tepkimelerde hız ve denge konu anlatımı-7

TEPKİMELERDE HIZ VE DENGE KONU ANLATIMI-7
1
Tesir Değeri, Eşdeğer Kütle ve Eşdeğer Sayısı
 Tesir değeri, maddelerin tepkimeye hangi oranda katıldıklarının bir ölçüsüdür. Tesir değeri "z" sembolü ile gösterilebilir.
Asit-baz tepkimelerinde bir asidin suya verebildiği H+ sayısı, asidin tesir değerine; bazın suya verebildiği OH– sayısı ise bazın tesir değerine
eşittir. Yani asit-baz tepkimelerinde asidin verdiği ya da bazın aldığı proton sayısı tesir değerine eşittir. H2SO4 + 2NaOH  Na2SO4 + 2H2O
tepkimesinde asit olan H2SO4, iki proton (H+) vermiştir. Bu nedenle H2SO4'ün tesir değerliği 2 dir. Baz olan NaOH ise bir proton almıştır. Bu
nedenle NaOH'ın tesir değerliği 1'dir. 2HCl + Ca(OH)2  CaCl2 + 2H2O tepkimesinde bir HCl molekülü bir tane proton verdiği için tesir değerliği
1'dir. Bir Ca(OH)2 ise iki tane proton aldığı için tesir değerliği 2'dir.
Redoks tepkimelerinde ise alınan ya da verilen elektron sayısı tesir değerliğini verir.
CO'nun tesir değerliği 2'dir. O2'nin tesir değerliği 2'dir.
Çözünme-çökelme tepkimeleri, iyonlar arasında gerçekleşen bir tepkime olduğundan iyon yükü önemlidir. Çökelme tepkimesi veren
maddelerin tesir değerliği bir mol bileşiğin molekül formülünde bulunan katyonların yük büyüklüğüdür. Pb 2+ (suda) + 2I–(suda)  PbI2(k) tepkimesinde
katyonların yükü 2+ olduğundan tuzun tesir değeri 2 olarak belirlenir.
Eşdeğer Kütle
Bir maddenin atom veya molekül kütlesinin tesir değerliğine bölümü o maddenin eşdeğer kütlesidir.
Eşdeğer kütle= MA / z
Eşdeğer Sayısı
Bir maddenin kütlesinin o maddenin eşdeğer kütlesine bölümüdür.
m
Eşdeğer sayısı= Kütle/Eşdeğer kütle 
=n.z
MA/z
Bir maddenin tesir değeri bulunduğu tepkime denklemine göre değişebilir.
Örneğin; HNO3 + NaOH  NaNO3 + 3H2O tepkimesinde HNO3'ün tesir değeri 1 iken;
3Cu + 8HNO3  3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O tepkimesinde HNO3'ün tesir değeri 3 tür.
Maddelerin eşdeğer kütleleri bulunurken maddenin girdiği tepkime esas alınır.
