14Konu 14 / 34
Kimyasal Tepkimelerde Hız

Tepkime Hızları

Çarpışma teorisinden aktifleşmiş komplekse, potansiyel enerji grafiğinde ileri ve geri aktivasyon enerjisinden ortalama tepkime hızına; hızı derişim, mol, kütle ve gaz hacmiyle yazıp katsayılarla birbirine bağlamayı öğreniyoruz.

11. sınıf
AYT sıklığı
40 dk

Görsel anlatımla başla16 adım · sıfırdan başlar · az yazı, bol 3B

LevhaTepkime HızlarıTepkime Hızları

Her çarpışma tepkime değildir

Bir kaptaki gaz tanecikleri saniyede milyarlarca kez çarpışır; yine de bazı tepkimeler dakikalar, bazıları yıllar sürer. Demek ki çarpışmaların çok azı ürün verir.

Kaptaki $\text{A}_2$ ve $\text{B}_2$ moleküllerini izle: çoğu çarpışıp seker, yalnız arada bir çarpışan çift parlayıp iki $\text{AB}$ ’ye dönüşür. Notlar, çarpışmaları ve ürün verenleri sayıyor.

Isınma

Başlamadan: mol, derişim ve entalpi

Puansız. Takıldığın yer olursa ön koşul konuya göz at.

Bu derste hızı mol, derişim ve gaz hacmiyle yazacağız. Üç ön bilgiyi yokla:

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Normal şartlarda (NŞ)

4{,}48

\text{CO}_2

gazı kaç moldür?

Açıklama

NŞ’da $1$ mol gaz $22{,}4$ L hacim kaplar: $n = \dfrac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}2$ mol.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

2

L’lik kapta

0{,}6

mol gaz var. Gazın derişimi kaç mol/L’dir?

Açıklama

Derişim (molarite) $= \dfrac{n}{V} = \dfrac{0{,}6}{2} = 0{,}3$ mol/L.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Ürünlerin potansiyel enerjisi girenlerinkinden büyük olan bir tepkime için hangisi doğrudur?

Açıklama

$\Delta H = E_{\text{ürünler}} - E_{\text{girenler}} > 0$ : tepkime ısı alır. Ayrıntı: Tepkimelerde Isı Değişimi.

Temel

Çarpışmadan aktifleşmiş komplekse

1. Tepkime İçin Tanecikler Çarpışmalı

Tepkimede eski bağlar kopar, yeni bağlar kurulur. Bunun için tanecikler önce çarpışmalıdır; buna çarpışma teorisi denir.

Uç uca seker, yan yana tepkimeye girer

İki çarpışmayı yan yana izle. Uç uca gelen $\text{A}_2$ ile $\text{B}_2$ geri sekiyor; yan yana gelenlerde A–A ve B–B bağları kopup iki A–B bağı kuruluyor.

Aynı iki molekül: uç uca çarpışma ürün vermez, yan yana çarpışma

2\,\text{AB}

verir.

2. Eşik Enerjisi: Aktivasyon Enerjisi

Yavaş çift seker, hızlı çift eşiği aşar

Aynı yönelmeyle iki çift çarpışıyor. Yanlarındaki enerji tüpüne bak: yavaş çiftin dolgusu eşik halkasına ( $E_a$ ) ulaşmıyor ve çift seker; hızlı çiftinki halkayı aşıyor ve ürün oluşuyor.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Yeterli enerjiye sahip iki tanecik çarpışıyor ama ürün oluşmuyor. En olası neden hangisidir?

Açıklama

Etkin çarpışmanın iki şartı var. Enerji yeterliyse eksik olan uygun yönelmedir.

3. Tepede Aktifleşmiş Kompleks Durur

Çarpışma anı ağır çekimde

Etkin çarpışma ağır çekimde: A–A ve B–B bağları uzayıp zayıflarken A–B bağları kesikli çizgiyle beliriyor. Dört atom bir an kararsız bir küme olarak duruyor, sonra iki $\text{AB}$ ’ye ayrılıyor.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Aktifleşmiş kompleks için hangisi yanlıştır?

Açıklama

Aktifleşmiş kompleks çok kısa ömürlü ve kararsızdır; ayrılıp saklanamaz.

4. Potansiyel Enerji Grafiği: İleri ve Geri $E_a$

Tepkime ilerlerken potansiyel enerji önce yükselir, tepede aktifleşmiş kompleks oluşur, sonra ürün düzeyine iner. Geri tepkime aynı tepeyi öbür yandan aşar.

