CO(g) + 2H₂(g) ⇌ CH₃OH(g) reaksiyonu dengedeyken kaba bir miktar He gazı ekleniyor. Kabın hacmi sabit tutulduğuna göre, bu değişiklik sonucunda aşağıdakilerden hangisi gerçekleşir?
A) Denge ürünler yönüne kayar
B) Denge girenler yönüne kayar
C) Denge değişmez
D) Denge sabiti artar
Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım inceleyerek denge tepkimelerine yapılan dış etkilerin nasıl sonuçlar doğurduğunu daha iyi anlayalım.
-
Öncelikle verilen denge tepkimesini yazalım: $CO(g) + 2H_2(g) \rightleftharpoons CH_3OH(g)$. Bu tepkime dengede iken kaba bir miktar He gazı ekleniyor ve kabın hacmi sabit tutuluyor.
-
İnert Gazın Etkisi (Sabit Hacimde): Helyum (He) gazı, tepkimeye girmeyen, yani inert bir gazdır. Bu tür gazlar, tepkimeye katılan maddelerle kimyasal bir etkileşime girmezler.
-
Toplam Basınç Değişimi: Kaba He gazı eklendiğinde, kabın içindeki toplam gaz molekül sayısı artar. Kabın hacmi sabit tutulduğu için, gaz moleküllerinin çeperlere yaptığı çarpma sayısı artar ve bu da toplam basıncın artmasına neden olur.
-
Kısmi Basınçların Değişimi: Ancak, tepkimeye giren maddelerin (CO, H₂, CH₃OH) mol sayıları ve kabın hacmi değişmediği için, bu gazların kısmi basınçları değişmez. Kısmi basınç, bir gazın tek başına kapladığı hacimde yapacağı basınca eşittir ve $P_i = n_i \frac{RT}{V}$ formülü ile ifade edilir. He gazının eklenmesi, diğer gazların mol sayılarını ($n_i$) veya kabın hacmini ($V$) etkilemez.
-
Denge Sabiti ($K_p$) ve Denge Konumu: Denge sabiti $K_p$, tepkimeye giren ve çıkan gazların kısmi basınçları cinsinden ifade edilir: $K_p = \frac{P_{CH_3OH}}{(P_{CO})(P_{H_2})^2}$. Denge konumunun değişmesi için, bu kısmi basınç oranının değişmesi gerekir. Kısmi basınçlar değişmediği için, $K_p$ ifadesinin değeri de anlık olarak değişmez.
-
Denge Sabiti ($K_c$) ve Denge Konumu: Benzer şekilde, derişimler cinsinden denge sabiti $K_c = \frac{[CH_3OH]}{[CO][H_2]^2}$ şeklinde ifade edilir. Kabın hacmi sabit olduğu ve tepkimeye giren maddelerin mol sayıları değişmediği için, bu maddelerin derişimleri ($[X] = \frac{n_X}{V}$) de değişmez. Dolayısıyla, $K_c$ ifadesinin değeri de değişmez.
-
Le Chatelier Prensibi: Le Chatelier Prensibi'ne göre, bir denge sistemine dışarıdan bir etki yapıldığında, sistem bu etkiyi azaltacak yönde hareket eder. Ancak, bu durumda tepkimeye giren veya çıkan maddelerin kısmi basınçları (veya derişimleri) değişmediği için, sistem dengeyi bozacak bir etki algılamaz. Sadece toplam basınç artar, ancak bu artış dengeyi kaydırmaz.
-
Sonuç: Kısmi basınçlar ve derişimler değişmediği için, denge konumu da değişmez. Denge sabiti ($K_p$ veya $K_c$) ise sadece sıcaklıkla değişir, gaz eklenmesiyle değişmez.
Bu bilgiler ışığında seçenekleri değerlendirelim:
- A) Denge ürünler yönüne kayar: Yanlış, kısmi basınçlar değişmedi.
- B) Denge girenler yönüne kayar: Yanlış, kısmi basınçlar değişmedi.
- C) Denge değişmez: Doğru, tepkimeye giren maddelerin kısmi basınçları/derişimleri etkilenmedi.
- D) Denge sabiti artar: Yanlış, denge sabiti sadece sıcaklıkla değişir.
Cevap C seçeneğidir.
