 55,5 M’dır (1 L su = 1000 g su ve 1000/18,02 mol) ve diğer türler ile karşılaştırıldığında çok büyüktür, yani neredeyse değişmez (sabittir). Yani K c ifadelerinde [H 2 O] yazılmaz.

9 Örnek Aşağıdaki reaksiyonlar için K c ve K p denge ifadelerini yazınız. a) HF(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + F - (suda) K c = HF zayıf bir asittir. Asidin iyonlaşmasında harcanan su miktarı, çözücü olan su ile karşılaştırıldığında ihmal edilebilir. K c = (Reaksiyonda hiç gaz olmadığı için K p yazılamaz.) b) 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) [H3O+][F-][H3O+][F-] [ HF ][ H 2 O ] [H3O+][F-][H3O+][F-] [ HF ] K c = [NO 2 ] 2 [NO] 2 [O 2 ] K p = NO 2 P2P2 NO P2P2 O2O2 P

10 10 Örnek Aşağıdaki reaksiyona göre 74 0 C’de dengedeki türlerin konsantrasyonları sırasıyla [CO] = 0,012 M, [Cl 2 ] = 0,054 M ve [COCl 2 ] = 0,14 M olduğuna göre K c ve K p ’yi hesaplayınız. CO (g) + Cl 2 (g) COCl 2 (g) Kc =Kc = [COCl 2 ] [CO][Cl 2 ] = 0,14 0,012 x 0,054 = 220 K p = K c (RT)  n  n = 1 – 2 = -1 R = 0,0821T = = 347 K K p = 220 x (0,0821 x 347) -1 = 7,7

11 11 Örnek 1000 K’de K p ‘si 158 olan aşağıdaki reaksiyona göre dengede P NO2 = 0,400 atm ve P NO = 0,270 atm olduğunda P O2 ne olur? 2NO 2 (g) 2NO (g) + O 2 (g) K p = 2 P NO P O 2 P NO 2 2 POPO 2 = K p P NO POPO 2 = 158 x (0,400) 2 /(0,270) 2 = 347 atm

12 Heterojen Dengeler Reaktant ve ürünlerin farklı fazda olduğu tersinir reaksiyonlar heterojen dengeleri oluştururlar. [CaCO 3 ] = sabit [CaO] = sabit K c = [CO 2 ] = K p = P CO 2 Katıların miktarı değiştiği halde konsantrasyonları değişmediği için denge sabitinin içinde yer alır ve denge eşitliğinde yazılmazlar. CaCO 3 (k) CaO (k) + CO 2 (g) [CaO][CO 2 ] [CaCO 3 ] K c = ′ [CaCO 3 ] [CaO] K c x ′

13 13 P CO 2 = K p CaCO 3 (k) CaO (k) + CO 2 (g) P CO 2, CaCO 3 ya da CaO’in miktarlarına bağlı değildir.

14 14 Örnek 295 K’de aşağıdaki dengede yer alan her bir gazın kısmi basıncı 0,265 atm olduğuna göre K p ve K c ‘yi bulunuz. NH 4 HS (k) NH 3 (g) + H 2 S (g) K p = P NH 3 H2SH2S P= 0,265 x 0,265 = 0,0702 K p = K c (RT)  n K c = K p (RT) -  n  n = 2 – 0 = 2 T = 295 K K c = 0,0702 x (0,0821 x 295) -2 = 1,20 x 10 -4

15 15 A + B C + D C + D E + F A + B E + F K c = ′ [C][D] [A][B] K c = ′ ′ [E][F] [C][D] [E][F] [A][B] K c = KcKc ′ KcKc ′′ KcKc K c = KcKc ′′ KcKc ′ x N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) = 4,63 x K = [NO 2 ] 2 [N 2 O 4 ] 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) K = [N 2 O 4 ] [NO 2 ] 2 ′ = 1 K = 216

16 16 Reaksiyon Yönünün Belirlenmesi Örnek 375 o C’deki 3,50 L’lik reaksiyon kabında 0,249 mol N 2, 0,0321 mol H 2 ve 6,42 x mol NH 3 bulunmaktadır. Reaksiyonun denge sabiti (K c ) 1,2 olduğuna göre sistemin dengeye gelip gelmediğini bulunuz. Sistem dengede değilse yönünü belirleyiniz. N 2 ’nin baş. kons, [N 2 ] 0 = 0,249/3,50 = 0,0711 M H 2 ’nin baş. kons, [H 2 ] 0 = 0,0321/3,50 = 9,17 x M NH 3 ’ün baş. kons, [NH 3 ] 0 = 6,42 x /3,50 = 1,83 x M Reaksiyon oranı, Q c = (1,83 x ) 2 /[(0,0711)(9,17 x )] = 0,611 0,611 < 1,2 olduğuna göre sistem dengede değildir ve dengeye ulaşması için sistem soldan sağa doğru ilerler. (The reaction quotient : (Q c ), reaksiyon bölümü ya da oranı) N 2 (g) + 3H 2 O(g) 2NH 3 (g)

