17Konu 17 / 34
Kimyasal Tepkimelerde Denge

Dengeyi Etkileyen Faktörler

Dengedeki bir sisteme derişim, hacim, sıcaklık, katalizör ve soy gazla dışarıdan etki edilince dengenin hangi yöne kaydığını Le Chatelier ilkesi ve Q-K karşılaştırmasıyla buluyor, K’yı yalnız sıcaklığın değiştirdiğini görüyor ve derişim-zaman grafiklerini okuyoruz.

11. sınıf
AYT sıklığı
40 dk

Görsel anlatımla başla14 adım · sıfırdan başlar · az yazı, bol 3B

LevhaDengeyi Etkileyen FaktörlerDengeyi Etkileyen Faktörler

Pistonlu bir cam silindirde renksiz $\text{N}_2\text{O}_4$ ile kahverengi $\text{NO}_2$ dengede; renk sabit ama moleküller birleşip ayrılmayı sürdürüyor.

Pistonu birden bastırınca gaz önce koyulaşır, sonra kendiliğinden biraz açılır. Sistem dışarıdan gelen etkiye karşı koyuyor: hangi etki dengeyi hangi yöne kaydırır?

Isınma

Başlamadan: Q, ısı ve derişim

Puansız. Takıldığın yer olursa ön koşul konuya göz at.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Bir tepkime için belirli bir anda denge kesri

Q

, denge sabiti

K

’dan küçükse tepkime hangi yönde yürür?

Açıklama

$Q < K$ : ürünler az. Tepkime ileri yürür ve $Q$ büyüyerek $K$ ’ya ulaşır. Ayrıntı: Kimyasal Denge.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

\Delta H < 0

olan bir tepkime için hangisi doğrudur?

Açıklama

Ekzotermik tepkime: $\text{A} \longrightarrow \text{B} + \text{ısı}$ . Ayrıntı: Tepkimelerde Isı Değişimi.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Sabit sıcaklıkta

2

L’lik kaptaki bir gaz

1

L’ye sıkıştırılırsa derişimi ne olur?

Açıklama

$c = \dfrac{n}{V}$ : $V$ yarıya inince $c$ iki katına çıkar; $P = cRT$ olduğundan kısmi basınç da. Ayrıntı: Gaz Yasaları.

Temel

Le Chatelier ilkesi ve derişim etkisi

1. Le Chatelier İlkesi: Sistem Etkiyi Azaltır

Dengedeki bir sisteme dışarıdan etki edilirse sistem bu etkiyi azaltacak yöne kayar. Etkiyi tamamen yok edemez, yalnız azaltır.

Kaymanın yönünü iki yoldan bulursun: Le Chatelier sezgisiyle ya da etkiden hemen sonraki $Q$ ’yu $K$ ile karşılaştırarak. $Q < K$ ise ileri, $Q > K$ ise geri kayar.

2. Derişim: Ekleneni Harca, Çekileni Yerine Koy

Girenlerden birini eklersen ya da ürünlerden birini çekersen denge ileri kayar. Ürün eklersen ya da giren çekersen geri kayar.

Piston kilitli, hacim sabit; şırıngayla silindire $\text{NO}_2$ basılıyor. Renk birden koyulaşıyor, sonra $\text{NO}_2$ molekülleri çiftleşip $\text{N}_2\text{O}_4$ oldukça biraz açılıyor. Yandaki $Q$ ibresi $K$ ’nın üstünden ona iniyor.

t_1

’de eklenen

\text{NO}_2

’nin bir kısmı

\text{N}_2\text{O}_4

’e döner; yeni dengede

[\text{NO}_2] = 0{,}18

M, eskisinden yine büyük.

$100\,^\circ\text{C}$ ’de $K_c = 0{,}36$ ’dır. Ekleme anında $Q = \dfrac{0{,}28^2}{0{,}04} = 1{,}96 > K$ ; tepkime geri yürür ve $Q$ yeniden $0{,}36$ ’ya iner. Sıcaklık değişmediği için $K$ değişmez.

Gazlarda kısmi basınç derişimle orantılıdır ( $P = cRT$ ). Bir gazın kısmi basıncını artırmak, derişimini artırmakla aynıdır.

Örnek

kolay

Girenlerden biri eklenirse

Sabit hacim ve sıcaklıktaki bir kapta $\text{H}_2(\text{g}) + \text{I}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{HI}(\text{g})$ dengesi kuruludur. Kaba bir miktar $\text{H}_2$ eklenirse $\text{I}_2$ ve $\text{HI}$ miktarları ile $K_c$ nasıl değişir?

Eklenen $\text{H}_2$ , $Q = \dfrac{[\text{HI}]^2}{[\text{H}_2]\,[\text{I}_2]}$ kesrinin paydasını büyütür: $Q < K$ .

Tepkime ileri yürür: $\text{H}_2$ ile birlikte $\text{I}_2$ de harcanır, $\text{HI}$ oluşur.

Sıcaklık değişmedi; $K_c$ aynı kalır.

