11. Sınıf Kimya · Ünite 2
Dengeye Ulaşma Serüveni: Yalancı Denge Kesri (Q)
Kimyasal bir tepkimenin o anki durumuna bakarak dengeye ulaşıp ulaşmadığını ve hangi yöne ilerleyeceğini Q ve Kc karşılaştırmasıyla nasıl tahmin edeceğimizi öğreniyoruz.
Kazanım KİM.11.2.4 · 30 dk okuma
Tepkime Dengeye Ulaştı Mı?
Bir tepkime kabına girenleri koydunuz ve tepkime başladı. Peki, tepkimenin herhangi bir anında sisteme baksak, dengenin kurulup kurulmadığını nasıl anlarız? Henüz dengeye ulaşmadıysa tepkime ürünler yönüne mi yoksa girenler yönüne mi ilerliyor? İşte bu soruları cevaplamak için harika bir aracımız var: Tepkime Oranı, diğer adıyla Yalancı Denge Kesri (Q).
Yalancı Denge Kesri (Q) Nedir?
Denge sabiti (Kc) hesaplamayı daha önce öğrenmiştik. Denge anındaki ürün derişimlerinin giren derişimlerine oranı bize Kc'yi veriyordu. Q (tepkime oranı) ise tamamen aynı formülle hesaplanır, ancak denge anındaki değil, tepkimenin o an ölçtüğümüz derişimleri kullanılır. Genel bir tepkime üzerinden formülümüzü hatırlayalım:
Hesapladığımız bu Q değerini, sistemin gerçek denge sabiti olan Kc ile karşılaştırarak sistemin o anki durumu hakkında çıkarımlar yaparız.
Karşılaştırma ve Yön Tahmini
- Eğer Q = Kc ise: Sistem tam olarak dengededir. İleri ve geri yöndeki tepkime hızları eşittir, net bir derişim değişimi olmaz.
- Eğer Q < Kc ise: Sistemin ürünler/girenler oranı olması gerekenden küçüktür. Sistem eksiğini kapatmak ve dengeye ulaşmak için ürünler yönüne (sağa) kayar.
- Eğer Q > Kc ise: Sistemin ürünler/girenler oranı çok büyüktür. Dengeye gelmek için ürünlerin bir kısmı harcanıp girenleri oluşturmalıdır, yani sistem girenler yönüne (sola) kayar.
Günlük Hayattan Bir Benzetme
Denge sabitini (Kc), usta bir aşçının reçetesindeki mükemmel tuz/su oranı olarak düşünün. Q ise sizin o an tencerede kaynayan çorbanızdan aldığınız bir kaşığın tuz/su oranıdır. Eğer tadına baktığınızda Q < Kc ise (tuzu az), çorbaya biraz daha tuz eklemeniz (ürünleri artırmanız) gerekir. Eğer Q > Kc ise (çok tuzlu), oranı düzeltmek için su eklemeniz (girenlere kaymanız) gerekir.
Dengeye Ulaşma Serüveni: Yalancı Denge Kesri (Q): Alıştırma Soruları
1. Bir tepkimenin herhangi bir t anında hesaplanan tepkime oranı (Q), denge sabitinden (Kc) küçüktür. Öğrenciler bu durumu tartışırken aşağıdaki yorumlardan hangisini yaparsa doğru bir çıkarımda bulunmuş olur?
- A) Sistem tam olarak dengededir.
- B) Sistem dengeye ulaşmak için girenler yönüne ilerler.
- C) Sistem dengeye ulaşmak için ürünler yönüne ilerler.
- D) Tepkime tamamen durmuştur.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Sistem dengeye ulaşmak için ürünler yönüne ilerler.
Q < Kc olduğunda paydaki (ürünlerdeki) miktar hedeflenen denge değerine göre daha azdır. Sistem bu oranı büyütmek için ürünler yönüne ilerlemelidir.
2. X(g) + Y(g) ⇌ 2Z(g) tepkimesinin herhangi bir t anındaki derişimleri [X], [Y] ve [Z] olarak ölçülmüştür. Bu tepkimenin yalancı denge kesri (Q) nasıl hesaplanır?
- A) Q = ([X] * [Y]) / [Z]^2
- B) Q = [Z]^2 / ([X] * [Y])
- C) Q = [Z] / ([X] * [Y])
- D) Q = [Z]^2 - ([X] + [Y])
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Q = [Z]^2 / ([X] * [Y])
Tıpkı denge sabiti gibi Q da ürünlerin derişimlerinin girenlerin derişimlerine oranı şeklinde hesaplanır. Tepkime katsayıları derişimlere üs olarak yazılır.
3. A(g) + B(g) ⇌ C(g) tepkimesi için belirli bir sıcaklıkta Kc = 4'tür. 1 litrelik kapalı bir kaba aynı sıcaklıkta 1 mol A, 2 mol B ve 4 mol C gazları konuluyor. Buna göre sistemle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Sistem dengededir.
- B) Zamanla C gazının derişimi artar.
- C) Sistem dengeye ulaşmak için girenler yönüne kayar.
- D) Zamanla A ve B gazlarının mol sayısı artar.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Zamanla C gazının derişimi artar.
Q = [C] / ([A]*[B]) = 4 / (1 * 2) = 2. Hesaplanan Q değeri Kc'den küçüktür (2 < 4). Bu nedenle sistem Q'yu büyütmek için ürünler lehine ilerler ve C gazının derişimi zamanla artar.
4. N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) tepkimesinin Kc değeri 10'dur. 1 litrelik kaba 0.1 mol N2, 0.1 mol H2 ve 0.1 mol NH3 gazları konuluyor. Sistem dengeye gelene kadar hangi yöne hareket eder?
- A) Tepkime başından itibaren dengededir.
- B) Ürünler yönüne ilerler.
- C) Girenler yönüne ilerler.
- D) Hacim artışına doğru ilerler.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Girenler yönüne ilerler.
Q = [NH3]^2 / ([N2] * [H2]^3) = (0.1)^2 / (0.1 * (0.1)^3) = 0.01 / 0.0001 = 100. Q > Kc (100 > 10) olduğundan sistem dengeye gelmek için oran küçülmeli, yani girenler (sola) yönüne kaymalıdır.
5. 2XY(g) ⇌ X2(g) + Y2(g) tepkimesinin belli bir sıcaklıkta denge sabiti Kc = 9'dur. 1 L'lik kaba 2 mol XY, 4 mol X2 ve bir miktar Y2 gazı konuluyor. Sistemin o anki durumunda girenler yönüne (sola) doğru hareket ettiği bilindiğine göre, başlangıçta kaba konulan Y2 gazının mol sayısı aşağıdakilerden hangisi olabilir?
- A) 2
- B) 5
- C) 8
- D) 10
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 10
Sistemin girenler yönüne kayması için Q > Kc olması gerekir. Q = ([X2] * [Y2]) / [XY]^2 = (4 * y) / 2^2 = y. Q > 9 eşitsizliğini sağlaması gerektiği için Y2 derişimi 9'dan büyük olmalıdır. Şıklarda bunu sağlayan tek değer 10'dur.