TEPKİME HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER
3. TEMAS YÜZEYİ
Heterojen tepkimelerde temas yüzeyinin artması ile tanecikler arasındaki çarpışma sayısı artacağından tepkime hızı da artar.
Temas yüzeyinin artması hız sabitini (k) artırır.
Tepkimeye giren katıların toz haline getirilmesi te-mas yüzeyini artırır ve tepkimeyi hızlandırır.
Örneğin; aynı koşullarda gerçekleşen
Zn(k) + 2HCI(suda) $ ZnCI2(suda) + H2(g) tepkimesinin
III II
I
1M HCl(suda) 1M HCl(suda) 1M HCl(suda)
100 mL t°C 100 mL t°C 100 mL t°C
mgram Zn(k) mgram Zn(k) mgram Zn(k)
• Hızları: III > II > I
• Hız sabitleri k1 < k2 < k3 şeklinde sıralanır.
ÖRNEK
31
Mg(k) + 2HNO3(suda)$ Mg(NO3)2(suda) + H2(g)
tepkimesinde aynı sıcaklıkta üç ayrı kaptaki eşit derişim ve hacimli HNO3 sulu çözeltilerine,
1. kaba m gram Mg tozu 2. kaba m gram Mg parçaları 3. kaba m gram Mg şerit
ekleniyor. Tepkimedeki gözlem sonuçları aşağıda verilmiştir.
• H2 gazının çıkış hızları 1. kap > 2. kap > 3. kap şek-lindedir.
• Tepkimede açığa çıkan toplam H2 gazı miktarları ara-sındaki ilişki 1. kap = 2. kap = 3. kap şeklindedir.
Buna göre,
I. Tanecik boyutu küçüldükçe temas yüzeyi artar.
II. Temas yüzeyi arttıkça tepkime hızı artar.
III. I., II. ve III. kaplardaki hız sabitleri arasındaki ilişki k1 = k2 = k3 tür.
yargılarından hangileri yanlıştır?
A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) I ve III E) II ve III
Tanecik boyutu küçüldükçe temas yüzeyi ve buna bağlı olarak tepkime hızları artar. (I. ve II. öncül doğru) Temas yüzeyinin artması hız sabiti "k" nın değerini artırır.
Cevap B
ÖRNEK
30
Tek basamakta gerçekleşen 2X(g)$ Z(g) + T(g)
tepkimesinde sabit sıcaklıkta X derişimi 2 katına çı-karılırsa;
I. Etkin çarpışma sayısı artar.
II. Tepkime hızı 4 katına çıkar.
III. Aktivasyon enerjisi azalır.
değişimlerinden hangileri gerçekleşmez?
A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II D) II ve III E) I ve III
• Etkin çarpışma sayısı artar.
• Hız denklemi j = k.[X]2 şeklindedir.
Bu nedenle X derişiminin 2 katına çıkması, hızı 4 ka-tına çıkarır.
• Derişimin değişmesi aktivasyon enerjisini değiştirmez.
Cevap B Zaman II
I H2 gazı miktarı
21
Kimyasal Tepkimelerde Hız
www.aydinyayinlari.com.tr 6. MODÜL 11. SINIF
33. E 34. E 32. D
4. SICAKLIK
Bir tepkime ister endotermik isterse ekzotermik ol-sun sıcaklık artışı bütün tepkimelerin hızlarını artırır.
Sıcaklık artırılırsa;
• Taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artar.
• Taneciklerin ortalama hızları artar.
• Etkin çarpışma sayısı artar.
• Tepkime hızı artar.
• Aktivasyon enerjisi değişmez.
• Hız sabiti “k” artar.
T1 T2
Kinetik enerji T: Sıcaklık Ea: Aktivasyon Enerjisi
Eşik enerjisi Tanecik sayısı
Ea
Grafiğe göre;
• Sıcaklığı artırmak aktifleşmiş kompleks oluştura-bilecek tanecik sayısını artırır.
• Eşik enerjisi (Ea) değişmez.
• Tepkime mekanizması değişmez.
• Ea değerini aşan çizgilerin altındaki taralı alan art-tıkça sıcaklık değeri büyür. Buna göre T2 > T1'dir.