Sonuç

$\text{I}_2$ azalır, $\text{HI}$ artar, $K_c$ değişmez. $\text{H}_2$ ise eklemeden önceki miktarından fazla kalır.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Sabit hacim ve sıcaklıkta

\text{N}_2(\text{g}) + 3\text{H}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(\text{g})

dengesinden bir miktar

\text{NH}_3

çekiliyor. Yeni dengede

\text{N}_2

miktarı için ne söylenir?

Açıklama

$\text{NH}_3$ çekilince pay küçülür, $Q < K$ . Denge ileri kayar; $\text{N}_2$ ve $\text{H}_2$ harcanır.

3. Katı ve Sıvılar Dengeyi Kaydırmaz

Saf katı ve saf sıvı denge ifadesinde yer almaz. Onları eklemek ya da bir kısmını çekmek $Q$ ’yu değiştirmez; denge kaymaz.

Kapalı kabın dibinde $\text{CaCO}_3$ ve $\text{CaO}$ katıları, üstte $\text{CO}_2$ molekülleri var. Kaşıkla katı ekleniyor; manometre aynı $\text{CO}_2$ basıncını okumayı sürdürüyor.

Örnek

kolay

Heterojen dengede hangi işlem işe yarar?

Sabit hacim ve sıcaklıktaki kapalı bir kapta $\text{C}(\text{k}) + \text{CO}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{CO}(\text{g})$ dengesi vardır.

I. Kaba C katısı eklemek
II. Kaba $\text{CO}_2$ eklemek
III. Kaptan bir miktar CO çekmek

işlemlerinden hangileri yeni dengede CO miktarını ilk dengedekinden fazla yapar?

I: C katıdır, ifadede yoktur: $K_c = \dfrac{[\text{CO}]^2}{[\text{CO}_2]}$ . Denge kaymaz.

II: $\text{CO}_2$ paydadadır; eklenince $Q < K$ . Denge ileri kayar, CO artar.

III: CO çekilince denge ileri kayar ama çekileni tamamen yerine koyamaz; CO ilk dengedekinden azdır.

Sonuç

Yalnız II.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

\text{CaCO}_3(\text{k}) \rightleftharpoons \text{CaO}(\text{k}) + \text{CO}_2(\text{g})

dengesine aynı sıcaklıkta bir miktar

\text{CaO}

katısı ekleniyor. Ne olur?

Açıklama

$K_c = [\text{CO}_2]$ . Katı eklemek $[\text{CO}_2]$ ’yi değiştirmez; $Q = K$ kalır.

Orta

Hacim, soy gaz, sıcaklık ve katalizör

1. Hacim ve Basınç: Az Gaz Molüne Doğru

Sabit sıcaklıkta hacmi azaltmak bütün gazların derişimini ve kısmi basıncını aynı oranda artırır. Sistem basıncı azaltmak için gaz molekülü sayısı az olan yöne kayar.

Piston itilip hacim yarıya iniyor. Tanecikler sıkışınca renk birden koyulaşıyor; sonra iki $\text{NO}_2$ birleşip bir $\text{N}_2\text{O}_4$ oldukça gaz molekülü sayacı azalıyor ve renk biraz açılıyor.

Hacim yarıya inince her derişim iki katına çıkar:

Q = \dfrac{\left(2[\text{NO}_2]\right)^2}{2[\text{N}_2\text{O}_4]} = 2 \cdot \dfrac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]} = 2K

$Q > K$ olduğundan tepkime geri, tek gaz molekülünün bulunduğu $\text{N}_2\text{O}_4$ yönüne yürür.

Hacim yarıya inince iki derişim de birden iki katına çıkar; sonra denge

\text{N}_2\text{O}_4

yönüne kayar.

Örnek

orta

Hacim azalınca hangi yöne?

Sabit sıcaklıkta pistonlu kaplarda dengede bulunan aşağıdaki tepkimelerde piston itilerek hacim azaltılıyor. Her dengenin kayma yönünü bul.

a) $2\text{SO}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(\text{g})$
b) $\text{H}_2(\text{g}) + \text{Cl}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{HCl}(\text{g})$
c) $\text{C}(\text{k}) + \text{H}_2\text{O}(\text{g}) \rightleftharpoons \text{CO}(\text{g}) + \text{H}_2(\text{g})$

a) Girenlerde $3$ , ürünlerde $2$ mol gaz. Hacim azalınca az mol olan ürünlere: ileri.

b) $2 \to 2$ , $\Delta n = 0$ . Derişimler aynı oranda artar, $Q$ değişmez: kayma yok.

c) Katı C sayılmaz: girenlerde $1$ , ürünlerde $2$ mol gaz. Az mol olan girenlere: geri.

Sonuç

a) ileri, b) kaymaz, c) geri.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Sabit sıcaklıkta

\text{PCl}_5(\text{g}) \rightleftharpoons \text{PCl}_3(\text{g}) + \text{Cl}_2(\text{g})

dengesindeki kabın hacmi artırılıyor. Yeni dengede

\text{PCl}_3

’ün mol sayısı için ne söylenir?

Açıklama

Hacim artınca basınç düşer; denge iki gaz molekülünün bulunduğu ürünlere kayar ve $\text{PCl}_3$ ’ün mol sayısı artar.

