Merhaba sevgili öğrenciler!
Denge tepkimeleri, kimyanın en ilgi çekici konularından biridir. Dışarıdan yapılan etkilerle dengenin nasıl değiştiğini anlamak, kimyasal süreçleri kontrol etmemizi sağlar. Şimdi, verilen tepkime ve işlemlerin $SO_2$ derişimini nasıl etkilediğini adım adım inceleyelim.
Tepkimemiz: $2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)$ ve $\Delta H < 0$.
Burada $\Delta H < 0$ olması, ileri yönlü tepkimenin (yani $SO_3$ oluşumunun) ekzotermik (ısı veren) olduğunu gösterir. Bu durumda geri yönlü tepkime (yani $SO_3$'ün $SO_2$ ve $O_2$'ye ayrışması) endotermik (ısı alan) olacaktır.
Amacımız, hangi işlemlerin $SO_2$ derişimini artırdığını bulmaktır. $SO_2$ derişiminin artması için dengenin sola, yani girenler yönüne kayması gerekir.
- I. Sıcaklığı artırmak
- Denge tepkimelerinde sıcaklık artışı, dengeyi ısının tüketildiği yöne, yani endotermik yöne kaydırır.
- Verilen tepkimede ileri yön ekzotermik ($\Delta H < 0$) olduğuna göre, geri yön endotermiktir.
- Sıcaklığı artırdığımızda denge sola (girenler yönüne) kayar.
- Denge sola kaydığında, $SO_3$ harcanır ve $SO_2$ ile $O_2$ oluşur.
- Bu durum $SO_2$ derişimini artırır. Dolayısıyla, birinci işlem $SO_2$ derişimini artırır.
- II. Basıncı azaltmak
- Basınç değişimi, gaz halindeki maddelerin mol sayılarının farklı olduğu durumlarda dengeyi etkiler.
- Tepkimeye girenlerin toplam mol sayısı: $2 \text{ mol } SO_2 + 1 \text{ mol } O_2 = 3 \text{ mol}$ gaz.
- Ürünlerin toplam mol sayısı: $2 \text{ mol } SO_3 = 2 \text{ mol}$ gaz.
- Basıncı azaltmak (veya kabın hacmini artırmak), dengeyi toplam gaz mol sayısının daha fazla olduğu yöne kaydırır.
- Bu durumda denge sola (girenler tarafına) kayar, çünkü girenler tarafında 3 mol gaz varken, ürünler tarafında 2 mol gaz vardır.
- Denge sola kaydığında $SO_2$ gazının mol sayısı artar. Ancak, basıncı azaltmak aynı zamanda kabın hacmini artırmak anlamına gelir.
- Hacim artışı, tüm gazların derişimlerini başlangıçta düşürür. Denge sola kayarak $SO_2$ mol sayısını artırsa da, hacimdeki artış derişimdeki bu artışı telafi edemez. Genel kural olarak, hacim artırıldığında (basınç azaltıldığında), denge hangi yöne kayarsa kaysın, tüm maddelerin derişimleri başlangıçtaki denge derişimlerine göre daha düşük olur.
- Bu nedenle, $SO_2$ derişimi azalır. Dolayısıyla, ikinci işlem $SO_2$ derişimini artırmaz.
- III. $SO_3$ eklemek
- $SO_3$ tepkimenin ürünüdür.
- Le Chatelier İlkesi'ne göre, bir ürünün derişimini artırmak, dengeyi o ürünü tüketme yönüne, yani girenler yönüne (sola) kaydırır.
- Denge sola kaydığında, $SO_3$ harcanır ve $SO_2$ ile $O_2$ oluşur.
- Bu durum $SO_2$ derişimini artırır. Dolayısıyla, üçüncü işlem $SO_2$ derişimini artırır.
Yukarıdaki analizlerimize göre, I ve III numaralı işlemler $SO_2$ derişimini artırırken, II numaralı işlem $SO_2$ derişimini azaltır.
Cevap C seçeneğidir.
