Dengedeki bir sisteme dışarıdan bir müdahale yapıldığında sistemin vereceği tepki Le Chatelier İlkesi ile açıklanır: Dengedeki bir sisteme dışarıdan bir etki yapıldığında, sistem bu etkiyi azaltacak yönde hareket ederek yeniden dengeye ulaşır.

1. Derişimin Dengeye Etkisi

Sabit sıcaklıkta sisteme madde eklenmesi veya ortamdan madde çekilmesi durumudur:

• Madde Eklenirse: Eklenen maddenin derişimi anlık olarak fırlar. Sistem bu artışı telafi etmek için o maddeyi harcayacak karşı yöne kayar.

• Madde Çekilirse: Çekilen maddenin derişimi aniden düşer. Sistem eksilen maddeyi yeniden üretmek için o maddenin bulunduğu tarafa kayar.

• Grafik Analizi:

  • Derişim-zaman grafiğinde yalnızca tek bir maddede ani dikey bir çizgi (sıçrama veya düşüş) görülüyorsa, sisteme o maddeden doğrudan ekleme/çıkarma yapılmıştır.

  • Eklenen maddenin derişimi zamanla azalsa da ilk denge seviyesine asla geri dönemez; yeni dengede ilk duruma göre artmış olur.

• Saf Katı ve Sıvıların Durumu: Saf katı ve sıvıların derişimi sabit olduğundan sisteme katı/sıvı eklemek veya çıkarmak dengeyi sağa ya da sola kaydırmaz (ortamdaki miktarları değişir ama denge bozulmaz).

• Denge Sabiti ($K_c$): Sıcaklık sabit kaldığı için derişim değişimleri $K_c$ değerini değiştirmez.

2. Hacim ve Basıncın Dengeye Etkisi

Gaz fazında gerçekleşen tepkimelerde kap hacminin değiştirilmesi tüm gazların derişimini ($M = n/V$) ve kısmi basınçlarını ters orantılı olarak değiştirir:

• Hacim Azaltılırsa (Toplam Basınç Artırılırsa):

  • Kaptaki tüm gazların derişimleri aynı anda ani dikey bir sıçrama ile artar.

  • Sistem aşırı sıkışan gaz moleküllerinin basıncını azaltmak için gaz katsayıları (mol sayısı) toplamının az olduğu yöne kayar.

• Hacim Artırılırsa (Toplam Basınç Azaltılırsa):

  • Kaptaki tüm gazların derişimleri ani dikey bir düşüşle azalır.

  • Sistem basıncı tekrar yükseltebilmek için gaz katsayıları toplamının çok olduğu yöne kayar.

• Gaz Katsayıları Eşitse ($\Delta n_{\text{gaz}} = 0$):

  $$\text{H}_{2(g)} + \text{I}_{2(g)} \rightleftharpoons 2\text{HI}_{(g)}$$

  Hacim değişimi dengeyi hiçbir yöne kaydırmaz. Ancak hacim küçüldüyse derişimler ve basınçlar artar, hacim büyüdüyse derişimler ve basınçlar azalır.

• Denge Sabiti ($K_c$ ve $K_p$): Sıcaklık değişmediği sürece hacim ve basınç değişimleri denge sabitlerini değiştirmez.

3. Sıcaklığın Dengeye Etkisi

Sıcaklık, denge sabiti ($K_c$ ve $K_p$) değerini değiştirebilen TEK faktördür. Isı bir kimyasal reaktif gibi düşünülerek işlem yapılır:

A) Endotermik Tepkimeler ($\Delta H > 0$)

• Sıcaklık Artırılırsa: Sistem ısıyı harcamak için ürünler yönüne kayar. Ürün derişimi arttığı, giren derişimi azaldığı için $K_c$ değeri büyür.

• Sıcaklık Azaltılırsa: Sistem ısı üretmek için girenler yönüne kayar. Ürün azaldığı için $K_c$ değeri küçülür.