Bilye tepeyi iki yandan aşabilir

Bilye girenler düzlüğünden tepeye çıkıp ürünler düzlüğüne iniyor, sonra aynı tepeyi öbür yandan aşıp geri dönüyor. Üç oka bak: girenlerden tepeye $E_{a,\text{ileri}}$ , ürünlerden tepeye $E_{a,\text{geri}}$ , düzlükler arası $\Delta H$ . Sürgüyle ürün düzlüğünü indirip kaldır.

Ekzotermik tepkime:

E_{a,\text{geri}} > E_{a,\text{ileri}}

; aradaki fark

\Delta H

’nin büyüklüğüdür.

Örnek

kolay

Grafikten enerjileri okumak

Bir tepkimenin potansiyel enerji grafiği verilmiştir. Aktifleşmiş kompleksin enerjisini, ileri ve geri aktivasyon enerjisini ve $\Delta H$ ’yi bul.

Grafikten oku: girenler $40$ kJ, tepe (aktifleşmiş kompleks) $120$ kJ, ürünler $10$ kJ.

İleri $E_a$ girenlerden tepeye ölçülür: $120 - 40 = 80$ kJ.

Geri $E_a$ ürünlerden tepeye ölçülür: $120 - 10 = 110$ kJ.

$\Delta H = 10 - 40 = -30$ kJ. Sağlama: $80 - 110 = -30$ kJ.

Sonuç

Kompleks $120$ kJ; $E_{a,\text{ileri}} = 80$ kJ, $E_{a,\text{geri}} = 110$ kJ, $\Delta H = -30$ kJ (ekzotermik).

Örnek

kolay

Endotermik tepkimede geri aktivasyon enerjisi

Bir tepkimenin ileri aktivasyon enerjisi $75$ kJ, $\Delta H = +25$ kJ’dir. Girenlerin potansiyel enerjisi $20$ kJ ise geri aktivasyon enerjisi ve aktifleşmiş kompleksin enerjisi kaç kJ’dir?

$\Delta H = E_{a,\text{ileri}} - E_{a,\text{geri}}$ ⇒ $25 = 75 - E_{a,\text{geri}}$ ⇒ $E_{a,\text{geri}} = 50$ kJ.

Kompleks, girenlerin $E_a$ kadar üstündedir: $20 + 75 = 95$ kJ.

Sağlama: ürünler $20 + 25 = 45$ kJ; $95 - 45 = 50$ kJ geri $E_a$ ile aynı.

Sonuç

$E_{a,\text{geri}} = 50$ kJ, aktifleşmiş kompleks $95$ kJ.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Bir tepkimenin geri aktivasyon enerjisi

60

kJ,

\Delta H = -40

kJ’dir. İleri aktivasyon enerjisi kaç kJ’dir?

Açıklama

$E_{a,\text{ileri}} = \Delta H + E_{a,\text{geri}} = -40 + 60 = 20$ kJ.

Orta

Hızı ölçmek ve yazmak

1. Ortalama Hız: Değişim Bölü Süre

Hız, bir maddenin miktarının birim zamandaki değişimidir. Girenler azalır, ürünler artar; ikisi de ölçülebilir.

Derişimler değişirken kiriş çiziliyor

Kapta $\text{A}_2$ ve $\text{B}_2$ azalıp $\text{AB}$ çoğalıyor; üstteki levhada derişim–zaman eğrileri çiziliyor. İki an seç: aradaki kirişin eğimi o aralığın ortalama hızıdır.

Ortalama hız, iki an arasındaki kirişin eğiminin büyüklüğüdür:

\dfrac{\lvert \Delta[\text{A}] \rvert}{\Delta t}

Örnek

orta

Dakika ve saniye cinsinden ortalama hız

$\text{A}(\text{g}) \longrightarrow \text{ürünler}$ tepkimesinde $[\text{A}]$ ilk $2$ dakikada $1{,}20$ mol/L’den $0{,}48$ mol/L’ye, sonraki $2$ dakikada $0{,}24$ mol/L’ye iniyor. İlk aralıktaki ortalama hızı $\text{mol L}^{-1}\,\text{dk}^{-1}$ ve $\text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ cinsinden bul; iki aralığı karşılaştır.

İlk aralık: $\lvert \Delta[\text{A}] \rvert = 1{,}20 - 0{,}48 = 0{,}72$ mol/L; $\dfrac{0{,}72}{2} = 0{,}36\ \text{mol L}^{-1}\,\text{dk}^{-1}$ .

