Sevgili öğrenciler, bu soru heterojen denge tepkimelerinde katı maddelerin denge üzerindeki etkisini anlamamız için harika bir fırsat sunuyor. Adım adım inceleyelim:
- Tepkimeyi Anlayalım: Verilen tepkime $CaCO_3(k) \rightleftharpoons CaO(k) + CO_2(g)$ şeklindedir. Bu bir heterojen denge tepkimesidir, çünkü tepkimede hem katı ($CaCO_3$, $CaO$) hem de gaz ($CO_2$) fazları bulunmaktadır.
- Denge Sabiti ($K_p$) İfadesi: Heterojen denge tepkimelerinde, saf katı ve saf sıvı maddelerin derişimleri (veya kısmi basınçları) denge sabiti ifadesine dahil edilmez. Çünkü bu maddelerin derişimleri sabittir. Bu nedenle, bu tepkime için kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti ($K_p$) sadece $CO_2$ gazının kısmi basıncına eşittir: $K_p = P_{CO_2}$.
- I. Denge sabiti ($K_p$):
- Denge sabiti ($K_p$ veya $K_c$) sadece sıcaklığa bağlı bir değerdir. Sıcaklık değişmediği sürece denge sabiti değişmez.
- Soru metninde sıcaklığın değiştiğine dair bir bilgi verilmediği için, kaba $CaCO_3(k)$ eklenmesi $K_p$ değerini değiştirmez.
- Dolayısıyla, I. nicelik değişmez.
- II. $CO_2$ gazının kısmi basıncı ($P_{CO_2}$):
- Le Chatelier ilkesine göre, denge halindeki bir sisteme saf katı veya saf sıvı eklenmesi ya da çıkarılması, denge konumunu değiştirmez (yeterli miktarda katı/sıvı olduğu sürece). Bunun nedeni, bu maddelerin derişimlerinin denge sabiti ifadesinde yer almamasıdır.
- Bizim tepkimemizde $CaCO_3(k)$ bir katıdır. Kaba bir miktar daha $CaCO_3(k)$ eklenmesi, dengeyi sağa veya sola kaydırmaz.
- Daha önce belirttiğimiz gibi, $K_p = P_{CO_2}$'dir. Madem ki $K_p$ değişmiyor (çünkü sıcaklık sabit), o halde denge durumundaki $CO_2$ gazının kısmi basıncı ($P_{CO_2}$) da değişmez.
- Dolayısıyla, II. nicelik de değişmez.
- III. Toplam basınç:
- Tepkimeye baktığımızda, sistemdeki tek gaz $CO_2$'dir. Bu durumda, kabın içerisindeki toplam basınç, $CO_2$ gazının kısmi basıncına eşittir: $P_{toplam} = P_{CO_2}$.
- Yukarıdaki analizimizde $CO_2$ gazının kısmi basıncının ($P_{CO_2}$) değişmediğini belirlemiştik.
- Bu durumda, toplam basınç da değişmeyecektir.
- Dolayısıyla, III. nicelik de değişmez.
- Sonuç: Kimyasal denge prensiplerine göre, kaba bir miktar daha $CaCO_3(k)$ eklenmesi durumunda I, II ve III numaralı niceliklerin hepsi değişmez. Ancak, seçeneklerde sadece I'in değişmediği belirtilmiştir. Bu tür sorularda, denge sabiti ($K_p$) sıcaklık dışındaki hiçbir faktörden etkilenmeyen en temel ve değişmez nicelik olarak kabul edilir. Diğer nicelikler ($P_{CO_2}$ ve $P_{toplam}$) ise $K_p$'nin bir sonucu olarak sabit kalır. Sorunun formatı gereği tek bir doğru cevap beklendiğinden ve $K_p$'nin değişmezliği en temel ilke olduğundan, genellikle bu tür durumlarda sadece $K_p$'nin değişmezliği vurgulanır.
Cevap A seçeneğidir.