2. Soy Gaz: Toplam Basınca Değil, Kısmi Basınca Bak

Soy gaz (He, Ne, Ar gibi tepkimeye girmeyen gaz) toplam basıncı artırabilir. Dengeyi ise yalnız tepkimedeki gazların kısmi basınçları değişirse kaydırır.

Silindire argon atomları ekleniyor. Önce piston kilitli: toplam basınç artıyor ama kısmi basınç sütunları aynı kalıyor. Sonra piston serbest: piston yükseliyor, hacim büyüyor ve denge $\text{NO}_2$ yönüne kayıyor.

Kap	Soy gaz eklenince	Denge
Sabit hacimli	toplam basınç artar, kısmi basınçlar aynı	kaymaz
Serbest pistonlu (sabit basınç)	hacim artar, kısmi basınçlar düşer	gaz molü çok olan yöne

Örnek

orta

Argon iki farklı kapta

$\text{N}_2(\text{g}) + 3\text{H}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(\text{g})$ dengesine aynı sıcaklıkta argon gazı ekleniyor. Kap a) sabit hacimliyse, b) sürtünmesiz serbest pistonluysa (dış basınç sabit) $\text{NH}_3$ miktarı nasıl değişir?

a) $P_\text{X} = \dfrac{n_\text{X}RT}{V}$ ; $n_\text{X}$ ve $V$ değişmediği için kısmi basınçlar aynı. $Q = K$ : kayma yok.

b) İç basınç dış basınca eşit kalsın diye piston yükselir, hacim artar. Bu, hacmi artırmakla aynıdır.

Hacim artınca denge gaz molü çok olan girenlere ( $4$ mol) kayar.

Sonuç

a) $\text{NH}_3$ değişmez. b) $\text{NH}_3$ azalır.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Sabit hacimli kapta

2\text{SO}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(\text{g})

dengesine aynı sıcaklıkta Ar gazı ekleniyor.

\text{SO}_3

’ün mol sayısı ne olur?

Açıklama

Sabit hacimde her gazın $P_\text{X} = \dfrac{n_\text{X}RT}{V}$ değeri aynı kalır; $Q = K$ , denge kaymaz.

3. Sıcaklık: $K$ ’yı Değiştiren Tek Etki

Isıyı tepkimedeki bir madde gibi düşün: endotermik tepkimede ısı girenlerde, ekzotermikte ürünlerdedir. Sıcaklığı artırmak ısı eklemektir; denge ısıyı harcayan yöne kayar.

Aynı karışımla dolu iki kapalı balon var: biri buzlu suda, biri sıcak suda. İleri tepkime endotermik olduğundan sıcak sudaki balon koyu kahverengi, buzlu sudaki neredeyse renksiz; iki balonun $K$ göstergesi farklı.

Endotermik tepkimede

K

sıcaklıkla artar, ekzotermik tepkimede azalır.

Örnek

orta

Buzlu su ve kaynar suda iki balon

$\text{N}_2\text{O}_4(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(\text{g})$ için $K_c$ , $25\,^\circ\text{C}$ ’de yaklaşık $4{,}6 \cdot 10^{-3}$ , $100\,^\circ\text{C}$ ’de $0{,}36$ ’dır. Bu karışımla dolu iki kapalı balondan biri buzlu suya, öbürü kaynar suya konuyor. İleri tepkime endotermik mi, ekzotermik mi? Hangi balonun rengi koyulaşır?

Sıcaklık artınca $K$ büyüyor ( $4{,}6 \cdot 10^{-3} \to 0{,}36$ ). $K$ ’nın sıcaklıkla arttığı tepkime endotermiktir: $\Delta H > 0$ .

Kaynar suda denge ısıyı harcayan ileri yöne kayar; kahverengi $\text{NO}_2$ çoğalır.

Buzlu suda denge geri kayar; $\text{NO}_2$ azalır, renk açılır.

Sonuç

İleri tepkime endotermiktir; kaynar sudaki balon koyulaşır, buzlu sudaki açılır.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

2\text{SO}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{SO}_3(\text{g})

\Delta H < 0

dengesinin sıcaklığı düşürülürse ne olur?

Açıklama

Soğutmak ısı çekmektir; denge ısı veren ileri yöne kayar. Ekzotermik tepkimede $K$ sıcaklık düşünce büyür.

4. Katalizör: Dengeye Daha Çabuk, Aynı Yere

Katalizör ileri ve geri tepkimenin aktifleşme enerjisini aynı miktarda düşürür. İki hız aynı oranda artar; denge daha kısa sürede kurulur ama yeri değişmez.

İki özdeş silindirde aynı gaz var; sağdakinin tabanında katalizör taneleri. Katalizörlü kapta ileri ve geri hız çubukları aynı oranda uzun; renk aynı tona daha çabuk ulaşıyor.

Kimyasal Denge sayfasında $K_c = \dfrac{k_i}{k_g}$ bulmuştuk. Katalizör $k_i$ ve $k_g$ ’yi aynı oranda büyütür; oranları olan $K$ değişmez. Hıza etkisi: Tepkime Hızını Etkileyen Faktörler.

Katalizörlü kapta (kesikli) denge

t_1

’de, katalizörsüz kapta

t_2

’de kurulur; denge derişimleri aynıdır.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Dengedeki bir tepkimeye aynı sıcaklıkta katalizör ekleniyor. Hangisi doğrudur?

Açıklama

Katalizör aktifleşme enerjisini iki yönde de düşürür. Hızlar aynı oranda artar; $Q = K$ kalır.

5. Etkilerin Tablosu

Etki	Denge	$K$
Giren ekle ya da ürün çek	ileri	değişmez
Ürün ekle ya da giren çek	geri	değişmez
Katı ya da sıvı ekle	kaymaz	değişmez
Hacmi azalt ( $P$ artar)	gaz molü az olan yöne	değişmez
Sabit hacimde soy gaz	kaymaz	değişmez
Sabit basınçta soy gaz	gaz molü çok olan yöne	değişmez
Sıcaklığı artır	endotermik yöne	$\Delta H > 0$ ise artar
Katalizör	kaymaz	değişmez

İleri

Grafik okuma ve birleşik sorular

1. Derişim-Zaman Grafiğinde Etkinin İzi

Grafikte etkinin izini sıçramalar verir. Önce hangi derişimin sıçradığına, sonra eğrilerin hangi yöne gittiğine bak.

Kural

Grafikteki iz

\begin{aligned} \text{yalnız bir tür sıçrar} &\;\Rightarrow\; \text{o tür eklendi ya da çekildi} \\ \text{bütün gazlar aynı oranda sıçrar} &\;\Rightarrow\; \text{hacim değişti} \\ \text{sıçrama yok, eğriler kayar} &\;\Rightarrow\; \text{sıcaklık değişti} \end{aligned}

Dengedeki bir sisteme eklenen katalizör grafikte iz bırakmaz.

Önden bakış düzleminde derişim-zaman grafiği çiziliyor; silindir üç etkiyi sırayla yapıyor: $t_1$ ’de $\text{N}_2\text{O}_4$ ekleniyor, $t_2$ ’de ısıtılıyor, $t_3$ ’te piston itiliyor. Her anda hangi eğrinin sıçradığına bak.

\text{N}_2\text{O}_4(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(\text{g})

\Delta H > 0

t_1

t_2

t_3

anlarında üç farklı etki.

Örnek

zor

Üç etkiyi grafikten bulmak

Pistonlu bir kapta $\text{N}_2\text{O}_4(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(\text{g})$ , $\Delta H > 0$ dengesine $t_1$ , $t_2$ ve $t_3$ anlarında şu üç etkiden biri yapılıyor: kaba $\text{N}_2\text{O}_4$ eklemek, sıcaklığı artırmak, piston iterek hacmi yarıya indirmek. Yukarıdaki grafiğe göre hangi anda hangi etki yapılmıştır? $K$ hangi anda değişmiştir?

$t_1$ : yalnız $[\text{N}_2\text{O}_4]$ sıçrıyor, sonra azalıyor; $[\text{NO}_2]$ sıçramadan artıyor. $\text{N}_2\text{O}_4$ eklendi, denge ileri kaydı.

$t_2$ : hiçbir eğri sıçramıyor ama $[\text{NO}_2]$ artıyor, $[\text{N}_2\text{O}_4]$ azalıyor. Bu sıcaklığın izidir; endotermik ileri yön kazandığına göre sıcaklık artırıldı.

$t_3$ : iki derişim birden iki katına çıkıyor: hacim yarıya indi. Sonra denge gaz molü az olan $\text{N}_2\text{O}_4$ yönüne kayıyor.

$K$ yalnız sıcaklıkla değişir; $t_1$ ve $t_3$ ’teki etkiler $K$ ’yı değiştirmez.

Sonuç

$t_1$ : $\text{N}_2\text{O}_4$ ekleme; $t_2$ : ısıtma; $t_3$ : hacmi azaltma. $K$ yalnız $t_2$ ’de değişti (büyüdü).

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Ekzotermik bir gaz dengesinin derişim-zaman grafiğinde

t

anında hiçbir derişim sıçramıyor; ürünlerin derişimleri azalmaya, girenlerinki artmaya başlıyor.

t

anında ne yapılmıştır?

Açıklama

Sıçrama yoksa etki sıcaklıktır. Ekzotermik tepkimede ısıtma dengeyi geri kaydırır: ürünler azalır, girenler artar.

2. Etkiden Sonra Yeni Denge Hesabı

Yeni dengeyi bulmak için Kimyasal Denge sayfasındaki tabloyu kurarsın. Başlangıç satırı etkiden hemen sonraki değerlerdir; sıcaklık değişmediyse $K$ aynıdır.

Örnek

zor

İyodu yarıya indirmek için kaç mol hidrojen?

Belirli bir sıcaklıkta $1$ L’lik sabit hacimli kapta $\text{H}_2(\text{g}) + \text{I}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{HI}(\text{g})$ dengesinde $0{,}5$ mol $\text{H}_2$ , $0{,}5$ mol $\text{I}_2$ ve $1$ mol $\text{HI}$ vardır. Aynı sıcaklıkta kaba kaç mol $\text{H}_2$ eklenirse yeni dengede $\text{I}_2$ miktarı yarıya iner?

