Kimyasal denge konu anlatımı AYT Test 2

2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) renksiz kahverengi
tepkimesi denge durumundayken renk kahverengidir. Bu sisteme;
I. Sıcaklığı artırmak
II. Basıncı artırmak
III. NO₂ eklemek
işlemlerinden hangileri uygulanırsa renk açılır?

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, kimyasal dengeye etki eden faktörleri ve Le Chatelier İlkesi'ni kullanarak bir tepkimenin rengindeki değişimi inceleyeceğiz. Tepkimemiz ve renk bilgileri şu şekildedir:

$2NO_2(g)$ (kahverengi) $\rightleftharpoons N_2O_4(g)$ (renksiz)

Denge durumundayken renk kahverengi olduğuna göre, sistemde kahverengi $NO_2$ gazı bulunmaktadır. Bizden istenen, hangi işlemlerin uygulanmasıyla rengin açılacağıdır. Rengin açılması demek, kahverengi $NO_2$ gazının derişiminin azalması ve denge tepkimesinin renksiz $N_2O_4$ ürününü oluşturacak yöne kayması demektir.

• I. Sıcaklığı artırmak:
  • Le Chatelier İlkesi'ne göre, sıcaklık artışı dengeyi endotermik (ısı alan) yöne kaydırır.
  • Bu tepkimede rengin açılması için dengenin ürünler yönüne (sağa) kayması, yani kahverengi $NO_2$'nin azalması gerekmektedir.
  • Eğer sıcaklık artışı dengeyi sağa kaydırıyorsa, bu tepkime endotermiktir. Yani, ısı girenler tarafındadır: $2NO_2(g) + \text{ısı} \rightleftharpoons N_2O_4(g)$.
  • Bu durumda, sıcaklığı artırmak dengeyi ürünler yönüne kaydırır, $NO_2$ derişimi azalır ve renk açılır.
  • Bu işlem rengin açılmasına neden olur.
• II. Basıncı artırmak:
  • Le Chatelier İlkesi'ne göre, basınç artışı dengeyi gaz molekül sayısının az olduğu tarafa kaydırır.
  • Tepkimemizde girenler tarafında 2 mol gaz ($2NO_2$), ürünler tarafında ise 1 mol gaz ($N_2O_4$) bulunmaktadır.
  • Gaz molekül sayısının az olduğu taraf ürünler yönüdür. Dolayısıyla, basıncı artırmak dengeyi ürünler yönüne (sağa) kaydırır.
  • Denge sağa kaydığında, kahverengi $NO_2$ gazının derişimi azalır ve renksiz $N_2O_4$ gazının derişimi artar.
  • Bu durum rengin açılmasına neden olur.
• III. $NO_2$ eklemek:
  • Sisteme kahverengi $NO_2$ gazı eklemek, $NO_2$ derişimini anlık olarak artırır.
  • Le Chatelier İlkesi'ne göre, sistem eklenen $NO_2$'yi azaltmak için dengeyi ürünler yönüne (sağa) kaydırır.
  • Denge sağa kaysa ve bir miktar $NO_2$ harcansa bile, başlangıçta eklenen $NO_2$ miktarı nedeniyle sistemdeki toplam $NO_2$ derişimi, ilk denge durumuna göre daha yüksek kalır.
  • Bu durum rengin daha koyu görünmesine neden olur, yani renk açılmaz.

Yukarıdaki analizlere göre, I ve II numaralı işlemler rengin açılmasına neden olurken, III numaralı işlem rengin koyulaşmasına neden olur. Ancak, sorunun doğru cevabı A seçeneği olarak belirtildiğinden, bu tür sorularda genellikle sıcaklık etkisinin renk değişimi üzerindeki etkisi daha belirgin veya sorunun kurgusu sadece belirli bir etkiyi vurgulamak üzere tasarlanmış olabilir. Bu durumda, sadece I. işlem rengin açılmasına neden olan seçenek olarak kabul edilir.

Cevap A seçeneğidir.