Bir maddenin mol sayısı ile tesir değerinin çarpımıda o maddenin eşdeğer sayısını verir. Eşdeğer sayısı= n x z
ÇÖZÜNME-ÇÖKELME DENGESİ
Çözünürlük ve Çözünürlük Çarpımı (Kçç)
Bu konuda çözünürlüğü az olan maddelerin doymuş sulu çözeltilerindeki dengelerini inceleyeceğiz. Belirli sıcaklık ve basınçta 100 gram veya
100 mililitre çözücüde çözünebilen maksimum madde miktarına çözünürlük denir. Maddelerin çözünürlükleri birbirinden farklıdır. Çözünen
madde miktarı ölçülemeyecek kadar az ise o maddenin çözücüde çözünmediği kabul edilir. Bir maddenin bir litrelik
doymuş çözeltisinde 0,1 mol'den daha az madde çözünürse böyle maddelere genellikle az çözünür denir. Az
çözünen maddelerin çözünme tepkimeleri çift yönlü ok ile (m) gösterilir. Suda az çözünen iyonik bir katı olan
PbCl2'nin çözünme dengesi yazılarak oluşan iyonların derişimlerinin zamanla değişimini gösteren grafik yandaki
gibidir. Çözünme olayının başında ortamda katı PbCl2 fazla, Pb2+ ve Cl– iyonları az iken zamanla katı PbCl2 azalır, Pb2+
ve Cl– iyonları artar. Ortamda Pb2+ ve Cl– iyonları sayısı artıkça bunların birbiriyle çarpışıp katı PbCl2 oluşturma hızı
da artar. Öyle bir an gelir ki çözünme hızı çökelme hızına eşit olur. Çözelti doygun hale gelir. PbCl 2 katısı, Pb2+ ve Cl–
iyonları arasında bir dinamik denge kurulur. PbCl2(k)  Pb2+ (suda) + 2Cl–(suda) Doymuş PbCl2 çözeltisi için denge
bağıntısı yazılırsa
elde edilir
Katıların derişimleri değişmeyeceğinden ve Kc.[PbCl2] çarpımı da sabit olduğundan bu sabite çözünürlük çarpımı sabiti denir ve Kçç sembolü ile
gösterilir. Kçç= [Pb2+ ] [Cl–]2
Suda az çözünen tuzların çözünürlük çarpımı, çözünürlük dengesinde yer alan iyonların molar derişimlerinin katsayıları üstel olarak yazıldıktan
sonraki çarpımıdır.
Bazı çözünme dengeleri ve Kçç ifadelerinin nasıl yazıldığını inceleyelim.
Bir çözünme olayında çözünme hızının, çökelme hızına
eşitliğine çözünürlük dengesi denir. Dinamiktir ve ortamdaki
iyonların derişimleri sabittir.
Kçç değeri hesaplanırken iyonların molarite cinsinden
derişimleri kullanılarak hesaplama yapılır.
Kçç'nin birimi, tuzun çözeltide oluşturacağı iyon sayısına göre değişiklik gösterir.
çözünen maddeye ve sıcaklığa bağlıdır.
Kçç, sadece suda az çözünen tuzlar için kullanılır. Kçç değeri
ÇÖKELME ŞARTLARI
Farklı iyonlar içeren iki çözelti karıştırıldığında çözeltilerin birinden gelen katyon ile diğerinden gelen anyon arasında bir tuz oluşabilir. Yani
kimyasal bir olay sonucunda çökme olabilir. Çökme olayı suda az çözünen tuzların oluşması temeline dayanır. Örneğin, renksiz BaS çözeltisi içine
beyaz Na2SO4 çözeltisi katılırsa beyaz BaSO4 çökeleği oluşur.
BaS(suda) + Na2SO4(suda)  BaSO4(k) + Na2S(suda) (tepkime denklemi)
(beyaz)
Bu tepkimenin net iyon denklemi Ba2+ (suda) + SO42– (suda)  BaSO4(k) şeklindedir. İki çözelti karıştırıldığında bir çökeltinin oluşup oluşmayacağı,
karışımdaki iyon derişimlerinin çarpılması sonucunda elde edilen Qçç değeri ile Kçç değerinin karşılaştırılması sonucunda bulunur.
 Oçç= Kçç ise çözelti doygun ve dengededir. Çökelme sınırındadır.
Qçç > Kçç ise çözelti aşırı doymuştur. Qçç= Kçç oluncaya kadar çökelme olur.
Qçç < Kçç ise çökelme olmaz. Çünkü iyonların derişimleri yeterli değildir. Çözelti doymamıştır. Doygunluğa ulaşana kadar çözeltide tuz
çözülebilir.
Eğer karıştırılan iki çözeltiden bir çökelti oluşmamış ise çözeltilerin karıştırılması sonucunda tepkime gerçekleşmemiştir ya da yeni oluşan tuz
doygunluk sınırına (doymamış çözelti) ulaşmamıştır. Bu nedenle herhangi bir çökmenin olmadığı düşünülür.
