Redoks reaksiyonu en küçük tamsayılar ile denkleştirildiğinde H_2O 'nun katsayısı kaç olur? (_{1}H, _{8}O, _{19}K)
A) 2
B) 3
C) 8
D) 9
E) 12
HBr + KMnO_{4} \rightarrow KBr + MnBr_{2} + Br_{2} + H_2O
Redoks Tepkimesinin Denkleştirilmesi ve H_2O’nun Katsayısının Bulunması
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Atomların Yükseltgenme Basamaklarının Belirlenmesi
Tepkimedeki elementlerin yükseltgenme basamakları bulunur:
- HBr \rightarrow H: +1, \quad Br: -1
- KMnO_4 \rightarrow K: +1, \quad O: -2, \quad Mn: +7
- KBr \rightarrow K: +1, \quad Br: -1
- MnBr_2 \rightarrow Mn: +2, \quad Br: -1
- Br_2 \rightarrow Br: 0
- H_2O \rightarrow H: +1, \quad O: -2
Adım 2 — İndirgenme ve Yükseltgenme Yarı Tepkimelerinin Yazılması
- İndirgenme: Mn^{7+} + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} (1 tane Mn atomu 5 elektron alır)
- Yükseltgenme: 2Br^- \rightarrow Br_2^0 + 2e^- (2 tane Br atomu toplam 2 elektron verir)
Adım 3 — Alınan ve Verilen Elektron Sayılarının Eşitlenmesi
Alınan ve verilen elektron sayılarını eşitlemek için Mn içeren bileşikler 2 ile, yükseltgenen Br_2 ise 5 ile çarpılır (ortak kat: 10e^-):
2KMnO_4 + \dots \rightarrow \dots + 2MnBr_2 + 5Br_2 + \dots
Adım 4 — Diğer Atomların ve H_2O’nun Katsayısının Denkleştirilmesi
- Potasyum (K) Dengesi: Girenlerde 2 adet K (2KMnO_4) olduğu için ürünlerdeki KBr’nin katsayısı 2 olur.
- Oksijen (O) Dengesi: Girenlerde 2 \times 4 = 8 adet O atomu vardır. Ürünlerde oksijen sadece H_2O’da bulunduğundan H_2O’nun katsayısı 8 olmalıdır.
- Brom (Br) ve Hidrojen (H) Kontrolü:
- Ürünlerdeki toplam Br sayısı: 2 \text{ (KBr)} + 4 \text{ (MnBr}_2\text{)} + 10 \text{ (Br}_2\text{)} = 16
- Girenlerdeki HBr’nin katsayısı 16 olur.
- Girenlerde 16 tane H, ürünlerde 8H_2O içinde 16 tane H bulunur ve hidrojenler de denkleşir.
Denkleşmiş net tepkime:
16HBr + 2KMnO_4 \rightarrow 2KBr + 2MnBr_2 + 5Br_2 + 8H_2O
Katsayılar (16, 2, 2, 2, 5, 8) aralarında asal en küçük tamsayılardır.
Adım 5 — Seçenek Karşılaştırması
A. 2 — Oksijen atomları denkliği sağlanamaz.
B. 3 — KMnO_4’tan gelen 8 oksijeni karşılamaz.
C. 8 — 2 mol KMnO_4’taki 8 oksijen atomunu denkleştirmek için H_2O’nun katsayısı 8 olur.
D. 9 — Fazla hidrojen ve oksijen atomu oluşturur.
E. 12 — Katsayılar en küçük tamsayı kuralına uymaz ve denklik bozulur.
Adım 6 — Son Doğrulama
Girenler tarafındaki 2KMnO_4 toplam 8 mol oksijen atomu içerir. Ürünler tarafında oksijen yalnızca H_2O bileşiğinde yer aldığından, atom sayısının korunumu kanununa göre suyun katsayısı doğrudan 8 olmak zorundadır.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: C) 8
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Benzer bir asidik ortam redoks denkleştirme sorusu çözerek konuyu pekiştirmek ister misin?