Saniyeye çevir: $2$ dk $= 120$ s; $\dfrac{0{,}72}{120} = 6{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .

İkinci aralık: $\dfrac{0{,}48 - 0{,}24}{2} = 0{,}12\ \text{mol L}^{-1}\,\text{dk}^{-1}$ . Derişim azaldıkça çarpışma azalır, hız düşer.

Sonuç

İlk aralıkta $0{,}36\ \text{mol L}^{-1}\,\text{dk}^{-1} = 6{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ ; ikinci aralıkta hız üçte birine iner.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Bir ürünün derişimi ilk

50

s’de

0

’dan

0{,}30

mol/L’ye çıkıyor. Ortalama oluşma hızı kaç

\text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}

’dir?

Açıklama

$\dfrac{0{,}30}{50} = 6{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .

2. Katsayılar Hızları Birbirine Bağlar

Bir $\text{N}_2$ giderken üç $\text{H}_2$ gider, iki $\text{NH}_3$ gelir

$\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \longrightarrow 2\text{NH}_3$ tepkimesinin üç sütunu yan yana. Her tepkime olayında $\text{N}_2$ sütunundan bir, $\text{H}_2$ sütunundan üç molekül kalkıyor; atomları yeniden dizilip iki $\text{NH}_3$ olarak üçüncü sütuna iniyor. Sütun hızlarını katsayılara böl: üçü de aynı sayıya iner.

Maddeler farklı hızlarla değişir, ama oranlar katsayılarla sabittir. Bu yüzden tepkimenin tek bir hızı tanımlanır: her maddenin hızı kendi katsayısına bölünür.

Örnek

orta

Amonyak sentezinde hızlar

$\text{N}_2(\text{g}) + 3\text{H}_2(\text{g}) \longrightarrow 2\text{NH}_3(\text{g})$ tepkimesinde belli bir aralıkta $\text{NH}_3$ ’ün ortalama oluşma hızı $0{,}040\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ ’dir. $\text{H}_2$ ve $\text{N}_2$ ’nin tükenme hızlarını ve tepkime hızını bul.

Tepkime hızı: $r = \dfrac{1}{2} \cdot 0{,}040 = 0{,}020\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .

$\text{H}_2$ : katsayısı $3$ , hızı $3r = 0{,}060\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .

$\text{N}_2$ : katsayısı $1$ , hızı $r = 0{,}020\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .

Sonuç

$\text{H}_2$ $0{,}060$ , $\text{N}_2$ $0{,}020$ ; tepkime hızı $0{,}020\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

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

tepkimesinin hızı aşağıdakilerden hangisiyle ifade edilir?

Açıklama

$r = -\dfrac{1}{2}\dfrac{\Delta[\text{SO}_2]}{\Delta t} = -\dfrac{\Delta[\text{O}_2]}{\Delta t} = +\dfrac{1}{2}\dfrac{\Delta[\text{SO}_3]}{\Delta t}$

3. Hız Mol, Kütle ve Gaz Hacmiyle de Yazılır

Kapalı kapta derişim ölçmek zordur; deneyde çoğu zaman kütle kaybı ya da toplanan gaz hacmi ölçülür. Hepsi mole çevrilebilir.

Şırınga dolarken magnezyum şerit inceliyor

Erlende magnezyum şerit HCl çözeltisinde kabarcık çıkarıyor. Çıkan $\text{H}_2$ şırıngaya dolup pistonu itiyor, şerit de inceliyor. Hız iki yoldan ölçülür: pistonun okuduğu gaz hacmi ya da şeridin kaybettiği kütle.

Gaz şırıngası: toplanan

\text{H}_2

hacmi zamanla okunur; hız

\text{mL/s}

ya da mole çevrilerek

\text{mol/s}

olur.

Örnek

orta

Mermer ve asit

Mermer parçaları HCl çözeltisine atılıyor:

\text{CaCO}_3(\text{k}) + 2\text{HCl}(\text{suda}) \longrightarrow \text{CaCl}_2(\text{suda}) + \text{H}_2\text{O}(\text{s}) + \text{CO}_2(\text{g})

İlk $100$ s’de NŞ’da $4{,}48$ L $\text{CO}_2$ toplanıyor. $\text{CO}_2$ ’nin oluşma hızını mol/s olarak, $\text{CaCO}_3$ ’ün harcanma hızını g/s olarak ve HCl’nin harcanma hızını mol/s olarak bul. ( $\text{CaCO}_3 = 100$ g/mol)

$n_{\text{CO}_2} = \dfrac{4{,}48}{22{,}4} = 0{,}20$ mol; hız $\dfrac{0{,}20}{100} = 2{,}0 \times 10^{-3}$ mol/s.

$\text{CaCO}_3$ katsayısı $1$ : $0{,}20$ mol harcandı, yani $0{,}20 \cdot 100 = 20$ g. Hız $\dfrac{20}{100} = 0{,}20$ g/s.

HCl katsayısı $2$ : $0{,}40$ mol harcandı; hız $4{,}0 \times 10^{-3}$ mol/s.

Sonuç

$\text{CO}_2$ : $2{,}0 \times 10^{-3}$ mol/s; $\text{CaCO}_3$ : $0{,}20$ g/s; HCl: $4{,}0 \times 10^{-3}$ mol/s.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

\text{Zn}(\text{k}) + 2\text{HCl}(\text{suda}) \longrightarrow \text{ZnCl}_2(\text{suda}) + \text{H}_2(\text{g})

tepkimesinde

20

s’de NŞ’da

896

\text{H}_2

toplanıyor.

\text{H}_2

’nin ortalama oluşma hızı kaç mol/s’dir?

Açıklama

$n = \dfrac{0{,}896}{22{,}4} = 0{,}040$ mol; $\dfrac{0{,}040}{20} = 2{,}0 \times 10^{-3}$ mol/s.

4. Homojen ve Heterojen Tepkimeler

Gaz kabında her yer, katıda yalnız yüzey

İki kap yan yana. Solda yalnız gaz tanecikleri var; çarpışmalar kabın her yerinde parlıyor. Sağda kabın tabanında katı karbon var; parlamalar yalnız katının yüzeyinde.

Heterojen tepkimede çarpışmalar yalnız fazların temas yüzeyinde olur; katıyı ufalamak bu yüzden hızı artırır. Ayrıntı: Tepkime Hızını Etkileyen Faktörler.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Aşağıdaki tepkimelerden hangisi homojen faz tepkimesidir?

Açıklama

Yalnız NO tepkimesinde bütün maddeler gazdır; tek faz vardır.

İleri

Tablo ve grafikle birleşik sorular

1. Tablodan Aralık Aralık Hız

Deney verisi tabloyla gelir. Her aralığın hızını ayrı hesapla; istenen birime mol üzerinden geç.

Örnek

zor

Gaz şırıngasıyla magnezyum deneyi

Bir okul laboratuvarında magnezyum şerit HCl çözeltisine atılıyor; çıkan gaz NŞ’da gaz şırıngasında toplanıyor:

\text{Mg}(\text{k}) + 2\text{HCl}(\text{suda}) \longrightarrow \text{MgCl}_2(\text{suda}) + \text{H}_2(\text{g})

$t$ (s)	$0$	$20$	$40$	$60$
$V_{\text{H}_2}$ (mL)	$0$	$448$	$672$	$784$

Her $20$ s’lik aralıktaki ortalama hızı mL/s olarak bul. İlk $40$ s’de $\text{H}_2$ ’nin oluşma hızını mol/s, Mg’nin harcanma hızını g/s olarak hesapla. ( $\text{Mg} = 24$ g/mol)

Aralıklar: $\dfrac{448}{20} = 22{,}4$ ; $\dfrac{672 - 448}{20} = 11{,}2$ ; $\dfrac{784 - 672}{20} = 5{,}6$ mL/s. Girenler azaldıkça hız her aralıkta yarıya iniyor.

İlk $40$ s: $672$ mL $= 0{,}672$ L; $n = \dfrac{0{,}672}{22{,}4} = 0{,}030$ mol. Hız $\dfrac{0{,}030}{40} = 7{,}5 \times 10^{-4}$ mol/s.

Mg’nin katsayısı $1$ : $0{,}030$ mol Mg harcandı, $0{,}030 \cdot 24 = 0{,}72$ g. Hız $\dfrac{0{,}72}{40} = 1{,}8 \times 10^{-2}$ g/s.

Sonuç

$22{,}4$ , $11{,}2$ ve $5{,}6$ mL/s; $\text{H}_2$ : $7{,}5 \times 10^{-4}$ mol/s; Mg: $1{,}8 \times 10^{-2}$ g/s.