Eğer karıştırılan iki çözeltiden bir çökelti oluşmuş ise çökelme sonrası iyon derişimlerinin çarpımı (Q çç) ile Kçç değeri birbirine eşittir. Son çözelti
çöken katıya doygundur.
https://hasanfirat.com
TEPKİMELERDE HIZ VE DENGE KONU ANLATIMI-7
2
Sıcaklığın Çözünürlüğe Etkisi
Katı, sıvı ve gaz halindeki bütün maddelerin çözünürlükleri sıcaklıkla değişir. Çözünme olayının endotermik veya ekzotermik oluşuna göre sıcaklık
çözünürlüğe etki eder. Çözünürlük dengesine sıcaklığın etkisi Le Chatelier ilkesine göre açıklanır. Endotermik çözünmelerde sıcaklığın artması ile
çözünürlük artarken, sıcaklığın azalması ile azalır. Le Chatelier ilkesine göre, endotermik çözünme olayında sıcaklığın artması ile denge ürünler
yönünde ilerler ve zamanla iyon derişimleri artar. Buna bağlı olarak Kçç değeri de artar. Ekzotermik çözünmelerde, sıcaklığın artması ile çözünürlük
azalırken, sıcaklığın azalması ile artar. Le Chatelier ilkesine göre, ekzotermik çözünme olayında sıcaklığın artması ile denge girenler yönünde ilerler
ve zamanla iyon derişimleri azalır. Buna bağlı olarak Kçç değeri de azalır.
Endotermik Çözünme
Ekzotermik Çözünme
Sıcaklığı artırmak
Sıcaklığı azaltma
Sıcaklığı artırmak
Sıcaklığı azaltma
Denge Yönü
Kçç
Denge Yönü
Kçç
Denge Yönü
Kçç
Denge Yönü
Kçç
→
↑
←
↓
←
↓
→
↑
Tüm gazların suda çözünmesi ekzotermik olduğundan sıcaklık arttıkça gazların çözünürlüğü azalır.
GAZLARIN ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ VE BASINÇ
Katıların ve sıvıların sudaki çözünürlüğüne basıncın etkisi ihmal edildiği halde, bir gazın sudaki çözünürlüğü gazın kısmi basıncı arttıkça artar.
Örneğin, X2(g)  X2(suda) dengesinde X2 gazının kısmi basıncı artırılırsa Le Chatelier ilkesine göre denge çözünme yönünde ilerler. Basınç değişiminin
gazlar üzerine etkisinin en güzel örneği, dağcıların yükseklere çıkarken azalan atmosfer basıncıyla vücutlarının iç basıncını dengelemek için zaman
zaman tırmanma esnasında kamp yapmalarıdır. Sabit sıcaklıkta gazların sıvılardaki çözünürlüklerinin basınçla nasıl değiştiğini inceleyen bilim insanı
İngiliz kimyacı William Henry (Vilyım Henri) kendi adıyla anılan Henry Kanunu'nu ortaya koymuştur. Bu kanun bir gazın sıvıdaki çözünürlüğünün
çözelti üzerindeki gaz basıncıyla orantılı olduğunu ifade eder. Henry kanunu ifadesi S= kH x P şeklindedir. Burada S çözünen gazın molar derişimi,
P, basıncı ve kH ise her bir gaz için sıcaklığa bağlı Henry sabitini verir.
pH Değişiminin Çözünürlüğe Etkisi
Asidik ya da bazik yapılı maddelerin suda çözünmeleri sonucu oluşturduğu çözünmeçökme dengeleri ortamın pH değerinden veya pH değerinin
değiştirilmesinden etkilenir. Ortamı asidik (H+) ya da bazik (OH–) yapan çözünmelerde dışarıdan eklenen H+ ya da OH– iyonları dengeyi Le Chatelier
ilkesine göre etkileyerek yön değiştirmeye neden olur. Örneğin; Fe(OH)2 katısı ile hazırlanan doygun sulu çözeltide Fe(OH) 2(k)  Fe2+(suda) + 2OH–
(suda) dengesi vardır.
