3X(g) + 2Y(g)
T(g)
tepkimesi için sabit sIcakliktaki deney sonuçlan aşağıda
verilmiştir.
Deney No
X] (M)
O,02
e-04
0,04
M (M)
0,2
0.4
HIz (Ws)
3. 10-4
6.10-4
24. 104
2
3
Buna göre
iAz bağıntısı Hiz =k.[X.[Y dir
Tepkime tek basamakta gerçekleşmiştir.
M. Hz sabitinin değeri 37,5 ti,
Itadelerinden hangileri doğrudur?
A) Yalnız)
B) Lye
)I ve lll
E) LILver
3.10 210a
Kimyasal Tepkimelerde Hız ve Deney Sonuçlarının Analizi
KULLANILAN FORMÜL / KURAL:
- Genel hız denklemi: \text{Hız} = k \cdot [X]^a \cdot [Y]^b
- Tek basamakta gerçekleşen tepkimelerde hız bağıntısı, girenlerin stokiyometrik katsayılarına göre yazılır: \text{Hız} = k \cdot [X]^3 \cdot [Y]^2
ÇÖZÜM ADIMLARI & ÖNCÜLLERİN ANALİZİ:
Adım 1 — X’in Derecesini (a) Belirleme:
- 1. ve 2. deneyler karşılaştırıldığında [Y] derişimi 0{,}2\text{ M} olarak sabit tutulmuştur.
- [X] derişimi 0{,}02\text{ M}'den 0{,}04\text{ M}'ye çıkarak 2 katına çıkmıştır.
- Tepkime hızı 3 \cdot 10^{-4}\text{ M/s}'den 6 \cdot 10^{-4}\text{ M/s}'ye çıkarak 2 katına çıkmıştır:
2^a = 2 \implies a = 1
Demek ki tepkime X’e göre 1. derecedendir.
Adım 2 — Y’nin Derecesini (b) Belirleme:
- 2. ve 3. deneyler karşılaştırıldığında [X] derişimi 0{,}04\text{ M} olarak sabit tutulmuştur.
- [Y] derişimi 0{,}2\text{ M}'den 0{,}4\text{ M}'ye çıkarak 2 katına çıkmıştır.
- Tepkime hızı 6 \cdot 10^{-4}\text{ M/s}'den 24 \cdot 10^{-4}\text{ M/s}'ye çıkarak 4 (2^2) katına çıkmıştır:
2^b = 4 = 2^2 \implies b = 2
Demek ki tepkime Y’ye göre 2. derecedendir.
Buradan deneysel hız bağıntısı:
\text{Hız} = k \cdot [X] \cdot [Y]^2
olarak bulunur. (I. öncül DOĞRUDUR)
Adım 3 — Basamak Sayısının (Mekanizmanın) İncelenmesi:
- Verilen net tepkime denklemine (3X(g) + 2Y(g) \rightarrow T(g)) göre tepkime tek basamakta gerçekleşseydi hız bağıntısının \text{Hız} = k \cdot [X]^3 \cdot [Y]^2 olması gerekirdi.
- Deneysel olarak bulunan hız bağıntısı (\text{Hız} = k \cdot [X] \cdot [Y]^2) ile moleküler hız bağıntısı uyuşmadığı için tepkime kademeli (mekanizmalı) bir tepkimedir; tek basamakta gerçekleşmemiştir. (II. öncül YANLIŞTIR)
Adım 4 — Hız Sabitinin (k) Sayısal Değerini Hesaplama:
-
- deney verilerini hız bağıntısında yerine yazalım:
\text{Hız} = k \cdot [X] \cdot [Y]^2
3 \cdot 10^{-4} = k \cdot (2 \cdot 10^{-2}) \cdot (2 \cdot 10^{-1})^2
3 \cdot 10^{-4} = k \cdot (2 \cdot 10^{-2}) \cdot (4 \cdot 10^{-2})
3 \cdot 10^{-4} = k \cdot (8 \cdot 10^{-4})
k = \frac{3 \cdot 10^{-4}}{8 \cdot 10^{-4}} = \frac{3}{8} = 0{,}375\text{ M}^{-2}\text{s}^{-1}
- Öncülde verilen 37{,}5 değeri hatalıdır (0{,}375 \neq 37{,}5). (III. öncül YANLIŞTIR)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: A — Yalnız I
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
TEMEL KAVRAMLAR:
- Mekanizmalı Tepkime: Net tepkime katsayıları ile deneysel olarak türetilen hız bağıntısındaki üsler birbirini tutmuyorsa, tepkime birden çok adımda gerçekleşir ve hızı en yavaş olan basamak belirler.
SIK YAPILAN HATALAR:
Hatalı Yaklaşım: Hız sabitini hesaplarken virgüllü sayıların üslerini (10^{-1}, 10^{-2}) karıştırıp k = 0{,}375 yerine 37{,}5 bulmak.- Doğru Yaklaşım: Sayıları bilimsel/üslü gösterime çevirip sadeleştirmeleri dikkatle yapmak.
Hız sabitinin biriminin (\text{L}^2 \cdot \text{mol}^{-2} \cdot \text{s}^{-1}) nasıl pratik yoldan çıkarıldığını incelemek ister misin?