2. Derişim Grafiğinden Denklem

Grafikte azalan eğriler giren, artanlar üründür. Değişimlerin oranı katsayıların oranıdır.

Örnek

zor

Üç eğriden tepkime denklemi

$1$ L’lik kapalı bir kapta A, B ve C gazları arasında tek bir tepkime yürüyor. Grafikte ilk $20$ s’deki derişimler görülüyor.

Tepkime denklemini en küçük tam sayılarla yaz. İlk $20$ s’de tepkimenin ortalama hızını ve B’nin mol/s cinsinden tükenme hızını bul.

Değişimler: $[\text{A}]$ $0{,}9 \to 0{,}5$ ( $-0{,}4$ ), $[\text{B}]$ $0{,}5 \to 0{,}3$ ( $-0{,}2$ ), $[\text{C}]$ $0 \to 0{,}4$ ( $+0{,}4$ ). A ve B giren, C ürün.

Oran $0{,}4 : 0{,}2 : 0{,}4 = 2 : 1 : 2$ ; denklem $2\text{A} + \text{B} \longrightarrow 2\text{C}$ .

$r = \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{0{,}4}{20} = 1{,}0 \times 10^{-2}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .

B’nin katsayısı $1$ : tükenme hızı $r$ ’ye eşit. Kap $1$ L olduğundan $1{,}0 \times 10^{-2}$ mol/s.

Sonuç

$2\text{A} + \text{B} \longrightarrow 2\text{C}$ ; $r = 1{,}0 \times 10^{-2}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ ; B: $1{,}0 \times 10^{-2}$ mol/s.

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

2\text{A}(\text{g}) \longrightarrow 3\text{B}(\text{g})

tepkimesinde A’nın tükenme hızı

0{,}06\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}

ise B’nin oluşma hızı kaçtır?

Açıklama

$r = \dfrac{0{,}06}{2} = 0{,}03$ ; B’nin hızı $3r = 0{,}09\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .

Kendini dene

Puan yok, deneme sınırsız

Sabit sıcaklıkta kapalı kapta yürüyen bir tepkime ilerlerken aşağıdakilerden hangisi azalır?

Açıklama

Girenlerin derişimi azaldıkça çarpışma sayısı ve hız azalır. Hız sabiti sabit sıcaklıkta değişmez; ayrıntı Tepkime Hızını Etkileyen Faktörler sayfasında.

Özet

Bu konudan aklında kalacaklar

Etkin çarpışma: yeterli enerji (en az $E_a$ ) ve uygun yönelme birlikte gerekir.
Aktifleşmiş kompleks: tepedeki kararsız, en yüksek enerjili, çok kısa ömürlü yapı.
Potansiyel enerji grafiği: $E_{a,\text{ileri}}$ = tepe − girenler, $E_{a,\text{geri}}$ = tepe − ürünler, $\Delta H = E_{a,\text{ileri}} - E_{a,\text{geri}}$ .
Ortalama hız: $\dfrac{\lvert \Delta[\text{X}] \rvert}{\Delta t}$ , kirişin eğimi; tepkime ilerledikçe azalır.
Katsayılar: $r = -\dfrac{1}{a}\dfrac{\Delta[\text{A}]}{\Delta t} = +\dfrac{1}{c}\dfrac{\Delta[\text{C}]}{\Delta t}$ ; girene eksi, ürüne artı.
Madde miktarı: hız mol/s, g/s ya da L/s yazılır; NŞ’da $22{,}4$ L gaz $1$ moldür.
Homojen–heterojen: bütün maddeler aynı hâldeyse homojen, en az biri farklıysa heterojen.

Çıkmış Sorular

Sınavda nasıl soruldu?

4 çıkmış soru5 özgün soru

2024 AYTSoru 20

Orta

Katsayılarla oluşma ve tükenme hızları; hız sabiti

Sabit hacimli kapalı bir kapta $\text{N}_2\text{O}_5$ gazı bozunuyor. Bu bozunma tepkimesi birinci derecedendir:

2\text{N}_2\text{O}_5(\text{g}) \longrightarrow 4\text{NO}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g})

Sabit sıcaklıkta yürüyen bu tepkimeyle ilgili,

I. $\text{N}_2\text{O}_5$ ’in tükenme hızı $\text{NO}_2$ ’nin oluşma hızına eşittir.
II. $\text{O}_2$ ’nin oluşma hızı tepkime hızına eşittir.
III. Tepkime ilerledikçe hız sabitinin değeri küçülür.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

