Reaksiyon hizlari ve kimyasal denge by Kimya Kulübü

REAKSİYON HIZLARI VE KİMYASAL DENGE ÜNİTENİN BÖLÜM BAŞLIKLARI • • • • •

1. Reaksiyon Hızı 2. Reaksiyon Hızının Bağlı Olduğu Etmenler 3. Kimyasal Reaksiyonlarda Denge 4. Kimyasal Dengeye Etki Eden Faktörler 5. Kimyasal Tepkimelerde Ürün Verimi

Hız ölçüsünde dengeli olmak gerekir. Mantık ve muhakeme hıza feda edilmemelidir.

1. REAKSİYON HIZI • Reaksiyon hızı, maddenin birim zamanda miktarındaki değişmedir. Bu değişme reaksiyona girenler için azalma, ürünler için artma şeklindedir. Buradaki miktar; gram, kilogram, mol, hacim, molarite cinsinden alınabilir. Ancak hesaplarda genellikle molarite kullanılır. Zaman ise reaksiyonun cinsine göre saniye, dakika, saat, gün, ay, yıl olabilir. • Demirin paslanması çok yavaş gerçekleşirken dinamitin patlaması çok hızlı gerçekleşir. Bunun gibi her reaksiyonun kendine özel bir hızı vardır. İki tür hızdan bahsedilebilir: • 1 – Ortalama hız 1

• 2 – Anlık hız

REAKSİYONLARDA HIZ TAKİBİ • Kimyasal reaksiyonların hızları reaksiyonun cinsine göre basınç, renk, iletkenlik, ısı ve pH gibi değişmeler gözlenerek takip edilebilir. • Gaz fazındaki reaksiyonların hızı basınç değişmesi yardımıyla tespit edilir. • N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) reaksiyonunda 4 mol gaz (1 mol N2 ve 3 mol H2) reaksiyona girip, 2 mol gaz oluşmaktadır. • Zamanla mol sayısı azalmaktadır. Mol sayısıyla basınç doğru orantılı olduğundan basınç da azalır. Basıncın birden azalması ya da yavaş yavaş azalmasına göre reaksiyonun hızı yorumlanabilir. • İyonlu çözeltilerin reaksiyonları elektrik akımı iletkenliği yardımıyla tespit edilebilir. • Kimyasal reaksiyona giren ya da reaksiyondan çıkan maddelerden en az biri renkli ise renk değişimi yardımıyla reaksiyon hızı tespit edilebilir.

BİR REAKSİYONUN GERÇEKLEŞMESİ İÇİN GEREKEN ŞARTLAR • 1 – AKTİFLEŞME ENERJİSİ (Ea): Kimyasal tepkimenin başlaması için gerekli minimum enerjiye denir. Aktifleşme enerjisi ne kadar büyükse tepkime o kadar yavaş gerçekleşir. Aktifleşme enerjisi ileri veya geri reaksiyonun gerçekleşebilmesi için eşik enerjisi olup negatif değer almaz. Radikal tepkimelerinde Ea 0’dır. • 2 – UYGUN DOĞRULTUDA VE YÖNDE GAZ TANECİKLERİNİN ÇARPIŞMASI (ÇARPIŞMA TEORİSİ GAZLAR İÇİNDİR): Çarpışma meselesi gaz fazındaki maddeler için söz konusudur. Katı, sıvı ve çözeltilerde durum farklıdır. Kimyasal reaksiyonların gerçekleşebilmesi için gaz 2

• • • •

fazındaki reaktif maddelerin birbiriyle çarpışmaları gerekir. Gaz taneciklerin çarpışması sonucu kimyasal olayların olduğunu ifade eden teoriye çarpışma teorisi denir. Her çarpışan gaz taneciği kimyasal reaksiyon vermez. Uygun doğrultu, yön ve yeterli enerjide olan çarpışmada reaksiyon gerçekleşir. Gaz molekülleri hareketleri sırasında birbirlerine çarpışmak için yaklaşırlar. Bu esnada kinetik enerjileri azalır, potansiyel enerjileri artar. Gaz tanecikleri uygun çarpışma olduğunda, yüksek potansiyel enerjiye ulaşır. Bu sırada kararsız durumda (yüksek potansiyel enerjili) aktifleşmiş kompleks denilen ara ürün oluşur. Ara ürün; girenler ya da ürünlere dönüşür. Girenlere dönüşürse reaksiyon olmaz. Ürünlere dönüşürse reaksiyon olur. Potansiyel enerji azalır, kinetik enerji artar.

KENDİLİĞİNDEN OLUŞ VE ÇARPIŞMA TEORİSİ • “Kendiliğinden olan” reaksiyonlarda, uygun çarpışma doğaldır. Kendiliğinden denmesinin sebebi, sanki insan eli karışmadan olduğundandır. • “Çarpışma teorisi” denmesi de, çarpışmayı kaza anlamında alırsak şöyledir: Programda yazılı olan, aynen yazılı olduğu gibi oluyor. Başka bir ifadeyle kaderde olan kaza oluyor/çarpışıyor demektir.

ÇARPIŞMAMASI GEREKEN TANECİKLER İÇİN KONULAN ENGELLER • • • •

Maddenin hâli Birleşme kabiliyetinin olmaması Maddelerden birinin miktarının çok az olması Ea’nın yetersiz oluşu 3

• Çift yönlü oluş engeli • Endotermik reaksiyon engeli Şimdi bunları birer örnekle görelim:

BİRLEŞME KABİLİYETİNİN OLMAMASI • Altın oksitlenmez. • Soy gazlar hiçbir maddeyle tepkime vermez. • Havada bulunan N2 gazı, inert (reaksiyonlara karşı ilgisiz) gazdır.

MADDELERDEN BİRİNİN MİKTARININ ÇOK AZ OLMASI • Havada hem N2 hem de H2 bulunur. Buna rağmen H2 miktarı az olduğu için, tepkime ekzotermik olduğu hâlde birleşmezler ve NH3 oluşmaz.

Ea’NIN YETERSİZ OLUŞU • Havada hem N2 hem de O2 bulunur. Yağmur yağdığında HNO3 (kezzap) oluşması için şartlar hazır olduğu hâlde, gerekli olan yüksek aktivasyon enerjisi (eşik enerjisi) sağlanmadığından HNO3 (nitrik asit) oluşmaz.

ÇİFT YÖNLÜ OLUŞ ENGELİ • H2O’nun iyonlaşma tepkimesi çift yönlüdür. 10 milyon H2O molekülünden yalnız 1 tanesi iyonlarına ayrışarak (OH)–1 ve H+1 iyonlarını oluşturur. H2O ⇌ (OH)–1 + H+1

ENDOTERMİK REAKSİYON ENGELİ

• Bütün yanma reaksiyonları ekzotermik olduğu hâlde azotun yanması endotermiktir. N2+ 2,5O2 + H2O + yüksek sıcaklık ⇌2HNO3 Bu nedenle havadaki N2 ve O2 birleşmezler. Kezzap oluşmaz.