17 17 Örnek 1280 o C’de aşağıdaki reaksiyonun K c ’si 1,1 x ’tür. Türlerin başlangıç konsantrasyonları [Br 2 ] = 0,063 M ve [Br] = 0,012 M olduğuna göre türlerin dengedeki konsantrasyonlarını bulunuz. Br 2 (g) 2Br (g) Başlangıç (M) Değişim (M) Denge (M) 0,0630,012 -x-x+2x x x [Br] 2 [Br 2 ] K c = (0, x) 2 0,063 - x = 1,1 x 10 -3

18 18 K c = (0, x) 2 0,063 - x = 1,1 x x 2 + 0,048x + 0, = 0, – 0,0011x 4x 2 + 0,0491x + 0, = 0 ax 2 + bx + c =0 -b ± b 2 – 4ac  2a2a x = Br 2 (g) 2Br (g) Başlangıç (M) Değişim (M) Denge (M) 0,0630,012 -x-x+2x 0,063 - x0, x x = -0,00178x = -0,0105 Dengede [Br] = 0, x = -0,009 Mya da 0,00844 M Dengede [Br 2 ] = 0,062 – x = 0,0648 M

19 19 Çözünürlük Dengeleri Çözünmez (ya da çözünürlüğü çok düşük olan) bir bileşik olan BaSO 4, X- ışınlarını geçirmediği için özellikle sindirim sisteminin görüntülenmesinde (teşhisinde) kullanılır. Az çözünen tuzların hangi miktarda çözüneceğini bulmak için kimyasal denge hesaplamalarından yararlanılır. AgCl (k) Ag + (suda) + Cl - (suda) K çç = [Ag + ][Cl - ]K çç : Çözünürlük çarpımı sabiti MgF 2 (k) Mg 2+ (suda) + 2F - (suda) K çç = [Mg 2+ ][F - ] 2 Ag 2 CO 3 (k) 2Ag + (suda) + CO (suda) K çç = [Ag + ] 2 [CO ] Ca 3 (PO 4 ) 2 (k) 3Ca 2+ (suda) + 2PO (suda) K çç = [Ca 2+ ] 3 [PO ] 2

20 20 İyonik bir katının sulu çözeltideki çözünürlüğü: Q = K çç Doymuş çözelti Q < K çç Doymamış çözelti Çökme olmaz Q > K çç Aşırı doymuş çözelti Çökme olur Molar çözünürlük (mol/L): 1 litre doymuş çözeltideki çözünen maddenin mol sayısıdır. Çözünürlük (g/L): 1 litre doymuş çözeltideki çözünen maddenin gram miktarıdır. Q : Dengede olmayan sistemdeki iyonların molar konsantrasyonlarının stokiyometrik katsayılar üstel olarak yazıldıktan sonraki çarpımıdır.

21 21 Örnek AgCl’ün g/L cinsinden çözünürlüğünü bulunuz. AgCl (k) Ag + (suda) + Cl - (suda) K çç = [Ag + ][Cl - ] Başl. (M) Değişim (M) Denge (M) 0,00 +s+s +s+s ss K çç = s 2 s = K çç  s = 1,3 x [Ag + ] = 1,3 x M [Cl - ] = 1,3 x M AgCl’ün çözünürlüğü = 1,3 x mol AgCl 1 L çözelti 143,35 g AgCl 1 mol AgCl x =1,9 x g/L K çç = 1,6 x

22 22 Örnek 1,00 L 0,100 M CaCl 2,’e 2,00 mL 0,200 M NaOH eklendiğinde çökme olur mu? Çözeltideki mevcut iyonlar: Na +, OH -, Ca 2+, Cl -. [Ca 2+ ] 0 = 0,100 M [OH - ] 0 = 4,0 x M K çç = [Ca 2+ ][OH - ] 2 = 8,0 x Q = [Ca 2+ ] 0 [OH - ] 0 2 = 0,10 x (4,0 x ) 2 = 1,6 x Q < K çç Çökme olmaz.