İpucu

Her maddenin hızını kendi katsayısına bölünce aynı sayı, tepkime hızı çıkar. Hız sabiti neye bağlıdır?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 42)

Çözüm

Tepkime hızı: $r = -\dfrac{1}{2}\dfrac{\Delta[\text{N}_2\text{O}_5]}{\Delta t} = +\dfrac{1}{4}\dfrac{\Delta[\text{NO}_2]}{\Delta t} = +\dfrac{\Delta[\text{O}_2]}{\Delta t}$ .
I: $\text{N}_2\text{O}_5$ $2r$ hızıyla tükenir, $\text{NO}_2$ $4r$ hızıyla oluşur; eşit değildir. Yanlış.
II: $\text{O}_2$ ’nin katsayısı $1$ ; oluşma hızı $r$ ’dir. Doğru.
III: Hız sabiti yalnız sıcaklığa (ve katalizöre) bağlıdır; sabit sıcaklıkta değişmez. Azalan, derişim düştüğü için tepkime hızıdır ( $r = k[\text{N}_2\text{O}_5]$ ). Yanlış.
Tuzak: hızın azalmasını hız sabitinin azalması sanmak (E) ya da katsayıları atlayıp I’i doğru saymak (C).

Cevap: B

2022 AYTSoru 20

Kolay

Potansiyel enerji grafiği

$\text{X}_2 + \text{Y}_2 \longrightarrow 2\text{XY}$ tepkimesinin potansiyel enerji–tepkime ilerleyişi grafiği şekildeki gibidir.

Buna göre bu tepkimeyle ilgili,

I. Tepkime ekzotermiktir.
II. Entalpi değişimi ( $\Delta H$ ) $+10$ kJ’dir.
III. Aktivasyon enerjisi $30$ kJ’dir.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 43)

Çözüm

Grafikten oku: girenler $20$ kJ, tepe (aktifleşmiş kompleks) $50$ kJ, ürünler $30$ kJ.
$\Delta H = 30 - 20 = +10$ kJ. II doğru.
$\Delta H > 0$ : ürünler daha yüksekte, tepkime ısı alır; endotermiktir. I yanlış.
İleri aktivasyon enerjisi: $50 - 20 = 30$ kJ. III doğru.
Tuzak: $50 - 30 = 20$ kJ geri tepkimenin aktivasyon enerjisidir; tepenin değeri $50$ de aktivasyon enerjisi değildir.

Cevap: E

2020 AYTSoru 22

Kolay

Tepkime hızını katsayı ve işaretle yazmak

Bir tepkimenin hızı, girenlerin ya da ürünlerin derişimlerinin birim zamandaki değişimiyle yazılabilir.

8\text{H}_2\text{S}(\text{g}) + 4\text{O}_2(\text{g}) \longrightarrow 8\text{H}_2\text{O}(\text{g}) + \text{S}_8(\text{g})

Buna göre bu tepkimenin hız eşitliği aşağıdakilerden hangisidir?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 41)

Çözüm

Her maddenin derişim değişimi kendi katsayısına bölünür; girenin önüne eksi, ürünün önüne artı konur:
$r = -\dfrac{1}{8}\dfrac{\Delta[\text{H}_2\text{S}]}{\Delta t} = -\dfrac{1}{4}\dfrac{\Delta[\text{O}_2]}{\Delta t} = +\dfrac{1}{8}\dfrac{\Delta[\text{H}_2\text{O}]}{\Delta t} = +\dfrac{\Delta[\text{S}_8]}{\Delta t}$
A bu eşitliklerden biridir.
B: $\text{H}_2\text{O}$ üründür; işaret artı olmalı. C ve D: katsayı çarpan değil, bölendir. E: $\text{O}_2$ girendir; işaret eksi olmalı.
Tuzak: katsayıyla bölmek yerine çarpmak (C, D).

Cevap: A

2019 AYTSoru 20

Kolay

Katsayı oranıyla ortalama tükenme hızı

2\text{N}_2\text{O}(\text{g}) \longrightarrow 2\text{N}_2(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g})

Bu tepkime başladıktan $150$ s sonra ortamdaki $\text{O}_2$ derişimi $0{,}0030$ mol/L oluyor.

Buna göre $\text{N}_2\text{O}$ ’nun ortalama tükenme hızı kaç $\text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ ’dir?

