Kimyasal Denge
Transkript
Kimyasal Denge
Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Reaksiyon hızı ve denge arasındaki bağlantı KİMYA II DERS NOTLARI Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN İleri Reak.: A → B hız = ki[A] Geri Reak.: B → A hız = kg[B] Burada ki ileri reaksiyon hız sabiti, kg ise geri reaksiyon hız sabitidir. İki reaksiyon birleştirildiğinde, çift yönlü reaksiyon oku ile iki yönde gerçekleşen reaksiyonu gösterebiliriz. A B ya da A ⇔ B Denge anında iki hız ifadesi birbirine eşit olacaktır. k i [A] = k g [B] [B] ki = = bir sabittir k g [A] Eğer ki > kg ise dengede [B] > [A] Eğer kg > ki ise dengede [A] > [B] 1 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Kd ve Kp arasındaki ilişki aA + bB ⇔ cC + dD (PC)c (PD)d Kp = -------------(PA)a (PB)b [C]c [D]d Kc = -------------[A]a [B]b Kp = Kc (RT)∆n Saf suyun buharlaşması 100 C Saf olmayan suyun buharlaşması 104 C DENGE İTİ K DENGE SAB SABİTİ KDD Herhangibir kimyasal denge tipi iç için aA + bB cC + dD Verilen bir sı sıcaklı caklıkta aş aşağıdaki ğıdaki sabit yazı yazılabilir Ürünlerin derişimi Kd = c ∆n = mol sayısındaki değişim (ürünler - girenler) Denge sabitinin anlamı CO(g) + Cl2(g) ⇔ COCl2(g) Kp = PCOCl2 -------------- = 1.49 x 10 8 (100°C) PCO PCl2 d [C] .[ D] [A]a [B]b Reaktanların derişimi Reaksiyon ürünler lehinedir. 2 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Denge Sabitinin Bulunmas Bulunmasıı 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2(g) NOCl(g) 2.00 mol NOCl 1.00 L’ L’lik kaptadı kaptadır. Dengede 0.66 mol/L NO bulunmaktadı hesaplayınız bulunmaktadır.K r.Kd ‘yi hesaplayı Çöz Çözüm Deriş Derişimler tablosunun oluş oluşturulması turulması ; Baş Başlangı langıç Değ Değişim Denge Deriş Derişim [NOCl] NOCl] 2.00 -0.66 1.34 1.34 [NO] 0 +0.66 0.66 0.66 [Cl2] 0 +0.33 0.33 0.33 Denge Sabitinin Bulunmas Bulunmasıı 2 NOCl(g) NOCl(g) Baş Başlangı langıç Değ Değişim Denge Deriş Derişim K= [NO] 0 +0.66 0.66 0.66 [Cl2] 0 +0.33 0.33 0.33 H2 I2 Başlangıç 1,75 1,75 0 Değişim 0,75 0,75 1,50 Denge 1,00 1,00 1,50 Derişim 1M 1M 1,5 M [NOCl ] 2 = (0.66) 2 (0.33) (1.34) 2 = 0.080 (1,5) = 2,25 [HI]2 = [H 2 ][I 2 ] (1)(1) 2 Kd = K ifadelerinin yazı ılması ılması yaz lması ve kullanı kullan lması yazılması kullanılması SO2(g) SO2(g) + 1/2 O2(g) K1 = [SO2] / [O2] SO3(g) K2 = [SO3] / [SO2][O2]1/2 Net Eş Eşitlik ; [NOCl]2 [NO ] 2 [Cl 2 ] HI S(s) + 3/2 O2(g) [NO]2[Cl2 ] K= H2(g) + I2(g) ⇔ 2HI(g) 25 °C’de 1 litrelik kapta 1,75 mol H2 ve 1,75 mol I2 bulunmaktadır. Denge anında bulunan H2 miktarı 1,00 mol olduğuna göre denge sabiti kaçtır ? S(s) S(s) + O2(g) 2 NO(g) + Cl2(g) [NOCl] NOCl] 2.00 -0.66 1.34 1.34 Örnek K net = [SO3 ] [O2 ]3/2 SO3(g) = K1 • K 2 3 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 K ifadelerinin yazı ılması ılması yaz lması ve kullanı kullan lması yazılması kullanılması Örnek Katsayı Katsayıları ların değ değişmesi durumunda ; S(s) S(s) + 3/2 O2(g) 2 S(s) + 3 O2(g) SO3(g) 2 SO3(g) K= [SO3 ] [O2 ]3/2 Knew = [SO3 ]2 [O2 ]3 [SO3 ]2 Knew = = (K old )2 [O2 ]3 K ifadelerinin yazı ılması ılması yaz lması ve kullanı kullan lması yazılması kullanılması H2(g) + I2(g) ⇔ 2HI(g) 25 °C’de 1 litrelik kapta 1’er mol H2 I2 bulunmaktadır. Denge sabiti 55,3 olduğuna göre dengedeki mol sayılarını hesaplayınız. Başlangıç Değişim H2 I2 HI 1 1 0 (2x ) = 55,3 [HI]2 = [H 2 ][I 2 ] (1 - x )(1 - x ) 2 Kd = -x -x 2x Denge 1–x 1-x 2x x = 0.79 Derişim 1-x 1-x 2x [H2] = [I2] = 1.00 - x = 0.21 M Örnek Denge yö yön değ değiştirmesi durumunda ; S(s) S(s) + O2(g) SO2(g) SO2(g) S(s) + O2(g) K= [SO2 ] [O2 ] K new = [O2 ] [SO2 ] N2O4(g) 2 NO2(g) 1 L lik kapta N2O4 baş başlangı langıç mol sayı sayısı 0.50 olduğ olduğuna göre denge deriş derişimleri kaç kaçtır ? (K (Kd= 0,0059) N2O4 Başlangıç 0,5 0 -X 2x Denge 0,5 – x 2x Derişim 0,5 - x 2x Değişim [O2 ] 1 K new = = [SO 2 ] K old NO2 Kc = [NO2 ]2 = 0.0059 at 298 K [N2O4 ] Kc = 0.0059 = [NO2 ]2 (2x)2 = [N2O 4 ] (0.50 - x) 4 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 K c = 0.0059 = Düzenlendiğ zenlendiğinde: inde: [NO2 ]2 (2x) 2 = [N2O 4 ] (0.50 - x) 0.0059 (0.50 - x) = 4x2 0.0029 - 0.0059x = 4x2 4x2 + 0.0059x - 0.0029 = 0 Bu bir ikinci dereceden bir denklemdir. ax2 + bx + c = 0 a = 4 b = 0.0059 c = -0.0029 x = -b ± x = b2 - 4ac 2a -0.0059 ± (0.0059)2 - 4(4)(-0.0029) 2(4) x = -0.00074 ± 1/8(0.046)1/2 = -0.00074 ± 0.027 x = 0.026 ya da - 0.028 Fakat negatif değ değer kabul edilemez. edilemez. Sonuç Sonuç olarak ; [N2O4] = 0.050 - x = 0.47 M [NO2] = 2x = 0.052 M Örnek N2(g) + 3H2(g) ⇔ 2NH3(g) 472°C ‘de H2 ve N2 karışımı dengeye ulaşmaktadır. Denge karışımındaki gazların kısmi basınçları 7.38 atm H2, 2.46 atm N2 ve 0.166 atm NH3 olduğuna göre Kp ‘yi hesaplayınız. (PNH3)2 (0.166)2 Kp = ----------- = -------------------- = 2.79 x 10-5 PN2 (PH2)3 (2.46)(7.38)3 Örnek 2SO2(g) + O2(g) ⇔ 2SO3(g) 1 L lik bir kapta başlangıçta 1 ‘er mol SO2 ve O2 bulunmaktadır. Denge anında SO3 derişimi 0,925 M olduğuna göre denge sabitini hesaplayınız. Başlangıç SO2 O2 SO3 1 1 0 Değişim -0,925 -0,463 0,925 Denge 0,075 0,537 0,925 Derişim 0,075 0,537 0,925 (0,925) [SO3 ]2 = = 283,26 [SO2 ]2 [O2 ] (0,075)2 (0,537) 2 Kd = 5 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Örnek Soru ?? N2(g) + 3H2(g) ' 2NH3(g) 1.00 mol H2 ve 1.00 mol Br2 0.5 L’lik tanka konuyor. Verilen şartlar altında denge sabiti Kd 55.64 olduğuna göre dengedeki konsantrasyonlarını ve hidrojenin ayrışma oranını bulunuz. (4x ) = 55,64 [HBr]2 = [H 2 ][Br2 ] 1 − x . 1 − x 0,5 0,5 COCl2(g) ' CO(g) + Cl2(g) Fe(aq) + SCN-(aq) 2 H2 Başlangıç HBr 1 1 0 -x -x 2x 1–x 1-x 2x 1− x 0.5 1− x 0.5 4x Değişim Denge Br2 Derişim Kd = 1 mol H2 nin 0,788 molü ayrışırsa 100 molün x= 78,8 % Soru ?? N2O4(g) ⇔ 2NO2(g) 2 N2O4(g) ⇔ 4NO2(g) (P ) (P ) 4 Kp = NO 2 2 N 2O 4 Reaksiyonları için denge sabitini yazınız. x = 0.788 0.788 [H2] = [I2] = 1.00 - x = 0.212 0.212 M Örnek x2= ' FeSCN2+(aq) ( ( ) ⎛ PNO 2 =⎜ ⎜ PN O 2 4 ⎝ Kp= 6.462 = 41.73 2 ) ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ 2 Kp = 6.46 Kp = ? H2 + Cl2 ' 2HCl 2NO2(g) ' N2O4(g) 2HI(g) ' H2(g) + I2(g) 2SO2(g) + O2(g) ' 2SO3(g) Reaksiyonları için denge sabitini yazınız. 6 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007 2NOBr(g) ⇔ 2NO(g) + Br2(g) Kp = (PNO )2 PBr (PNOBr )2 2 2NO2 ' kahverengi N2O4 + Isı renksiz Isı artırıldığında reaksiyon hangi yöne doğru kayar ? = 0.42 Br2(g) + Cl2(g) ⇔ 2BrCl(g) Kp = (PBrCl )2 PBr2 PCl 2 = 7.2 Source: Brown, Lemay, Bursten, Chemistry: The Central Science 8th ed. 2NOBr(g) + Cl2(g) ⇔ 2NO(g) + 2BrCl(g) (PNO ) (PBrCl ) = (PNOBr )2 PCl (PNO )2 PBr (PBrCl )2 (PNOBr )2 PBr PCl 2 Kp = Örnek 2 2 N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3 (g) Reaksiyonuna göre 0,5 L’lik kapta 2 mol N2 ve 4 mol H2 bulunmaktadır. N2 için bu şartlarda ayrışma oranı % 50 olduğuna göre denge sabitini bulunuz. 2 2 Kp = 0.42 x 7.2 = 3.0 2 N2 H2 NH3 2 4 0 -1 -3 2 Denge 1 1 2 Derişim 2 2 4 Başlangıç Değişim [NH 3 ]2 (4) = 1 = [N 2 ][H 2 ]3 (2).(2) 3 2 Kd = 7 Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007