Chapter 16: Principles of Chemical Equilibrium Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi General Chemistry Principles and Modern Applications Petrucci • Harwood • Herring 8th Edition Chapter 16: Principles of Chemical Equilibrium Philip Dutton University of Windsor, Canada N9B 3P4 Prentice-Hall © 2002  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo Bu Slaytların hazırlanmasında emeği geçen 080030135-NİLÜFER SAĞLAM’a TEŞEKKÜRLER

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 İÇİNDEKİLER 22 Eylül 2018 Cumartesi   ⇄ ⇌  ‾ + ÷  ➪ ➽ ➨ ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo ********* 16 KİMYASAL DENGENİN İLKELERİ 626 ********** 16.1 DİNAMİK DENGE 627 16.2 DENGE SABİTİ EŞİTLİĞİ 628 16.3 DENGE SABİTİNE İLŞKİN BAĞINTILAR 632 16.4 DENGE SABİTİ BÜYÜKLÜĞÜNÜN ÖNEMİ 638 16.5 Kütlelerin Etkisi İfadesi Q : Net Tepkime Yönünün Belirlenmesi 639 16.6 Denge Konumlarının Değişmesi : Le Chatelier İlkesi 641 16.7 Denge Hesapları : Bazı Açıklayıcı Örnekler 647 ÖZEL KONU : Azot Döngüsü ve Azot İçeren Bileşiklerin Sentezi 653  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi 16.1 DİNAMİK DENGE 627 DENGENİN 4 TEMEL ÖZELLİGİ 1- MİN- ENTALPİ, MAX ENTROPİ’nin uzlaştığı noktadır. Yani DENGE iki zıt eğilimin uzlaşı noktasıdır. 2-DENGE DİNAMİK’dir statik (durağan) değildir. 3- le CHATELİER İLKESİ : ETKİ ≡ TEPKİ Denge dışardan bir etki ile bozulursa en kısa zamanda en kısa yoldan yeniden denge oluşur. 4-DENGE Belirli özelliktedir. Dengenin oluşum yolu ve süresi özelliklerini değiştirmez. Ancak Çevre Şartları; Basınç, Sıcaklık ve Konsantrasyon Dengeyi değiştirebilir. DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER * ÇEVRE ŞARTLARI P,V,n,T, değişimi dengeyi değiştirir.Yeni denge değeri oluşur. * BASINÇ ETKİSİ ∑nrt ≠ ∑nür ise Δp etkilidir. = ise Δp etkili değildir. Δp artışı mol sayısı az olan tarafa dengeyi yöneltir. *HACIM ETKİSİ -ΔV hacım azaltması M molariteyi artırır. Denge ∑n az olan yöne kayar. +ΔV ise M Denge ∑n fazla olan yöne doğru kayar . * KONSANTRASYON Denge konsantrasyonu azalan madde yönüne kayar, dolayısıyla ürünün devamlı oluşumu için ürün ortamdan alınır. *SICAKLIK ETKİSİ: VAN'T HOFF Denklemi lnK1/ K2= -ΔH/ R (1/T1-1/T2) Kp=B. e-ΔH/RT  Y=mx+b doğrusunun eğimi tgα = -ΔH / 2,3R  lnKp = -ΔH/ RT+B   ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi 16.2 DENGE SABİTİ EŞİTLİĞİ 628 Doğal olaylarda Denge : 1) H2O(s) ⇄ H2O(g ) 2) NaCl(k) ⇄ NaCl(aq) 3) I2(H2O) ⇄ I2(CCl 4) 4) CO(g) + 2 H2(g) ⇄ CH3OH(g) 5)Zayıf Elektrolitlerin iyonlaşması HA(aq)  H+ + A- ki i= ki[CO][H2]2 İleri: CO(g) + 2 H2(g) → CH3OH(g) kg Geri: CH3OH(g) → CO(g) + 2 H2(g) g = kg[CH3OH] CO(g) + 2 H2(g) ⇄ CH3OH(g) ki kg Denge’de i = g  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo [CH3OH] [CO][H2]2 = ki kg ki[CO][H2]2 = kg[CH3OH] Kc = 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

Three Approaches to Equilibrium Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Three Approaches to Equilibrium  ⇄ ⇌   ‾ + ÷  ➪ ➽ ➨ ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

