Kimyasal Denge, Asit-Baz ve Çözünürlük Dengesi (11. Sınıf)

1. Tersinir Tepkimeler ve Denge (KİM.11.2.1–11.2.2)

Ürünlerin yeniden tepkimeye girerek başlangıç maddelerini oluşturabildiği tepkimelere tersinir tepkime denir ve çift yönlü okla (⇌) gösterilir. Örnek: N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g). Renksiz N₂O₄ ısıtılınca kahverengi NO₂ oluşur, soğutulunca renk açılır; bu gözlem tepkimenin her iki yönde de yürüdüğünü gösterir.

Kapalı kapta tersinir tepkimede başlangıçta ileri tepkime hızı büyük, geri tepkime hızı sıfırdır. Ürün oluştukça ileri hız azalır, geri hız artar. İki hız eşitlenince denge kurulur.

• Denge dinamiktir: ileri ve geri tepkimeler durmaz, hızları eşittir.
• Dengede madde derişimleri (ve gözlenebilen özellikler: renk, basınç) sabit kalır.
• Denge kapalı kapta kurulur; sıcaklık sabit olmalıdır.
• Derişimler eşit olmak zorunda değildir, sabittir.

2. Denge Sabiti (KİM.11.2.3–11.2.4)

aA + bB ⇌ cC + dD tepkimesi için derişimler cinsinden denge sabiti:

Kc = [C]ᶜ · [D]ᵈ / ([A]ᵃ · [B]ᵇ)

• Saf katı ve saf sıvılar ifadeye yazılmaz (derişimleri sabit kabul edilir). Sulu çözeltide çözücü olan su da yazılmaz.
• Kc yalnızca sıcaklığa bağlıdır; derişim, basınç veya katalizörle değişmez.
• Tepkime ters çevrilirse yeni K = 1/K olur.
• Tepkime n katsayısıyla çarpılırsa yeni K = Kⁿ olur.
• Tepkimeler toplanırsa denge sabitleri çarpılır.
• Kc büyükse denge ürünler lehinedir; Kc küçükse girenler lehinedir.

Gaz tepkimelerinde kısmi basınçlarla Kp yazılır (Kp = PC ᶜ · PD ᵈ / (PA ᵃ · PB ᵇ)). Kc ve Kp arasındaki ilişki 11. sınıf kazanımı kapsamında değildir.

Dengeye ulaşıp ulaşmadığını anlamak için, verilen anki derişimlerle denge sabitiyle aynı biçimde hesaplanan Q (tepkime bölümü) K ile karşılaştırılır: Q < K ise tepkime ileri yönde, Q > K ise geri yönde ilerler; Q = K ise sistem dengededir. Ayrıca derişimlerin zamanla sabitlenmesi dengeye ulaşıldığını gösterir.

Çözümlü örnek: 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) tepkimesinde dengede [SO₂] = 0,2 M, [O₂] = 0,5 M, [SO₃] = 0,4 M ise Kc = (0,4)² / ((0,2)² · 0,5) = 0,16 / 0,02 = 8. Aynı sıcaklıkta tepkime ters yazılırsa K = 1/8 = 0,125 olur.

3. Dengeye Etki Eden Faktörler (KİM.11.2.5)

Le Chatelier ilkesi: Dengedeki bir sisteme dışarıdan etki yapılırsa sistem bu etkiyi azaltacak yönde kayarak yeni bir denge kurar.

Sık hata: Katalizör dengeyi kaydırmaz ve K'yı değiştirmez; yalnızca ileri ve geri hızı eşit oranda artırır. Gaz mol sayıları eşitse basınç dengeyi kaydırmaz.

4. Suyun Otoiyonizasyonu ve pH (KİM.11.2.6)

Saf suda çok az miktarda su molekülü birbirine proton vererek iyonlaşır: 2H₂O(s) ⇌ H₃O⁺(suda) + OH⁻(suda). Saf suyun elektrik iletkenliğinin çok düşük ama sıfırdan farklı olması bunun kanıtıdır.

Kw = [H₃O⁺]·[OH⁻] = 1·10⁻¹⁴ (25 °C)

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

• Saf suda 25 °C'de [H₃O⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ M, pH = 7 (nötr).
• pH < 7 asidik, pH > 7 bazik çözeltidir.
• Kw sıcaklıkla değişir; otoiyonizasyon endotermiktir, sıcaklık artınca Kw artar.