Sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta gerçekleşen,
$CO(g) + Cl_{2}(g) \rightleftharpoons COCl_{2}(g)$
tepkimesi dengedeyken kabın hacmi küçültülüyor.
Yeniden dengeye gelen sistemde aşağıdakilerden hangisi yanlış olur?
A) Toplam basınç artar.
B) Denge ürünler yönüne kayar.
C) $CO$ gazının mol sayısı azalır.
D) Denge sabiti ($K_{c}$) değeri artar.
E) Tüm maddelerin derişimi başlangıca göre artar.
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta gerçekleşen bir denge tepkimesine hacim değişikliğinin etkisini inceleyeceğiz. Le Chatelier İlkesi'ni kullanarak sistemin nasıl tepki verdiğini adım adım analiz edelim.
Verilen tepkime:
$CO(g) + Cl_{2}(g) \rightleftharpoons COCl_{2}(g)$
Denge halindeki bu sisteme kabın hacmi küçültülerek bir etki yapılıyor. Hacim küçültme, gaz fazındaki tepkimelerde dengeyi önemli ölçüde etkileyen bir faktördür.
-
Hacim Küçültmenin Etkileri:
- Kabın hacmi küçültüldüğünde, gaz moleküllerinin birim hacimdeki sayısı artar. Bu durum, kabın içindeki toplam basıncın artmasına neden olur.
- Aynı zamanda, tüm gazların derişimleri ($C = n/V$) hacim azaldığı için başlangıçta artar.
-
Le Chatelier İlkesi'ne Göre Denge Kayması:
- Sistem, artan basıncı azaltmak için tepki verir. Bunu, gaz molekül sayısının daha az olduğu yöne kayarak yapar.
- Tepkimeye bakalım:
- Girenler tarafında: $1 \text{ mol } CO(g) + 1 \text{ mol } Cl_{2}(g) = 2 \text{ mol gaz}$
- Ürünler tarafında: $1 \text{ mol } COCl_{2}(g) = 1 \text{ mol gaz}$
- Ürünler tarafında daha az gaz molü olduğu için, denge ürünler yönüne (sağa) kayar.
-
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) Toplam basınç artar.
- Kabın hacmi küçültüldüğünde, gaz molekülleri daha küçük bir alana sıkışır ve birim yüzeye çarpan molekül sayısı artar. Bu da toplam basıncın artmasına neden olur. Bu ifade doğrudur.
- B) Denge ürünler yönüne kayar.
- Yukarıda açıkladığımız gibi, hacim küçültme (basınç artışı) dengeyi gaz mol sayısının az olduğu tarafa kaydırır. Bu tepkimede ürünler tarafında daha az gaz molü (1 mol) olduğu için denge ürünler yönüne kayar. Bu ifade doğrudur.
- C) $CO$ gazının mol sayısı azalır.
- Denge ürünler yönüne kaydığı için, giren maddeler ($CO$ ve $Cl_2$) harcanarak ürün oluşturur. Dolayısıyla, $CO$ gazının mol sayısı azalır. Bu ifade doğrudur.
- D) Denge sabiti ($K_{c}$) değeri artar.
- Denge sabiti ($K_c$) sadece sıcaklıkla değişir. Soruda "sabit sıcaklıkta" ifadesi yer aldığı için, hacim değişikliği $K_c$ değerini etkilemez. $K_c$ değeri sabit kalır. Bu ifade yanlıştır.
- E) Tüm maddelerin derişimi başlangıca göre artar.
- Hacim küçültüldüğünde, tüm gazların derişimi ($C = n/V$) anında artar. Denge ürünler yönüne kaysa bile, hacimdeki azalma derişim üzerindeki baskın etkiyi sürdürür. Yani, $CO$ ve $Cl_2$'nin mol sayıları azalsa da, hacimdeki azalma derişimlerini başlangıçtaki değerlerinin üzerine çıkarır. $COCl_2$'nin ise hem mol sayısı artar hem de hacim azalır, bu da derişimini kesinlikle artırır. Dolayısıyla, tüm maddelerin derişimi başlangıca göre artar. Bu ifade doğrudur.
Bu analizlere göre, yanlış olan ifade D seçeneğidir.
Cevap D seçeneğidir.
