Back to chapter

14.5:

Reaksiyon Katsayısı

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Reaction Quotient

Languages

Share

Denge sabiti ifadesi, her birinin kendi stokiyometrik katsayıları üssü olarak alınmış, ürünler C ve D molar konsantrasyonları bölü dengedeki A ve B reaktanları olarak yazılır. Çözüldüğünde, ifade denge sabiti Kc’ye eşit olacaktır. Herhangi bir konsantrasyondaki reaktanlar ve ürünler için aynı formda bir ifade de yazılabilir ve hesaplanan miktar reaksiyon katsayısı, Qc, olarak bilinir.Qc gibi, Qp ifadesi de kısmi basınçlar kullanılarak gaz reaksiyonları için yazılabilir. K, konsantrasyondan bağımsız olarak belirli bir sıcaklıkta sabit kalırken, reaksiyon ürünlere veya reaktanlara doğru ilerledikçe Q’nun değeri değişir. Reaksiyon katsayısı, dengeye ulaşmak için bir reaksiyonun ilerleyeceği yönü belirlemek için kullanılabilir.Belirli bir reaksiyonun başlangıcında, ürünlerin konsantrasyonu sıfır ise, reaksiyon katsayısı sıfırdır. Paydadaki reaktanların konsantrasyonu yüksek olduğunda, yani Q, K’den küçükse, reaksiyon, sistem dengeye ulaşana kadar daha fazla ürün sentezlemek için sağa hareket edecektir. Reaktanların konsantrasyonu sıfır ise, reaksiyon katsayısı sonsuzdur.Paydaki ürünlerin konsantrasyonu yüksek olduğunda, Q, K’den daha büyükse, reaksiyon sola kayarak daha fazla reaktan üretecektir. Q, K’ye eşitse, sistem dengededir ve ileri ve geri reaksiyonların hızı eşittir. Denge sabiti 50 verilen reaksiyonu düşünün.Reaksiyon karışımı 0, 20 molar hidrojen, 0, 20 molar iyot ve 1, 7 molar hidrojen iyodür içeriyorsa, gösterilen reaksiyonun yönü Q’nun hesaplanmasıyla belirlenebilir. Verilen konsantrasyonları ifadeye koyarsak, Q 72’ye eşittir ki bu K’dan büyüktür. Bu nedenle, tepkime sola doğru kayacaktır.

14.5:

Reaksiyon Katsayısı

Tersinir bir reaksiyonun durumu, reaksiyon katsayısı (Q) değerlendirilerek uygun şekilde belirlenir. m A + n B ⇌ x C + y D tarafından tanımlanan tersinir bir reaksiyon için, reaksiyon katsayısı doğrudan dengeli denklemin stokiyometrisinden türetilir

Burada alt simge c, ifadede molar konsantrasyonların kullanımını gösterir. Eğer reaktanlar ve ürünler gaz halinde ise, kısmi basınçlar kullanılarak bir reaksiyon bölümü benzer şekilde türetilebilir:

Yukarıdaki reaksiyon katsayısı denklemlerinin,mutlak değerleri yerine konsantrasyonlar ve basınçlar için göreceli değerlerini kullanan daha titiz ifadelerin basitleştirilmesi olduğunu unutmayın. Bu nispi konsantrasyon ve basınç değerleri boyutsuzdur (birimleri yoktur); sonuç olarak, reaksiyon katsayıları da öyledir.

Q ‘nun sayısal değeri, reaksiyon dengeye doğru ilerlerken değişir; bu nedenle, reaksiyonun durumunun yararlı bir göstergesi olarak hizmet edebilir. Bu noktayı açıklamak için sülfür dioksitin oksidasyonunu düşünün:

Burada iki farklı deneysel senaryo mümkündür, bunlardan biri bu reaksiyonun sadece reaktanların bir karışımı ile başlatıldığı, yani SO2 ve O2 ve diğeri sadece bir ürünle başlayan, yani SO3. Sadece reaktanların bir karışımı ile başlayan reaksiyon için, Q başlangıçta sıfıra eşittir:

Reaksiyon ileri yönde dengeye doğru ilerledikçe, reaktan konsantrasyonları azalır (QC paydası gibi), ürün konsantrasyonu artar (QC paydası gibi) ve sonuç olarak reaksiyon katsayısı artar. Denge sağlandığında, reaktanların ve ürünün konsantrasyonları, QCdeğeri gibi sabit kalır.

Eğer reaksiyon sadece ürün ile başlıyorsa, QC değeri başlangıçta tanımlanmamıştır (ölçülemez derecede büyük veya sonsuz):

Bu durumda, reaksiyon ters yönde dengeye doğru ilerler. Ürün konsantrasyonu ve QC payları zamanla azalır, reaktan konsantrasyonları ve QC paydası artar ve reaksiyon katsayısı dengede sabit hale gelene kadar azalır. Bir sistem tarafından dengede sergilenen Q ‘nun sabit değerine denge sabiti denirK:

Reaksiyon Katsayılarının Değerlendirilmesi

Gaz halindeki azot dioksit bu denkleme göre dinitrojen tetroksit oluşturur:

1,0 L’lik bir flaska 25 °C ‘de 0,10 mol NO2 eklendiğinde, konsantrasyon dengede [NO2] = 0,016 M ve [N2O4] = 0,042 M olacak şekilde değişir. Herhangi bir ürün oluşmadan önce, [NO2] = 0,10 M ve [N2O4] = 0 M. Dolayısıyla,

Dengede,

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 13.2 Equilibrium Constants.

Suggested Reading

  1. Lederer, Robert. "The Reaction Quotient Is Unnecessary To Solve Equilibrium Problems: No Problems with Q." Journal of Chemical Education 82, no. 8 (2005): 1149. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed082p1149.2