KİMYASAL TEPKİMELERDE HIZ DENKLEMİNİN ÇIKARILIŞI • Aşağıdaki tek basamaklı reaksiyonun hız ifadesi, girenlerden gaz ve sulu çözeltilerin kat sayılarının molar derişimlerine üs olarak yazılması ve k sabitiyle çarpımlarından bulunur. • 2A(g) + B(g) → C(g) + 2D(g) • Yukarıdaki reaksiyon için hız ifadesini yazalım: RH = k [A]2[B] • k hız sabitidir. • Her reaksiyon için hız sabiti k’nın sayısal değeri farklıdır. • Katı ve sıvı maddelerin derişimleri sabit olduğundan reaksiyon hız denklemine yazılmazlar, sadece gazlar ve suda çözünmüş iyonların molar derişimleri hız bağıntısına yazılır.

KATI VE SIVI MADDE DERİŞİMLERİ HIZ İFADESİNDE NİÇİN YAZILMAZ? • k, katı ve sıvılar hesaba katılarak ayarlanmıştır. • Birim hacme düşen katı ve sıvı tanecik sayısı tepkimede değişmez.

TEPKİME HIZI ÇIKANLARIN DERİŞİMİ İLE DE İLİNTİLİ OLABİLİR • 2A(g) + B(g) → C(g) + 2D(g) reaksiyonunun hız ifadesi şayet tepkime tek basamaklı ise RH = k [A]2[B] şeklinde yazılabilir. • Şayet tepkime birden fazla basamaklı ise hız, çıkanların derişim ile de ilintili olabilir. • Bundan dolayı hız ifadesi deneysel bulunur.

KATALİZÖR, HIZ İFADESİNDE YER ALABİLİR Mİ? • Şayet tepkime birden fazla basamaklı ise katalizör, hız 5

ifadesinde yer alabilir.

k HIZ SABİTİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER (k YALNIZ SICAKLIKLA DEĞİŞİR) • k hız sabiti, yalnız sıcaklıkla değişir. • Temas yüzeyi artınca hız da artar. “Hız arttığına göre k büyümüştür.” denilemez. Tepkimenin hızlanması, temas yüzeyinin k hız sabitini arttırmasından ötürü değildir; temas yüzeyi, mekanizmayı değiştirdiği için tepkime hızlanmıştır, k değişmemiştir. • Bazı kaynaklardaki “Hız sabitini k’yı temas yüzeyi değiştirir.” şeklindeki bilgi yanlıştır. • Aynı meseleyi katalizör için de söyleyebiliriz. Katalizör, mekanizmalı tepkimelerde mekanizmayı değiştirir; bu nedenle tepkime hızlanır. Mekanizmalı tepkimelerde tepkimenin hızlanması, katalizörün k hız sabitini arttırmasından ötürü değildir; katalizör, mekanizmayı değiştirdiği için tepkime hızlanmıştır, k değişmemiştir. • Dolayısıyla bazı kaynaklardaki “Hız sabiti (k), katalizör ile değişir.” şeklindeki bilgi de yanlıştır.

KADEMELİ TEPKİMELERDE HIZ (TEPKİME MEKANİZMASI) • Kimyasal reaksiyonların bir kısmı birden fazla basamak içeren mekanizmalarla oluşur. Birden fazla basamakta gerçekleşen reaksiyonların (mekanizmalı reaksiyonlar, kademeli reaksiyonlar) hız denklemleri, en yavaş basamağa göre yazılır. Kademeli bir tepkimenin hızı en yavaş basamağın hızına eşittir; çünkü bir zincir en zayıf halkası kadar kuvvetlidir. • Başka bir ifadeyle en yavaş yürüyenin adımıyla yürünmüştür. • Konu; “Korkunuz ki kimse korkmasın veya yalnız korkulacaktan korkulsun.” ile de eş anlamlıdır. 6

• “Şayet korkuyorsanız, sizi düşman bilenler kaçmaktadır.” ise kanundan çıkaracağımız sosyal dersin başka bir boyutudur. • Doğru mekanizma önerilmelidir. Önerilen mekanizmanın verdiği hız ifadesiyle deneysel hız ifadesi örtüşmelidir. • Mekanizmada önerilen maddeler deneyde gözlemlenemeyebilir; çünkü önerimdir. Gözlemlenmemesi önerilen mekanizmanın yanlışlığına delalet etmez. • Atomların, moleküllerin ve iyonların davranışlarına dayanarak, tepkimelerin gerçekleşme yollarının ayrıntılı olarak tanımlanmasına tepkime mekanizması denir.

REAKSİYON DERECELERİ • Reaksiyonun hız bağıntısından her bir maddenin derişimi üzerindeki üs o madde üzerinden tepkime derecesini (mertebesini), bu üslerin toplamı ise toplam tepkimenin derecesini verir. • RH = k[A] [B]2 olan bir kimyasal reaksiyon A maddesine göre birinci, B'ye göre 2. derecedendir. Reaksiyon toplam olarak 3. Derecedendir (Reaksiyona göre 3. derecedendir). • Tepkime dereceleri her zaman tam sayılı olmaz. 1/2’nci, 2/3’üncü, sıfırıncı vb. dereceler de olabilir. • Aşağıdaki tepkimenin hız ifadesini yazalım. Girenlerdeki maddeler katı ve sıvı olduğundan hız ifadesinde yer almaz. Hız, k’ya eşit olur. Hız ifadesi, Hız=k olarak yazılır; tepkime sıfırıncı derecedendir. Na(k) + H2O(s) → NaOH(suda) + 1/2H2(g)

2. REAKSİYON HIZININ BAĞLI OLDUĞU ETMENLER 7

REAKSİYON HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER • • • • • • •

1. Maddenin cinsi 2. Temas yüzeyi 3. Derişim (Konsantrasyon) 4. Basınç – Hacim 5. Katalizör 6. Sıcaklık 7. Gaz taneciklerinin etkin çarpışma sayısı

• 1. MADDE CİNSİNİN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ • Kimyasal reaksiyonlarda, moleküller arasında ve molekül içinde kopan ve tekrar yeni düzenleme ile oluşan bağ sayısı ne kadar fazla ise çarpışma teorisine göre reaksiyon o kadar yavaş olur. • Nötr reaksiyonlar genellikle iyonlar arası reaksiyonlardan yavaş olur. • Zıt yüklü iyonların reaksiyonları genellikle çok hızlı olur. • Organik bileşiklerin reaksiyonları genellikle çok yavaştır.

REAKSİYONLARDA HIZLIDAN YAVAŞA DOĞRU ÖRNEKLER AgNO3(suda) +NaCl(suda)→ AgCl(k) +NaNO3(suda) Fe(k) + 2Ag+1(suda) → Fe+2(suda) + 2Ag(k) 2H2 + O2 → 2H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O C + O2 → CO2 4Fe + 3O2 →2Fe2O3

YAVAŞ OLAN REAKSİYONLARA ÖRNEKLER • 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3 • H2O ⇌ (OH)–1 + H+1

YAVAŞ OLMASI BEKLENEN REAKSİYONLARIN HIZLI OLMASI • 1 tane protein molekülünün; binlerce atomun uygun doğrultuda, simetrik ve zamanında çarpışmasıyla meydana geldiği düşünülecek olursa tepkime hızıyla ilgili yazılan kurallar, daha iyi anlaşılır...

GERÇEKLEŞTİRİLEMEYEN REAKSİYONLARA ÖRNEKLER • • • •

Au + O2 → Gerçekleşmez. He + O2 → Gerçekleşmez. Ne + O2 → Gerçekleşmez. Ar + O2 → Gerçekleşmez.