23 23 Örnek 0,020 M Br - ve 0,020 M Cl - içeren bir çözeltide sadece AgBr çökmesi için gerekli Ag + konsantrasyon aralığını bulunuz. AgCl (s) Ag + (aq) + Cl - (aq) K çç = [Ag + ][Cl - ] K çç = 1,6 x AgBr (s) Ag + (aq) + Br - (aq) K çç = 7,7 x K çç = [Ag + ][Br - ] [Ag + ] = K çç [Br - ] 7,7 x ,020 = = 3,9 x M [Ag + ] = K çç [Cl - ] 1,6 x = = 8,0 x M 3,9 x M < [Ag + ] < 8,0 x M AgClAgBr

24 24 Örnek AgBr’ün sudaki (a) ve 0,0010 M NaBr’deki (b) molar çözünürlüklerini hesaplayınız. AgBr (k) Ag + (suda) + Br - (suda) K çç = 7,7 x s 2 = K çç s = 8,8 x NaBr (k) Na + (suda) + Br - (suda) [Br - ] = 0,0010 M AgBr (k) Ag + (suda) + Br - (suda) [Ag + ] = s [Br - ] = 0, s  K çç = 0,0010 x s s = 7,7 x Ortak iyon tuzun çözünürlüğünü azaltır. (a) (b)

25 25 Dengedeki sisteme dışarıdan bir etki (konsantrasyon, basınç, hacim ya da sıcaklık) uygulandığında, sistem bu etkiyi azaltacak yöne ilerleyerek yeniden dengeye ulaşır. Le Châtelier İlkesi a) Konsantrasyon Etkisi N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) NH 3 eklendiğinde Equilibrium shifts left to offset stress

26 26 DeğişimDengedeki kayma Ürün(ler) konsantrasyonunun artmasısola Ürün(ler) konsantrasyonunun azalmasısağa Reaktant(lar) konsantrasyonunun azalması Reaktant(lar) konsantrasyonunun artmasısağa sola aA + bB cC + dD Ekleme Kaldırma Konsantrasyon Etkisi (Devam)

27 27 b) Basınç ve Hacim Etkisi Basınç etkisi yoğun (katı ve sıvı) fazlarda reaksiyona giren türlerin konsantrasyonuna etki etmediği halde gazların konsantrasyonları basınçtaki değişimlerden etkilenir (P  1/V). N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) DeğişimDengedeki kayma Basıncın artmasımol sayısının az olduğu yöne Basıncın azalmasımol sayısının çok olduğu yöne Hacmin azalması Hacmin artmasımol sayısının çok olduğu yöne mol sayısının az olduğu yöne Reaktant ve ürünlerdeki gazların mol sayılarının eşit olduğu reaksiyonlarda basınç (ya da hacim) değişimi dengeyi etkilemez.

28 28 c) Sıcaklık Etkisi Isı kimyasal bir bileşen gibidir, yani farklı sıcaklıklar için reaktantlar ya da ürünler kısmında yer alır. Dolayısıyla denge sabiti (K c ) sıcaklıkla değişir. DeğişimEkzotermik Reak. Sıcaklığın artmasıK azalır Sıcaklığın azalmasıK artar Endotermik Reak. K artar K azalır Buzlu suda Sıcak suda N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) Oda sıcaklığında

29 29 d) Katalizör Etkisi Katalizör hem ileri hem de geri yöndeki reaksiyonun eşik enerjisini aynı ölçüde azaltır. Katalizör K’yı değiştirmez. Katalizör dengenin yönünü değiştirmez. Katalizör sistemin daha kısa sürede dengeye ulaşmasını sağlar. DeğişimDengenin kayması Denge sabitinin değişimi Konsantrasyonevethayır Basınçevethayır Hacimevethayır Sıcaklıkevet Katalizör hayır

30 30 Problemler 1. Aşağıdaki dengeye göre nitrosil bromür (NOBr) 25 o C’de % 34 ayrıştığında toplam basınç 0,25 atm olduğuna göre K p ve K c ’yi bulunuz. 2NOBr(g) 2NO(g) + Br 2 (g) a atm - - a -2x atm 2x atm x atm P Toplam = 0,25 atm = a -2x + 2x + x ise x = 0,25 – a olur. 34 = (2x/a)100, 0,34 = (0,50-2a)/a ise a = 0,214 atm ve x = 0,036 atm olur. K p = (0,036)(0,072) 2 /(0,142) 2 = 0,0093 olur. 2. Glukoz (mısır şekeri) ve fruktoz (meyve şekeri) suda çözündüklerinde aşağıdaki denge oluşur. 25 o C’de 0,244 M fruktoz çözeltisi hazırlandığında dengede bu konsantrasyon 0,113 M’a düştüğüne göre K c ’yi (a) ve fruktozun glukoza dönüşme yüzdesini (b) bulunuz. fruktoz glukoz Cevap: a) 1,16 b) % 53,7


"1 KİMYASAL DENGE X. DERS. 2 Denge Kavramı Kimyasal reaksiyonların çoğu tersinirdir. Reaksiyonlar başlangıçta ürünler yönünde yürürler. Ürünler oluştukça." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları