Basınç ve hacmin dengeye etkisi Test 1

Sabit sıcaklıkta \( N_{2}O_{4(g)} \rightleftharpoons 2NO_{2(g)} \) tepkimesi denge halindeyken kabın hacmi artırılıyor. Bu değişiklik sonucunda;
I. Toplam basınç azalır
II. Denge sabiti değişmez
III. \( N_2O_4 \)'ün ayrışma yüzdesi artar
ifadelerinden hangileri doğrudur?

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

Merhaba sevgili öğrenciler, bu soruda kimyasal dengeye etki eden faktörlerden hacim değişikliğinin sonuçlarını inceleyeceğiz. Adım adım gidelim ve her bir ifadenin neden doğru veya yanlış olduğunu anlamaya çalışalım.

• I. İfade: Toplam basınç azalır.
  • Bir kabın hacmi artırıldığında, gaz moleküllerinin birim hacimdeki çarpışma sayısı azalır. Bu durum, gazların basıncının azalmasına neden olur. Bu, Boyle Yasası'nın temel bir sonucudur ($P \propto 1/V$).
  • Denge tepkimesi, basınçtaki bu azalmayı dengelemek için mol sayısının fazla olduğu tarafa kayar ($ N_{2}O_{4(g)} \rightleftharpoons 2NO_{2(g)} $ tepkimesinde ürünler tarafında daha fazla mol gaz vardır). Bu kayma, toplam mol sayısını artırarak basıncı bir miktar yükseltmeye çalışsa da, hacim artışının neden olduğu ilk basınç düşüşünü tamamen telafi edemez.
  • Sonuç olarak, kabın hacmi artırıldığında toplam basınç azalır. Bu ifade doğrudur.
• II. İfade: Denge sabiti değişmez.
  • Denge sabiti ($K_c$ veya $K_p$), belirli bir tepkime için sadece sıcaklığa bağlıdır.
  • Soru metninde "sabit sıcaklıkta" ifadesi açıkça belirtilmiştir.
  • Sıcaklık değişmediği sürece, hacim, basınç veya derişim değişiklikleri denge sabitinin değerini değiştirmez; sadece dengenin konumunu (yani tepkimenin hangi yöne kayacağını) etkiler.
  • Bu nedenle, denge sabiti değişmez. Bu ifade doğrudur.
• III. İfade: $ N_2O_4 $'ün ayrışma yüzdesi artar.
  • Le Chatelier Prensibi'ne göre, bir denge sistemine dışarıdan bir etki yapıldığında, sistem bu etkiyi azaltacak yönde hareket eder.
  • Hacim artışı, gazların derişimini (veya kısmi basıncını) azaltır. Sistem, bu derişim/basınç düşüşünü dengelemek için toplam mol sayısını artıracak yöne kayar.
  • Verilen tepkimeye baktığımızda: $ N_{2}O_{4(g)} \rightleftharpoons 2NO_{2(g)} $. Girenler tarafında 1 mol gaz varken, ürünler tarafında 2 mol gaz vardır.
  • Toplam mol sayısını artırmak için denge, ürünler yönüne (sağa) kayar.
  • Dengenin ürünler yönüne kayması, daha fazla $ N_2O_4 $ molekülünün $ NO_2 $ moleküllerine ayrıştığı anlamına gelir.
  • Bu da $ N_2O_4 $'ün ayrışma yüzdesinin artmasına neden olur. Bu ifade doğrudur.

Yukarıdaki analizlere göre, I, II ve III numaralı ifadelerin hepsi doğrudur.

Cevap D seçeneğidir.