ÖRNEK
32
Gaz fazında gerçekleşen kimyasal bir tepkimede sıcak-lık artırılıyor.
Buna göre,
I. Ortalama kinetik enerji artar.
II. Tepkimenin mekanizması değişir.
III. Birim zamanda gerçekleşen etkin çarpışma sayısı artar.
yargılarından hangileri doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III
• Sıcaklık artışı ortalama kinetik enerjiyi artırır.
• Tepkimenin izlediği yolu ve tepkime mekanizmasını değiştirmez.
• Birim zamandaki çarpışma sayısını artırır.
Cevap D
ÖRNEK
33
Kinetik enerji Tanecik sayısı
Ea
T1 T2
Bir kimyasal tepkimede T1 sıcaklığı T2 sıcaklığı ve her iki sıcaklıkta aktifleşme enerjisini aşan tanecik sayıları gra-fikte gösterilmiştir.
Buna göre, I. T1 > T2'dir.
II. Tepkime T1 sıcaklığında daha hızlıdır.
III. Her iki sıcaklıkta da eşik enerjisi aynıdır.
yargılarından hangileri doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III
• T1'de eşik enerjisinin aşan tanecik sayısı daha fazla ol-duğundan T1 > T2'dir. (I. öncül doğru)
• Sıcaklıklar arasındaki ilişki T1 > T2 olduğundan T1 sı-caklığında tepkime daha hızlıdır. (II. öncül doğru)
• Eşik enerjisi sıcaklıkla değişmez. Grafikte de tek bir eşik enerjisi gösterilmiştir. (III. öncül doğru)
Cevap E
ÖRNEK
34
Gaz fazında ve aynı koşullarda gerçekleşen, I. X + Y $ Z + L
II. X $ T + K
I ve II numaralı tepkimelerden I. sinin ekzotermik II. sinin endotermik olduğu bilinmektedir. Tepkimelerin bulundu-ğu ortamlarda sıcaklık bir miktar artırılıyor.
Buna göre, I. Tepkime hızı
II. Hız sabiti "k"nın değeri
III. Aktifleşmiş kompleks oluşturabilecek tanecik sayısı niceliklerinden hangileri her iki tepkime için de ar-tar?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III
Sıcaklığın artması endotermik veya ekzotermik olması önemsenmeden bütün tepkimelerin hızlarını ve hız sabit-lerini artırır.
Aktifleşmiş kompleks oluşturabilecek tanecik sayısı yani etkin çarpışma sayısı sıcaklık arttığı için artar.
Cevap E
22
Kimyasal Tepkimelerde Hız www.aydinyayinlari.com.tr
11. SINIF 6. MODÜL
35. E
5. KATALİZÖR
Bir kimyasal tepkimeye sonradan ilave edilen mik-tar ve kimyasal yapı bakımından değişmeden çıkan maddelere katalizör denir.
Tepkimeyi hızlandıran maddelere pozitif katalizör, yavaşlatan maddelere ise inhibitör ya da negatif katalizör denir.
Katalizör denildiğinde genellikle pozitif katalizör ak-la gelmelidir.
NOT
Katalizör tepkimeye girenlerle aynı fiziksel halde (fazda) ise homojen katalizör, farklı fiziksel halde (fazda) ise heterojen katalizör olarak ifade edilir.
Katalizörler
✦ Bir tepkimeyi başlatmaz veya sonlandıramaz.
✦ Tepkimenin yönünü değiştiremez.
✦ Toplam oluşacak madde miktarını değiştiremez.
✦ Hız sabiti “k” yı artırır.
✦ Aktivasyon enerjisini değiştiren tek faktördür.
Katalizörler aktivasyon enerjisini azaltır. Ancak Eai ve Eag’yi aynı miktar azalttığı için tepkime entalpisini (DH) değiştirmez.
DH a
Eai ve Eag’yi a – b kadar (aynı miktar) azaltır.
b Eai Eag
Katalizörsüz
Katalizörlü
Tepkime koordinatı Potansiyel enerji (kj)
Eai Eag
Ea'i ve Ea'g katalizörlü tepkimenin aktivasyon enerjileri
✦ Katalizör bir tepkimenin mekanizmasını değişti-rebilir. Tek basamaklı bir tepkimeyi daha düşük enerjili ve çok basamaklı (mekanizmalı) hale ge-tirebilir.
