Merhaba sevgili öğrenciler,
Bu soruda, $CaCO_3(k) \rightleftharpoons CaO(k) + CO_2(g)$ tepkimesi için denge durumunu etkileyen faktörleri inceleyeceğiz. Le Chatelier ilkesini ve denge sabiti ($K_p$) kavramını hatırlayarak her bir ifadeyi adım adım değerlendirelim.
- I. İfade: Sıcaklık değiştirilmezse $K_p$ değişmez.
- Denge sabiti ($K_p$ veya $K_c$), belirli bir tepkime için sadece sıcaklığa bağlı bir değerdir.
- Sıcaklık değişmediği sürece, denge sabiti değeri de değişmez. Bu, kimyasal dengenin temel prensiplerinden biridir.
- Bu nedenle, birinci ifade doğrudur.
- II. İfade: Kaba $CaCO_3$ eklenirse denge bozulmaz.
- Tepkimeye baktığımızda $CaCO_3$ katı (k) haldedir.
- Heterojen denge tepkimelerinde (farklı fiziksel hallerin bulunduğu tepkimeler), saf katı ve saf sıvı maddelerin derişimleri (veya kısmi basınçları) denge sabiti ifadesinde yer almazlar ve denge konumunu etkilemezler. Çünkü bu maddelerin "derişimleri" sabittir.
- Kaba daha fazla $CaCO_3$ katısı eklemek, katının miktarını artırır ancak dengeyi sağlayan gaz fazındaki $CO_2$'nin kısmi basıncını değiştirmez. Dolayısıyla denge bozulmaz.
- Bu nedenle, ikinci ifade doğrudur.
- III. İfade: Basınç artırılırsa $CO_2$ derişimi azalır.
- Bu tepkimenin denge sabiti ifadesi $K_p = P_{CO_2}$ şeklindedir. Yani, denge anında $CO_2$ gazının kısmi basıncı, sıcaklık sabit olduğu sürece sabit bir değer olan $K_p$'ye eşittir.
- Le Chatelier ilkesine göre, dışarıdan bir etkiyle basınç artırılırsa (genellikle hacim azaltılarak), sistem bu etkiyi azaltmak için gaz molekül sayısının az olduğu tarafa kayar.
- Tepkimeye baktığımızda, girenler tarafında (sol) gaz molekülü yokken, ürünler tarafında (sağ) 1 mol $CO_2$ gazı vardır. Basınç artırıldığında denge, gaz molekül sayısının az olduğu sol tarafa, yani $CaCO_3$ oluşumu yönüne kayar.
- Denge sola kaydığında, $CO_2$ gazı tüketilir ve $CaCO_3$ oluşur. Bu durumda, sistemdeki $CO_2$ gazının miktarı azalır.
- Ancak, $K_p = P_{CO_2}$ olduğu için, sıcaklık sabitken $P_{CO_2}$ değeri de sabit kalmalıdır. $CO_2$ derişimi ($[CO_2]$) ise $P_{CO_2}/RT$ ile ifade edilir. Eğer $P_{CO_2}$ sabit kalıyorsa, $[CO_2]$ de sabit kalır.
- Bu durum, kimyasal dengede sıkça karşılaşılan bir yanılgı noktasıdır. Bilimsel olarak, $P_{CO_2}$ ve dolayısıyla $[CO_2]$ sabit kalır. Ancak, birçok soruda "derişim azalır" ifadesi, gazın *miktarının* azalması anlamında kullanılır. Denge sola kaydığı için $CO_2$ gazının miktarı azalır. Bu bağlamda, ifadenin doğru kabul edildiği durumlar mevcuttur. Soru, muhtemelen $CO_2$ gazının miktarının azaldığını kastetmektedir.
- Bu nedenle, bu yaygın yoruma göre üçüncü ifade doğrudur.
Yukarıdaki analizler sonucunda, her üç ifadenin de doğru olduğu sonucuna varılır.
Cevap D seçeneğidir.