CO (g) + 2H2 (g)  CH3OH (g) DENGESİNE 3 FARKLI YAKLAŞIM 630 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi CO (g) + 2H2 (g)  CH3OH (g) DENGESİNE 3 FARKLI YAKLAŞIM 630  ⇄ ⇌   ‾ + ÷  ➪ ➽ ➨ ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

CO (g) + 2H2 (g)  CH3OH (g) DENGESİNE 3 FARKLI YAKLAŞIM 630 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi CO (g) + 2H2 (g)  CH3OH (g) DENGESİNE 3 FARKLI YAKLAŞIM 630 CO(g) + 2 H2(g) ⇄ CH3OH(g) k1 k-1 [CH3OH] [CH3OH] [CH3OH] Kc = [CO][H2]2 [CO].[H2]2 [CO][H2]2 Kc(1) = 1.19 M-1 0.596 M-1 14.2 M-2  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo Kc(2) = 2.17 M-1 1.09 M-1 14.2 M-2 Kc(3) = 2.55 M-1 1.28 M-1 14.2 M-2 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

Genel Kc Eşitliği ve İşlemleri 631 Chemistry 140 Fall 2002 Genel Kc Eşitliği ve İşlemleri 631 22 Eylül 2018 Cumartesi a A + b B …. ⇄ g G + h H …. Denge sabiti = Kc= [G] g[H]h … [A]m[B]n …. Termodinamik denge sabiti = Ka= (aG)g(aH)h …. (aA)a(aB)b …. aB = [B] cB0 = B[B] cB0 = 1 mol L-1 (ideal şartlarda) Tepkime eşitliği zıt yönde alınırsa Kc değerinin tersi alınır. Denkleştirilmiş eşitliğin katsayıları bir çarpan ile çarpılırsa bu çarpan denge sabitine üs olarak verilir. Denkleştirilmiş eşitliğin katsayıları bir çarpan ile bölünürse denge sabitinin bölene göre kökü alınır. [N2][O2]½ [N2O] A) N2(g) + ½O2 ⇄ N2O(g) KcA= 2.7x10+18= N2(g) + O2 ⇄ 2 NO(g) KcB= 4.7x10-31 olduğuna göre C) N2O(g) + ½O2 ⇄ 2 NO(g) Kc= ? CEVAP : C= B-A [N2][O2] [NO]2 =  ⇄ ⇌   ‾ + ÷  ➪ ➽ ➨ ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo Kc is based upon molar concentrations and has units. Keq is based upon activities and is unitless. Ideal conditions are low pressures and low concentrations. Kc= [N2O][O2]½ [NO]2 = [N2][O2]½ [N2O] [N2][O2] [NO]2 =KcB KcA = 1.7x10-13 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 Örnek 16-1-2 631- 634 22 Eylül 2018 Cumartesi ÖRNEK :16-1 CO (g) + 2 H2 (g) ⇄ CH3OH (g) Kc = 14,5 Yukarıdaki rx.da [CO] = 1,03 M ve [CH3 OH] = 1,56 M ise [H2] = ? [H2] = 0,322 M dır. ÖRNEK :16-2 Amonyağın, NH3(g), SŞ da elementlerinden sentez rx ve Koc değeri verilmiştir. N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g) Koc=3,5x 108 NH3 (g) ⇄ ½ N2 (g) + 3/2 H2 (g) rx’un SŞ daki Koc=? Çözüm: 2 NH3 (g) ⇄ N2 (g) + 3 H2 (g) K’c =1/3,5 x 108=2,8 x 10-9 İstenen denklemi elde etmek için tüm katsayılar 2 ‘ye bölünür. Bu yüzden K’c nin karekökü alınır. K’’c = 5,3 x10-5 [CH3OH] 1,56 1,03 x [H2]2 Cevap: Kc = = = 14,5  [CO] [H2]2  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

Gazlar: Denge Sabiti, KP 635 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Gazlar: Denge Sabiti, KP 635 Gaz karışımları da tıpkı sıvı karışımları gibi çözeltilerdir. Tepken ve ürünlerin kısmi basınçları kullanıldığında denge sabitine Kp denir. Kc = [SO2]2[O2] [SO3]2 2 SO2(g) + O2(g) ⇄ 2 SO3(g) [SO3]= V nSO3 = RT PSO3 [SO2]= V nSO2 = RT PSO2  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo [O2] = V nO2 = RT PO2 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

