💡 11. Sınıf Kimya: Hız denklemi yazma Çözümlü Örnekler

Kimyasal tepkimelerde hız denklemi yazılırken şu adımlar izlenir:

• Hız denklemi, sadece girenlerin derişimlerine göre yazılır.
• Gaz fazındaki ve suda çözünmüş (aq) maddeler denkleme alınır. Katı ve sıvılar alınmaz.
• Tepkime tek basamaklı olduğu için katsayılar üst olarak yazılır.

👉 Bu bilgilere göre hız denklemi:

\[ r = k \cdot [NO]^2 \cdot [Cl_2] \]

✅ Tepkime Derecesi: Üstlerin toplamıdır. \( 2 + 1 = 3 \)'tür.

Hız denklemi yazılırken dikkat edilmesi gereken en önemli kural maddelerin fiziksel halleridir:

• \( CaCO_3 \) ve \( CaO \) maddeleri katı (k) haldedir.
• Saf katıların ve saf sıvıların derişimleri sabit olduğu için hız denkleminde yer almazlar.
• Tepkimede girenler kısmında sadece katı madde bulunmaktadır.

💡 Bu durumda hız sadece hız sabitine bağlıdır:

\[ r = k \]

✅ Bu tür tepkimelerde hız, giren maddenin derişimine bağlı değildir.

Mekanizmalı tepkimelerde hız denklemi yazılırken şu kurallar uygulanır:

• Hız Denklemi: Her zaman en yavaş basamağın girenlerine göre yazılır.
• Molekülerite: Net tepkimenin girenlerindeki toplam katsayıdır.

1️⃣ Hız Denklemi Yazımı:

Yavaş basamak 1. basamaktır. Girenler: \( A \) ve \( 2B \).

\[ r = k \cdot [A] \cdot [B]^2 \]

2️⃣ Molekülerite Bulumu:

Net tepkimeyi bulmak için basamakları taraf tarafa toplarız (\( C \) ara üründür):

\( A(g) + 3B(g) \rightarrow D(g) \)

Net tepkimenin girenlerindeki katsayılar toplamı: \( 1 + 3 = 4 \)'tür.

✅ Sonuç: Hız derecesi \( 3 \), molekülerite \( 4 \)'tür.

Adım adım inceleyelim:

• Hız Bağıntısı: Girenlerde \( Mg \) katı, \( HCl \) ise suda çözünmüş haldedir. Katılar yazılmaz.
• \[ r = k \cdot [HCl]^2 \]
• Su Ekleme Etkisi: Kaba saf su eklendiğinde çözeltinin hacmi artar.
• Derişim formülü \( M = \frac{n}{V} \) olduğuna göre, hacim artarsa \( HCl \) derişimi azalır.
• Derişim azaldığı için tepkime hızı da azalır.

✅ Özet: Hız denklemi \( r = k \cdot [HCl]^2 \) şeklindedir ve su eklenmesi hızı düşürür. 💧

Deney verilerini karşılaştırarak hız denklemini bulalım:

• X'in etkisini bulmak için: 1. ve 2. deneylerde [Y] sabit tutulmuş. [X] 2 katına çıkarken hız da 2 katına çıkmış (\( 2 \cdot 10^{-4} \)'ten \( 4 \cdot 10^{-4} \)'e). O halde hız, [X] ile 1. dereceden doğru orantılıdır: \( [X]^1 \).
• Y'nin etkisini bulmak için: 1. ve 3. deneylerde [X] sabit tutulmuş. [Y] 2 katına çıkarken hız 4 katına çıkmış (\( 2 \cdot 10^{-4} \)'ten \( 8 \cdot 10^{-4} \)'e). O halde hız, [Y]'nin karesi ile orantılıdır: \( [Y]^2 \).

🚀 Hız Denklemi: \( r = k \cdot [X] \cdot [Y]^2 \)

k Sabitinin Hesaplanması: 1. deney verilerini yerine koyalım:

\[ 2 \cdot 10^{-4} = k \cdot (0.1) \cdot (0.1)^2 \]

\[ 2 \cdot 10^{-4} = k \cdot 10^{-3} \]

\[ k = 0.2 \]

Hacim değişimi derişimleri doğrudan etkiler. Adım adım gidelim:

• Hız Denklemi: \( r_1 = k \cdot [A] \cdot [B]^2 \)
• Hacim Etkisi: Hacim yarıya inerse (\( V/2 \)), derişimler (\( M = n/V \)) 2 katına çıkar.
• Yeni derişimler: \( [A]_2 = 2[A] \) ve \( [B]_2 = 2[B] \) olur.
• Yeni Hız (\( r_2 \)):

\[ r_2 = k \cdot (2[A]) \cdot (2[B])^2 \]

\[ r_2 = k \cdot 2[A] \cdot 4[B]^2 \]

\[ r_2 = 8 \cdot (k \cdot [A] \cdot [B]^2) \]

✅ Sonuç: Tepkime hızı başlangıca göre 8 katına çıkar. 📈

Bu durum tepkime türü ve aktifleşme enerjisi ile ilgilidir:

• Yanma Tepkimesi: \( CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g) \). Gaz fazında gerçekleşen ve aktifleşme enerjisi düşük olan bir tepkimedir. Hız denklemi \( r = k \cdot [CH_4] \cdot [O_2]^2 \) şeklindedir ve \( k \) sabiti çok büyüktür. 🔥
• Paslanma (Korozyon): \( 4Fe(k) + 3O_2(g) \rightarrow 2Fe_2O_3(k) \). Bu heterojen bir tepkimedir. Hız denklemi \( r = k \cdot [O_2]^3 \) şeklindedir. Ancak demir katı olduğu için tepkime sadece yüzeyde gerçekleşir.
• Temel Fark: Maddelerin cinsi ve fiziksel halleri hız sabitini (\( k \)) etkiler. Gaz tepkimeleri genellikle katı-gaz tepkimelerinden daha hızlıdır.

📌 Günlük hayatta hızı kontrol etmek için derişim veya sıcaklık gibi faktörleri kullanırız.

Hız sabiti \( k \)'nın birimi, tepkime derecesi (\( n \)) hakkında bilgi verir. Genel formül şöyledir:

\[ \text{k birimi} = \left( \frac{L}{mol} \right)^{n-1} \cdot \frac{1}{s} \]

• Verilen birim: \( \left( \frac{L}{mol} \right)^2 \cdot \frac{1}{s} \)
• Buradan \( n - 1 = 2 \) eşitliğini kurarız.
• \( n = 3 \) bulunur.

✅ Sonuç: Tepkime 3. derecedendir. Eğer hız denklemi sadece \( A \) maddesine bağlıysa \( r = k \cdot [A]^3 \) olur, yani \( x = 3 \)'tür.