BİRLEŞME KABİLİYETLERİ OLMADIĞI HÂLDE ÖZEL ŞARTLARDA BİRLEŞTİRİLEREK GERÇEKLEŞTİRİLEN REAKSİYONLARA ÖRNEKLER • Fe + Cr+3 → Fe+3 + Cr • 2H2O → 2H2 + O2 • N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

• 2. TEMAS YÜZEYİNİN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ • Reaksiyona giren maddelerin temas yüzeyinin artmasıyla reaksiyon hızı artar. • Odunun kütük olarak yanması yavaş iken küçük parçalar veya talaş hâlinde yanması hızlıdır. Küp şekerin toz şekerden, onun da pudra şekerinden daha yavaş çözünmesinin sebebi de temas yüzeyidir. • Temas yüzeyi yerine yüzey alanı da denilebilir. 9

• 3. DERİŞİMİN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ • Reaksiyona giren maddelerin derişimleri arttıkça reaksiyon hızlanır, azaldıkça yavaşlar. • Kademeli reaksiyonlarda en yavaş basamaktaki girenlerin derişimi değiştirilirse hız değişir. • 4. BASINÇ – HACİM DEĞİŞİKLİĞİNİN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ • Basınç veya hacim etkisi, derişim etkisi olarak da düşünülebilir. Hacim azalması veya artması derişimde değişmelere sebep olacağından hızı etkiler. • Gazlar arasındaki reaksiyonlarda basıncın artmasıyla (hacim azalmasıyla) reaksiyon hızı artar, basıncın azalmasıyla (hacim artmasıyla) reaksiyon hızı azalır. • 5. KATALİZÖRÜN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ • Katalizörler, kimyasal reaksiyona girdiği gibi çıkan, reaksiyonun hızını, aktifleşme enerjisini, mekanizmalı tepkimelerde mekanizmasını değiştiren, ΔH’a etki etmeyen maddelerdir. • Reaksiyonun hızını arttıranlar pozitif katalizörler (aktivatör), yavaşlatanlar ise negatif katalizörlerdir (inhibitör). • Katalizör aktifleşme enerjisini düşürmüştür. • Katalizör, mekanizmalı tepkimelerde mekanizmayı değiştirir, yavaş adım tepkimesi değiştiğinden dolayı hız ifadesi de değişir. Her bir tepkimenin kendine özgü k sabiti değeri olduğundan dolayı k sabiti de değişmiş olur. Değişen k, farklı bir tepkimenin k’sıdır. Aynı tepkimenin k’sı yalnız sıcaklıkla değişir. • Katalizörler; başlamış ama yavaş olan başka bir ifadeyle zaten gerçekleşen reaksiyonları hızlandırır, gerçekleşmeyen reaksiyonun gerçekleşmesini sağlayamazlar. • Katalizör olarak varsaydığımız madde kullanılmadığında 10

• • • • • •

şayet tepkime olmuyorsa o maddeye katalizör diyemeyiz. Katalizörler az miktarda kullanılır, miktarı fazla olan madde katalizör olamaz. Enzimler, doğal biyolojik katalizörlerdir. Kademeli reaksiyonlarda kullanılacak katalizör en yavaş basamağa uygun olacak şekilde seçilmelidir. Mekanizmalı tepkimelerde katalizör, hız ifadesinde yer alabilir. Katalizör, bazen hız ifadesinde yer alır, bazen almaz. Katalizör, tepkimelerde ok işaretinin üzerine yazılır. Mekanizmalı tepkimelerde katalizör, yavaş adımın aktivasyon enerjisini (Ea) düşürmekle beraber, yavaş adım tepkimesi de değişir. Tek basamaklı tepkimelerde katalizör, aktivasyon enerjisini (Ea) düşürür.

• 6. SICAKLIĞIN REAKSİYON HIZINA ETKİSİ

• Hem endotermik hem de ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın artmasıyla reaksiyon hızı artar. Yalnız polimerizasyon tepkimelerinde sıcaklık hızı azaltır. • 7. GAZ TANECİKLERİNİN ETKİN ÇARPIŞMA SAYISININ REAKSİYON HIZINA ETKİSİ • Tepkime hızı, gaz taneciklerinin etkin çarpışma sayısıyla doğru orantılıdır.

N2O’DAN N2 VE O2 OLUŞUMU (KATALİZÖRSÜZ) • N2O(g) → N2(g) + O(g) • O(g) + N2O(g) → N2(g) + O2(g) • Bu iki denklem taraf tarafa toplanırsa aşağıdaki denklem elde edilir. • 2N2O(g) → 2N2(g) + O2(g) • Ara ürün O’dur; katalizör yoktur. 11

GENELLİKLE ARA ÜRÜNÜN GİRENLERDE OLDUĞU BASAMAK YAVAŞ ADIMDIR • SORU: 2N2O(g) → 2N2(g) + O2(g) şeklindeki mekanizması aşağıda verilen reaksiyon denkleminin hız ifadesini yazınız. N2O(g) → N2(g) + O(g) O(g) + N2O(g) → N2(g) + O2(g) • CEVAP: İkinci basamak yavaş adımdır. Hız=k [N2O] [O] olur. Mekanizmalı tepkimelerde ara ürün genellikle hız bağıntısında yer alır.

N2O’DAN N2 VE O2 OLUŞUMU (KATALİZÖRLÜ) Cl2(g) → 2Cl- (suda) 2N2O(g) + 2Cl-(suda) → 2N2(g) + 2ClO-(suda) 2ClO-(suda) → Cl2(g) + O2(g) Bu üç denklem taraf tarafa toplanırsa aşağıdaki denklem elde edilir. • 2N2O(g) → 2N2(g) + O2(g) • Cl2 katalizördür; Cl- ve ClO- ara üründür. • • • •

ARA ÜRÜNÜN ÜRÜNLERDE OLDUĞU BASAMAK GENELLİKLE YAVAŞ ADIM OLAMAZ • SORU: Mekanizması aşağıda verilen 2N2O → 2N2+ O2 reaksiyon denklemine ait hız ifadesini yazınız. Cl2 → 2Cl2N2O + 2Cl- → 2N2+ 2ClO2ClO- → Cl2 + O2 • CEVAP Cl2 → 2Cl- (hızlı adım) 2N2O + 2Cl- → 2N2+ 2ClO- (hızlı adım) 2ClO- → Cl2 + O2 (yavaş adım) Birinci basamak yavaş adım olamaz; çünkü ara ürün 12

ürünlerdedir (Cl-). İkinci basamak da yavaş adım olamaz; çünkü burada da ara ürün ürünlerdedir (ClO-). Sonuçta üçüncü basamağın yavaş basamak olduğu anlaşılır. Hız=k [ClO-]2 olur.

3. KİMYASAL REAKSİYONLARDA DENGE KİMYASAL DENGE • Ürün ve reaktiflerin derişim oranlarının sabit kalmasıdır. • Sabit sıcaklıkta kapalı kapta; A+B ⇌ C+D tepkimesini inceleyelim: Kaba önce bir miktar A ve B koyalım. Zamanla A ve B’nin reaksiyona girmesinden dolayı miktarı azalacak, C ve D’nin miktarı artacaktır. Oluşan C ve D reaksiyona girip tekrar A ve B oluşacaktır. • Bir müddet sonra A ve B’den C ve D oluşma hızı ile C ve D’den A ve B oluşma hızı eşit olur. Bu duruma denge durumu denir. • Denge anında maddelerin konsantrasyonu değişmemekle birlikte her iki yönde reaksiyon eşit hızda sürmektedir (Dinamik denge). Denge tepkimelerinin çift okla gösterilmesinin sebebi budur. • Kimyasal denge iki yönlü tepkimelerde söz konusudur. • İki yönlü tepkimelere tersinir tepkime, reversibl tepkime, çift yönlü tepkime de denir. • Tek yönlü tepkimeler ise geriye dönmeyen tepkime, tersinmez tepkime, irreversibl tepkime adlarıyla da biliniyordu.

