Derişim (Konsantrasyon) etkisi (Hız denklemi)

Question

Bu konuyu anlamakta biraz zorlanıyorum. Kimyasal tepkimenin hızının neden ve nasıl derişime bağlı olduğunu tam olarak kavrayamadım. Hız denkleminde üslerin nereden geldiği ve derişim arttıkça hızın tam olarak nasıl değiştiği kafamı karıştırıyor.

Answer 1

🧪 Derişim (Konsantrasyon) Etkisi (Hız Denklemi) - Ders Notu

Kimyasal tepkimelerin hızları, tepkimeye giren maddelerin derişimlerine bağlıdır. Bu ilişkiyi ifade eden denkleme hız denklemi veya hız yasası denir.

🌡️ Hız Denkleminin Genel Formülü

Genel bir tepkime için:

aA + bB → cC + dD

Hız denklemi şu şekilde ifade edilir:

Hız = k[A]^m[B]^n

Burada:

• 🔑 k: Hız sabiti (sıcaklığa bağlıdır)
• 🧮 [A] ve [B]: A ve B reaktiflerinin derişimleri
• 🔢 m ve n: A ve B reaktiflerinin tepkime dereceleri (deneyle belirlenir, stokiyometrik katsayılarla aynı olmayabilir)

📈 Tepkime Derecesi

Tepkime derecesi, reaktiflerin derişimlerinin tepkime hızını ne kadar etkilediğini gösterir. Tepkime derecesi, reaktifin derişiminin hız denklemindeki üssüdür.

• 0️⃣ Sıfırıncı Dereceden Tepkime: Reaktifin derişimi tepkime hızını etkilemez. Hız = k
• 1️⃣ Birinci Dereceden Tepkime: Reaktifin derişimi iki katına çıktığında tepkime hızı da iki katına çıkar. Hız = k[A]
• 2️⃣ İkinci Dereceden Tepkime: Reaktifin derişimi iki katına çıktığında tepkime hızı dört katına çıkar. Hız = k[A]^2

✍️ Hız Denkleminin Belirlenmesi

Hız denklemi, deneysel veriler kullanılarak belirlenir. Farklı derişimlerdeki reaktiflerle yapılan deneyler sonucunda elde edilen hız değerleri, hız denklemindeki tepkime derecelerini bulmak için kullanılır.

💡 Örnek Soru ve Çözümü

Aşağıdaki tepkime için deneysel veriler verilmiştir:

2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g)

Deney | [NO] (M) | [O2] (M) | Başlangıç Hızı (M/s)

1 | 0.10 | 0.10 | 2.0 x 10^-3

2 | 0.20 | 0.10 | 8.0 x 10^-3

3 | 0.10 | 0.20 | 4.0 x 10^-3

Hız denklemini bulunuz.

Çözüm:

Hız = k[NO]^m[O2]^n

1. ve 2. Deneyleri karşılaştıralım: [O2] sabitken [NO] iki katına çıktığında hız dört katına çıkıyor. Bu, NO'nun tepkime derecesinin 2 olduğunu gösterir (m=2).

1. ve 3. Deneyleri karşılaştıralım: [NO] sabitken [O2] iki katına çıktığında hız iki katına çıkıyor. Bu, O2'nin tepkime derecesinin 1 olduğunu gösterir (n=1).

Bu durumda hız denklemi:

Hız = k[NO]^2[O2]

k değerini bulmak için herhangi bir deneyi kullanabiliriz. Örneğin, 1. deneyi kullanalım:

2.0 x 10^-3 = k(0.10)^2(0.10)

k = 2.0

Sonuç olarak, hız denklemi:

Hız = 2.0[NO]^2[O2]

📚 Ek Bilgiler

• ⏱️ Anlık Hız: Tepkimenin belirli bir andaki hızıdır.
• 📉 Başlangıç Hızı: Tepkimenin başlangıcındaki hızıdır (t=0).
• 🌡️ Sıcaklığın Etkisi: Sıcaklık arttıkça hız sabiti (k) artar ve tepkime hızı da artar.