Deneysel verilerle hız denklemi bulma

Question

Deneyde farklı derişimler için reaksiyon hızını ölçtüm ama bu verilerle hız denklemini nasıl kuracağımı tam anlayamadım. Hangi derişimin hızı nasıl etkilediğini belirlemekte zorlanıyorum. Reaksiyon mertebesini bulmak için verileri nasıl kullanmam gerektiğini açıklar mısınız?

Answer 1

📊 Deneysel Verilerle Hız Denklemi Bulma

Kimyasal kinetikte, bir reaksiyonun hızını belirleyen matematiksel ifadeye hız denklemi denir. Bu denklem, reaktantların derişimlerinin reaksiyon hızına nasıl etki ettiğini gösterir. Genel formu şöyledir:

\( \text{Hız} = k [A]^m [B]^n \)

Burada:

• ✅ k: Hız sabiti
• ✅ m ve n: Reaksiyonun A ve B maddelerine göre derecesi (reaksiyon mertebesi)

Bu mertebeleri (m ve n) ve hız sabitini (k) bulmak için deneysel veriler kullanılır.

🔬 Hız Denklemini Bulma Adımları

Deneysel verilerle hız denklemini bulmak için şu adımları izleyebiliriz:

1. 📋 1. Veri Toplama ve Tablo Oluşturma

   Reaksiyon hızı, farklı başlangıç derişimlerinde ölçülür ve bir tabloya kaydedilir.

2. 🎯 2. Mertebe Belirleme (Başlangıç Hızları Yöntemi)

   Bir reaktantın mertebesini bulmak için, o reaktantın derişimi değiştirilirken diğer reaktantların derişimleri sabit tutulur.

   Örnek: A + B → Ürünler reaksiyonu için aşağıdaki veriler elimizde olsun:

   • 🧪 Deney 1: [A] = 0.10 M, [B] = 0.10 M, Hız = 0.002 M/s
   • 🧪 Deney 2: [A] = 0.20 M, [B] = 0.10 M, Hız = 0.008 M/s
   • 🧪 Deney 3: [A] = 0.10 M, [B] = 0.20 M, Hız = 0.004 M/s

   A'nın mertebesini (m) bulalım:

   Deney 1 ve Deney 2'yi karşılaştıralım. [B] sabit, [A] iki katına çıkmış (0.10 → 0.20).

   Hız 0.002'den 0.008'e çıkmış, yani 4 kat artmış.

   \( 2^m = 4 \) → \( m = 2 \) (A'ya göre reaksiyon 2. mertebeden)

   B'nin mertebesini (n) bulalım:

   Deney 1 ve Deney 3'ü karşılaştıralım. [A] sabit, [B] iki katına çıkmış (0.10 → 0.20).

   Hız 0.002'den 0.004'e çıkmış, yani 2 kat artmış.

   \( 2^n = 2 \) → \( n = 1 \) (B'ye göre reaksiyon 1. mertebeden)

3. 📐 3. Hız Sabitini (k) Hesaplama

   Hız denklemi: \( \text{Hız} = k [A]^2 [B]^1 \)

   Herhangi bir deneydeki verileri yerine koyarak k'yi bulabiliriz:

   Deney 1: \( 0.002 = k (0.10)^2 (0.10)^1 \)

   \( 0.002 = k (0.01)(0.10) \)

   \( 0.002 = k (0.001) \)

   \( k = 2 \, \text{M}^{-2}\text{s}^{-1} \)

4. ✍️ 4. Hız Denklemini Yazma

   Bulduğumuz değerleri hız denkleminde yerine koyalım:

   \( \text{Hız} = 2 [A]^2 [B]^1 \)

💡 Önemli Noktalar

• 📌 Reaksiyon mertebeleri deneysel olarak bulunur, stokiyometrik katsayılarla doğrudan ilişkili değildir.
• 📌 Toplam reaksiyon mertebesi = m + n = 2 + 1 = 3 (3. mertebeden reaksiyon)
• 📌 Hız sabiti (k), sıcaklığa bağlıdır ve birimi toplam reaksiyon mertebesine göre değişir.

🧪 Pratik Uygulama İpuçları

• 🔍 Verileri dikkatlice inceleyin ve hangi deneylerin karşılaştırılacağını doğru seçin.
• 📊 Hız değişimini oranlayarak mertebeyi bulun: Hız kaç kat artmış? Derişim kaç kat artmış?
• ✅ Bulduğunuz hız denklemini tüm deneylerde test edin, tutarlı sonuçlar vermeli.