KİMYASAL DENGE SABİTİ (K) • Sabit sıcaklıkta denge durumunda; ileri yöndeki reaksiyonun 13

hız sabitinin geri yöndeki reaksiyonun hız sabitine oranı sabittir. K ile belirtilir. • Molar derişimler cinsinden denge sabiti ve kısmi basınç cinsinden denge sabiti olmak üzere iki çeşit K vardır.

DERİŞİM CİNSİNDEN KİMYASAL DENGE SABİTİ (Kc) • Molar derişimler cinsinden denge sabiti Kc ile gösterilir. • K denildiğinde de Kc anlaşılmalıdır.

KISMİ BASINÇ CİNSİNDEN KİMYASAL DENGE SABİTİ (KP) • Kısmi basınç cinsinden denge sabiti ise KP ile gösterilir.

KİMYASAL DENGEDE DENGE BAĞINTISININ MOLAR DERİŞİMLER KULLANILARAK YAZILIŞI • 2A(g) + B(g) ⇌ C(g) + 2D(g) reaksiyonu için molar derişim cinsinden denge ifadesi; [D]2 [C]’nin, [A]2 [B]’ye bölümünün Kc’ye eşitlenmesiyle elde edilir. • Bir kimyasal reaksiyon sonucu oluşan gaz ve sulu çözeltilerin molar konsantrasyonları çarpımının (kat sayıların molar derişime üs olarak yazılması kaydıyla), reaksiyona giren gaz ve sulu çözeltilerin molar konsantrasyonları çarpımına (kat sayıların molar derişime üs olarak yazılması kaydıyla) bölünmesiyle çıkan sayısal değer, denge sabitine (Kc) eşittir. • Denge sabiti hız sabitlerinden yola çıkılarak bulunduğundan katı ve sıvı fazdaki maddeler denge bağıntısında yer almaz, gaz fazındaki ve suda çözünmüş durumdaki maddeler yazılır.

KİMYASAL DENGEDE DENGE BAĞINTISININ 14

KISMİ BASINÇLAR KULLANILARAK YAZILIŞI • 2A(g) + B(g) ⇌ C(g) + 2D(g) reaksiyonu için kısmi basınç cinsinden denge ifadesi; PD2 PC’nin, PA2 PB’ye bölümünün KP’ye eşitlenmesiyle elde edilir. • Bir kimyasal reaksiyon sonucu oluşan gazların kısmi basınçları çarpımının (kat sayıların kısmi basınca üs olarak yazılması kaydıyla), reaksiyona giren gazların kısmi basınçları çarpımına (kat sayıların kısmi basınca üs olarak yazılması kaydıyla) bölümü, KP denge sabitine eşittir.

MEKANİZMALI OLARAK GERÇEKLEŞEN TEPKİMELERİN DENGE BAĞINTISI • 2X(g) + Y(g) ⇌ X2Y(g) (Hızlı) X2Y(g) + Y(g) ⇌ 2XY(g) (Yavaş) mekanizmasına sahip, 2X(g) + 2Y(g) ⇌ 2XY(g) tepkimesinin denge bağıntısı nedir? • Mekanizmalı olarak gerçekleşen tepkimelerin denge bağıntısı olarak toplu tepkimenin denge bağıntısı alınır. 2

[ XY ] [X ]2 [Y ]2

KISMİ BASINÇLAR CİNSİNDEN DENGE SABİTİ (KP) İLE DERİŞİM CİNSİNDEN DENGE SABİTİ (Kc) İLİŞKİSİ • Gaz fazında gerçekleşen kimyasal reaksiyonlarda kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti ile derişim cinsinden denge sabiti ilişkisini belirten bağıntı şu şekildedir: KP = Kc (RT)Δn • Bağıntı şöyle de yazılır: Kc = KP / (RT)Δn • T = Mutlak sıcaklık (K) • R = İdeal gaz sabiti • Δn = Gaz fazındaki ve çözelti hâlindeki ürünlerin kat sayıları toplamı – Gaz fazındaki ve çözelti hâlindeki girenlerin kat sayıları toplamı 15

GAZLARIN KISMİ BASINÇLAR CİNSİNDEN DENGE SABİTİ (KP) DEĞERLERİ TABLOLARI • Gazların kısmi basınçlar cinsinden denge sabiti (KP) değerlerinin yazıldığı tablolar atm’ye göre ayarlanmıştır. • Farklı birimlere göre de KP değerleri olabilir.

DENGE SABİTİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER 1. Sıcaklık 2. Kat sayıların değişimi • K denge sabitinin sayısal değerini dış etkilerden yalnız sıcaklık değiştirir. • K denge sabitinin sayısal değerine derişim, hacim, basınç ve katalizörün etkisi yoktur.

DENGE SABİTİNE SICAKLIK DEĞİŞİMİNİN ETKİSİ • Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, girenler lehine kayar. Bağıntıda girenlerin molar derişimi paydaya yazıldığından K denge sabitinin sayısal değeri küçülür. Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, ürünler lehine kayar. Bağıntıda ürünlerin molar derişimi paya yazıldığından K denge sabitinin sayısal değeri büyür. • Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, ürünler lehine kayar. Bağıntıda ürünlerin molar derişimi paya yazıldığından K denge sabitinin sayısal değeri büyür. Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, girenler lehine kayar. Bağıntıda girenlerin molar derişimi paydaya yazıldığından K denge sabitinin sayısal değeri 16

küçülür.

FARKLI İKİ SICAKLIKTAKİ K1 VE K2 DEĞERLERİNDEN ΔH HESAPLANMASI • log K2/K1= ΔH/2,303R.(T2–T1)/(T2.T1) • R=8,314 J/mol. K

K1 VE ΔH DEĞERLERİ BİLİNİYORSA K2 HESAPLANABİLİR • log K2/K1= ΔH/2,303R.(T2–T1)/(T2.T1) • R=8,314 J/mol. K

DENGE SABİTİNE KAT SAYI DEĞİŞİMİNİN ETKİSİ (DENGE REAKSİYONLARINA HESS PRENSİPLERİNİN UYGULANMASI) • Sabit sıcaklıkta bir kimyasal reaksiyonun denge sabiti K ise; denklem ters çevrilirse denge sabiti 1/K olur. • Denge denkleminin kat sayıları bir sayı ile çarpılırsa aynı sayı denge sabitine üs olarak alınır. • Denge denkleminin kat sayıları 2’ye bölünürse, denge sabitinin karekökü alınır. • Denge reaksiyon denklemi birden fazla reaksiyon denkleminin toplamından elde ediliyorsa bu denge denkleminin denge sabiti, toplanan reaksiyon denklemlerinin denge sabitlerinin çarpımına eşittir.

NİÇİN DENGE? • Maddelerin tümünün yapısında minimum enerjiye yönelme eğilimi ve maksimum düzensizlik eğilimi mevcuttur.