ÖSYM kitapçığında gör (s. 42)

Çözüm

$\text{O}_2$ ’nin ortalama oluşma hızı: $\dfrac{0{,}0030}{150} = 2{,}0 \times 10^{-5}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .
$1$ mol $\text{O}_2$ oluşurken $2$ mol $\text{N}_2\text{O}$ harcanır: $\text{N}_2\text{O}$ iki kat hızlı tükenir.
$2 \cdot 2{,}0 \times 10^{-5} = 4{,}0 \times 10^{-5}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ .
Tuzak: katsayıyı hesaba katmayan $\text{O}_2$ ’nin hızını, yani D’yi işaretler.

Cevap: C

Özgün sorular

Özgün soru1

Kolay

Homojen ve heterojen faz tepkimeleri

Aşağıdaki tepkimeler veriliyor:

I. $\text{C}(\text{k}) + \text{O}_2(\text{g}) \longrightarrow \text{CO}_2(\text{g})$
II. $2\text{NO}(\text{g}) + \text{O}_2(\text{g}) \longrightarrow 2\text{NO}_2(\text{g})$
III. $\text{Mg}(\text{k}) + 2\text{HCl}(\text{suda}) \longrightarrow \text{MgCl}_2(\text{suda}) + \text{H}_2(\text{g})$

Bu tepkimelerden hangileri heterojen faz tepkimesidir?

Çözüm

Bütün maddeler aynı fiziksel hâldeyse homojen, en az biri farklıysa heterojen faz tepkimesidir.
I: karbon katı, oksijen gaz. Heterojen.
II: bütün maddeler gaz. Homojen.
III: magnezyum katı, asit sulu çözelti, hidrojen gaz. Heterojen.
Tuzak: I’de oksijen ve karbon dioksit gaz diye tepkimeyi homojen saymak; katı karbon ayrı bir fazdır.

Cevap: C

Özgün soru2

Orta

Gaz hacminden kütlece harcanma hızı

Isıtılan kireç taşı bozunuyor:

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

Bozunma başladıktan $50$ s sonra çıkan gaz toplanıyor; hacmi NŞ’da $2{,}24$ L ölçülüyor.

Buna göre $\text{CaCO}_3$ ’ün kütlece ortalama harcanma hızı kaç g/s’dir?

( $\text{CaCO}_3 = 100$ g/mol, $\text{CO}_2 = 44$ g/mol)

İpucu

Hacmi önce mole çevir. Katsayı oranı mol sayıları arasındadır; kütleye en son geç.

Çözüm

$n_{\text{CO}_2} = \dfrac{2{,}24}{22{,}4} = 0{,}10$ mol.
Katsayılar $1 : 1$ : $0{,}10$ mol $\text{CaCO}_3$ harcandı, yani $0{,}10 \cdot 100 = 10$ g.
Hız: $\dfrac{10}{50} = 0{,}20$ g/s.
Tuzaklar: A mol/s, B L/s cinsinden hızdır; C, $\text{CO}_2$ ’nin kütlece oluşma hızıdır; E süreye bölünmemiş kütledir.

Cevap: D

Özgün soru3

Zor

Mol sayısından derişim ve katsayılarla hızlar

$2$ L’lik kapalı bir kapta

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

tepkimesi yürüyor. Başlangıçta kapta $1{,}0$ mol $\text{N}_2$ ve $3{,}0$ mol $\text{H}_2$ vardır; $50$ s sonra kaptaki $\text{NH}_3$ $0{,}40$ moldür.

Buna göre ilk $50$ s ile ilgili,

I. $\text{NH}_3$ ’ün ortalama oluşma hızı $4{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ ’dir.
II. $\text{H}_2$ ’nin ortalama tükenme hızı $1{,}2 \times 10^{-2}$ mol/s’dir.
III. $\text{N}_2$ ’nin ortalama tükenme hızı $4{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ ’dir.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

İpucu

Birimlere dikkat: biri mol/s, ötekiler $\text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ . Mol değişimlerini katsayılarla bul, derişime kabın hacmiyle geç.

Çözüm

Mol değişimleri: $\text{NH}_3$ $+0{,}40$ , $\text{H}_2$ $-0{,}60$ , $\text{N}_2$ $-0{,}20$ mol.
I: $[\text{NH}_3]$ $\dfrac{0{,}40}{2} = 0{,}20$ mol/L arttı; $\dfrac{0{,}20}{50} = 4{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ . Doğru.
II: $\dfrac{0{,}60}{50} = 1{,}2 \times 10^{-2}$ mol/s. Doğru.
III: $[\text{N}_2]$ $0{,}10$ mol/L azaldı; $\dfrac{0{,}10}{50} = 2{,}0 \times 10^{-3}\ \text{mol L}^{-1}\,\text{s}^{-1}$ . Yanlış.
Tuzak: $\text{N}_2$ ’nin hızını $\text{NH}_3$ ’ünkine eşit sanmak (E) ya da I’de kabın hacmine bölmeyi unutup $8{,}0 \times 10^{-3}$ bulmak.

