Kimyasal Reaksiyonların Hızları

... konulu sunumlar: "Kimyasal Reaksiyonların Hızları"— Sunum transkripti:

1 1.1.1 Kimyasal Reaksiyonların Hızları
Reaksiyona giren çeşitli maddelerde gözlenen hızlar çok farklı zaman aralığında değişir. Mesela, nötrleşme reaksiyonları mikro saniyede gerçekleşirken jeolojik olaylarda olduğu gibi bazı reaksiyonlar ise milyonlarca yılda ancak tamamlanabilir. Mesela; Na’ un suda çözünmesi çok hızlı gerçekleşirken, demirin paslanması günler hatta aylar almaktadır. Gene bazı tepkimeler göz açıp kapayıncaya kadar gerçekleşirken bazı tepkimelerde yüzyıllar boyu sürebilir. Mesela; havai fişeklerin patlaması ve grizu patlaması anlık bir tepkime iken, fosillerden kömürün oluşumu milyonlarca yıl süren tepkimelere örnek verilebilir.

2 1.1.2 Kimyasal Reaksiyonların Hızlarının takibi Tepkime Hız Takibi
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) Basınç değişimi C3H6(g) + Br2(s)  C3H6Br2 renksiz koyu renksiz kahverengi Renk değişimi Zn(k) + 2HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2(g) Gaz çıkışı/Basınç Ag+(aq) + Cl-(aq)  AgCl(k) İletkenlik azalması ya da katı oluşumu NH3(aq) + HCl(aq)  NH4Cl(aq) pH değişimi

3 12.1 Derişim ve Hız Reaksiyonun devam ettiği süre içerisinde genellikle litrede mol (molarite) cinsinden ifade edilen H2 ve I2 miktarları azalacaktır. Reaksiyonda oluşan Hl'ün derişimi ise artış gösterecektir. Reaksiyon hızı, derişimdeki değişimlerin hangi ölçüde olduğunun bir ifadesidir. Bir başka ifadeyle, reaksiyona girenlerden veya ürünlerden birinin derişimindeki değişmenin, bu değişmenin gerçekleşmesi için geçen zamana bölümüdür. Madde derişimleri, [H2], [I2] ve [Hl] gibi simgelerle ifade edilir. ∆[H2], ∆[I2] ve ∆[Hl] simgesi ise maddelerin derişimindeki değişme miktarını ifade etmektedir. Reaksiyona girenlerin derişimlerinde azalma olduğu için hız ifadesinde eksi, ürünlerin derişiminde ise artma olduğu için artı işareti kullanılır. Hız biriminde zaman; saniye, dakika, saat cinsinden olabilir. SI birim sisteminde hız; Ms-1 cinsinden alınır.

4 1.2.2 Reaksiyona giren ve çıkan maddelerin zamanla derişimindeki değişme
Şekilde de HI, H2 ve I2 derişimlerinin zamanla değişimini gösteren eğriler görülmektedir. Grafik incelendiğinde Hl'ün derişiminin sıfırdan başlayarak başlangıç anından itibaren hızla arttığı görülür. Aynı süre içinde H2 vel2'un derişimi ise hızla azalma gösterir. Reaksiyon ilerledikçe derişimlerin daha yavaş değiştiği görülür. Maddeler tüketildikçe reaksiyon hızı azalır. Kimyasal reaksiyonlarda reaksiyonun hızı genellikle zaman ilerledikçe değişir.

5 1.3.8 Tepkimeye giren ve çıkan maddelerin hızlarının karşılaştırılması
Ya da katsayıların OKEK leri alınır. Bulunan değerin katsayılara oranı hızlar arasındaki bağıntıyı verir. V1 = 2V2 = V3

6 1.3.9 Tepkimeye giren ve çıkan maddelerin hızlarının karşılaştırılması
Yada katsayıların OKEK leri alınır. Bulunan değerin katsayılara oranı hızlar arasındaki bağıntıyı verir. 2VN2O5 = VNO2 = 4VO2

7 1.3.10 Tepkimeye giren ve çıkan maddelerin hızlarının karşılaştırılması
Çözüm Ya da tüm katsayıların OKEK’leri alınır. OKEK’lerin katsayılara oraranı hızlar arasındaki bağıntıyı verir. OKEK=60 60V1 = 12V2 = 20V3 = 15V4

8 1.3.11 Tepkime hızının bulunması
Reaksiyonunda herhangi bir zamanda [H2 ]=0,652 M dan 15 dk sonra [H2 ] =0,628 M’a düşmektedir. Verilen süre içinde ortalama RH=? Çözüm: ∆[H2]=0,652-0,628=0,024 M ∆t = 15*60=900 s

9 1.3.12 Tepkime hızının bulunması
100 s'lik bir zaman içinde Hl'ün derişimi 1,5 mol L-1 den 2 mol L-1 'e çıkmaktadır. Buna göre tepkimenin ortalama hızını bulunuz? Çözüm: ∆[HI]=2-1,5=0,5 M ∆t = 100 s

10 1.3.1 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızları
Bir reaksiyona ait hız-zaman grafiği incelendiğinde hız sürekli değişir. Çünkü hız reaksiyona giren maddelerin derişimine bağlıdır. Yan taraftaki grafikte olduğu gibi tepkimenin başlama anında hız maksimumdur. Zamanla derişim azalacağından hız da azalır. Maddelerin derişimi sabitleştiğinde hız da değişmez. Herhangi bir andaki değişmenin hızını ölçmek için grafiğe o anda bir teğet çizilerek teğetin eğimi hesaplanır. Eğim hesaplamak için teğet doğrusu üzerinde iki nokta belirlenir ve bu noktalara karşılık gelen derişim ve zaman değerleri tespit edilir. Daha sonra derişimlerin farkı zamanların farkına bölünerek eğim bulunur. Bu doğrunun eğimi reaksiyonun anlık hızı olarak tanımlanır.