MİNİMUM ENERJİYE EĞİLİM • Bütün maddeler düşük potansiyel enerjili olmak isterler. • Kimyasal reaksiyonlarda minimum enerjiye eğilim ısının olduğu tarafadır. • Örneğin; A + B ⇌ C + ısı reaksiyonunda minimum enerjiye eğilim ürünler yönünedir.

MAKSİMUM DÜZENSİZLİĞE EĞİLİM • Minimum enerjiye eğilim yönü ile maksimum düzensizlik yönü birbirine zıttır.

MİNİMUM ENERJİ VE MAKSİMUM DÜZENSİZ EĞİLİMİ HANGİ YÖNDEDİR? • Maddenin katıdan gaza doğru düzensizliği artmaktadır. H2O(k) + ısı → H2O(s) H2O(s) + ısı → H2O(g) Yukarıdaki reaksiyonlarda maksimum düzensizliğe eğilim sağa doğrudur, başka bir ifadeyle ürünler lehinedir. • Gaz reaksiyonlarında mol sayısının çok olduğu yöne doğru düzensizlik artmaktadır. COCl2(g) ⇌ CO(g) + Cl2(g) Yukarıdaki reaksiyonda maksimum düzensizliğe eğilim sağa doğrudur, başka bir ifadeyle ürünler lehinedir. • Tuzların suda çözünmesi sırasında iyonlaşma yönünde düzensizlik artar. NaCI(k) + ısı + su → Na+(suda) + Cl–(suda) Yukarıdaki reaksiyonda maksimum düzensizliğe eğilim sağa doğrudur, çözünme yönünedir, başka bir ifadeyle ürünler lehinedir. • Suda çözünen madde katı bir tuz olduğu gibi sıvı bir madde de olabilir. Alkol-su karışımında istisna olarak hem maksimum düzensizlik faktörü hem de minimum enerjiye meyil aynı yönde olup ürünler lehinedir; bu tür sıvılar, 18

birbiriyle her oranda karışabilen sıvılardır. Alkol, suda çözünmek suretiyle alkol oranını azaltmak eğilimindedir. C2H5OH(s) → C2H5OH(suda) • Suyun iyonlaşma denkleminde maksimum düzensizliğe eğilim, iyonların olduğu yöne yani sağa doğrudur, başka bir ifadeyle ürünler lehinedir. H2O(s) ⇌ H+1(suda) + OH–1(suda) • Gazların suda çözünmesi olayında düzensizlik azalır. O2(g) + su ⇌ O2(suda) + ısı CO2(g)+ H2O(s) ⇌ 2H+(suda)+ CO3 –2(suda) + ısı Yukarıdaki reaksiyonlarda maksimum düzensizliğe eğilim sola doğrudur. • Bağ oluşumu ekzotermik reaksiyondur. H + H→ H2 + enerji Yukarıdaki reaksiyonda maksimum düzensizliğe eğilim sola doğrudur. • Bir tepkimede minimum enerjiye eğilim ilkesi denklemin bir tarafına doğru, maksimum düzensizliğe eğilim ilkesi denklemin diğer tarafına doğru ise olay denge reaksiyonudur (çift yönlüdür), her iki eğilim de aynı yönü destekliyorsa olay tek yönlüdür. • Tek yönlü tepkimelerde her iki eğilimin de aynı yönü desteklemesi; maksimum düzensizlik eğiliminin baskı altına alınması anlamına gelmektedir.

4. KİMYASAL DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER KİMYASAL DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER LE CHATELİER PRENSİBİNE 19

GÖRE YORUMLANIR • Kimyasal Dengeye Etki Eden Faktörlerin Le Chatelier Prensibine Göre Yorumlanması: Denge hâlindeki bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında sistem bu etkiyi azaltıp yeniden dengeye gelecek şekilde tepki gösterir.

KİMYASAL DENGEYE ETKİ EDEN FAKTÖRLER 1. KONSANTRASYON (DERİŞİM) ETKİSİ 2. BASINÇ – HACİM ETKİSİ 3. SICAKLIK ETKİSİ

KONSANTRASYONUN (DERİŞİM) KİMYASAL DENGEYE ETKİSİ • Bir denge reaksiyonunda denge bağıntısında olan maddelerden birinin derişimi arttırılırsa denge, derişimi arttırılan maddeyi azaltacak yönde; denge bağıntısında olan maddelerden birinin derişimi azaltılırsa denge derişimi azaltılan maddeyi arttıracak yönde tepki gösterir. • Katı ve sıvı maddelerin derişimlerinin arttırılmasının veya azaltılmasının kimyasal dengeye etkisi yoktur; çünkü bu maddeler denge bağıntısında yer almazlar.

DENGE KESRİ (YALANCI DENGE SABİTİ) • Herhangi bir andaki denge bağıntısına Q dersek, sistemin dengede olup olmadığı K ile Q’nun karşılaştırılması ile bulunur. • K = Q ise sistem dengededir. • K < Q ise sistem dengeye ulaşmak için girenler lehinde yürür. • K > Q ise sistem dengeye ulaşmak için ürünler lehinde yürür. 20

BASINÇ – HACİM DEĞİŞİKLİĞİNİN KİMYASAL DENGEYE ETKİSİ Sabit sıcaklıkta bir miktar gazın hacmi azaltılırsa basıncı artar, hacmi arttırılırsa basıncı azalır. • Dengedeki bir sistemin hacmi azaltılırsa basıncı artacağından denge, sistemin basıncını azaltacak yöne (gazların mol sayısının az olduğu yöne) kayar. • Dengedeki bir sistemin hacmi arttırılırsa basınç azalacağından denge, sistemin basıncını arttıracak yöne (gazların mol sayısının çok olduğu yöne) kayar. • Denge denkleminde reaksiyona girenlerin ve ürünlerin gaz olarak mol sayısı birbirine eşit ise hacim ve basınç değişimi bu tür reaksiyonlara etki etmez. • Hacim etkisini derişime paralel olarak da düşünebiliriz. Hacim artarsa derişim azalır, hacim azalırsa derişim artar. Denge de derişime göre tepki gösterir.

SICAKLIK DEĞİŞİKLİĞİNİN KİMYASAL DENGEYE ETKİSİ Isı artışı dengeyi ısıyı harcayacak yöne, ısı azalması ise ısı üretecek yöne kaydırır. • Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, sıcaklığın azalacağı yön olan girenler lehine kayar. • Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, sıcaklığın artacağı yön olan ürünler lehine kayar. • Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, sıcaklığın azalacağı yön olan ürünler lehine kayar. • Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, sıcaklığın artacağı yön olan girenler lehine kayar.

KATALİZÖRÜN DENGEYE ETKİSİ YOKTUR • Katalizörler, dengede olan bir sisteme etki etmez, ancak 21

dengede olmayan sistemin (ileri ve geri yöndeki hızını arttırabileceğinden) daha kısa sürede dengeye ulaşmasını sağlar.

REAKSİYONA GİRMEYEN HERHANGİ BİR MADDENİN EKLENMESİNİN DENGEYE ETKİSİ BAZEN YOKTUR, BAZEN VARDIR • Dengedeki bir sisteme hacim ve sıcaklık değiştirilmeden reaksiyona girmeyen herhangi bir maddenin eklenmesi denge durumunu değiştirmez. • İdeal sürtünmesiz bir kapta cereyan eden herhangi bir denge reaksiyonunda; dengedeki bir sisteme, reaksiyona girmeyen herhangi bir maddenin eklenmesi denge durumunu değiştirir; çünkü kap sürtünmesiz olduğundan, hacim genişler, gazların molaritesi ve kısmi basıncı azalır. Eklenen tepkimeye girmeyen helyum vb. gazın etkisi, molarite veya basınç azalmasının kimyasal dengeye etkisi olarak düşünülür.

