Kimyasal Denge ve Temel Kavramlar

Kimyasal denge nedir ve nasıl oluşur? Kapalı bir sistemde, belirli bir sıcaklıkta ileri ve geri tepkime hızlarının eşit olduğu duruma kimyasal denge denir. Bu durumda, maddelerin derişimlerinde gözlenebilir bir değişim olmaz, ancak mikroskobik düzeyde tepkimeler devam eder.

Tanım: Kimyasal denge tepkimeleri özellikleri şunlardır:

• Kapalı sistemde gerçekleşir
• Çift yönlü olmalıdır
• Sabit sıcaklıkta olmalıdır

Kimyasal denge tepkimeleri dinamik bir olaydır. Denge anında tepkime durmaz, sadece ileri ve geri yöndeki hızlar birbirine eşit olur. Bu durumda K ileri K geri olarak ifade edilir. Fiziksel ve kimyasal olayların dengeye ulaşmasının iki temel nedeni vardır: maksimum düzensizlik ve minimum enerji eğilimi.

Sistemin dengeye ulaşması için gerekli koşullar şunlardır:

• Maksimum düzensizlik ve minimum enerjiye aynı anda ulaşılması
• Sistemin kapalı olması (sulu çözeltilerde su kapalı sistem gibi davranır)
• Sabit sıcaklık şartlarının sağlanması

Denge Sabiti ve Hesaplanması

Kc denge sabiti formülü, ürünlerin derişimlerinin çarpımının, girenlerin derişimlerinin çarpımına oranı şeklinde ifade edilir. Denge sabiti birimi tepkimenin türüne göre değişiklik gösterir.

Örnek: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ tepkimesi için Kc = [NH₃]²/([N₂][H₂]³)

Kimyasal Tepkimelerde Denge Özet olarak şu noktalara dikkat edilmelidir:

• Denge denklemi yazılırken sadece gaz ve çözelti fazındaki maddeler kullanılır
• Katı ve sıvı saf maddeler denge bağıntısına yazılmaz
• Homojen ve heterojen denge sistemleri farklı şekilde ele alınır

Denge sabiti formülü kullanılırken dikkat edilmesi gereken önemli noktalar:

• Tepkime katsayılarıyla çarpıldığında, denge sabiti de aynı katsayı ile üstel olarak değişir
• Tepkime ters çevrildiğinde, denge sabitinin çarpmaya göre tersi alınır
• Çok basamaklı tepkimelerde, net tepkimenin denge sabiti, basamakların denge sabitlerinin çarpımına eşittir

Kimyasal Tepkimelerde Denge ve Sıcaklık-Basınç İlişkisi

Kimyasal denge tepkimeleri ve sıcaklık arasındaki ilişki, kimyasal sistemlerin davranışını anlamak için kritik öneme sahiptir. Ekzotermik ve endotermik tepkimelerde kimyasal denge farklı şekillerde etkilenir.

Tanım: Kimyasal denge nedir? Bir tepkimede ileri ve geri yöndeki tepkime hızlarının eşit olduğu duruma kimyasal denge denir. Bu dengede K ileri ve K geri değerleri önemlidir.

Ekzotermik tepkimelerde sıcaklık artışı dengeyi ürünler yönüne kaydırır ve Kc denge sabiti değeri büyür. Buna karşılık, endotermik tepkimelerde sıcaklık artışı dengeyi girenler yönüne kaydırır ve denge sabiti küçülür. Denge sabiti birimi, tepkimenin özelliklerine göre değişiklik gösterir.

Önemli: Katalizörler, tepkimenin ileri ve geri hız sabitlerini aynı oranda değiştirerek dengeye daha kısa sürede ulaşılmasını sağlar. Ancak denge sabiti formülünü etkilemez.

Basınç değişiminin denge üzerindeki etkisi, tepkimedeki mol sayısı değişimine bağlıdır. Kimyasal denge tepkimeleri özellikleri açısından, eğer tepkimede mol sayısı korunuyorsa basınç değişimi dengeyi etkilemez. Mol sayısının korunmadığı durumlarda ise basınç artışı, dengeyi mol sayısı az olan tarafa kaydırır.

Örnek: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) tepkimesinde basınç artışı, mol sayısı az olan ürünler (NH₃) tarafına doğru dengeyi kaydırır.