Önce $K$ : $K_c = \dfrac{1^2}{0{,}5 \cdot 0{,}5} = 4$ . Sıcaklık sabit; yeni dengede de $4$ .

$\text{I}_2$ $0{,}5$ ’ten $0{,}25$ mole indi: $0{,}25$ mol harcandı. Katsayılara göre $\text{H}_2$ de $0{,}25$ mol azalır, $\text{HI}$ $0{,}5$ mol artar. $a$ mol $\text{H}_2$ eklensin:

	$\text{H}_2$	$\text{I}_2$	$\text{HI}$
Ekleme sonrası	$0{,}5 + a$	$0{,}5$	$1$
Değişim	$-0{,}25$	$-0{,}25$	$+0{,}5$
Yeni denge	$0{,}25 + a$	$0{,}25$	$1{,}5$

$\Delta n = 0$ , hacim sadeleşir: $\dfrac{1{,}5^2}{(0{,}25 + a) \cdot 0{,}25} = 4 \Rightarrow 0{,}25 + a = 2{,}25$ .

Sonuç

$a = 2$ mol $\text{H}_2$ . Denetim: $\dfrac{1{,}5^2}{2{,}25 \cdot 0{,}25} = 4$ .

3. Amonyak Fabrikasında Le Chatelier

Yüksek basınçlı reaktörde azot ve hidrojen demir katalizör katmanlarından geçtikçe amonyak çoğalıyor. Soğutucuda amonyak sıvılaşıp akıyor; tepkimeye girmeyen gazlar boruyla reaktöre geri dönüyor.

Örnek

zor

Haber-Bosch yönteminin koşulları

Amonyak $\text{N}_2(\text{g}) + 3\text{H}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(\text{g})$ , $\Delta H = -92$ kJ tepkimesiyle üretilir. Fabrikada yaklaşık $200$ atm basınç, $450\,^\circ\text{C}$ sıcaklık ve demir katalizör kullanılır; oluşan $\text{NH}_3$ soğutularak sıvılaştırılır ve ortamdan çekilir. Her koşulun gerekçesi nedir?

Yüksek basınç: girenlerde $4$ , ürünlerde $2$ mol gaz var. Basınç artınca denge az gaz molü olan $\text{NH}_3$ yönüne kayar.

Sıcaklık: tepkime ekzotermiktir; düşük sıcaklık $K$ ’yı ve verimi büyütür ama tepkimeyi çok yavaşlatır. $450\,^\circ\text{C}$ verim ile hız arasında bir uzlaşmadır.

Katalizör: verimi değiştirmez; dengeye ulaşma süresini kısaltır.

$\text{NH}_3$ ’ü çekmek: ürün azalınca $Q < K$ olur; denge sürekli ileri kayar ve geri dönen girenler yeniden tepkimeye girer.

Sonuç

Basınç ve ürün çekme dengeyi ürünlere kaydırır; ılımlı sıcaklık ve katalizör yeterli hızı sağlar.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Kanda oksijen taşınması

\text{Hb}(\text{suda}) + \text{O}_2(\text{suda}) \rightleftharpoons \text{HbO}_2(\text{suda})

dengesiyle özetlenir. Yüksek bir dağda havadaki oksijenin kısmi basıncı düşüktür. Dağcının kanında ilk günlerde ne olur?

Açıklama

Kandaki $\text{O}_2$ azalır, $Q > K$ ; denge geri kayar ve dokulara daha az oksijen gider. Vücut zamanla daha çok hemoglobin üreterek dengeyi yeniden ileri kaydırır.

ÖSYM notu

ÖSYM ne sordu?

2018–2026 arasında bu konudan 4 soru çıktı: 2020, 2021, 2023 ve 2025. Dördü de Le Chatelier yorumudur; hesap istenmedi.

2020: $2\text{NO} + \text{O}_2 \rightleftharpoons 2\text{NO}_2$ derişim-zaman grafiğinde yalnız [NO]’nun sıçradığını görüp eklenen maddeyi ve dengede olunan aralıkları bulmak.
2021: ekzotermik bir gaz dengesinde hacmi azaltma, ısıtma, $\text{O}_2$ ekleme, katalizör ve $\text{H}_2\text{O}$ çekmenin etkilerini ayırmak.
2023: beş dengeden hangisinin hacim değişimiyle kaydığını gaz mol sayılarından bulmak; katılar sayılmaz.
2025: $\text{CaCO}_3$ ’ün heterojen dengesinde soy gaz, katı ekleme ve ısıtmanın etkisi.

Ayrıca 2019’da bir çözünme dengesine ortak iyon ve sıcaklık etkisi (Çözünme-Çökelme Dengesi), 2024’te bir seçenekte soy gaz etkisi (Kimyasal Denge) soruldu.