Le Chatelier (Lö Şatölye) Prensibi • Bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında sistem bu etkiyi azaltacak şekilde tepki gösterir. • Le Chatelier prensibi, evrendeki kanunlardan biridir. Hayatımızda bu prensiple iç içeyiz. Bazı konuları Le Chatelier prensibi ile açıklayabiliriz.

LE CHATELİER PRENSİBİ İLE AÇIKLANABİLEN BAZI KONULAR • Sıcak su içmenin bedenin doğal serinletme sistemini çalıştırması • Kemik erimesi ilaçlarının kemik erimesi hastalığı yapması • Sentetik erkeklik hormonlarının erkekliği azaltması 22

• • • • • • •

Şeker düşürücü ilaçların şeker hastalığı yapması Kan vermenin kanı arttırması Kan yapıcı ilaçların kansızlık yapması Antiasit ilaçların mide asidini arttırması Astım ilaçlarının astımı kronikleştirmesi Tansiyon ilaçlarının tansiyonu kronikleştirmesi Ağrı kesicilerin ağrıyı müzminleştirmesi

• Depresyon ilaçlarının depresyonu arttırması • Mutlu olmak niyetiyle alınan ecstasy (ekstazi) hapının insanı mutsuz etmesi

BEDENİMİZDEKİ DOĞAL SERİNLETME SİSTEMİNİN LE CHATELİER PRENSİBİNE GÖRE YORUMLANMASI • Sıcak su içmek, bedenin doğal serinletme sistemini çalıştırır. Böylece başta kan dolaşımının hızlanması olmak üzere birçok fayda ortaya çıkar. • Hamam ve saunadan sonra sıcak içecekler tercih edilir. • Yapılan etki sıcaklığı arttırmak olduğu hâlde, Le Chatelier prensibine göre zıddı olur ve vücudun sıcaklığı azalır. Böylece insan serinlemiş olur.

KEMİK ERİMESİ İLAÇLARININ KEMİK ERİMESİ HASTALIĞI YAPMASININ LE CHATELİER PRENSİBİNE GÖRE YORUMLANMASI • Örneğin; Fosamax ilacı, kemik erimesine karşı kullanılmaktadır. Başta çene kemiğinde erime olmak üzere vücutta kalsiyum azalması sonucu kemik erimesi yapmaktadır. 23

• U.S. FDA [United States Food & Drug Administration] (Yunaytıd Steyts Fuud end Drag Edministreyşın) (ABD Gıda & İlaç İşletimi) 2005 yılında Fosamax ilacına kemik erimesi yaptığına dair etiket koydurtmuştur. İlaçtan zarar görenler, ilacın piyasadan kaldırılmasını istemektedirler. Bu nedenle üretici firmayı dava etmişlerdir. Bu konuda mahkemeler devam etmektedir. • Yapılan etki kemik erimesini durdurmak olduğu hâlde, Le Chatelier prensibine göre zıddı olmuş ve vücutta kemik erimesi artmıştır.

ERKEKLİĞİ ARTTIRMAK AMACIYLA KULLANILAN İLAÇLAR ERKEKLİĞİ AZALTIYOR • Dışarıdan alınan sentetik erkeklik hormonlarına örnek olarak testosterondan üretilmiş steroitleri verebiliriz. Bu hormon alındığında; LH (lüteinleştirici hormon) ve FSH (folikül stümüle hormon) hormonlarının vücuttaki üretimi azalır. Bu azalma ilacı bıraktıktan sonra bile 12 hafta süreyle devam eder. • LH ve FSH erkeklikle ilgili hormonlardır. FSH, erkeklerde spermin yapımında etkilidir. LH ise erkeklerde testosteron hormonunun salgılanmasını sağlar. • Steroitler genelde vücut geliştirme amaçlı olarak sporcular tarafından alınır. • Alınan steroitler aynı zamanda erkeklerde östrojen hormonunun artmasına neden olur. • Östrojen hormonunun artması, ömür boyu sürecek kalıcı zarar doğurur. • Östrojen hormonunun erkeklerde artması sonucu göğüsler kadınlardaki gibi büyür, kıllar dökülür. • “İşleyen demir ışıldar.” atasözü konumuzla ilgilidir. İşletilmezse, örneğin; hormon dışarıdan verilirse, hormon yapan bez durgunluğa düşer. 24

• Erkeklik hormonu, erkekliği arttırmak için verildiğinde silah geri tepmiştir. Le Chatelier prensibine göre zıddı olmuş ve erkeklik azalmıştır.

ŞEKER DÜŞÜRÜCÜ İLAÇLAR ŞEKER HASTASI YAPAR • Tip–2 şeker hastalığında kullanılan şeker düşürücü ilaçlar, tedaviye yönelik değildir. Hastalığı ortadan kaldırmaz. • Şeker düşürücü hap kullanan şeker hastaları 5 yıl içerisinde ensülin almak zorunda kalabilirler. Tip–1 şeker hastalığı ortaya çıkmış olur. • Pankreasın şeker düşürme görevi vardır. • Pankreasın şeker düşürme görevi; mecbur olunmadığı hâlde, dışarıdan verilen bazı ilaçlarla yapılmaya kalkılınca pankreas atalete düşmektedir. En iyisi pankreası tembelliğe atmamaktır. • Yapılan etki şekeri düşürmek olduğu hâlde, Le Chatelier prensibine göre zıddı olmuş ve vücutta şeker artmıştır.

KAN VERMEK KANI ARTTIRIR • Kan veren kişinin vücudunda kan oluşumu hızlanır. Yapılan etki kanı azaltmak olduğu hâlde, Le Chatelier prensibine göre zıddı olmuş ve vücutta kan artmıştır. • Aynı şekilde kansızlık hastalığına, hiç kan vermeyen kişilerde daha çok rastlanır. • Kan alan kişilerde ise kanın oluşumu baskılanır.

KAN YAPICI İLAÇLAR KANSIZLIK YAPAR • Kan, kemik iliğinde yapılır. • Kansızlık hastalığında kullanılan kan yapıcı ilaçlar, kemik iliğinde zafiyete neden olur. Bunun sonucunda da kansızlık ilerler. 25

• Yapılan etki kanı arttırmak amaçlı olduğu hâlde, Le Chatelier prensibine göre zıddı olmuş ve vücutta kan azalmıştır.

ANTİASİT İLAÇLAR MİDE ASİDİNİ ARTTIRIR • Mide ekşimelerinde kullanılan antiasitler, o anda iyi gelir. Ertesi gün daha fazla mide ekşimesi olur. Bundan dolayı da antiasit kullanımının arttırılması zorunluluğu ortaya çıkar. • Belli bir süre sonra hiçbir antiasit etki etmez. Bu nedenle de mide kanamalarında kullanılan ilaçlar antiasit amaçlı iki günde bir kullanılır. Böylece ancak mide ekşimesi geçer. • Yapılan etki mide ekşimesini gidermek olduğu hâlde, Le Chatelier prensibine göre zıddı olmuş ve mide ekşimesi arttırılmıştır.