Tepkime koordinatı Potansiyel enerji (kj)
Katalizörlü Katalizörsüz
✦ Katalizör mekanizmalı bir tepkimede yavaş ba-samağa etki eder.
✦ Katalizör birim zamanda eşik enerjisini aşan ta-necik sayısını artırır.
Kinetik Enerji
Katalizörsüz
Ea1 Ea1
Ea2 Molekül sayısı
Katalizörlü Ea2
k hız sabitini etkileyen faktörler;
1. Maddenin cinsi 2. Temas yüzeyi 3. Sıcaklık 4. Katalizör'dür.
NOT
ÖRNEK
35
Katalizörlerle ilgili;
I. Tepkimede basamak sayısını artırabilirler.
II. Tepkime entalpisini (∆H) değiştirmezler.
III. Tepkime sonunda kimyasal yapıları değişmez.
yargılarından hangileri doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III
• Katalizörler tepkime mekanizmasını değiştirebilirler.
(I. öncül doğru)
• İleri ve geri aktivasyon enerjisini aynı miktar azalttık-ları için ∆H'ı değiştirmezler. (II. öncül doğru)
• Tepkimeden kimyasal yapı bakımından değişikliğe uğramadan çıkarlar. (III. öncül doğru)
Cevap E
23
Kimyasal Tepkimelerde Hız
www.aydinyayinlari.com.tr 6. MODÜL 11. SINIF
37. A 36. a) 3 b) b kj c) 1. ekzotermik, 2. endotermik, 3. ekzotermik, net
tepkime ekzotermik d) I - III - II e) d değişmez, b azalır f) II. basamak
ÖRNEK
36
2XY(g) + Y2(g)$ X2Y4(g)
tepkimesinin potansiyel enerji - tepkime koordinatı grafiği aşağıdaki gibidir.
Tepkime koordinatı Potansiyel enerji (kj)
I II III
a
b d
c
Bu tepkime için aşağıdaki soruları cevaplayınız.
a) Tepkime kaç basamaklıdır?
b) Yavaş basamağın aktivasyon enerjisi kaç kj dür?
c) Net tepkime ve basamakların endotermik mi yoksa ekzotermik mi olduğunu belirleyiniz.
d) Basamaklar hızlıdan yavaşa nasıl sıralanır?
e) Katalizör b ve d değerlerini nasıl etkiler?
f) Katalizör hangi basamağa etki ederek tepkime hızı-nı arttırır?
a) 3 basamaklıdır.
b) b kj dür.
c) 1. basamak ekzotermik 2. basamak endotermik 3. basamak ekzotermik net tepkime ekzotermik d) I - III - II
e) d yi değiştirmez b yi azaltır
f) Katalizörler yavaş basamağa etki ederek tepkime hızı-nı artırır. Eşik enerjisi büyük basamak olan II. basama-ğa etki eder.
ÖRNEK
37
X
Y
Girenler
Ürünler
Tepkime koordinatı Potansiyel enerji (kj)
Katalizörlü ileri aktivasyon enerjisi
Katalizörlü geri aktivasyon enerjisi Katalizörsüz ileri
aktivasyon enerjisi Katalizörsüz geri
aktivasyon enerjisi
Yukarıda aynı koşullarda gerçekleşen bir kimyasal tep-kimeye ait katalizörlü ve katalizörsüz potansiyel enerji–
tepkime koordinatı grafikleri verilmiştir.
Buna göre,
I. X ileri ve geri aktivasyon enerjisindeki azalma mik-tarını gösterir.
II. Katalizör ileri ve geri aktivasyon enerjisini aynı mik-tar azaltmıştır.
III. Y tepkime entalpisini göstermektedir.
IV. Katalizör ilavesi girenlerin ve ürünlerin enerjilerini değiştirmemiştir.
V. Tepkimede kullanılan katalizör heterojen katalizör-dür.
yargılarından hangisine ulaşılamaz?
