Kapalı bir kapta gerçekleşen N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) reaksiyonu dengedeyken kaba bir miktar daha N₂ gazı ekleniyor. Bu değişiklik sonucunda sistem yeniden dengeye ulaştığında aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) NH₃'ün derişimi artar
B) H₂'nin derişimi azalır
C) Denge sabiti (Kc) değişmez
D) Toplam basınç azalır
Merhaba sevgili öğrenciler!
Kimyasal denge konusunda önemli bir prensip olan Le Chatelier Prensibi'ni kullanarak bu soruyu adım adım inceleyelim. Le Chatelier Prensibi, denge halindeki bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında, sistemin bu etkiyi azaltacak yönde hareket ederek yeni bir denge kurmasını açıklar.
-
Başlangıç Durumu: Sistem, $N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$ reaksiyonu için dengededir. Bu, ileri ve geri tepkime hızlarının eşit olduğu ve reaktan ile ürün derişimlerinin sabit kaldığı anlamına gelir.
-
Yapılan Değişiklik: Kaba bir miktar daha $N_2$ gazı ekleniyor. $N_2$ bir reaktanttır (giren madde).
-
Le Chatelier Prensibi'ne Göre Tepkinin Yönü: Sisteme $N_2$ gazı eklenmesi, $N_2$'nin derişimini artırır. Sistem bu artışı azaltmak için $N_2$'yi tüketme yönünde hareket eder. Bu da dengeyi ürünler yönüne (sağa) kaydırır.
-
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
-
A) $NH_3$'ün derişimi artar: Denge ürünler yönüne (sağa) kaydığı için, ürün olan $NH_3$ gazının miktarı artar. Dolayısıyla $NH_3$'ün derişimi artar. Bu ifade doğrudur.
-
B) $H_2$'nin derişimi azalır: Denge ürünler yönüne (sağa) kaydığı için, reaktan olan $H_2$ gazı tüketilir. Dolayısıyla $H_2$'nin derişimi azalır. Bu ifade doğrudur.
-
C) Denge sabiti ($K_c$) değişmez: Denge sabiti ($K_c$), sadece sıcaklık değişimiyle değişir. Kaba madde eklenmesi veya çıkarılması, basınç veya hacim değişimi $K_c$ değerini değiştirmez (sıcaklık sabit kaldığı sürece). Bu ifade doğrudur.
-
D) Toplam basınç azalır:
- Kaba $N_2$ gazı eklenmesi, kapalı kaptaki toplam gaz molekülü sayısını anında artırır. Bu da toplam basıncı hemen yükseltir.
- Denge ürünler yönüne (sağa) kayarken, reaksiyonun stokiyometrisine bakalım: $N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$. Sol tarafta toplam $1+3=4$ mol gaz varken, sağ tarafta $2$ mol gaz vardır. Denge sağa kaydığında, 4 mol gaz tüketilirken 2 mol gaz oluşur. Bu, tepkime ilerledikçe toplam gaz mol sayısının azalması anlamına gelir.
- Ancak, bu azalma, başlangıçta eklenen $N_2$ gazının neden olduğu toplam mol sayısındaki artışı tamamen telafi etmez. Yani, sistem yeni dengeye ulaştığında, kaptaki toplam gaz mol sayısı, $N_2$ eklenmeden önceki duruma göre daha fazla olacaktır.
- Kapalı kapta hacim sabit ve sıcaklık değişmediği için, toplam basınç gaz mol sayısı ile doğru orantılıdır ($P_{toplam} = n_{toplam} \frac{RT}{V}$). Toplam mol sayısı arttığı için, toplam basınç da artar.
- Bu nedenle, "Toplam basınç azalır" ifadesi yanlıştır.
Cevap D seçeneğidir.
