Arama

Kimyasal Kinetik

Güncelleme: 19 Aralık 2008 Gösterim: 11.723 Cevap: 0
Pasakli_Prenses - avatarı
Pasakli_Prenses
Ziyaretçi
19 Aralık 2008       Mesaj #1
Pasakli_Prenses - avatarı
Ziyaretçi
KiMYASAL KiNETiK

Sponsorlu Bağlantılar



Bir reaksiyonun hizini ve mekanizmasini inceleyen bili dalina kinetik denir. Termodinamik reaksiyona giren maddelerle ürünlerin enerji iliskilerini incelerken, kinetik reaksiyonun hangi hizla dengeye gittigini ve reaksiyona giren maddelerin hangi yolu izleyerek ürünleri verdigini inceler.

Bazi tepkimeler bir basamak üzerinden yürürken bazilari ise iki veya daha fazla basamak üzerinden yürür. Bir basamakli tepkimelere basit tepkime çok basamakli tepkimelere ise karmasik yada kompleks tepkime denir.

Tek yönlü tepkimelere tersinmez tepkime, iki yönlü tepkimelere tersinir tepkime denir.

Tersinir tepkimeler, bir denge konumuna ulasana kadar yürürken, tersinmez tepkimeler tümüyle tamamlanir.

Toplam tepkimenin hizini en yavas basamak olan hiz belirleyen basamak kontrol eder. Basamak tepkimeleri ve hiz belirleyen basamak deneyler sonucunda belirlenir ve tepkimenin yürüdügü yol tepkime mekanizmasi ile belirlenir.

Tek bir faz içerisinde yürüyen kimyasal tepkimelere homojen tepkime, iki yada daha fazla faz içeren karisimlarda yürüyen kimyasal tepkimelere heterojen tepkimeler denir.

Bir tepkimenin hizini arttirmak için uygulanan isleme kataliz, kullanilan maddelere katalizör denir. Katalizör tepkime karisimi ile ayni fazda ise uygulanan islem homojen kataliz, ayri fazda ise heterojen katalizdir. Katalizör basamak tepkimenin içerisinde yer alabilir, fakat toplam tepkimede yer almadigindan tepkime sonunda kimyasal bir degisiklige ugramadan yeniden ortaya çikar.

02. Reaksiyon Hizi

Reaksiyona giren maddelerden birinin derisiminin birim zamandaki azalmasina reaksiyon hizi denir. Reaksiyona baslamasindan t zaman sonra reaksiyona giren A maddesinin derisimi [A] ise, reaksiyon hizi;

Reaksiyon hizi = - d[A] /dt

Reaksiyona giren maddenin derisimi azaldigi için (-) isareti koyulur.

Eger reaksiyon hizi ürüne göre yazilacak olursa, t zaman sonra olusacak ürünün derisimi X ise;

Reaksiyon hizi = + d[X] /dt


Örnek

g540000200 1


[B]RH = -1/a d[A]/dt =1/b d /dt = 1/c d[C] /dt


Olusan her b mol B veya c mol C için a mol A harcanmaktadir.

Bir reaksiyonun hiz denklemi deneysel olarak bulunmalidir.


03. Reaksiyon Hiz Sabiti

Reaksiyona giren maddenin derisiminin degisme hizina hiz sabiti denir k harfi ile gösterilir.

g540000200 2


RH = k [A] (Deneysel olarak bulunur)


04. Reaksiyon Basamagi (mertebesi) ve Molekülaritesi

04.01. Basamak

Reaksiyon hizi maddelerin derisimi ile orantili olmalidir. Ayrica maddelerin derisimlerinin kuvvetleri ile de orantili olmalidir. Bu kuvvet, reaksiyona giren molekül sayisina esittir.

g540000200 3



RHa [X]2 Reaksiyona A maddesinden 2 molekül katildigi için hiz derisimin karesi ile orantilidir.

Reaksiyon hizi, derisimin kaçinci kuvveti ile orantili ise reaksiyonun basamagi o kuvvet kadardir.

g540000200 4



Hiz derisimin birinci kuvveti ile orantili oldugu için bu reaksiyonun basamagi bir olur.




g540000200 5


Hiz derisimin ikinci kuvveti ile orantili oldugu için bu reaksiyonun basamagi iki olur.



g540000200 6






Hiz X' in ve Y'nin birinci kuvvetleri ile orantili oldugu için reaksiyonun basamagi 1+1 =2 dir (kuvvetler toplami).

Bir reaksiyonun basamagi, stokiyometrik denkleme bakilarak söylenemez. Basamak deneysel olarak bulunur. Deney sonunda reaksiyonun hizinin derisimin kaçinci kuvveti ile orantili oldugu saptanir ve bu kuvvet o reaksiyonun basamagidir denir.