A) V B) IV C) III D) II E) I
• Hem ileri hem de geri aktivasyon enerjisindeki azalma aynı olup X ile gösterilmiştir. (I. ve II. öncüller doğru)
• Ürünler ve girenler arasındaki enerji farkı (∆H) Y ile gösterilmiştir. (III. öncül doğru)
• Katalizörlü ve katalizörsüz eğrilerde girenlerin ve ürünlerin enerjileri toplamı aynıdır. (IV. öncül doğru)
• Katalizörün homojen mi yoksa heterojen mi olduğu grafikten çıkarılamaz. (V. öncül yanlış)
24
Kimyasal Tepkimelerde Hız
1. I. Ag+(suda) + Cl-(suda) $ AgCl(k) II. Mg2+(suda) + S2-(suda) $ MgS(k) III. Mg2++ 2Cl-(suda) $ MgCl2(k)
IV. Sn6+(suda) + 2Fe2+(suda) $ Sn4+(suda) + 2Fe3+
Yukarıda aynı ortamda eşit derişimli iyon-lar arasındaki tepkime hıziyon-ları arasındaki ilişki II > I > III > IV şeklinde olduğuna göre;
I. Zıt yüklü iyonlar arasındaki tepkimeler aynı yük- lü iyonlar arasındaki tepkimelerden daha hızlı-dır.
II. Zıt yüklü iyon sayısı arttıkça tepkime yavaşlar.
III. Zıt yüklü iyonların yük büyüklüğü arttıkça tepki-me hızı artar.
yorumlarından hangilerine ulaşılabilir?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III
2. Tanecik sayısı
Ea Ek
II Tanecik sayısı
Ea Ek
I
Bir kimyasal reaksiyona ait tanecik sayısı - kinetik enerji (Ek) grafiği şekil I deki gibidir.
Bu tepkimeye yapılan bir işlem sonucunda şe-kil II deki grafik elde edildiğine göre tepkime ile ilgili aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?
A) Tepkimenin sıcaklığı artırılmıştır.
B) Tepkimeye katalizör ilave edilmiştir.
C) Tepkimede birim zamandaki etkin çarpışma sa-yısı artmıştır.
D) Tepkimenin hız sabiti “k” artmıştır.
E) Tepkimenin eşik enerjisi düşmüştür.
3.
2X2 + Y2 2X2Y M
İdeal piston Gaz fazında ve sa-bit sıcaklıkta ger-çekleşen yandaki tepkime tek adımda gerçekleşmmekte-dir. Bu tepkimeye diğer koşullar sabit olmak üzere;
I. işlem: Piston sabit tutularak X2 gazı ekleme II. işlem: Piston üzerine ağırlık koyma III. işlem: M musluğundan He gazı ekleme IV. işlem: Piston sabit tutularak X2Y gazı ekleme
işlemleri ayrı ayrı uygulanırsa her bir işlem so-nucunda tepkime hızındaki değişim ile ilgili aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?
A) Sabit hacimde X2 gazı ekleme, X2 derişimini ar-tıracağından tepkime hızı artar.
B) Piston üzerine ağırlık koyma, hacmi küçülterek X2 ve Y2 derişimlerini artıracağından tepkime hızı artar.
C) He gazı eklemek hacmi artıracağından X2 ve Y2 derişimlerini azaltır ve hız azalır.
D) X2 Y gazı hız denkleminde yer almadığından de-rişiminin değişmesi hızı etkilemez.
E) Birim zamanda oluşacak X2 Y derişimini artıran-lar I. ve III. işlemlerdir.
4. X2(g) + 2Y2(k) $ 2XY2(g)
tepkimesi tek adımda sabit sıcaklıkta gerçekle-şirken tepkimeye ayrı ayrı yapılan
I. X2 derişimi 3 katına çıkarılırken, Y2 miktarı sabit tutulursa, tepkime hızı 9 katına çıkar.
II. Tepkime kabının hacmi yarıya indirilirse tepki-me hızı 2 katına çıkar.
III. Y2 miktarını 2 katına çıkarılırken, X2 derişimi sabit tutulursa tepkime hızı 4 katına çıkar.
işlemler sonucundaki yargılarından hangileri doğrudur?