Özet

Bu konudan aklında kalacaklar

Le Chatelier: dengedeki sistem dış etkiyi azaltan yöne kayar; etkiyi tamamen yok etmez.
Derişim: giren ekle ya da ürün çek $\to$ ileri; ürün ekle ya da giren çek $\to$ geri. $K$ değişmez.
Katı ve sıvı: denge ifadesinde yoktur; eklemek ya da çekmek dengeyi kaydırmaz.
Hacim: $V \downarrow$ $\to$ gaz molü az olan yöne; $\Delta n = 0$ ise kayma yok.
Soy gaz: sabit hacimde kaydırmaz; sabit basınçta hacim artar, gaz molü çok olan yöne kayar.
Sıcaklık: $K$ ’yı değiştiren tek etki; $\Delta H > 0$ ise ısıtınca $K$ büyür, $\Delta H < 0$ ise küçülür.
Katalizör: iki yönü eşit hızlandırır; denge daha çabuk kurulur, yeri ve $K$ aynı kalır.
Grafik: tek tür sıçrar $\to$ ekleme ya da çekme; hepsi sıçrar $\to$ hacim; sıçrama yok $\to$ sıcaklık.

Çıkmış Sorular

Sınavda nasıl soruldu?

4 çıkmış soru5 özgün soru

2025 AYTSoru 20

Orta

Heterojen dengede soy gaz, katı ekleme ve sıcaklık

Sabit hacimli kapalı bir kapta bir miktar $\text{CaCO}_3$ katısı ısıtılınca belirli bir sıcaklıkta şu denge kuruluyor:

$\text{CaCO}_3(\text{k}) \rightleftharpoons \text{CaO}(\text{k}) + \text{CO}_2(\text{g}) \qquad \Delta H^\circ > 0$

Bu denge sistemine

I. aynı sıcaklıkta inert gaz eklemek,
II. bir miktar daha $\text{CaCO}_3$ katısı eklemek,
III. sıcaklığı artırmak

işlemlerinden hangileri uygulanırsa oluşan $\text{CaO}(\text{k})$ miktarı artar?

İpucu

Katılar denge ifadesine yazılmaz: $K_c = [\text{CO}_2]$ . Her işlemin $[\text{CO}_2]$ ’yi ya da $K$ ’yı değiştirip değiştirmediğine bak.

ÖSYM kitapçığında gör (s. 43)

Çözüm

Katılar ifadeye yazılmaz: $K_c = [\text{CO}_2]$ , $K_p = P_{\text{CO}_2}$ .
I: Sabit hacimde inert gaz $\text{CO}_2$ ’nin kısmi basıncını değiştirmez; denge kaymaz.
II: Katı eklemek $[\text{CO}_2]$ ’yi değiştirmez; denge kaymaz.
III: $\Delta H^\circ > 0$ ; ısıtınca $K$ büyür, denge ileri kayar ve daha çok CaO oluşur.
Yalnız III.
Tuzak: inert gaz toplam basıncı artırdı diye dengenin kaydığını ya da katı eklenince ürünün arttığını sanmak.

Cevap: C

2023 AYTSoru 22

Kolay

Hacim değişimi ve gaz mol sayıları

Sabit sıcaklıkta, sürtünmesiz hareketli pistonla kapatılmış kaplarda dengede bulunan aşağıdaki tepkimelerin hangisinde hacmi değiştirmek denge durumunu etkiler?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 43)

Çözüm

Hacim değişimi bütün gaz derişimlerini aynı oranda değiştirir. Denge yalnız iki yandaki gaz mol sayıları farklıysa kayar; katılar sayılmaz.
A, B ve C: gaz molleri $2 \to 2$ ; hacim dengeyi etkilemez.
D: Fe ve $\text{Fe}_3\text{O}_4$ katıdır; gazlar $4 \to 4$ . Hacim dengeyi etkilemez.
E: $1 \to 2$ . Hacim azalırsa denge $\text{PCl}_5$ yönüne, artarsa ürünlere kayar.
Tuzak: D’de katıları da sayıp $7 \to 5$ bulmak.

Cevap: E

2021 AYTSoru 22

Orta

Ekzotermik gaz dengesinde hacim, sıcaklık, derişim ve katalizör

Kütlesi ve sürtünmesi önemsiz bir pistonla kapatılmış kapta

$4\text{HCl}(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{H}_2\text{O}(\text{g}) + 2\text{Cl}_2(\text{g}) \qquad \Delta H^\circ = -114{,}4\ \text{kJ}$

tepkimesi dengeye ulaşmıştır.

Bu dengeyle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

İpucu

Önce iki yandaki gaz mol sayılarını say ve ısının hangi tarafta yazıldığını belirle.

ÖSYM kitapçığında gör (s. 43)

Çözüm

Gaz molleri: girenler $4 + 1 = 5$ , ürünler $2 + 2 = 4$ . $\Delta H^\circ < 0$ : ileri tepkime ekzotermik, ısı ürünlerde.
A: Hacim küçülünce denge gaz molü az olan ürünlere kayar; $\text{Cl}_2$ artar. Yanlış.
B: Isıtınca denge ısıyı harcayan geri yöne kayar; HCl artar. Doğru.
C: $\text{O}_2$ eklenince denge ileri kayar; $\text{H}_2\text{O}$ artar. Yanlış.
D: Katalizör dengeyi kaydırmaz; $\text{Cl}_2$ değişmez. Yanlış.
E: $\text{H}_2\text{O}$ çekilince denge ileri kayar; $\text{O}_2$ harcanır ve azalır. Yanlış.
Tuzak: E’de çekilen maddeyi yerine koymak için girenlerin de arttığını sanmak; ileri kayma girenleri harcar.

