Soru:
Bir öğrenci, \(2H_2O_{2(aq)} \rightarrow 2H_2O_{(l)} + O_{2(g)}\) tepkimesini iki farklı koşulda gerçekleştiriyor. Deney 1'de hidrojen peroksite (\(H_2O_2\)) hiçbir şey eklemiyor. Deney 2'de ise bir miktar \(MnO_2\) (Mangan(IV) oksit) katıyor. Her iki deneyde de aynı süre sonunda toplanan \(O_2\) gazının hacmini ölçüyor. Öğrenci, Deney 2'deki \(O_2\) gazı hacminin Deney 1'dekine göre daha fazla olduğunu gözlemliyor. Bu durum, katalizörün verimi artırdığı anlamına gelir mi? Açıklayınız.
Çözüm:
💡 Bu soru, yaygın bir yanılgıyı test etmektedir. Gözlemlenen "daha fazla ürün", gerçekten verimin arttığı anlamına mı gelir?
- ➡️ Adım 1: Tepkimeyi ve Katalizörü Tanımla
\(H_2O_2\)'nin bozunma tepkimesi, \(MnO_2\) varlığında çok daha hızlı gerçekleşir. \(MnO_2\) burada bir katalizördür.
- ➡️ Adım 2: "Aynı Süre" Kavramını Değerlendir
Öğrenci tepkimeleri belirli bir süre sonunda durdurup ölçüm yapmıştır. Bu, "anlık verim" veya "hıza bağlı verim" ölçümüdür. Katalizörsüz tepkime (Deney 1) bu sürede henüz tamamlanmamış, yani tüm \(H_2O_2\) bitmemiş olabilir.
- ➡️ Adım 3: "Gerçek Verim" vs. "Teorik Verim"
Katalizörlü tepkime (Deney 2) aynı sürede dengede veya tepkimenin sonuna çok daha yakın bir noktada olacaktır. Bu nedenle daha fazla \(O_2\) gazı toplanmıştır. Ancak, eğer her iki tepkime de sonsuz süre beklenerek tamamlanmaya bırakılsaydı, her ikisinde de aynı miktarda (tüm \(H_2O_2\)'nin tamamen bozunacağı miktarda) \(O_2\) gazı elde edilirdi.
- ➡️ Adım 4: Yorum
Bu deney, katalizörün verimi artırdığını değil, hızı artırdığını gösterir. Belirli bir süredeki verim, tepkime hızından etkilenir. Ancak nihai (maksimum) teorik verim değişmez.
✅ Sonuç: Hayır, bu gözlem katalizörün verimi artırdığı anlamına gelmez. Sadece aynı sürede daha fazla ürün elde edildiğini, yani tepkime hızının arttığını gösterir.