A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II D) II ve III E) I ve III
TEST - 6
3. E 4. A 1. E 2. A
25
Kimyasal Tepkimelerde Hız
TEST - 7
1. Molekül sayısı
Kinetik enerji Eşik enerjisi
T1 T2
Bir kimyasal tepkimenin farklı sıcaklıklarda çizilen molekül sayısı - kinetik enerjisi grafiği yukarıda ve-rilmiştir.
Bu tepkimenin sıcaklığı T1 den T2’ye değiştiril-diğinde;
I. Eşik enerjisi azalmıştır.
II. Sıcaklık ve hız sabiti “k” azalmıştır.
III. Birim zamanda eşik enerjisini aşan tanecik sa-yısı azalmıştır.
değişimlerinden hangileri gerçekleşmez?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) II ve III
2. Potansiyel enerji
Y + Z
Tepkime koordinatı X
III
X(g)$ Y(g) + Z(g)
tepkimesine ait potansiyel enerji - tepkime koordi-natı grafiği I. eğrideki gibidir.
Bu tepkimeye aynı koşullarda T gazı eklendi-ğinde II. eğri elde edildiğine göre tepkime ile il-gili aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?
A) Girenlerin ve ürünlerin potansiyel enerjileri de-ğişmemiştir.
B) İleri ve geri aktivasyon enerjisi aynı miktarda azalmıştır.
C) Tepkime entalpisi (DH) değişmemiştir.
D) T maddesi homojen katalizördür.
E) Tepkimede basamak sayısı artmıştır.
3. I. 2NO(g) + O2(g) $ N2O4(g) II. Ca2+(suda) + S2-(suda) $ CaS(k) III. H2(g) + I2(g) $ 2HI(g)
IV. 2Cl-(suda) + ClO-3(suda) $ 3ClO-(suda)
Yukarıdaki tepkimelerin hızlarının büyükten küçüğe doğru sıralanışı aşağıdakilerden han-gisinde doğru verilmiştir?
A) I, III, IV, II B) II, IV, I, III C) II, IV, III, I D) IV, II, I, III E) IV, III, I, II
4. Potansiyel Enerji I
II
Potansiyel Enerji
Tepkime koordinatı
a b Tepkime
koordinatı I
II
Yukarıda iki farklı kimyasal tepkimeye ait potansi-yel enerji - tepkime koordinatı grafikleri I numaralı eğriler ile gösterilmiştir. Bu tepkimelere aynı koşul-larda uygun katalizörler eklenince oluşan eğriler II numara ile belirtilmiştir.
Buna göre yukarıda verilen grafikler yorumlan-dığında;
I. Tepkimeye katalizör ilavesi basamak sayısını artırır.
II. Katalizörler aktifleşmiş kompleksin potansiyel enerjisini düşürür.
III. Katalizörler ileri aktivasyon enerjisini ve hızı ar-tırır.
yargılarından hangileri her zaman doğrudur?
A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I ve III
3. C 4. B 1. A 2. E
26
Kimyasal Tepkimelerde Hız
4. A 5. A 6. E 1. B 2. A 3. A
TEST - 8
1. Molekül yüzdesi
Kinetik enerji Ea2 Ea1
Bir kimyasal tepkimenin molekül yüzdesi - kine-tik enerji dağılım eğrisi ile eşik enerjileri yukarıdaki grafikte verilmiştir.
Buna göre, bu tepkime ile ilgili;
I. Eşik enerjisi Ea1 iken pozitif katalizör kullanılır-sa eşik enerjisi Ea2 değerine düşürülebilir.
II. Sıcaklık artırılırsa eşik enerjisi değeri değiş-mez.
III. Tepkimenin hızı Ea1 değerinde Ea2 değerinde-kinden daha yüksektir.
yargılarından hangileri yanlıştır?
A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II D) I ve III E) II ve III
2. I. Fe2+(suda) + Cu2+(suda) $ Fe3+(suda) + Cu+(suda) II. C3H4(g) + 4O2(g)$ 3CO2(g) + 2H2O(g) III. C5H12(s) + 8O2(g)$ 5CO2(g) + 6H2O
Aynı koşullarda gerçekleşen yukarıdaki tepki-melerin hızları arasındaki ilişki aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?
A) I > II > III B) II > III > I C) III > II > I D) I > III > II E) II > I > III