Cevap: B

2020 AYTSoru 23

Orta

Derişim-zaman grafiğini yorumlama

$25\,^\circ\text{C}$ ’de sabit hacimli kapalı bir kapta gerçekleşen

$2\text{NO}(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(\text{g})$

denge tepkimesindeki türlerin derişimlerinin zamanla değişimi grafikte gösterilmiştir.

Buna göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

İpucu

Derişimlerin sabit kaldığı aralıklarda sistem dengededir. $t_2$ anında hangi eğri birden sıçrıyor?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 42)

Çözüm

$t_1$ – $t_2$ : bütün derişimler sabit; sistem dengede, ileri ve geri hızlar eşit. A ve C yanlış.
$t_2$ : yalnız [NO] birden artıyor; dışarıdan eklenen gaz NO’dur. B yanlış.
$t_2$ – $t_3$ : denge eklenen NO’yu azaltmak için ileri kayıyor; NO ve $\text{O}_2$ azalıyor, $\text{NO}_2$ artıyor. Derişimler değiştiği için sistem dengede değil. D yanlış.
$t_3$ ’ten sonra derişimler yeniden sabit: yeni denge kuruldu, ileri ve geri hızlar eşit. E doğru.
Tuzak: $\text{NO}_2$ arttı diye $\text{NO}_2$ eklendiğini sanmak (B). Eklenen madde o anda sıçrar; $\text{NO}_2$ ’nin artışı sonradan gelir.

Cevap: E

Özgün sorular

Özgün soru1

Kolay

Katalizörün dengeye etkisi

Dengedeki bir gaz tepkimesine aynı sıcaklıkta katalizör ekleniyor.

Buna göre

I. İleri ve geri tepkimelerin aktifleşme enerjileri azalır.
II. Denge sabiti büyür.
III. Ürünlerin dengedeki derişimleri artar.

yargılarından hangileri doğrudur?

Çözüm

I: Katalizör tepkimeye daha düşük enerjili bir yol açar; iki yönün aktifleşme enerjisi de azalır. Doğru.
II: İleri ve geri hız sabitleri aynı oranda artar; $K = k_i / k_g$ değişmez. Yanlış.
III: Denge kaymaz; dengedeki derişimler aynı kalır. Yanlış.
Tuzak: katalizörün ürün miktarını, yani verimi artırdığını sanmak.

Cevap: A

Özgün soru2

Orta

Sabit basınçta soy gaz eklemenin etkisi

Sürtünmesiz hareketli pistonla kapatılmış bir kapta sabit sıcaklıkta

$\text{PCl}_5(\text{g}) \rightleftharpoons \text{PCl}_3(\text{g}) + \text{Cl}_2(\text{g})$

dengesi kuruludur. Kaba aynı sıcaklıkta bir miktar He gazı ekleniyor; dış basınç değişmiyor.

Yeni denge kurulduğunda aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

İpucu

Piston serbest olduğundan iç basınç dış basınca eşit kalmalıdır. He eklenince hacme ne olur?

Çözüm

Piston serbest: iç basınç dış basınca eşit kalsın diye piston yükselir, hacim artar. A yanlış.
Hacim artınca tepkimedeki gazların kısmi basınçları düşer; denge gaz molü çok olan ürünlere ( $1 \to 2$ ) kayar. B yanlış.
Ürünlere kayınca $\text{PCl}_3$ ’ün mol sayısı artar. C doğru.
$\text{PCl}_5$ harcanır ve hacim büyür; kısmi basıncı azalır. D yanlış.
Sıcaklık değişmedi; $K_c$ aynı kalır. E yanlış.
Tuzak: sabit hacimli kabın kuralını (soy gaz dengeyi kaydırmaz) serbest pistonlu kaba uygulamak.

Cevap: C

Özgün soru3

Orta

Sıcaklık değişimi ve denge sabiti

Bir gaz tepkimesinin derişimler cinsinden denge sabiti $300$ K’de $50$ , $400$ K’de $8$ , $500$ K’de $2$ ’dir.

Buna göre

I. İleri tepkime ekzotermiktir.
II. Sıcaklık artırıldıkça dengedeki ürün oranı azalır.
III. $500$ K’deki dengeye katalizör eklenirse $K_c$ değeri $8$ olur.

yargılarından hangileri doğrudur?

İpucu

$K$ sıcaklıkla artıyorsa ileri tepkime endotermik, azalıyorsa ekzotermiktir.