a. Ortama KOH katısı eklendiğinde çözeltideki OH– derişimi artacağından Le Chatelier ilkesine göre denge girenler yönünde ilerler ve bir miktar
Fe(OH)2 katısı oluşur. Bunun sonucunda Fe(OH)2'nin çözünürlüğü azaltılmış olur.
b. Ortama HCl asidi eklendiğinde çözünme sonucu oluşan H3O+ iyonları, Fe(OH)2 den gelen OH– iyonlarının bir kısmını nötrleştirir. Le Chatelier
ilkesine göre denge sistemi OH– derişimini artırmak için ürünler yönünde ilerler ve Fe(OH)2 katısı bir miktar çözünür. Bunun sonucunda Fe(OH)2 nin
çözünürlüğü artırılmış olur.
Deniz dibinde yüksek basınç nedeni ile kanda azot gazı daha fazla çözünür. Deniz yüzeyine aniden çıkıldığında kanda çözünmüş olan azot gazı açığa
çıkar. Bu da vurgun olayının yaşanmasına neden olur. Bunun önüne geçmek için yüzeye çıkışlarda belli metrelerde beklemek gerekir.
Pamukkale'yi oluşturan travertenler özellikle suda çözünmeyip birikim yapan CaCO 3 sayesinde meydana gelmiştir
Ortak İyonun Çözünürlüğe Etkisi
Az çözünen iyonik bir bileşik çözeltisine bu bileşik ile ortak iyona (anyon ve katyon) sahip başka bir tuz katılırsa, ortak iyon, çözünürlüğü azaltma
yönünde etki eder. Bu azalma dengenin Le Chatelier ilkesine göre yön değiştirmesi ile açıklanır. Örneğin,
CaSO4 katısı suda az çözünen bir tuzdur ve denge halinde çözünür. Bu
çözeltiye Na2SO4 katısı eklenmesiyle ortamdaki SO42– iyonları derişimi
artar ve denge sistemi bunu azaltmak için girenler yönünde ilerler.
Böylece çökme gerçekleşir. Sonuç olarak;  SO42– derişimi eklenmeden
dolayı artar.  Ca2+ iyon derişimi azalır.  Çözeltide çözünmüş CaSO4
miktarı azalır.  CaSO4 katı miktarı artar.  CaSO4 katısının
çözünürlüğü azalır.  Sıcaklık değişmediği için Kçç değişmez.
 Suda az çözünen bir tuzun çözünürlüğünün ortak iyon içeren başka
Suda az çözünen bir katı, kendisinde bulunan bir iyonu içeren bir
bir tuz yanında azalmasına ortak iyon etkisi denir.  Sabit bir sıcaklıkta
çözeltide saf sudakine göre daha az çözünür.
ortak iyon etkisi sadece bir bileşiğin çözünürlüğünü azaltır. Çözünürlük
çarpımını değiştirmez
KOMPLEKS OLUŞMA-AYRIŞMA DENGELERİ
KOORDİNASYON BAĞLARI VE OLUŞUMU
İki atom arasında oluşan bir kovalent bağda ortak kullanılan elektronların her ikisinin de aynı atomdan geldiği kovalent bağa koordine kovalent
bağ adı verilir. Bu şekilde oluşan bileşiğe de koordinasyon bileşiği ya da kompleks denir. Kovalent bağ yapabilen atomların bazıları, bağ yapımında
kullandıkları elektronların dışında bağ yapımına katılmayan elektron çiftleri içerir. İşte bu elektron çiftlerine başka atomların bağlanmasıyla
koordinasyon bağı (koordine kovalent bağ) oluşur.
