2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) reaksiyonu dengedeyken sıcaklık artırıldığında NO₂ derişiminin arttığı gözlemleniyor. Bu durumla ilgili aşağıdaki yorumlardan hangisi doğrudur?
A) Reaksiyonun denge sabiti (Kc) sıcaklıkla değişmez
B) Reaksiyon ekzotermiktir ve Kc değeri azalır
C) Reaksiyon endotermiktir ve Kc değeri artar
D) Sıcaklık yalnızca denge konumunu değiştirir, Kc'yi etkilemez
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözmek için kimyasal denge ve Le Chatelier İlkesi hakkındaki bilgilerimizi adım adım uygulayalım. Unutmayın, kimyasal denge konuları mantık yürütme becerimizi geliştirmek için harika fırsatlar sunar.
- Adım 1: Verilen Bilgiyi Anlayalım
- Reaksiyonumuz: $2NO_2(g) \rightleftharpoons N_2O_4(g)$
- Gözlem: Sıcaklık artırıldığında $NO_2$ derişimi artıyor.
- $NO_2$ reaksiyonun sol tarafında, yani girenler kısmındadır. $N_2O_4$ ise ürünler kısmındadır.
- $NO_2$ derişiminin artması, dengenin girenler yönüne, yani sola kaydığı anlamına gelir.
- Adım 2: Le Chatelier İlkesini Uygulayalım
- Le Chatelier İlkesi'ne göre, denge halindeki bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında, sistem bu etkiyi azaltacak yönde hareket eder.
- Buradaki etki "sıcaklık artışı"dır.
- Sistem sıcaklık artışını azaltmak için ısıyı tüketen yöne kaymalıdır.
- Dengenin sola (girenler yönüne) kaydığını biliyoruz. Bu durumda, sola kayma ısıyı tüketen yön olmalıdır. Yani, ters yöndeki reaksiyon (ürünlerden girenlere doğru olan reaksiyon) endotermiktir (ısı alan).
- Eğer ters reaksiyon endotermikse, o zaman ileri yöndeki reaksiyon ($2NO_2(g) \rightarrow N_2O_4(g)$) ekzotermik (ısı veren) olmalıdır.
- Ekzotermik reaksiyonları genellikle şu şekilde yazarız: $2NO_2(g) \rightleftharpoons N_2O_4(g) + \text{ısı}$
- Adım 3: Denge Sabiti ($K_c$) ve Sıcaklık İlişkisini Değerlendirelim
- Denge sabiti ($K_c$) yalnızca sıcaklıkla değişir.
- $K_c = \frac{[N_2O_4]}{[NO_2]^2}$ şeklinde ifade edilir.
- Reaksiyonun ekzotermik olduğunu belirledik: $2NO_2(g) \rightleftharpoons N_2O_4(g) + \text{ısı}$
- Sıcaklık artırıldığında denge sola kayar. Bu durumda:
- Ürün olan $N_2O_4$'ün derişimi azalır.
- Giren olan $NO_2$'nin derişimi artar.
- $K_c$ ifadesinde pay (ürünler) azalırken, payda (girenler) artarsa, $K_c$ değeri azalır.
- Dolayısıyla, ekzotermik bir reaksiyonda sıcaklık artışı $K_c$ değerini azaltır.
- Adım 4: Seçenekleri İnceleyelim
- A) Reaksiyonun denge sabiti (Kc) sıcaklıkla değişmez: Yanlış. $K_c$ sıcaklıkla değişen tek faktördür.
- B) Reaksiyon ekzotermiktir ve Kc değeri azalır: Bu, bizim yaptığımız tüm çıkarımlarla uyuşuyor. Reaksiyon ekzotermiktir ve sıcaklık artışıyla $K_c$ değeri azalır.
- C) Reaksiyon endotermiktir ve Kc değeri artar: Yanlış. Reaksiyon ekzotermiktir. Endotermik olsaydı $K_c$ artardı.
- D) Sıcaklık yalnızca denge konumunu değiştirir, Kc'yi etkilemez: Yanlış. Sıcaklık hem denge konumunu hem de $K_c$ değerini etkiler.
Cevap B seçeneğidir.
