11. Sınıf Kimya · Ünite 1
Tepkimelerin Hız Serüveni ve Derişim-Zaman Grafikleri
Çevremizdeki çok hızlı ve çok yavaş tepkimeleri inceleyerek, derişim-zaman grafikleri üzerinden tepkime hızının zamanla nasıl değiştiğini keşfediyoruz.
Kazanım KİM.11.1.6 · 40 dk okuma
Çevremizdeki Hız Farklılıkları
Hayatımız durmaksızın gerçekleşen kimyasal tepkimelerle doludur. Ancak bu tepkimelerin gerçekleşme süreleri birbirinden oldukça farklıdır. Örneğin, yılbaşı gecesi gökyüzünü aydınlatan bir havai fişeğin patlaması saniyeler içinde gerçekleşirken, bahçede unutulan bir demir sandalyenin paslanması veya yer altında fosil yakıtların oluşumu aylar, yıllar hatta yüzyıllar sürebilir. Bu durum, her kimyasal tepkimenin kendine özgü bir hızı olduğunu gösterir.
Tepkime Hızı Nedir?
Bir kimyasal tepkimenin hızı, birim zamanda harcanan tepken (giren) veya oluşan ürün miktarı ile ölçülür. Miktar genellikle molar derişim (M) cinsinden ifade edilir. Zaman ilerledikçe doğal olarak tepkenlerin derişimi azalır, ürünlerin derişimi ise artar.
Hızın Matematiksel İfadesi
Bir A maddesinin harcanma hızı (r) şu şekilde ifade edilir:
Burada köşeli parantez molar derişimi, delta işareti ise değişimi temsil eder.
Derişim-Zaman Grafikleri
Laboratuvar ortamında bir deney yaptığınızı düşünün. Kronometreyi başlattınız ve belirli aralıklarla kapta kalan tepkenin miktarını ölçtünüz. Bu verileri kullanarak bir grafik çizdiğinizde, başlangıçta tepken derişiminin çok hızlı düştüğünü, ancak zaman geçtikçe bu düşüşün yavaşladığını ve eğrinin yataylaşmaya başladığını görürsünüz. Aynı şekilde ürünün oluşum eğrisi de başlangıçta dikken zamanla yataylaşır.
Tepkime Hızı Zamanla Neden Azalır?
Çizdiğimiz derişim-zaman grafiğindeki eğrilerin o andaki dikliği (eğimi), bize tepkimenin anlık hızını verir. Başlangıçta kapta çok fazla tepken molekülü vardır. Bu moleküller birbiriyle sık sık çarpışır ve ürün oluşturur. Bu yüzden başlangıç hızı en yüksektir. Fakat zamanla moleküller ürüne dönüştükçe, ortamda çarpışacak tepken sayısı azalır. Daha az molekül, daha az etkin çarpışma demektir. Bu olay tepkimenin gitgide yavaşlamasına sebep olur.
Tepkimelerin Hız Serüveni ve Derişim-Zaman Grafikleri: Alıştırma Soruları
1. Çevremizdeki kimyasal olaylar incelendiğinde, aşağıdaki tepkimelerden hangisinin gerçekleşme süresi diğerlerine göre çok daha uzundur?
- A) Metan gazının ocakta yanması
- B) Gümüş bir kolyenin havada kararması
- C) Sodyum metalinin suya atılıp tepkimeye girmesi
- D) Dinamitin patlaması
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Gümüş bir kolyenin havada kararması
Yanma, patlama ve aktif metallerin suyla tepkimeleri saniyeler içinde gerçekleşen hızlı tepkimelerdir. Gümüşün kararması veya demirin paslanması ise aylar sürebilen yavaş tepkimelerdir.
2. Kapalı bir kapta gerçekleşen tepkimenin derişim-zaman grafiği incelendiğinde tepkenlerin (girenlerin) derişim eğrisi hakkında aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
- A) Zamanla artarak sabitlenir.
- B) Önce artar, sonra azalır.
- C) Başlangıçtan itibaren sürekli sabit kalır.
- D) Zamanla azalarak eğimi küçülür.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Zamanla azalarak eğimi küçülür.
Tepkime ilerledikçe giren maddeler (tepkenler) harcanır, bu nedenle derişimleri zamanla azalır. Azalan derişim nedeniyle tepkime yavaşladığı için grafikteki eğrinin eğimi de zamanla küçülür ve yataylaşır.
3. Bir tepkimenin derişim-zaman verilerini inceleyen bir öğrenci, ilk 10 saniyedeki ortalama hızı r1, 10 ile 20. saniyeler arasındaki ortalama hızı r2 olarak hesaplıyor. Bu iki hız değerinin karşılaştırılması aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
- A) r1 büyüktür r2
- B) r1 küçüktür r2
- C) r1 eşittir r2
- D) Ortam koşullarına göre değişir, bilinemez.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) r1 büyüktür r2
Tepkime hızı, tepken derişiminin en yüksek olduğu başlangıç anında en büyüktür. Zamanla tepken derişimi azaldığı için moleküllerin çarpışma olasılığı düşer ve tepkime hızı yavaşlar. Bu nedenle başlangıçtaki hız (r1), sonrakinden (r2) daha büyüktür.
4. A maddesinden B maddesinin oluşumunu gösteren bir tepkimede, A maddesinin başlangıç derişimi 0,6 M'dır. 20 saniye sonunda A'nın derişimi 0,2 M'a düştüğüne göre, A maddesinin bu zaman aralığındaki ortalama harcanma hızı kaç M/s'dir?
- A) 0,01
- B) 0,02
- C) 0,03
- D) 0,04
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 0,02
Harcanma hızı = (İlk derişim - Son derişim) / Zaman formülünden (0,6 - 0,2) / 20 = 0,4 / 20 = 0,02 M/s olarak bulunur.
5. X + 2Y -> 3Z tepkimesinde, Y gazının derişimi 10 saniyede 0,4 M azalmaktadır. Bu veriye göre, aynı zaman aralığında Z gazının ortalama oluşma hızı kaç M/s'dir?
- A) 0,02
- B) 0,04
- C) 0,06
- D) 0,08
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 0,06
Y'nin harcanma hızı 0,4 M / 10 s = 0,04 M/s'dir. Katsayılara baktığımızda Y'nin katsayısı 2, Z'nin katsayısı 3'tür. 2 mol Y harcanırken 3 mol Z oluşursa, 0,04 M/s hızla harcanan Y'ye karşılık Z'nin oluşma hızı oran orantıyla (0,04 x 3/2) = 0,06 M/s olur.