GAZLARIN DENGE SABİTİ KP = Kc(RT)Δn 635 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi GAZLARIN DENGE SABİTİ KP = Kc(RT)Δn 635 2 SO2(g) + O2(g) ⇄ 2 SO3(g) RT PSO3 2 PSO2 PO2 = Kc = [SO2]2[O2] [SO3] = RT PSO3 2 PSO2 PO2  ⇄ ⇌   ‾ + ÷  ➪ ➽ ➨ ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo Kc = KP(RT) KP = Kc(RT)-1 KP = Kc(RT)Δn 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

Saf Sıvılar ve Saf Katıları İçeren Dengeler 636 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Saf Sıvılar ve Saf Katıları İçeren Dengeler 636 Saf katıların ve saf sıvıların derişim terimleri denge sabiti eşitliğinde yer almaz. C(k) + H2O(g) ⇄ CO(g) + H2(g) C(k) eşitlikte yer almaz Kc = [H2O] [CO][H2] = PH2O PCO .PH2 (RT)1  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

Kireç Taşı (Burnt Lime) CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) 637 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Kireç Taşı (Burnt Lime) CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) 637 CaCO3(s) ⇄ CaO(s) + CO2(g) Kc = [CO2] KP = PCO2(RT)  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 Örnek 16-3-4 636-637 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-3 : 2 SO2 (g) + O2 ( g) ⇄ 2SO3 (g) Kc=2,8 x 102 ise Kp =? Çözüm: Kp = Kc(RT)-1 = 2,8 x 102 (0,08206 x 1000)-1 = 3,4 Örnek 16-4 : H2S (g) + I2 (g) ⇄ 2 HI (g) + S (k) rx’unda 60o C de, gazların denge kısmi basınçları PHI=0,00365 atm ve PH2S =0,996 atm dir.. Tepkimenin Kp değeri nedir. Çözüm: Saf katılar denge sabiti eşitliğinde yer almazlar. Kp = = = 1,34 x 10-5 Örnek 16-4B : Kızgın Demir üzerinden aşırı ısıtılmış buhar geçirilerek sıvı yağları katılaştırmada kullanılan H2(g) ve Fe3O4(k) üretilir. rx’unu ve bunun Kc, Kp eşitliğini yazınız. Çözüm: 3Fe(k) + 4H2O(g) ⇄ Fe3O4(k) + 4H2(g) Kc=[H2]4 / [H2O]4 Kp=P4H2 / P4H2O= Kc (RT) Δn=0=Kc (PHI)2 (PH2S) (3,65 x 10-3)2 9,96 x 10-1  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

16.4 DENGE SABİTİ BÜYÜKLÜĞÜNÜN ÖNEMİ 638 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi 16.4 DENGE SABİTİ BÜYÜKLÜĞÜNÜN ÖNEMİ 638  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo KP is linearly dependent of temperature. 1000 C in a lime kiln at a pulp mill. CO2 is driven off and Le Chatellier’s principle is operative. 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi 16-4 Denge Sabiti Büyüklüğünün Önemi 638 - 639 16-5 Kütleler Etkisi İfadesi, Q: Net Tepkine Yönünün Belirlenmesi Kc veya Kp nin çok büyük sayısal değerleri, ileriye doğru olan tepkimenin tam olarak gerçekleştiğini gösterir. Kc yada Kp nin çok küçük olması, ileriye doğru olan tepkimenin önemli ölçüde gerçekleşmediğini gösterir. Kc yada Kp nin değeri 10-10 ile 1010 arasında ise, dengeye erişildiğinde hem tepkenlerin hem de ürünlerin derişimleri yeteri kadar büyüktür. Tepkimenin dengeye geldiğini nitel olarak bilmemiz yeterlidir.. Denge hesaplamalarında ilk adım olarak, net değişmenin yönünü belirlemek yararlı olabilir. Dengede Qc = Kc CO(g) + 2 H2(g) ⇄ CH3OH(g) k1 k-1 Qc = [A]tm[B]tn [G]tg[H]th  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-5 641 C(k) ve H2O(g) dan çıkılarak yapılan bir su gazı eldesinde H2(g) miktarını artırmak için aşağıdaki tepkime gerçekleştirilir. 1100 K dolayında bu tepkimenin Kc değeri 1,00 dir. 1,00 mol CO, 1,00 mol H2O , 2,00 mol CO2 ve 2,00 mol H2 bir kaba konuyor ve 1100 K e ısıtılıyor. Maddelerin dengedeki miktarları ile başlangıçtaki miktarlarını karşılaştırınız. CO (g) + H2O (g) ⇄ CO2 (g) + H2 (g) Çözüm: Qc = = = 4,00 [CO2] [H2] (2,00/V)(2,00/V) [CO] [H2O] (1,00/V)(2,00/V)  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo Qc > Kc olduğundan net tepkime sola doğrudur. Ürünler başlangıçtakinden daha fazla olacaktır. 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

