Kimyasal reaksiyonlarda hız

• Bir kimyasal tepkimede birim zamanda üretilen veya tüketilen madde miktarına hız denir. Madde miktarındaki değişimler doğrudan gram,mol,molaritedir. V.b. birimlerle gösterilir.zaman birimi olarakta tepkimenin türüne göre sn,dk,saat alınabilir.

Kimyasal reaksiyonlarının hızı iki türlü ifade edilebilir.

1)Ortalama hız

Bir kimyasal reaksiyonda herhangi bir zaman aralığında

Bir maddenin derişimindeki değişmenin geçen zamana

Oranlanmasıyla elde edilir. rort ile ifade edilir.

Geçen zaman t madde derişimleri; c , değişim sürecinde derişimlerdeki değişim ise c ile gösterilir.

buradaki miktar ; gram,kilogram,mol,hacim,molarite.. Cinsinden olabilir. Ancak hesaplamalarda genellikle

molarite kullanılır.

zaman ise reaksiyon cinsine göre saniye,saat vb. olabilir.

Kimyasal bir tepkime için hız bağıntısı

Bu değişme reaktifler için AZALMA,ürünler için ARTMA şeklindedir.Reaksiyona girenlerin derişimlerinde AZALMA olduğu için hız ifadesinde (-), ürünlerin derişiminde ARTMA olduğu için (+) işareti kullanılır.Tepkime hızları negatif olamaz. Bu yüzden hız ifadelerinin önüne (-) işareti konularak hızın POZİTİF olması sağlanır.Tepkimelerde maddelerin katsayılarının farklı olması farklı değerlerin bulunmasına yol açar.

Bu nedenle tepkime hızı kat sayısı 1 olan maddeye göre hesaplanan hızdır.

Bir reaksiyona ait hız-zaman grafiği incelendiği süresince hız sürekli değişir

Reaksiyon hızı reaktif

maddelerin derişimine bağlıdır.

Grafikte olduğu gibi t – 0 anında maksimumdur.

Zamanla reaktiflerin derişimi azalacağından hızda azalır.

bir tepkimenin hızından söz edildiğinde, anlık hız değil ortalama hız anlaşılmalıdır

mmiktarlarındaki azalma veya miktarındaki artma ne kadar hızlı olursa reaksiyon o kadar hızlı olur.

ve ye göre reaksiyonu için hız bağıntısı;

r=reaksiyon hızı, t=zaman aralığı,* +=derişim(mol/L)

reaksiyonunda zamanla harcanmaktadır.

nın derişimindeki değişim tir.

Aynı durum içinde geçerlidir.

nın derişimindeki değişim tir.

tepkimede katsayılara göre, tepkimedeki maddelerin

Harcanma veya oluşma hızlarının tamamı eşit değildir.

tepkime süresince 1mol harcanırken, 2 mol

Harcanmış 1mol ise oluşmuştur.

Bu durumda;

buna göre, reaksiyonlar için hızlar arasındaki bağıntı

Reaksiyon hızlarının kat sayılarına bölünmesiyle

Bulunur.

2)Anlık hızTepkimenin herhangi bir anında ölçülen hızı ise anlık

Hız olarak tanımlanır.

Anlık hızın belirlenmesi için tepkimede yer alan bir maddenin derişim-zaman grafiği çizilir.

Bu grafikte hangi andaki hız bulunmak isteniyorsa o

Ana denk gelen noktadan grafiğe teğet çizilir. Teğetin

Eğimi o maddenin anlık hızını verir.

• ÖRNEĞİN;

Tepkimesi için derişim-zaman grafiğini incelenmesi

• Yukarıdaki grafiğe göre 30.sn deki SO3 ün anlık hızı

• 30.sn de grafiğe çizilen teğetin eğiminden bulunur

ÇARPIŞMA TEORİSİkimyasal reaksiyonların gerçekleşebilmesi için,

tepkimeye giren taneciklerin birbirleriyle çarpışması

gerekir.

Tepkimelerin,taneciklerinçarpışmasıyla gerçekleştiğini

İfade eden teoriye çarpışma teorisi denir.

her çarpışma kimyasal reaksiyon ile sonuçlanmaz.

Uygun doğrultu,yönde ve moleküldeki atomların yer Değiştirmesini sağlayacak yeterli enerjiye sahip olan Çarpışmalarda kimyasal reaksiyon gerçekleşir.

Bu tür çarpışmalara etkin çarpışma denir.

Diğer çarpışmalar (etkin olmayan çarpışma) ürün vermeden biter.

AKTİFLEŞME ENERJİSİBir tepkimenin oluşabilmesi için gerekli en az enerjiye eşik enerjisi denir. O halde enerjileri eşik enerjisine eşit veya daha yüksek olan taneciklerin çarpışması ile tepkime sonuçlanabilir.