11 1.3.2 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızları
Herhangi bir anda H2’nin derişiminin bir saniyede 0,02 mol L-1 azaldığını varsayalım. H2'in derişimindeki harcanma hızı 0,02 mol L-1 s-1 olacaktır. Reaksiyonda tüketilen her mol H2 veya I2 için iki mol HI oluştuğu görülmektedir. Dolayısıyla aynı zaman aralığında H2'in ve I2'un derişimi 0,02 mol L-1 azalırken Hl'ün derişimindeki artış hızı 0,04 mol L L-1 s-1 olmaktadır.

12 1.3.4 Ortalama ve anlık hız bağıntılarının yazılması

13 1.3.3 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızları
100 s'lik bir zaman içinde Hl'ün derişimi 1,5 mol L-1 den 2 mol L-1 'e çıkmakladır. Buna göre Hl'ün oluşma hızını bulunuz? Bu değerleri dikkate alarak H2 nin harcanma hızını bulunuz? Çözüm Hl'ün derişimi 100 s'de (2-1,5)=0,5 mol L-1 arttığına göre; THHI =05/100= mol L-1 s-1 THH2 =2, mol L-1 s-1

14 1.3.3 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızları
1.2.3 Ortalama Hız reaksiyonunda NH3 'ın oluşum hızı mol L-1 saat-1 olduğuna göre, H2 ve N2'un harcanma hızını bulunuz? Çözüm Katsayılarla hızlar arasında belli bir oran vardır. Katsayısı arttıkça o maddenin oluşma ya da harcanma hızı daha büyük olacaktır. THNH3= mol L-1 saat-1 ise; THH2= mol L-1 saat-1 THN2= mol L-1 saat-1

15 1.3.7 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızlarıyla ilgili örnek
Tablodan yararlanarak,1600 ve 1200 saniyeler arasındaki H2 O2 ‘nin oluşma hızını ölçünüz? ZAMAN(S) [H2 O2 ] RH 2,34 200 2,04 400 1,75 600 1,50 800 1,30 1200 1,00 1600 0,73 2000 0,58 H2 O2 nin oluşma hızı=∆[H2 O2]/∆t=1,00-0,73/400 =0,27/400=6,75x10-4 M/s Tablodan yararlanarak, 2000 ve 1600 saniyeler arasındaki H2 O2 ‘nin oluşma hızını ölçünüz? H2 O2 nin oluşma hızı=∆[H2 O2]/∆t=0,73-058/400 0,15/400=3,75x10-4 M/s Bulunan değer ortalama hız değeri olduğundan, saniye arasındaki zaman dilimleri için de geçerlidir. Zaman aralığı ne kadar küçük olursa hesaplanan hız da o kadar gerçeğe yakın olur. Derişim-zaman grafiğine çizilen teğetin eğiminden belirlenen reaksiyon hızı reaksiyonun “anlık hızı” yani teğetin eğriye temas noktasındaki zamana karşılık gelen hızdır.

16 1.3.6 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızlarıyla ilgili örnek
Tablodan yararlanarak 300 ve 400 saniyeler arasındaki, tepkime hızlarını ölçünüz? ZAMAN(S) N2 O5 NO2 O2 200 0,014 0,012 0,003 300 0,015 0,004 400 0,010 0,019 0,005 O2 nin oluşma hızı=∆[O2]/∆t=0,005-0,004/100 =0,001/100=1,0x10-5 M/s NO2 nin oluşma hızı=∆[NO2]/∆t=0,019-0,015/100 =0,004/100=4,0x10-5 M/s N2 O5 in oluşma hızı=∆[N2O5]/∆t=0,012-0,010/100 =0,002/100=2,0x10-5 M/s

17 1.4.1 Reaksiyonların Hızlarına göre Karşılaştırılması
Yavaş Gerçekleşen Reaksiyonlar: Demirin paslanması Organik tepkimelerin çoğu Jeolojik değişmeler Yağların ve karbonhidratların hidrolozi Hızlı Gerçekleşen Reaksiyonlar: Nötürleşme reaksiyonları Yanma reaksiyonlarının çoğu Patlama reaksiyonları (kendi kendini besleyen) İyon tepkimeleri ve zıt yüklü iyon tepkimeleri

18 1.4.3 Patlama Reaksiyonları
1.4.2 Yanma Reaksiyonları 1.4.3 Patlama Reaksiyonları Özellikle ekzotermik tepkimelerde ortaya çıkan ısı ortamdan hemen uzaklaştırılmaz. Ortaya çıkan bu ısı ortamın sıcaklığını artırır ve ortamda kontrolsüz bir tepkime meydana gelir. Bu olay patlama reaksiyonu diye bilinir. ÖR: H2 nin yanması, grizu patlaması.. Gibi. 1.4.3 NaN3 ün bozunması