16-6 Dengeye Etki Eden Faktörler: Le Châtellier İlkesi 641 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi 16-6 Dengeye Etki Eden Faktörler: Le Châtellier İlkesi 641 Denge konumunda bulunan bir sisteme herhangi bir dış etki yapıldığında sistem bu etkiyi azaltacak yönde tepki gösterir ve yeni bir denge oluşturur. Yani, dengedeki bir kimyasal tepkimenin sıcaklığını, basıncını, ya da dengedeki madde türlerinden birinin ya da bi kaçının derişimini değiştirdiğimizde, denge bozulur ve öncekinden farklı yeni bir denge kurulur. 2 SO2(g) + O2(g)  2 SO3(g) k1 k-1 Kc = 2,8x102 1000 K  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo Q = = Kc [SO2]2[O2] [SO3]2 Q > Kc 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-6 643 ÖRNEK 16-6 :Hacmı sabit bir kapta N2, H2 ve NH3 gazları dengededir. Ortama bir miktar daha H2 eklenirse denge nasıl değişir. N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g) Çözüm: H2 nin artması denge konumunu “sağa” kaydırır. Ancak bu tepkimede ilave edilen H2 nin bir kısmı harcanır. Denge tekrar kurulduğunda, başlangıçtakinden daha fazla H2 olacaktır. NH3 miktarı da artacak, ancak N2 miktarı azalacaktır. Denge karışımında var olan N2 un bir kısmı, ilave edilen H2 nin bir kısmının NH3 a dönüşmesi sırasında harcanacaktır. ÖRNEK 16-6A : 2CO(g) + O2(g) ⇄ 2CO2 (g) dengede ortama O2(g) ilavesi dengeyi ne şekilde etkiler? CEVAP : O2(g) ilavesi rx’u sağa yönlendirir. ÖRNEK 16-6B : CaCO3(k) ⇄ CaO (k) + CO2(g) dengede ortama CaO, CaCO3(k), CO2(g) ilavesi dengeyi ne şekilde etkiler? CEVAP : CaO(k) ve CaCO3(k) ilavesi dengeyi değiştirmez, ancak CO2(g)ilavesi rx’u sola yönlendirir.  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 DENGEYE ETKİ EDEN ETKENLER 642 1-Derişimin Etkisi (Madde (mol) Miktarı Değişimi ) 22 Eylül 2018 Cumartesi Denge karışımına gaz halindeki tepkenlerden yada ürünlerden ilave etmek Pgaz i değiştirir. Tepkime karışımına tepken ya da ürün olmayan bir gaz eklemek toplam basıncı değiştirir. Tepkime maddelerinin kısmi basınçları değişmez. Sistemin hacmi değiştirilerek basınç değiştirilebilir. V nSO3 2 nSO2 nO2 = Kc = [SO2]2[O2] [SO3] = V nSO3 2 nSO2 nO2  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

DENGEYE ETKİ EDEN ETKENLER 643 2-Hacim Değişikliğinin Dengeye Etkisi Chemistry 140 Fall 2002 DENGEYE ETKİ EDEN ETKENLER 643 2-Hacim Değişikliğinin Dengeye Etkisi 22 Eylül 2018 Cumartesi [G]g[H]h nG g nH h Kc = = V(a+b)-(g+h) [C]c[D]d nA a nB a V-Δn nG a nA nB g nH h = Bir gaz dengesinde hacmın küçültülmesi, dengenin daha az mol sayısı içeren gazlar tarafına kaymasına neden olur. Hacmın arttırılması ise dengenin daha fazla mol sayısı içeren gazlar tarafına kaymasını sağlar.  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-7 645 N2(g), H2(g) ve NH3(g) ın bir denge karışımı, 1,50 L lik bir balondan, 5,00 L lik başka bir balona aktarılıyor. Dengenin yeniden kurulabilmesi için, hangi yönde net bir tepkime olur. N2 (g) + 3 H2 (g) ⇄ 2 NH3 (g) Çözüm: Gaz karışımı, daha geniş bir balona aktarıldığında, toplam basınç ve her gazın kısmi basıncı azalır. Denge, gaz mol sayısının artacağı yöne kayar. Başlangıçta bulunan NH3 ın bir kısmı, N2 ve H2 e bozunur. Dengenin yeniden oluşması için, sola doğru (zıt yönde) bir net tepkime meydana gelir. Hacmı arttırmayıp da basıncı azaltsaydık, yine aynı sonucu elde ederdik.  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

