Özel Ders

REAKSİYON HIZLARININ HESAPLANMASI

11. sınıflar kimya dersi konusu. Kimyasal tepkimelerde hız hesaplamaları. İleri aktivasyon enerjisi ve geri aktivasyon enerjisinin hesaplanması. Konu anlatımı ve çözümlü örnekler.

Tepkime Hızı

Bir kimyasal reaksiyonda birim zamanda oluşan veya harcanan madde miktarının birim zamandaki değişimine tepkime hızı denir.

V =	Reaktiflerin Miktarındaki Değişme
	Zaman

V =	Ürünlerin Miktarındaki Değişme
	Zaman

Madde miktarı; Molarite, mol sayısı, hacim, kütle, basınç cinsinden alınabilir.

Zaman aralığı saniye, dakika, saat, gün, hafta, ay ve yıl olarak alınabilir.

Zaman aralığının nasıl seçileceği tepkime hızına bağlı olarak değişir.

Bu arada hız için uygun birimin belirtilmesi gerektiğini de hatırlayalım. Ölçümü yapılan maddenin fiziksel durumuna ve zamana göre; M/s, n/gün, atm/saat gibi hız birimleri kullanılabilir.

Soru – 1

Normal koşullarda gerçekleşen,

2SO_2(g)+ O_2(g) → 2SO_3(g) tepkimesine göre 90 saniyede 57,6 g SO₂ harcanmıştır.

Buna göre O₂ nin harcanma hızını mol/s cinsinden hesaplayınız.

Çözüm – 1

Tepkime denklemine göre 2 mol SO₂ harcandığında 1 mol O₂ harcanmaktadır.

57,6 g SO₂ → 57,6/64 = 0,9 moldür.

Harcanan O₂ nin mol sayısı ise 0,9/2 = 0,45 mol olur.

0,45 mol O₂ 90 s

x mol 1

x = 0,005 mol

O₂ nin harcanma hızı;

V = 0,005 mol/s

Yani 1 saniyede 0,005 mol O₂ harcanır. 1 mol O₂,

0,005 mol 1 s de

1 mol t

t = 200 s

Buna göre 1 mol O₂ ve 2 mol SO₂ den 2 mol SO₃ oluşması 200 s sürmektedir.

Soru – 2

Yukarıdaki soruda O₂ nin harcanma hızını L/s cinsinden hesaplayınız.

Çözüm – 2

Yukarıdaki hesaplamaya göre 90 s de 0,45 mol O₂ oluşuyordu. 0,45 mol O₂ N.K. da 22,4 . 0,45 = 10,08 L eder.

90 s de 10,08 L

1 s de x

x =	10,08
	90

= 0,112 L

1 saniyede 0,112 L O₂ harcanmaktadır. O₂ nin harcanma hızı,

V = 0,112 L/s = 112 mL/s dir.

Soru – 3

4 L lik bir kapta 80 g CH₄ gazı O₂ ile yakılıyor. CH₄ ün tamamının yanması 250 s sürüyor.

Buna göre CH₄’ün tükenme hızını Molarite/s cinsinden hesaplayınız.

(C:12, O: 16, H: 1)

Çözüm – 3

CH₄ ün yanma tepkimesi,

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Şeklindedir.

80 g CH₄, 80/16 = 5 moldür.

Molarite, 1 L kapta bulunan maddenin mol sayısıdır.

M =	5 mol	= 1,25 mol/L
	4 L

1,25 Molar CH4 ün harcanması 250 saniye sürmüştür. 1 saniyede harcanan CH4 miktarı,

V = 1,25/250

= 0,005 mol/L.s dir.

Soru – 4

48 g CH₄ ün O₂ ile tamamen yakılması 75 s sürmektedir.

Buna göre H₂O nun oluşma hızını mol/s cinsinden hesaplayınız.

(C:12, H:1, O:16)

Çözüm – 4

48 g CH₄, 48/16 = 3 moldür.

Tepkime denklemini yazalım.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Denklemine göre 3 mol CH₄ harcanırken 6 mol H₂O oluşmaktadır.

6 mol H₂O nun oluşması 75 s sürmüştür.

6 mol H₂O 75 s de

x mol 1 s’de

x = 0,08 mol

0,08 mol H₂O 1 saniyede oluşmaktadır. Hız denklemi,

V = 0,08 mol/s şeklinde yazılır.

Soru – 5

X₂Y₄ + 2Y → X₂Y₆

Tepkimesi veriliyor.

İleri tepkimenin eşik enerjisi (E_ai) 140 kJ, geri tepkimenin eşik enerjisi (E_ag) 305 kJ dür.

X₂Y₆ nın oluşma ısısı -140 kJ olduğuna göre olduğuna göre X₂Y₄ bileşiğinin molar oluşum ısısını hesaplayınız.

Çözüm – 5

Ürünler ile reaktiflerin entalpileri toplamı tepkimenin entalpisini verir.

İleri aktivasyon enerjisi ile geri aktivasyon enerjisi arasındaki fark da tepkime entalpisini verir.

Bizim elimizde tepkime entalpisi ile ürünün entalpisi var. X₂Y₄ ün entalpisini hesaplayacağız.

ΔH = E_ai– E_ag

= 140 – 305 = –165 kJ

Şimdi entalpiyi veren başka bir eşitlik kullanacağız.

ΔH = Σ_ürünler – Σ_girenler

–165 kJ = –140 kJ – X₂Y₄

X₂Y₄ = 25 kJ

İleri ve geri aktivasyon enerjisinden tepkime entalpisini bulduk ve bunu kullanarak X₂Y₄bileşiğinin oluşum ısısını hesapladık.

Soru – 6

A + B₂ → AB₂

Tepkimesinin ileri aktivasyon enerjisi (E_ai) 128 kJ dür. Tepkime entalpisi -60 kJ olduğuna göre geri tepkimenin aktivasyon enerjisini (E_ag) hesaplayınız.

Çözüm – 6

Entalpiyi veren eşitliklerden birisi,

ΔH = E_ai – E_ag dir.

Bu eşitlikteki değerlerden ikisi elimizdedir.

- 60 kJ = 128 kJ – E_ag

E_ag = 188 kJ

Soru – 7

C ile O₂ nin CO₂ oluşturması tepkimesinde 5 mol C ve 5 mol O₂ reaksiyona sokuluyor. C katısı 10 saniyede tamamen yanıyor.

Buna göre CO₂ in oluşma hızını gram/s cinsinden hesaplayınız.

Çözüm – 7

Önce tepkime denklemini yazalım.

C + O₂ → CO₂