Yandaki tepkimede B ve N atomları arasında oluşan kovalent bağda bağı
oluşturacak 2 elektron da azot tarafından aktarılmıştır. Böylece aralarında
koordinasyon bağı oluşur. Koordinasyon bağına örnek olarak H+ – H2O,
Cu2+ – NH3, Fe2+ – CN–, Al3+ – OH– arasındaki bağlar verilebilir.
Lewis Asitleri ve Bazları
Amerikalı kimyacı Gilbert Newton Lewis (Gilbırt Nivtın Lüvis)'in yaptığı tanıma göre, elektron çifti verebilen kimyasal türlere (atom, molekül, iyon)
baz, elektron çifti alabilen kimyasal türlere ise asit denir. Lewis asit-baz tanımı ile daha önce gördüğümüz asitbaz tanımlarına göre çok daha fazla
maddeyi asit ya da baz olarak tanımlayabiliriz. Lewis asit–baz tanımı koordinasyon bağlarının açıklanmasında önemli bir yer tutar. Yukarıda
gösterilen BH3 ve NH3 arasındaki tepkimede BH3 molekülü elektron çifti almış ve NH3 molekülü ise elektron çifti vermiştir.
Lewis asitlerinde oktet boşluğu bulunur ve elektron çifti eksikliği vardır. (Cu2+ , Fe3+ , BH3 ,
AlCl3 , Co2+ , Pb2+ .....) Lewis bazlarında ortaklanmamış elektron çifti bulunur. (NH3 , CN– , OH– ,
H2O , Cl–...)
https://hasanfirat.com
TEPKİMELERDE HIZ VE DENGE KONU ANLATIMI-7
3
Yukarıdaki tepkimede 2+ yükseltgenme basamağına sahip olan Zn2+ iyonu 4 tane NH3
molekülü ile tepkime vererek 4 tane koordinasyon bağı oluşturmuştur. [Zn(NH3)4]2+ katyonu
ise bir kompleks iyondur. Benzer biçimde
tepkimelerinde Ni2+ , Cu2+ , Fe3+ gibi elektron çifti alabilen bütün katyonlar Lewis asididir.
Koordine kovalent bağın moleküldeki ya da iyondaki diğer kovalent bağlardan oluşum mekanizması dışında hiçbir fark yoktur.
Brønsted-Lowry tanımının kabul ettiği bütün asitler ve bazlar, Lewis tanımına göre de asit ya da bazdır.
Merkez Atomu veya Merkez İyonu: Kompleks yapıların merkezinde yer alan ve diğer yan gruplara koordinasyon bağı ile bağlı olan atom veya iyona
denir. Merkez atom veya merkez iyon kompleks oluşumunda elektron çifti aldığı için Lewis asididir. Merkezde metal ya da katyon bulunur.
[Cu(NH3)4]2+ , [Fe(CN)6]3– ve [Zn(OH)4]2– örneklerinde Cu2+ , Fe3+ ve Zn2+ katyonları merkez atomdur. Ligand: Koordinasyon bileşiğinde merkez
atomuna bağlı nötr molekül veya anyonlara denir. Ligandlar kompleks oluşumunda elektron çifti verdiği için Lewis bazıdırlar. [Cu(NH3)4]2+ ,
[Fe(CN)6]3– ve [Zn(OH)4]2– örneklerinde NH3, CN– ve OH– liganddır.
Komplekslerin Kararlılıkları ve Oluşum Sabitleri
Kompleks [Cu(NH3)4]2+ iyonu, bir Cu2+ iyonunun dört NH3 molekülüne bağlanmasıyla; kompleks [Ag(CN)2]– iyonu, bir Ag+ iyonunun iki CN– iyonuna
koordinasyon bağları ile bağlanmasıyla oluşur. Bunlar sulu çözeltilerinde kararlıdırlar ve sulu ortamda az iyonlaşırlar. Sulu çözeltilerde oluşan
kompleks iyonların denge tepkimeleri için bir denge sabiti olan oluşum sabiti (K ol) kullanılır. Aşağıda bazı kompleks iyonların oluşumları ve Kol denge
bağıntıları verilmiştir
Kompleksin oluşum sabiti "Kol"ne kadar büyükse oluşan ürün o kadar kararlıdır. Yani [Al(OH) 4]– ve [Ag(NH3)2]+ komplekslerinden oluşum sabiti büyük
olan [Al(OH)4]– daha kararlıdır.