DENGEYE ETKİ EDEN ETKENLER 645 3-SICAKLIK ve KATALİZÖR Etkisi Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi DENGEYE ETKİ EDEN ETKENLER 645 3-SICAKLIK ve KATALİZÖR Etkisi Sıcaklığının artırılması denge konumunu ENDOTERMİK tepkime yönüne kaydırır. Sıcaklığın azaltılması ise denge konumunu EKZOTERMİK tepkime yönüne kaydırır. *SICAKLIK ETKİSİ: VAN'T HOFF Denklemi lnK1/ K2= -ΔH/ R (1/T1-1/T2) Kp=B. e-ΔH/RT  Y=mx+b doğrusunun eğimi tgα = -ΔH / 2,3R  lnKp = -ΔH/ RT+B  4-Katalizörün Dengeye Etkisi Katalizör tepkime mekanizmasını değiştirir ve tepkimenin daha düşük eşik enerjili bir mekanizma üzerinden yürümesini sağlar. Katalizör denge sabitinin değerine etki etmez, yani denge koşullarını değiştirmez, ancak dengenin daha çabuk veya daha geç oluşmasını sağlayabilir. KATALİZÖRLER Denge sabitinin sayısal değerini değiştirmez.  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

Örnek 16-8 645 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇄ 2 SO3 (g) ∆H= -180kJ Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-8 645 2 SO2 (g) + O2 (g) ⇄ 2 SO3 (g) ∆H= -180kJ Belirli miktarlarda SO2(g) ve O2(g) den oluşacak SO3(g) miktarı, yüksek sıcaklıklarda mı, yoksa düşük sıcaklıklarda mı daha fazla olacaktır? Çözüm: Sıcaklığın artması, tepkimenin endotermik yöne, yani geriye doğru olmasını sağlar. Sıcaklığın azalması ise ekzotermik yöne rx’u yani SO3 oluşumunu sağlar. Diğer bir deyişle denge, yüksek sıcaklıkta SO2 ve O2 yönüne, düşük sıcaklıkta SO3 yönüne kayar.  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-9 647 Diazot tetraoksit, N2O4(s), roket yakıtlarının önemli bir bileşenidir. Örneğin, Titan roketinde sıvı hidrazini yükseltgeyici olarak kullanılır. SŞ.ta renksiz bir gaz olan N2O4, kısmen ayrışarak, kızıl kahverengi bir gaz olan NO2 yi verir. Bu iki gazın denge karışımının rengi, bunların bağıl oranlarına bağlıdır. N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g) dengesi kurulduğunda, 3L kapda 7,64 g N2O4 ve 1,56 g NO2 bulunduğu görülmüştür. rx’un Koc değeri nedir? Çözüm:N2O4 ve NO2 için, g mol mol/L dönüşümlerinin yapılması gerekir. [N2O4] = 7,64 g /92,01 g/mol*3L= 0,0277 M [NO2] = 1,56 g / 46,01 g/mol*3L=0,0113 M Kc = [NO2]2/ [N2O4] = (0,0113)2 / 0,0277 = 4,61 x 10-3  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-10 648 SO2(g), O2(g) ve SO3(g) içeren denge, sülfirik asit üretiminde önemlidir. 900 K de 0,02 mol SO3 örneği, 1,52 L lik havası boşaltılmış bir kaba konduğunda, dengede 0,0142 mol SO3 olduğu saptanmıştır. 900 K de SO3(g) ün ayrışmasına ait Kp değeri nedir? 2 SO3 (g) ⇄ 2 SO2 (g) + O2 (g) Çözüm:Başlangıçta ve denge konumunda ortamda bulunan maddelerin miktarlarını yazalım ve değişmeyi hesaplayalım. 2 SO3 (g) ⇄ 2 SO2 (g) + O2 (g) baş. miktarları 0,02 mol 0,00 mol 0,00 mol değişim -0,0058 mol + 0,0058 mol +0,0029 mol denge mik. 0,0142 mol 0,0058 mol 0,0029 mol denge der. 0,0142mol/1,52 L 0,0058mol/1,52 L 0,0029mol/1,52L [SO3]=9,34x10-3 [SO2]=3,8x10-3 [O2]=1,9x10-3 Kc =[SO2]2*[O2] / [SO3]2= 0,0038)2*(0,0019) / (0,00934)2 = 3,1 x 10-4 Kp=Kc(RT) ∆n =3,1 x 10-4(0,0821 x 900)(2+1)-2 = 2,3 x 10-2  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-11 Amonyum hidrojen sülfür, NH4HS(k), (fotoğraf banyolarında kullanılır) kararsız bir bileşiktir ve oda sıcaklığında ayrışır. NH4HS (k) ⇄ NH3 (g) + H2S (g) Kp(atm) = 0,108 (25oC de) Bir NH4HS(k) örneği, 25oC de havası boşaltılmış bir balona konulmuştur. Dengede toplam gaz basıncı nedir? Çözüm: Kp =(PNH3)(PH2S) = (PNH3)(PNH3) = (PNH3)2 = 0,108 PNH3 = 0,329 atm PH2S = PNH3 = 0,329 atm Ptoplam = PNH3 + PH2S = 0,329 + 0,329 = 0,658 atm  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Örnek 16-12 Bir N2O4 (g) örneği (0,0240 mol) 0,372 L lik bir balonda, SŞ.de NO2 (g) ile dengeye getirilmiştir. (a) Dengedeki N2O4 (g) miktarını ve (b) N2O4 ün ayrışma yüzdesini hesaplayınız. N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g) Kc = 4,61 x 10-3 (25oC de) Çözüm: a) χ = ayrışan N2O4 mol sayısı olsun. N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g) baş. miktarları 0,0240 mol 0,00 mol değişim -χ mol + 2χ mol denge mik. (0,0240-χ) mol 2χ mol denge der. [N2O4]= (0,0240-χ)/0,372 [NO2]=2χ/0,372 Kc== 4,61 x 10-3=[NO2]2/[N2O4]= (2χ / 0,372)2: (0,0240-χ/0,372)=4χ2 : 0,372 (0,0240-χ) 4χ2 = 4,12 x 10-5 - (1,71 x 10-3) χ  χ2 + (4,28 x 10-4) χ - 1,03 x 10-5=0 χ = 0,003 mol N2O4 Dengedeki N2O4 miktarı (0,0240-χ) = 0,024-0,003=0,0210 mol N2O4 b) N2O4 ayrışma yüzdesi %ayrışma= 0,003*100/0,024= 12,5  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