Giren taneciklerin tepkime verebilmeleri için sahip olmaları gereken minimum kinetik enerjiye aktiflenme (aktifleşme veya aktivasyon) enerjisi (Ea) denir.

Grafiğe göre aynı koşullarda aktiflenme enerjisi Ea2 olan tepkime Ea1 olan tepkimeye göre daha hızlıdır.

REAKSİYON HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

1) Madde Cinsi

2) Derişim(konsantrasyon)

3) Sıcaklık

4) Katalizör

5) Temas Yüzeyi

1)Madde Cinsi• Tepkimeler, girenlerdeki bağların kopması veya zayıflaması

ve ürünlerdeki bağların yeniden oluşması sonucu gerçekleşir.bu nedenle bir tepkimenin hızı kopacak bağların kuvveti ve sayısı ile ters orantılıdır. Girenlerin türleri göz önünde tutularak tepkime hızları için;

I.tek atomlu iyonlar arasındaki tepkimeler hızlıdır.

Böyle tepkimelerin oluşumu bağ kopması içermez . Zıt yüklü iyonlar arasındaki tepkimeler aynı yüklü iyonlar arasındaki tepkimelere göre daha fazladır.

II.çok atomlu iyonlar arasındaki tepkimeler genellikle hızlıdır . Tepkimelerde kopacak bağ sayısı arttıkça tepkime hızı azalır.

III.moleküller arasındaki tepkimeler genellikle yavaştır

Kopacak ve oluşacak bağ sayısı arttıkça tepkime hızıda

azalır.

2)DERİŞİMİN HIZA ETKİSİTepkimeler giren taneciklerin çarpışmaları sonucu oluşur. Girenlerin

derişimlerinin artırılması, bu tanecikler arasındaki çarpışma sayısını arttırır. Çarpışmaların sayısı artınca etkin çarpışmaların sayısında da artış olur. Girenlerin derişimlerinin artırılması tepkime hızını arttırır.

Girenlerin derişimleri artırılınca olası çarpışma sayısı artar. Bu

etkin çarpışma sayısında artışa neden olur ve tepkime hızlanır. Aşağıdaki grafik incelendiğinde derişimin artırılmasının etkin çarpışma yapabilecek molekül sayısını a dan (a+b) ye yükselttiği görülür. Tepkime gaz fazında gerçekleşiyorsa girenlerden birinin kısmi basıncının arttırılması bu gazın derişimini arttırır. Bu nedenle böyle tepkimelerin hızları girenlerin kısmi basınçlarının artışıyla artar. Girenlerin kısmi basınçlarının artışıyla artar.

Girenlerin derişimlerinin değiştirilmesi, tepkime ortamına madde eklenmesi veya çıkarılması ile yapılabileceği gibi tepkime kabının hacminin değiştirilmesi ile de yapılabilir.

3)SICAKLIĞIN ETKİSİTepkimeye giren taneciklerin sıcaklığı artırılırsa

taneciklerin kinetik enerjileri de artar. Kinetik enerjileri artan tanecikler daha hızlı hareket eder, daha sık ve şiddetli çarpışır. Sonuç olarak; sıcaklık artışı etkin çarpışma yapabilecek molekül sayısını artırır ve tepkimeyi hızlandırır.

4)KATALİZÖR ETKİSİTepkime ortamına konulduklarında tepkimeyi hızlandıran

maddelere katalizör, katalizörün tepkimeye etkisine kataliz denir. Katalizör tepkime için daha düşük enerjili yeni bir yol oluşturarak tepkimenin hızlanmasına neden olur.

KATALİZÖRLERİN BAŞLICA ÖZELLİKLERİ1.Katalizörler tepkime için daha düşük enerjili yeni bir yol oluşturur. İleri

ve geri tepkimenin aktiflenme enerjisini eşit miktarda azaltan katalizörler, hem ileri hem de geri tepkimeyi hızlandırır.

2.

3.Katalizörler kimyasal tepkimelerde net olarak harcanmaz. Katalizörler tepkimelere katılsalar bile tepkime sonunda miktar ve kimyasal yapılarında bir değişme olmaksızın geri kazanılır. Bu nedenle katalizörler net tepkime denkleminde yer almaz.

4.Katalizörler yavaş olan tepkimeleri hızlandırır. Oluşması imkansız bir tepkimeyi oluşturmaz.

5.Katalizör oluşacak toplam ürün miktarını, yani tepkime verimini etkilemez. Ancak ürünün daha kısa sürede oluşmasını sağlar.

6.Katalizörler girenlerin ve ürünlerin türlerini değiştirmez.

A)HOMOJEN KATALİZÖR

Kimyasal bir reaksiyonda reaktifler de aynı fiziksel fazda olan katalizörlere homojen katalizör denir.

B)HETEROJEN KATALİZÖR

Kimyasal bir reaksiyonda reaktifler de farklı fiziksel fazda olan katalizörlere heterojen katalizör denir.

5)TEMAS YÜZEYİNİN ETKİSİ