Cevap: C

Özgün soru4

Orta

İleri ve geri aktivasyon enerjisi

Bir tepkimede girenlerin potansiyel enerjisi $30$ kJ, ileri aktivasyon enerjisi $90$ kJ ve entalpi değişimi $\Delta H = +60$ kJ’dir.

Buna göre,

I. Aktifleşmiş kompleksin potansiyel enerjisi $120$ kJ’dir.
II. Geri tepkimenin aktivasyon enerjisi $150$ kJ’dir.
III. Aynı koşullarda geri tepkime ileri tepkimeden hızlıdır.

yargılarından hangileri doğrudur?

İpucu

Girenler, ürünler ve tepe için birer düzey çiz. $\Delta H = E_{a,\text{ileri}} - E_{a,\text{geri}}$ .

Çözüm

Tepe: $30 + 90 = 120$ kJ. I doğru.
Ürünler: $30 + 60 = 90$ kJ; $E_{a,\text{geri}} = 120 - 90 = 30$ kJ. II yanlış.
Geri yönün eşiği ( $30$ kJ) ileri yönünkinden ( $90$ kJ) küçük; aynı koşullarda geri tepkime daha hızlıdır. III doğru.
Tuzak: $\Delta H$ ’yi ileri aktivasyon enerjisine ekleyip $150$ kJ bulmak; endotermikte geri eşik daha alçaktır.

Cevap: E

Özgün soru5

Kolay

Çarpışma teorisi

Çarpışma teorisine göre,

I. Tanecikler arasındaki her çarpışma ürün oluşturur.
II. Etkin çarpışma için tanecikler uygun yönelmeyle çarpışmalıdır.
III. Aynı koşullarda aktivasyon enerjisi büyük olan tepkimede etkin çarpışmaların oranı daha küçüktür.

yargılarından hangileri doğrudur?

Çözüm

I: Çarpışmaların çoğu ürün vermez; yalnız yeterli enerjili ve uygun yönelmeli olanlar etkindir. Yanlış.
II: Uygun yönelme, etkin çarpışmanın iki şartından biridir. Doğru.
III: Eşik yükseldikçe onu aşan tanecik azalır, etkin çarpışma oranı küçülür. Doğru.
Tuzak: "çarpışma = tepkime" sanıp I’i doğru saymak.

Cevap: D

Her çarpışma tepkime değildir

1. Tepkime İçin Tanecikler Çarpışmalı

Uç uca seker, yan yana tepkimeye girer

2. Eşik Enerjisi: Aktivasyon Enerjisi

Yavaş çift seker, hızlı çift eşiği aşar

3. Tepede Aktifleşmiş Kompleks Durur

Çarpışma anı ağır çekimde

4. Potansiyel Enerji Grafiği: İleri ve Geri EaE_aEa​

Bilye tepeyi iki yandan aşabilir

Grafikten enerjileri okumak

Endotermik tepkimede geri aktivasyon enerjisi

1. Ortalama Hız: Değişim Bölü Süre

Derişimler değişirken kiriş çiziliyor

Dakika ve saniye cinsinden ortalama hız

2. Katsayılar Hızları Birbirine Bağlar

Bir N2\text{N}_2N2​ giderken üç H2\text{H}_2H2​ gider, iki NH3\text{NH}_3NH3​ gelir

Amonyak sentezinde hızlar

3. Hız Mol, Kütle ve Gaz Hacmiyle de Yazılır

Şırınga dolarken magnezyum şerit inceliyor

Mermer ve asit

4. Homojen ve Heterojen Tepkimeler

Gaz kabında her yer, katıda yalnız yüzey

1. Tablodan Aralık Aralık Hız

Gaz şırıngasıyla magnezyum deneyi

2. Derişim Grafiğinden Denklem

Üç eğriden tepkime denklemi

Özgün sorular

4. Potansiyel Enerji Grafiği: İleri ve Geri $E_a$

Bir $\text{N}_2$ giderken üç $\text{H}_2$ gider, iki $\text{NH}_3$ gelir