Çözüm

Sıcaklık arttıkça $K_c$ küçülüyor ( $50 \to 8 \to 2$ ): ısıtma geri yönü kazandırıyor. İleri tepkime ekzotermiktir. I doğru.
$K_c$ küçüldükçe dengede ürünlerin girenlere oranı azalır; ısıtınca denge geri kayar. II doğru.
Katalizör $K$ ’yı değiştirmez; $500$ K’de $K_c = 2$ kalır. $8$ , $400$ K’nin değeridir. III yanlış.
Tuzak: katalizörün dengeyi başka bir sıcaklıktaki duruma taşıdığını sanmak.

Cevap: C

Özgün soru4

Zor

Hacim değişiminden sonra yeni denge hesabı

Belirli bir sıcaklıkta $1$ L’lik pistonlu bir kapta

$\text{N}_2\text{O}_4(\text{g}) \rightleftharpoons 2\text{NO}_2(\text{g})$

dengesinde $2$ mol $\text{N}_2\text{O}_4$ ve $2$ mol $\text{NO}_2$ bulunuyor. Sıcaklık sabit tutularak piston itiliyor ve kabın hacmi $0{,}5$ L’ye indiriliyor.

Yeni denge kurulduğunda kapta kaç mol $\text{NO}_2$ bulunur?

İpucu

Önce $K_c$ ’yi bul. Hacim yarıya inince derişimler iki katına çıkar; $Q$ ’yu hesaplayıp kayma yönünü belirle.

Çözüm

$K_c = \dfrac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]} = \dfrac{2^2}{2} = 2$ .
Hacim $0{,}5$ L olunca derişimler iki katına çıkar: $[\text{N}_2\text{O}_4] = [\text{NO}_2] = 4$ M. $Q = \dfrac{4^2}{4} = 4 > 2$ : denge geri kayar.
$x$ M $\text{N}_2\text{O}_4$ oluşsun: $\dfrac{(4 - 2x)^2}{4 + x} = 2 \Rightarrow 2x^2 - 9x + 4 = 0$ .
Kökler $4$ ve $0{,}5$ ; $x = 4$ , $[\text{NO}_2]$ ’yi negatif yapar. $x = 0{,}5$ : $[\text{NO}_2] = 3$ M, $[\text{N}_2\text{O}_4] = 4{,}5$ M.
Mol: $3 \cdot 0{,}5 = 1{,}5$ mol $\text{NO}_2$ . Denetim: $\dfrac{3^2}{4{,}5} = 2$ .
Tuzaklar: derişimi mol sanmak ( $3{,}0$ ), sıkıştırınca mol sayısının da iki katına çıktığını sanmak ( $4{,}0$ ), dengenin kaymadığını düşünmek ( $2{,}0$ ).

Cevap: D

Özgün soru5

Orta

Hız-zaman grafiğini yorumlama

Kapalı bir kapta dengede bulunan bir gaz tepkimesinin ileri ve geri hızlarının zamanla değişimi grafikte verilmiştir. $t_1$ anında sisteme tek bir etki yapılmıştır.

Buna göre $t_1$ anında yapılan etki aşağıdakilerden hangisidir?

İpucu

$t_1$ anında hangi hız birden değişiyor, hangisi sıçramadan değişiyor? İleri hız girenlerin, geri hız ürünlerin derişimine bağlıdır.

Çözüm

$t_1$ ’de yalnız ileri hız birden artıyor; geri hız o anda sıçramıyor. Demek ki yalnız girenlerin derişimi birden değişti.
İleri hızın birden artması girenlerden birinin eklendiğini gösterir. D doğru.
A: Katalizör iki hızı birden ve aynı oranda artırırdı. E: Hacim azalınca bütün derişimler, dolayısıyla iki hız da birden artardı.
B: Ürün çekilse geri hız birden azalırdı. C: Ürün eklense geri hız birden artardı.
Sonra ileri hız azalır, geri hız artar; $t_2$ ’den sonra yeni denge kurulur ve iki hız, $t_1$ öncesinden büyük bir değerde eşitlenir.
Tuzak: her hız artışını katalizöre ya da sıcaklığa bağlamak.

Cevap: D

1. Le Chatelier İlkesi: Sistem Etkiyi Azaltır

2. Derişim: Ekleneni Harca, Çekileni Yerine Koy

Girenlerden biri eklenirse

3. Katı ve Sıvılar Dengeyi Kaydırmaz

Heterojen dengede hangi işlem işe yarar?

1. Hacim ve Basınç: Az Gaz Molüne Doğru

Hacim azalınca hangi yöne?

2. Soy Gaz: Toplam Basınca Değil, Kısmi Basınca Bak

Argon iki farklı kapta

3. Sıcaklık: KKK’yı Değiştiren Tek Etki

Buzlu su ve kaynar suda iki balon

4. Katalizör: Dengeye Daha Çabuk, Aynı Yere

5. Etkilerin Tablosu

1. Derişim-Zaman Grafiğinde Etkinin İzi

Üç etkiyi grafikten bulmak

2. Etkiden Sonra Yeni Denge Hesabı

İyodu yarıya indirmek için kaç mol hidrojen?

3. Amonyak Fabrikasında Le Chatelier

Haber-Bosch yönteminin koşulları

Özgün sorular

3. Sıcaklık: $K$ ’yı Değiştiren Tek Etki