Examkin

Soru

Zorluk: ZorLe Chatelier İlkesi: Sıcaklık Etkisi
Sabit hacimli kapalı bir kapta,
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH<0\text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g) \rightleftharpoons 2\text{NH}_3(g) \quad \Delta H < 0
tepkimesi dengedeyken sistemin sıcaklığı artırıldığında; denge sabitinin (KcK_c) sayısal değeri küçülür, sistem girenler yönüne kaydığı için geri tepkime hızı artarken ileri tepkime hızı ilk denge durumuna göre azalır.

Cevap: Cevap

Cevap

İfade yanlıştır. Sıcaklık artışı endotermik veya ekzotermik tüm tepkimelerin hız sabitlerini (kik_i ve kgk_g) artırdığı için hem ileri hem de geri tepkime hızlarını artırır. Dengenin girenler yönüne kayması ve denge sabitinin (KcK_c) küçülmesi doğrudur; fakat bu kayma esnasında girenlerin derişimi ve hız sabiti arttığı için ileri tepkime hızı başlangıç durumuna göre azalmaz, aksine artar.
Verilen ifade yanlıştır çünkü sıcaklık artışı hem ileri hem de geri yöndeki hız sabitlerini artırarak her iki tepkime hızının da başlangıç durumuna göre artmasına neden olur. Dengenin sola kayması, geri yöndeki hızın ileri yöndeki hıza kıyasla daha fazla artmasıyla ilgilidir; ileri hızın mutlak olarak azalmasıyla ilgili değildir.

Adım Adım Çözüm

1
Sıcaklık artışının hız sabitleri (kk) üzerindeki etkisini belirlemek.
Sıcaklık artırıldığında taneciklerin ortalama kinetik enerjisi ve etkin çarpışma sayısı artar. Bu durum, hem ileri (kik_i) hem de geri (kgk_g) yöndeki hız sabitlerinin büyümesine yol açar.
Sıcaklık artışı, aktifleşme enerjisini aşan tanecik sayısını artırarak yön bağımsız şekilde tüm hız sabitlerini büyütür.
2
Sıcaklık değişiminin Le Chatelier ilkesine göre denge yönü ve derişimler üzerindeki etkisini analiz etmek.
Tepkime ekzotermik (ΔH<0\Delta H < 0) olduğundan, sıcaklık artışı dengeyi girenler (sol) lehine bozar. Sabit hacimli kapta denge sola kaydıkça girenlerin (N2\text{N}_2 ve H2\text{H}_2) mol sayıları ve derişimleri artarken, ürünün (NH3\text{NH}_3) derişimi azalır.
Sistem, dışarıdan yapılan sıcaklık artışı etkisini azaltmak için ısıyı tüketecek yönde (yani sola doğru) hareket eder.
3
İleri tepkime hızındaki (rir_i) değişimi matematiksel bağıntı üzerinden değerlendirmek.
İleri tepkime hızı bağıntısı ri=ki[N2][H2]3r_i = k_i [\text{N}_2][\text{H}_2]^3 şeklindedir. Sıcaklık artışıyla kik_i artmıştır; denge sola kaydığı için de [N2][\text{N}_2] ve [H2][\text{H}_2] derişimleri artmıştır. Her iki etken de artış yönünde olduğundan, ileri tepkime hızı (rir_i) başlangıçtaki denge durumuna göre kesinlikle artar.
Hız bağıntısındaki tüm değişkenlerin (hem hız sabiti hem de derişimler) artması, hızın da kesin olarak artmasını gerektirir.
4
Denge sabiti (KcK_c) değişimini yorumlamak.
Ekzotermik tepkimelerde sıcaklık artışı dengeyi girenlere kaydırdığı için ürün/giren oranı azalır ve KcK_c küçülür. İfadedeki bu kısım doğru olsa da ileri hızın azalacağı yönündeki kısım yanlıştır.
Denge sabiti sadece sıcaklıkla değişir ve ekzotermik tepkimelerde sıcaklık ile KcK_c ters orantılıdır.

Anahtar Kavram

Sıcaklığın denge sabitine (KcK_c), denge yönüne ve tepkime hızlarına (ileri/geri) etkisi
Bu soruyu puanla

Konular

Le Chatelier İlkesi: Sıcaklık Etkisi

Bu konudan daha fazla soru