04.02. Molekülarite

Bir kimyasal reaksiyon, bazi basamaklardan geçerek olusuyorsa reaksiyonun hizi bu basamaklardan en yavas olanin hizina esit olacaktir. Bu en yavas basamaga hiz belirleyen basamak denir.

Bir reaksiyonun moleküleritesi, hiz belirleyen basamakta rol alan moleküllerin yada iyonlarin sayisidir.

Örnek



g540000200 7




Deneyler bu reaksiyonun hizi için;

RH = k[N2O5] esitligini vermektedir.

2 mol N2O5 reaksiyona girdigi için reaksiyon basamagi ikidir.

Moleküleritesine göre;

Eger bu tepkime reaksiyonun hiz belirleyen basamagi ise moleküleritesi iki (bi-moleküler) oluyor.


g540000200 8



Deneyler bu reaksiyonun hizi için;

RH = k[KClO] 2 esitligini vermektedir.

Moleküleritesine göre;

Eger bu tepkime reaksiyonun hiz belirleyen basamagi ise moleküleritesi üç (tri-moleküler) oluyor.

Uni-moleküler bir reaksiyon I. basamaktan, bi-moleküler bir reaksiyon II. basamaktan, tri-moleküler bir reaksiyon ise III. basamaktan olmakla birlikte bu cümlelerin tersi dogru degildir.

05. Konsantrasyonun Zamanla Bagintisi ve Yarilanma Süresi

Kimyasal reaksiyonlarda zamana bagli olarak giren maddenin derisiminde bir azalma olur. t aninda reaksiyona giren maddenin derisimindeki azalma veya t anindaki reaksiyona giren maddenin derisimi bilinmek istenir. Bir reaksiyon sona erdiginde (sonsuz zaman) son derisimler kinetik açisindan önemlidir.

Tepkimeye giren maddelerden birinin derisiminin veya miktarinin yariya inmesi için geçen zamana yarilanma süresi denir ve t1/2 ile gösterilir.


05.01. 0. Dereceden Reaksiyonlar


RH = k[A]0

[A]0 = 1

RH = k

0. dereceden reaksiyonlarda, reaksiyon hizi derisim ile orantili degildir ve t anindaki konsantrasyon;

-d[A] / dt =k

[A]0 - [A] = kt

[A] = - kt + [A]0

Bu tepkime y = mx+b'ye benzetilecek olunursa A' nin t ye karsi çizilen grafiginde egim 'k' ya ve grafigin y eksenini kestigi nokta [A]0 'a esit olur.

g540000200 9


t yarilandigi anda baslangiç derisimi ([A]0) de yariya düsecektir.

Yani [A] =1/2[A]0 olacak.

t1/2 = [A]0 /2k (yarilanma süresi)

· Bir reaksiyonun hiz sabitinin birimi , o reaksiyonun kaçinci dereceden olduguna dair bize bilgi verir.

-d[A] / dt = k

(mol/L) / zaman = k

k = molL-1zaman-1


05.02. I. Dereceden Reaksiyonlar

RH = k[A]1

RH = - d[A] / dt = k[A]


RH = - d[A] / [A] = kdt bu esitligin integrali alinirsa

log ([A]0 / [A]) = kt / 2.303

log [A] = (-kt /2.303) + log [A]0

Bu tepkime y = mx+b'ye benzetilecek olunursa log [A]' nin t' ye karsi çizilen grafiginde egim 'k / 2.303 ' e esit olur.

g540000200 10



t yarilandigi anda baslangiç derisimi ([A]0) de yariya düsecektir.

Yani [A] =1/2[A]0 olacak.

log ([A]0 / [A]) = kt / 2.303

log ([A]0 / 1/2[A]0) = kt1/2 /2.303

t1/2 = 0,693 / k

· Bir reaksiyonun hiz sabitinin birimi , o reaksiyonun kaçinci dereceden olduguna dair bize bilgi verir.

- d[A] / dt = k[A]

(mol/L) / zaman = k (mol/L)

k = zaman-1


05.03. II. Dereceden Reaksiyonlar

RH = k[A]2

RH = - d[A] / [A]2 = kdt

1/ [A] - 1/ [A]0 = kt

1/ [A] = kt + 1/ [A]0

Bu tepkime y = mx+b'ye benzetilecek olunursa 1 / [A]' nin t' ye karsi çizilen grafiginde egim k' ya esit olur.

g540000200 11



t yarilandigi anda baslangiç derisimi ([A]0) de yariya düsecektir.

Yani [A] =1/2[A]0 olacak.

t1/2 = 1 / k[A]0 (yarilanma süresi)

· Bir reaksiyonun hiz sabitinin birimi , o reaksiyonun kaçinci dereceden olduguna dair bize bilgi verir.