AĞRI KESİCİLER HAFTADA İKİ KEZDEN FAZLA KULLANILMAMALIDIR • Ağrı kesiciler haftada iki kereden fazla kullanılmamalıdır. Kullanılırsa ağrı müzminleşir. • Her bir insanın kendine özel bir ağrı eşiği vardır. Şayet insan, o ağrı eşiğine kadar sabır gösterip ağrıya dayanabilirse vücutta doğal ağrı kesici salgılanır. • Vücudumuzdaki doğal ağrı kesicinin adı endorfin maddesidir. • Dışarıdan alınan ağrı kesici ilaçlar insanın ağrı eşiğini düşürür. Her bir alınan ağrı kesici ile insan ağrıya karşı daha tahammülsüz hâle gelir. • Ağrının kaynağını bulmak ve ağrıya neden olan sebebi ortadan kaldırmak gerekir. • Yapılan etki ağrıyı gidermek olduğu hâlde, Le Chatelier prensibine göre zıddı olmuş ve ağrı arttırılmıştır.

ASTIM İLAÇLARI, TANSİYON İLAÇLARI VE DEPRESYON İLAÇLARI HASTALIĞI 26

KRONİKLEŞTİRİR • • • •

Astım ilaçları astımı kronikleştirir. Tansiyon ilaçları da tansiyonu kronikleştirir. Depresyon ilaçları depresyonu arttırır. Bu hastalıklarda da Le Chatelier prensibine göre istenenin zıddı bir durum ortaya çıkmıştır. • Astım ilaçları, tansiyon ilaçları ve depresyon ilaçları hastalığı ortadan kaldırmaya yönelik değildir. Tedavi edici özellikleri yoktur. Hastayı o anda rahatlatmak içindir.

MUTLU OLMAK NİYETİYLE ALINAN ECSTASY (EKSTAZİ) HAPI İNSANI MUTSUZ EDER • Ecstasy (ekstazi), yasa dışı sentetik bir maddedir. • Ecstasy (ekstazi), vücutta serotonin maddesinin salgılanmasını sağlar. Serotonin, mutluluk meydana getiren bir maddedir. Serotonin, mutluluk anında beynin arka kısmında bulunan beyin sapındaki sinir uçlarından salgılanır. • Ecstasy (ekstazi) hapının yutulması suretiyle salgılanan serotonin sahte bir neşe sağlar. Hapı yutan kişi saatler boyunca hiper aktif ve uyanık olur. Hap, dikkati olağanüstü derece arttırır. İnsan kendisini güçlü ve enerjik hisseder. Bütün bu etkiler ecstasy (ekstazi) hapının, serotonin maddesinin bütün depolarını boşaltması suretiyle olmuştur. Vücudun dengesiyle oynanmıştır. Vücut, oyuncak değildir. • Ertesi gün bir adet daha ecstasy (ekstazi) hapı almadan, kişi kafasını kaldırılamaz. Hapın etkisi geçtikten sonra ise aşırı yorgunluk ve tahmin edilemeyecek derecede bitkinlik görülür. • Hap almadığı anda kişi aşırı karamsar olur (ruhsal etki). Bu nedenle kendisini hap almaya mecbur hisseder. • Kişi hap aldığı zamandaki gibi hep enerjik kalmak için hapı tekrar tekrar istemeye başlar (fiziksel etki). • Zanneder ki hapı alınca mutlu olacağım. Ne yazık ki vücutta serotonin kalmamıştır. Organizmanın dengesi bozulmuştur. 27

• • •

• •

Hapı almasına rağmen mutlu olamaz. Yapılacak bir şey kalmamıştır. Kişi kendisine, geriye dönüşü olmayan büyük bir zarar vermiştir. Ecstasy hapı, kısa sürede ciddi bağımlılık yapar. Uzun süre kullanan bağımlı kişilerde zaman içinde ölümler görülür. Bazı kişilerde ilk kullanımda ani ölüm riski dahi söz konusudur. Şayet kullanan kişide intikam ve nefret hissi varsa bu his açığa çıkar. Ecstasy (ekstazi) hapı, aşırı güven ve kontrolsüz cesaret de oluşturur. Kişi ölümü göze alarak gösterilen hedefe yönlendirilebilir. Ecstasy (ekstazi) hapının bu etkisini bilen çete, mafya, örgüt gibi menfaat şebekeleri ve şer odakları bu etkiyi terör maksadıyla kullanırlar. Kullandıkları adamı 8–10 saat sürecek bir eyleme ve bir takım kötü amaçlara yönlendirirler. Hatta onları intihar komandosu bile yapabilirler. Mutluluk hapı, mutluluğu bitirmiştir. İstenilenin zıddı bir durum Le Chatelier prensibi gereğince ortaya çıkmıştır. Ecstasy (ekstazi) hapının toleransı yok denilebilecek kadar azdır. Tolerans; hoşgörü, müsamaha demektir. Ecstasy (ekstazi) hapının toleransının zayıf olması, kullanmaya başlayanların geriye dönüşü çok zor olan bir yola girdikleri anlamını taşır.

DOĞAL FİZİKSEL DENGE REAKSİYONLARI YERYÜZÜNDEKİ FİZİKSEL DENGE • Yeryüzünde ne kadar H2O(s) (su) varsa atmosferde de o kadar H2O(g) (su buharı) vardır. • Yeryüzüne inen yağmur, her sene aynı miktardadır. • Yeryüzünden her sene ne kadar su buharlaşırsa; yine o 28

ağırlıkta su yağmur, kar ve dolu olarak dünyaya yağar. SORU: H2O(s) → H2O(g) Dünyamızdaki suyun buharlaşması tepkimesi yukarıda verildiği gibi tek yönlü olsaydı ne olurdu? CEVAP: Dünyada su kalmazdı. SORU: H2O(g) → H2O(s) Yukarıdaki tepkimede görülen dünyamızdaki değişim; tek yönlü olsaydı ne olurdu? CEVAP: Yeryüzünü su kaplardı. SORU: Bu olayın ölçülü, dengeli ve dinamik olması ne anlama gelir? CEVAP: Ölçülü, yeryüzünde bulunan su kadar atmosferde su buharı bulunduğu anlamına gelir. Dengeli, reaksiyonun denge reaksiyonu (çift yönlü reaksiyon) olduğu anlamına gelir. Dinamik ise, bu olayın her an, yer–gök arasında devam ettiği anlamına gelir. • Dünyada suyun varlığı; güneşle aramızdaki uzaklığın hassaslığı ile de alakalıdır. • Dünya ile güneş arasındaki uzaklık şimdikinden farklı olsaydı su, ya buharlaşacaktı ya da donacaktı.

