Kimyasal Denge, Asit-Baz ve Kuvvetli Asit-Kuvvetli Baz Titrasyonu

1. Tersinir Tepkimeler ve Kimyasal Denge

Ürünlerin de tepkimeye girerek yeniden girenleri oluşturabildiği tepkimelere tersinir tepkime denir (⇌ ile gösterilir). Örnek: N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g). Renksiz N₂O₄ ısıtılınca kahverengi NO₂ oluşur, soğutulunca renk açılır. Bu gözlem tepkimenin her iki yönde de yürüdüğünü gösterir. Tersinir tepkime kapalı kapta ilerlerken ileri tepkime hızı azalır, geri tepkime hızı artar. Hızlar eşitlenince dinamik denge kurulur.

• Dengede ileri hız = geri hız olur. Tepkime durmaz, makroskobik özellikler (renk, basınç, derişim) sabit kalır.
• Denge ancak kapalı sistemde kurulur.
• Dengeye ulaşıldığında girenlerin ve ürünlerin derişimleri sabit kalır, ancak eşit olmak zorunda değildir.
• Tepkime ağzı açık kapta gaz çıkışıyla yürüyorsa denge kurulamaz.

2. Denge Sabiti (Kc) ve Tepkime Bölümü (Q)

aA + bB ⇌ cC + dD tepkimesi için denge sabiti, denge derişimleriyle yazılır. Saf katı ve saf sıvıların derişimi sabit kabul edildiği için ifadeye yazılmaz. Suyun, çözücü olduğu seyreltik çözeltilerde ifadeye yazılmaz.

Kc = [C]ᶜ · [D]ᵈ / ([A]ᵃ · [B]ᵇ)

• Kc yalnızca sıcaklığa bağlıdır. Derişim, basınç veya katalizör Kc'yi değiştirmez.
• Tepkime ters yazılırsa K' = 1/K olur. Tepkime n ile çarpılırsa K' = Kⁿ olur. Tepkimeler toplanırsa K'lar çarpılır.
• Kc büyükse denge ürünler yönündedir (ürün çoktur). Kc küçükse giren çoktur.

Başlangıç derişimleri Kc ifadesinde yerine konularak Q bulunur. Q = Kc ise sistem dengededir. Q < Kc ise denge henüz kurulmamıştır ve tepkime ileri yönde ilerler. Q > Kc ise tepkime geri yönde ilerler. Bu karşılaştırma tepkimenin dengeye ulaşıp ulaşmadığını ve hangi yöne gideceğini tahmin etmeyi sağlar.

Örnek: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g), Kc = 50. Kapta [H₂] = 0,1 M, [I₂] = 0,1 M, [HI] = 0,2 M ise Q = (0,2)² / (0,1·0,1) = 4. Q < Kc olduğundan denge kurulmamıştır, tepkime ileri yönde ilerler.

3. Dengeye Etki Eden Faktörler (Le Chatelier İlkesi)

Dengedeki bir sisteme dışarıdan etki yapılırsa sistem bu etkiyi azaltacak yönde tepki verir ve yeni bir denge kurar.

Sık yapılan hata: Katı ve sıvı madde miktarını değiştirmenin dengeyi kaydıracağını sanmak. Saf katı ve sıvı derişimi sabittir, dengeyi kaydırmaz. Gaz mol sayıları eşitse basınç değişimi dengeyi kaydırmaz.

4. Suyun Otoiyonizasyonu ve pH

Saf su çok az iyonlaşır: 2H₂O(s) ⇌ H₃O⁺(suda) + OH⁻(suda). Saf suyun elektrik iletkenliğinin çok düşük olması iyon derişiminin çok az olduğunu gösterir. 25 °C'de saf suda [H₃O⁺] = [OH⁻] = 1×10⁻⁷ M'dir. Sıcaklık artınca Kw artar.

Kw = [H₃O⁺]·[OH⁻] = 1×10⁻¹⁴ (25 °C)

pH = –log[H₃O⁺] pOH = –log[OH⁻] pH + pOH = 14 (25 °C)

• pH < 7 asidik, pH = 7 nötr, pH > 7 bazik çözeltidir (25 °C).
• pH değeri 1 birim azalırsa [H₃O⁺] 10 kat artar.