- d[A] / dt = k[A]2

(mol/L) / zaman = k (mol2/L2)

k = Lmol-1zaman-1


06. Konu Ile Ilgili Örnekler

06.01. SO2Cl2'nin 320°C deki parçalanma reaksiyonu asagidaki gibidir. Grafik yardimi ile zamana göre derisim azalmasi verilen SO2Cl2'nin reaksiyonunun kaçinci dereceden oldugunu bulunuz.



g540000200 12

Zaman
[SO2Cl2]
0
0,045
100
0,039
200
0,035
300
0,030
500
0,023











Bu tür problemlerde reaksiyonun kaçinci dereceden oldugunu bulabilmek için ilk yapilmasi gereken zamanin (t) ; [A]' ya, log [A]' ya ve 1/[A]' ya karsi grafiginin çizilmesidir.
t 'nin [A]' ya karsi çizilen grafigi lineer ise reaksiyon sifirinci dereceden,
t log [A] 'ya karsi çizilen grafigi lineer ise reaksiyon birinci dereceden,
t 1 / [A] ' ya karsi çizilen grafigi lineer ise reaksiyon ikinci derecedendir.

Zaman
[SO2Cl2]
0
0,045
100
0,039
200
0,035
300
0,030
500
0,023
g540000200 13


Zaman
1 / [SO2Cl2]
0
22,22
100
25,38
200
28,99
300
33,11
500
42,92
g540000200 14




Zaman
log [SO2Cl2]
0
-1,347
100
-1,405
200
-1,462
300
-1,520
500
-1,633
g540000200 15

Her üç grafige bakacak olursak log[A] grafigi dogrusal çikmistir. Diger iki grafikte hafif bir parabollük vardir. Bu durumda reaksiyon birinci derecedendir diyebiliriz.

06.02 HI'nin420°C 'da ikinci dereceden olan bozunma reaksiyonu hiz sabiti 5.1x10-4 Lmol-1sn-1 dir. Baslangiç konsantrasyonu 0,5 mol/L olan HI'nin 10 dakika sonundaki derisimi nedir?

g540000200 16

Ikinci dereceden reaksiyon için konsantrasyonun zaman ile baglantili formülünü hatirlayacak olursak

1/ [A] = kt + 1/ [A]0 dir.

1/ [A] = 5.1x10-4 ( Lmol-1sn-1) x (10x60) sn + 1/ 0,5 mol/L

1/ [A] = 0.306 Lmol-1 + 2 L/mol

1/ [A] = 2.306 L/mol

[A] = 0.434 L/mol


06.03. 35°C'da hiz sabiti 8.10x10-3 /dakika olan A molekülünün yarilanma süresi nedir?


Örnekteki hiz sabitinin biriminden I. Dereceden reaksiyon olduguna karar verebiliriz.

t1/2 = 0,693 / k

t1/2 = 0,693 / 8.10x10-3

t1/2 = 85.6 dakika


07. Sicakligin Reaksiyon Hizina Etkisi (Aktivasyon Enerjisi)

Arrhenius'a göre bir tepkimenin baslayabilmesi için reaksiyona giren bilesenlerin sahip olmasi gereken minimum enerjiye aktivasyon enerjisi denir. Yani aktivasyon enerjisi olmayan bilesiklerin tepkimeye girmeleri beklenemez.

Bir reaksiyonun sicakliginin10°C artmasiyla reaksiyonun hizinin 2-3 kat arttigi deneysel olarak bulunmustur. Burada reaksiyon hizinin artmasi moleküllerin aktivasyon enerjinin artmasiyla orantilidir.

Bir reaksiyonun saga ve sola olan reaksiyon hizlari birbirine esit olmalidir.

g540000200 17

Denge sabitinin sicaklikla degisimi su sekilde açiklanabilir.


log (k2 / k1) =[ Ea /(2.303 RT)] x [(T2-T1)/ (T1 x T2)]

Ea = Aktiflesme Enerjisi (J/mol)

R = ideal gaz sabiti 8.31 J/(Kmol)

T = sicaklik (kelvin K)

k= Reaksiyon hiz sabiti



Örnek



300 K hiz sabiti k= 2.6x10-8 L/(mol.s) ve 400 K de k = 4,9x10-4 L/(mol.s) olan


g540000200 18

tepkimesinin aktivasyon enerjisi nedir?



log (k2 / k1) =[ Ea /(2.303 RT)] x [(T2-T1)/ (T1 x T2)]

Ea = ( 2.303R )x [ (T1 x T2) / (T2-T1)/] x log (k2 / k1)
Ea = 2.303 x 8.31( J/Kmol) [(300K x 400K) / (400K-300K)] log 4,9x10-4 L/(mol.s)/ 2.6x10-8 L/(mol.s)

Ea = 98.000 J/ mol




Benzer Konular

15 Ağustos 2016 / The Unique Fizik
9 Şubat 2007 / Misafir Sanat
26 Mart 2012 / Ziyaretçi Soru-Cevap
9 Aralık 2016 / Misafir Cevaplanmış
24 Kasım 2012 / buz perisi Fizik