ÖZEL KONU : Azot Döngüsü ve Azot İçeren Bileşiklerin Sentezi 653 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi ÖZEL KONU : Azot Döngüsü ve Azot İçeren Bileşiklerin Sentezi 653 N2(g) + O2(g) ⇄ NO(g) k1 k-1 KP = 4.7 10-31 …... 298oK 1.3 x 10-4 …1800oK  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

General Chemistry: Chapter 16 Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi Amonyak Sentezi Optimum şartlar sadece denge durumu içindir ve denge sabitinin sayısal değeri göz önüne alınmaz. . 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16

KONU: 16’de ÇÖZÜLMESİ TAVSİYE EDİLEN SORULAR Chemistry 140 Fall 2002 22 Eylül 2018 Cumartesi KONU: 16’de ÇÖZÜLMESİ TAVSİYE EDİLEN SORULAR Öncelikle konu içinde verilmiş olan 1 adedi çözülmüş 2 adedi çözülecek örnek sorular üzerinde titizlikle durulması tavsiye edilir. Sınav soruları genellikle onlardan seçilecektir. Konunun daha iyi anlaşılması açısından konunun sonunda yer alan aşağıdaki sorulara da bakılırsa iyi olur. 9-12-14-16-18-23-31-35-38-45-52-58-66-68-70 -75- 81-86-87-89 Bu Slaytların hazırlanmasında emeği geçen 080030135-NİLÜFER SAĞLAM’a TEŞEKKÜRLER  ⇄ ⇌   ‾ + ÷   ↑↓ ↕ | ǁ |│║ │∫∑ √ ∛ ∜ ≤ ≥ ~ ∞ ≡ ≈ Δ δ π σ υ λ α β  γ ψ μ t τ ζ Ψ Ω θ Χ ε φ ω η ō Ō ½ ¼ ¾ ¼ ½ ¾ ΔGo , ΔSo , ΔHo 22 Eylül 2018 Cumartesi22 Eylül 2018 CumartesiPrentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 16