B) Ekzotermik Tepkimeler ($\Delta H < 0$)

• Sıcaklık Artırılırsa: Sistem ısıyı harcamak için girenler yönüne kayar. Ürün derişimi azaldığı için $K_c$ değeri küçülür.

• Sıcaklık Azaltılırsa: Sistem ısı üretmek için ürünler yönüne kayar. Ürün derişimi arttığı için $K_c$ değeri büyür.

4. Katalizörün Dengeye Etkisi

• Katalizör ileri ve geri aktifleşme enerjilerini ($E_{ai}$ ve $E_{ag}$) eşit miktarda düşürür; ileri ve geri tepkime hızlarını ($r_i$ ve $r_g$) aynı oranda artırır.

• Dengeyi sağa ya da sola kaydırmaz (denge konumunu bozmaz).

• Denge derişimlerini ve denge sabitini ($K_c$) asla değiştirmez.

• Tek görevi sistemin dengeye ulaşma süresini kısaltmaktır.

Faktörlerin Karşılaştırma Tablosu

Çözümlü Sorular

Soru 1: Çoklu Etki Analizi

Sabit hacimli kapalı bir kapta;

tepkimesi dengededir.

Buna göre sisteme uygulanan aşağıdaki işlemlerin sonuçlarını doldurunuz:

Çözüm:

• a) Sıcaklığı artırmak: Tepkime ekzotermiktir. Sıcaklık artarsa sistem fazla ısıyı harcamak için girenler yönüne kayar. Girenler yönüne kaydığı için $[\text{SO}_2]$ derişimi artar. Denge girenlere kaydığı için $K_c$ küçülür.

• b) Kaba $\text{O}_2$ gazı eklemek: $\text{O}_2$ fazlalığını tüketmek için sistem ürünler yönüne kayar. $\text{SO}_2$ harcanacağı için $[\text{SO}_2]$ derişimi azalır. Sıcaklık sabit olduğundan $K_c$ değişmez.

• c) Kaptan $\text{SO}_3$ gazı çekmek: Sistem eksilen ürünü tamamlamak için ürünler yönüne kayar. $\text{SO}_2$ harcanır, derişimi azalır. Sıcaklık değişmediği için $K_c$ değişmez.

Soru 2: Hacim Değişimi ve Sayısal Derişim Yorumu

Pistonlu kapalı bir kapta sabit sıcaklıkta;

tepkimesi dengedeyken piston itilerek kabın hacmi yarıya ($V \rightarrow V/2$) indiriliyor.

Sistem yeniden dengeye ulaştığında başlangıç durumuna göre:

I. Denge girenler lehine kayar.

II. Kaptaki toplam molekül sayısı azalır.

III. $[\text{PCl}_3]$ derişimi ilk duruma göre artmıştır.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I

B) I ve II

C) I ve III

D) II ve III

E) I, II ve III

Çözüm:

• I. Öncül: Hacim yarıya inince basınç artar. Sistem basıncı azaltmak için gaz mol sayısının az olduğu tarafa kaymalıdır. Girenlerde $1\text{ mol}$, ürünlerde $1 + 1 = 2\text{ mol}$ gaz vardır. Sistem gaz molünün az olduğu girenler lehine kayar (Doğru).

• II. Öncül: Sistem $2\text{ mol}$ gazın birleşip $1\text{ mol}$ gaza dönüştüğü yöne (girenlere) kaydığı için toplam gaz molekül sayısı azalır (Doğru).

• III. Öncül: Hacim yarıya indiğinde tüm gazların derişimleri anında iki katına çıkar. Denge girenlere kayarak $[\text{PCl}_3]$‘ün bir kısmını harcar; ancak harcanan miktar iki katına çıkmış derişimi ilk seviyesinin altına indiremez. Neticede $[\text{PCl}_3]$ derişimi başlangıçtakinden daha büyüktür (Doğru).

Doğru Cevap: E (I, II ve III)