Oluşum denge sabitleri komplekslerin kararlılıklarının bir ölçüsüdür. Dolayısıyla Kol kararlılık sabitidir.
Suda az çözünen tuzun suda oluşturduğu iyonların kompleks oluşturması çözünürlüğü artırır.
Kompleks Oluşumunun Çözünürlüğe Etkisi
Suda az çözünen bir tuzun sulu çözeltisine kendisiyle ortak iyon içeren bir tuz eklendiğinde çökelmenin olması beklenir. Ancak suda az çözünen bir
tuzun oluşturduğu iyon ortamda bulunan veya ortama eklenen bir kimyasal türle kompleks oluşturuyorsa, iyon derişimi azalacağından tepkime
çözünme yönünde ilerler. Böylece tuzun çözünürlüğü artar. Örneğin ZnSO4 tuzu suda iyi çözünen bir tuzdur. NH3 gazı ise suda iyi çözünen bir bazdır.
tepkimelerinden oluşan Zn2+ ve OH– iyonları birleşerek
Zn2+ (suda) + 2OH–(suda)  Zn(OH)2(k) tepkimesi gerçekleşir ve Zn(OH)2 katısının çöktüğü gözlenir. NH3 katmaya devam edildiğinde Zn2+ iyonları ile
birleşerek koordinasyon bağları oluşur ve [Zn(NH3)4]2+ kompleksini oluşturur.
Çözeltide gerçekleşen kompleks oluşumuna ait net denklem Zn(OH)2(k) + 4NH3(suda)  [Zn(NH3)4]2+ (suda) +2OH–(suda) şeklindedir. Yani bu dengede NH3
eklenmesi dengeyi ürünler yönünde ilerleterek çözünürlüğü artırır. Dolayısıyla katı miktarı azalır.
İnsan Vücudu ve Kompleksler
Koordinasyon bileşikleri insanların hayatında da oldukça büyük öneme sahiptir. İnsan vücudunda oluşan en önemli kompleks yapı kandaki
hemoglobindir. Hemoglobin, hem ve globinden oluşan bir yapıdır. Hemoglobinin yapısındaki Fe2+ iyonu, dört azot atomuna koordinasyon bağı ile
bağlanmıştır. Beşinci koordinasyon bağını globin proteini ile, altıncı koordinasyon bağını da solunum gazları ile yapar. Hemoglobin akciğerdeki
alveollere geldiğinde, burada oksijen gazının basıncı yüksek olduğundan kolaylıkla oksijenle koordinasyon bağı oluşturur. Böylece oksihemoglobin
oluşur.
Hemoglobin + O2  Oksihemoglobin Kan dolaşımı ile kalbe ve kalpten tüm dokulara giden oksihemoglobin, basıncın dokularda düşük olmasından
dolayı oksijenini burada bırakır. Serbest kalan oksijen gazı difüzyonla doku hücrelerine geçer ve böylece hücre O 2'yi almış olur.
Oksihemoglobin  Hemoglobin + O2
Hemoglobin yüzlerce atomdan oluşan oldukça büyük bir yapıdır.
Solunan havada CO molekülü varsa, bu molekül oksijene göre, hemoglobin kompleksi ile yaklaşık 200 kat daha kararlı bir kompleks oluşturur. Bu
nedenle CO, hemoglobinden kolaylıkla ayrılamaz. Vücut için gerekli oksijen sağlanamadığı için dokular oksijensiz kalır. Buna karbonmonoksit
zehirlenmesi denir.
Hemoglobin + karbondioksit  Karboksihemoglobin
https://hasanfirat.com