YAĞMURUN YAĞMASI VE ATMOSFERDE FİZİKSEL DENGENİN KORUNMASI • Sıcaklık, suyu buharlaştırmakla suyun bünyesini tahrip ettiği zaman, o tahrip sonucu oluşan su buharı yok olmaz. Belirli bir yere sevk edilir ve belli bir düzeye çıkar; icap ettiğinde yağmak için orada durur. • Atmosferdeki su buharı molekülleri, atmosferdeki hava moleküllerinin onda birini teşkil edince su buharı yoğunlaşır. • Atmosferde bulunan belli bir düzeydeki su buharının 29

• •

•

yoğunlaşması suretiyle yağmur yağar. Atmosferde fiziksel dengenin korunması için, yağan katrelerden boş kalan yerler, denizlerden ve yerlerden kalkan buharlarla doldurulur. Yağmur yağması hakkında en kısa yol şöyle tarif edilir: Su buharı molekülleri, emir aldıkları zaman, o moleküller her taraftan toplanmaya başlarlar ve bulut şeklini alıp, hazır vaziyette dururlar. Yine ikinci bir emirden sonra bir kısım moleküller yoğunlaşarak, katrelere dönüşürler. Sonra kanunların temsilcileri vasıtasıyla, çarpışmadan kolayca yere düşerler. Atmosfer, denizin rengini andırır. Havada, denizlerdeki sudan daha fazla su vardır. Bu nedenle, “atmosferde denizin bulunduğu teşbihi” mecaz olarak akıldan uzak değildir. Sanki şu atmosfer boşluğu yağmur ile dolu bir havuzdur. Bulutların bir kısmı negatif elektriği üzerlerinde taşımaktadır, bir kısmı da pozitif elektriği üzerlerinde taşımaktadır. Bu kısımlar birbirlerine yaklaşıp aralarında çarpışma olduğunda, şimşek çakar. Bulutların bir kısmının hücum ettiği, bir kısmının ise kaçtığı zaman aralarında havasız kalan yerleri doldurmak için atmosfer tabakası hareket ve heyecana geldiğinde gök gürlemesi (gök gürültüsü) meydana gelir.

Bu hâllerin olması bir nizam ve kanun altında olur ki, o nizam ve o kanunu temsil eden gök gürlemesi ve şimşek aracılarıdır. KÜRESEL ISINMAYA BAĞLI KURAKLIKTAN SÖZ ETMEK HATTA BUNA DAİR SOMUT VERİ BULMAYA ÇALIŞMAK BİLİMSEL SKANDALDIR • Türkiye son senelerde kuraklık yaşıyor. 30

• Kuraklık; dünyada yağışlar azaldığından değildir; çünkü yeryüzüne inen yağış, her sene aynı miktardadır. Yağışlar yer değiştirmiştir. • Dünyanın bazı bölgelerinin çok yağış aldığını duyarken, bazı bölgelerinin daha az yağış aldığını görüyoruz. Örneğin; özellikle Türkiye’de yağışlar azaldı, Amerika’da ise arttı. • Sorun da buradan çıkıyor. Bu sorunu doğuran, insandır. İnsanın canlı–cansız ekosisteme karşı olumsuz müdahalesi, yağış dağılımını bozmaktadır. • Kuraklığın insafımıza ve insanlığımıza olan uyarıcı görevini bir an önce anlayıp, gerekli çalışmaları yaparak bu problemin üstesinden gelmeliyiz.

DOĞAL KİMYASAL DENGE REAKSİYONLARI ŞİMŞEK ÇAKTIĞINDA NADİREN OLUŞAN HNO3 İHMAL EDİLEBİLİRDİR • Şimşek çaktığında nadiren gerekli olan yüksek aktivasyon enerjisi sağlandığında bile reaksiyonun sağa doğru cereyan yüzdesi çok düşük olduğundan az miktarda azot oksitleri oluşur ve toprağa geçer. N2 + 2,5O2 + yüksek sıcaklık ⇌ N2O5 • Azot oksitlerin suyla birleşmesine ait reaksiyon da çift yönlü olup ileri reaksiyonun hızı çok yavaştır. N2O5 + H2O ⇌ 2HNO3 Her şimşek çakışında HNO3 (kezzap) oluşması için şartlar hazır olduğu hâlde hayat devam etmektedir. • Bütün yanma reaksiyonları ekzotermik olduğu hâlde azotun yanması endotermiktir. 31

EKZOTERMİK OLDUĞU HÂLDE GERÇEKLEŞMEYEN REAKSİYON (SULARIN ACILAŞMAMASI) • Havada N2 ve H2 bulunduğu ve tepkime ekzotermik olduğu hâlde NH3 oluşmaz. • Oluşsaydı sular acılaşacaktı; çünkü NH3, suları acılaştıran bir maddedir. N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 + 22 kcal NH3 + H2O ⇌ NH4OH

OKSİJENİN OZONA DÖNÜŞMESİ KİMYASAL DENGE REAKSİYONUDUR

• Oksijenin ozona dönüşmesi (3O2 ⇌ 2O3) kimyasal denge reaksiyonudur. • Ozon tabakası, stratosfer tabakasındadır. • Yüksek enerjili, zararlı ve tehlikeli ışınların aşağı geçerek yeryüzüne inmesine stratosfer tabakasındaki ozon vesilesi ile izin verilmez. • Ozon, üç atomlu bir oksijen molekülüdür. Bu moleküller güneş ışınlarının zararlarını filtre eder. • Zararlı ultraviyole ışınları, oksijenin ozona dönüştürülmesinde kullanılır. • Güneşten gelen zararlı ışınlar ozon tabakasında yakalanır. • Böylece gökyüzü, korunmuş bir tavan kılınmıştır. • Kimyasal denge reaksiyonundaki sağa doğru cereyan yüzdesi belirlenmiştir. • Yine dengenin sola doğru kayması sonucunda, ozon molekülleri azalmış olsaydı; ultraviyole ışınları rahatça yere inecekti. Bu ise kanserlilerin sayısında anormal derecede artışın olmasını netice verecekti; çünkü ultraviyole ışınları, kısa dalga boylu ve enerjisi çok yüksek ışınlar olduğundan dolayı, canlı bünyesindeki DNA moleküllerindeki bağları koparıp bozar ve kansere yol açar. Kimyasal denge insan eli karışmadıkça bozulmaz. 32

• Dengenin sola doğru kayması sonucunda, ozon molekülleri azalmış olsaydı; ozon tabakası ile filtre edilen bu zararlı ışınlar, filtre edilmeyecekti, yere inseydi yeryüzü daha fazla ısınacaktı. Yüzyıllardır değişmeyen ortalama sıcaklık değerinde de bozulma görülecekti. Ortalama sıcaklığın 10 °C artması bile insanların ve hayvanların kanını, bitkilerin öz suyunu kaynatmaya yeterli olacaktı.

YAPAY KİMYASAL DENGE REAKSİYONLARI SANAYİDE YAPAY KİMYASAL DENGE REAKSİYONLARI • TUZ RUHU ELDE EDİLMESİ H2(g) + Cl2(g) ⇌ 2HCl(g) ⇌ 2HCl(suda)

• KEZZAP ELDE EDİLMESİ: Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta elde edilir. N2(g) + 2,5O2(g) + yüksek sıcaklık ⇌ N2O5(g) N2O5(g) + H2O(s) ⇌ 2HNO3(suda)

• DERİŞİK AMONYAK ELDE EDİLMESİ: Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta elde edilir. N2(g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3(g) + 22 kcal NH3(g) + H2O(s) ⇌ NH4OH(suda)

• DERİŞİK SÜLFÜRİK ASİT ELDE EDİLMESİ: Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta katalizör kullanarak elde edilir. 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) + ısı SO3(g) + H2O(s) ⇌ H2SO4(suda)

5. KİMYASAL

TEPKİMELERDE ÜRÜN VERİMİ • Ekzotermik reaksiyonlarda sıcaklığın azaltılmasıyla denge, sıcaklığın artacağı yön olan ürünler lehine kayar. • Endotermik reaksiyonlarda sıcaklığın arttırılmasıyla denge, sıcaklığın azalacağı yön olan ürünler lehine kayar.