şimdi mn içeren bileşikleri 2 ile BR içerenleri neden 5 ile çarpmadık Yani girenlerdeki breyi direkt neden 5 olarak almadık
Girenlerdeki HBr Katsayısının Doğrudan 10 veya 5 Alınamamasının Nedeni
KULLANILAN TEMEL KURAL: Bir redoks tepkimesinde girenlerdeki bir madde hem redoksa katılıyor (indirgen/yükseltgen) hem de tuz oluşturuyorsa (ortam sağlıyorsa), o maddenin toplam katsayısı doğrudan alınan/verilen elektron kuralından değil; ürünlerdeki tüm atomların toplamından belirlenir.
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Bromun (Br^-) Ürünlerdeki Dağılımını İnceleme
Tepkimede girenlerde tek bir brom kaynağı (HBr) varken, ürünlerde brom üç farklı bileşikte yer alır:
- KBr bileşiğinde: Br değerliği hâlâ -1’dir (Değerlik değişmedi, tuz oluşturdu)
- MnBr_2 bileşiğinde: Br değerliği hâlâ -1’dir (Değerlik değişmedi, tuz oluşturdu)
- Br_2 molekülünde: Br değerliği 0’a yükseltgendi (Yükseltgenme gerçekleşti)
Adım 2 — Elektron Denkliği ile Yükseltgenen Br Sayısını Bulma
Alınan-verilen elektron eşitliği (10e^-) sadece değerliği değişen atomlar için geçerlidir:
2Br^- \rightarrow Br_2^0 + 2e^- \quad (\times 5)
10Br^- \rightarrow 5Br_2^0 + 10e^-
Bu işlem bize ürünlerde 5 mol Br_2 oluştuğunu ve bunun için 10 mol Br^- iyonunun yükseltgendiğini gösterir.
Adım 3 — Yükseltgenmeyen (Seyirci) Bromları Hesaba Katma
Mn içeren bileşikleri 2 ile çarptığımız için ürünlerdeki diğer brom içeren bileşiklerin katsayıları belirlenmiş olur:
- 2KMnO_4 kullandığımız için 2 tane K atomunu dengelemek adına: 2KBr oluşur \rightarrow 2 \text{ adet } Br^-
- 2Mn atomunu dengelemek adına: 2MnBr_2 oluşur \rightarrow 2 \times 2 = 4 \text{ adet } Br^-
Adım 4 — Girenlerdeki Toplam HBr Miktarını Toplama
Girenlerdeki HBr, ürünlerdeki bütün brom atomlarının tek kaynağıdır:
\text{Toplam } Br = \underbrace{2 \text{ (KBr'den)}}_{\text{Tuz}} + \underbrace{4 \text{ (MnBr}_2\text{'den)}}_{\text{Tuz}} + \underbrace{10 \text{ (5Br}_2\text{'den)}}_{\text{Yükseltgenen}} = 16 \text{ adet } Br
Bu nedenle HBr’nin katsayısı 10 değil, 16 olmak zorundadır.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
ÖZET: HBr’deki bromların 10 tanesi 5Br_2’ye dönüşerek yükseltgenirken, 6 tanesi değerlik değiştirmeden 2KBr ve 2MnBr_2 tuzlarının yapısına katılmıştır.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
TEMEL KAVRAMLAR:
1. Çift Rol Oynayan Reaktifler
- Tanım: Bir tepkimede hem elektron verip/alarak redoksa katılan hem de asit-baz/tuz yapısını oluşturan reaktiflerdir.
- Bu problemde: HBr hem indirgen madde (Br_2 oluşturan) hem de ortamı asitlendirip katyonları bağlayan asittir.
SIK YAPILAN HATALAR:
Elektron Katsayısını Doğrudan Girene Yazmak
- Yanlış: 10e^- transferi var diye HBr’nin başına doğrudan 10 yazmak.
- Doğru: Ürünlerdeki Br_2 başına 5 yazıp, HBr’nin katsayısını ürünlerdeki tüm bromları topladıktan sonra belirlemek.
- Neden yanlış: KBr ve MnBr_2 içindeki bromlar hesaba katılmamış olur ve atom denkliği bozulur.
Bu mantığın tam oturması için asidin hem tuz hem gaz oluşturduğu benzer bir HNO_3 veya H_2SO_4 sorusu üzerinde pratik yapmak ister misin?