Le Chatelier İlkesi 11. Sınıf Kimya
🪄 Test ve Çalışma Kağıdı Hazırla
Konunu yaz; MEB uyumlu test ve özetler saniyeler içinde hazırlansın. 🖨️ Ücretsiz PDF indir!
Le Chatelier İlkesi
Dengedeki bir sisteme dışarıdan bir etki (derişim, sıcaklık, basınç/hacim değişimi) uygulandığında sistem, bu etkiyi azaltacak (karşı koyacak) yönde tepki gösterir ve yeniden dengeye ulaşır. Bu temel kurala Le Chatelier İlkesi denir.
1. Dengeye Derişimin Etkisi
Sabit sıcaklık ve hacimde dengedeki bir sisteme madde eklendiğinde veya ortamdan madde çekildiğinde:
-
Madde Eklenirse: Sistem eklenen maddeyi harcamak için karşı yöne kayar.
-
Madde Çekilirse (Azaltılırsa): Sistem eksilen maddeyi tekrar üretmek için o maddenin bulunduğu tarafa kayar.
-
Kaba $\text{N}_2$ gazı eklenirse:
-
$[\text{N}_2]$ aniden dik bir çizgiyle artar.
-
Sistem $\text{N}_2$‘yi azaltmak için ürünler (sağa) kayar.
-
$[\text{H}_2]$ harcandığı için azalır, $[\text{NH}_3]$ arttığı için yükselir.
-
$[\text{N}_2]$ zamanla bir miktar azalsa da başlangıçtaki seviyesine inemez; yeni dengede ilk duruma göre artmış olur.
-
Sıcaklık değişmediği için $K_c$ değeri değişmez.
-
2. Dengeye Hacim ve Basınç Değişiminin Etkisi
İdeal gazların bulunduğu sistemlerde kap hacminin değiştirilmesi gazların derişimini ($M = n/V$) ve toplam basıncı doğrudan etkiler:
-
Hacim Azaltılırsa (Basınç Artarsa):
-
Tüm gazların derişimleri ve kısmi basınçları bir anda fırlar.
-
Sistem aşırı artan basıncı ve derişimi düşürmek için gaz katsayısının (mol sayısının) az olduğu tarafa kayar.
-
-
Hacim Artırılırsa (Basınç Azalırsa):
-
Tüm gazların derişimleri bir anda düşer.
-
Sistem basıncı tekrar yükseltmek için gaz katsayısının (mol sayısının) çok olduğu tarafa kayar.
-
-
Katsayılar Eşitse ($\Delta n_{\text{gaz}} = 0$):
$$\text{H}_{2(g)} + \text{I}_{2(g)} \rightleftharpoons 2\text{HI}_{(g)}$$Hacim değişimi sistemin dengesini sağa ya da sola kaydırmaz. Ancak hacim küçüldüyse derişimler artar, hacim büyüdüyse derişimler azalır.
Önemli Not: Basınç ve hacim değişimleri dengeyi kaydırsa dahi sabit sıcaklıkta $K_c$ ve $K_p$ denge sabitlerini değiştirmez.
3. Dengeye Sıcaklığın Etkisi
Sıcaklık, denge sabiti ($K_c$ ve $K_p$) değerini değiştirebilen TEK faktördür.
A) Endotermik Tepkimelerde ($\Delta H > 0$)
-
Sıcaklık Artırılırsa: Sistem ısıyı harcamak için ürünler yönüne kayar. Ürün derişimi arttığı, giren derişimi azaldığı için $K_c$ büyür.
-
Sıcaklık Azaltılırsa: Sistem ısı üretmek için girenler yönüne kayar. Ürün derişimi azaldığı için $K_c$ küçülür.
B) Ekzotermik Tepkimelerde ($\Delta H < 0$)
-
Sıcaklık Artırılırsa: Sistem fazla ısıyı harcamak için girenler yönüne kayar. Ürün derişimi azaldığından $K_c$ küçülür.
-
Sıcaklık Azaltılırsa: Sistem ısı üretmek için ürünler yönüne kayar. Ürün derişimi arttığından $K_c$ büyür.
4. Dengeye Katalizörün Etkisi
-
Katalizör ileri ve geri tepkime hızlarını ($r_i$ ve $r_g$) aynı oranda artırır.
-
Dengenin yönünü bozmaz (sağa veya sola kaydırmaz).
-
Denge derişimlerini ve $K_c$ denge sabitini değiştirmez.
-
Sistemin daha kısa sürede dengeye ulaşmasını sağlar.
5. Denge Etkenleri Karşılaştırma Özeti
| Yapılan Etki | Sistemin Kayma Yönü | Kc Değeri |
| Reaktif ekleme | Ürünlere ($\longrightarrow$) | Değişmez |
| Ürün ekleme | Girenler ($\longleftarrow$) | Değişmez |
| Hacim küçültme | Gaz molünün az olduğu yöne | Değişmez |
| Hacim büyütme | Gaz molünün çok olduğu yöne | Değişmez |
| Sıcaklık artışı (Endotermik) | Ürünlere ($\longrightarrow$) | Büyür |
| Sıcaklık artışı (Ekzotermik) | Girenler ($\longleftarrow$) | Küçülür |
| Katalizör ekleme | Kayma olmaz | Değişmez |
Çözümlü Sorular
Soru 1: Sıcaklık ve Hacim Etkisi
Sabit hacimli kapalı bir kapta;
tepkimesi dengededir.
Buna göre sisteme uygulanan aşağıdaki işlemlerden hangisinde denge ürünler lehine kayar ve $K_c$ değeri büyür?
A) Sıcaklığı artırmak
B) Sıcaklığı azaltmak
C) Kaba $\text{SO}_2$ gazı eklemek
D) Kaptan $\text{SO}_3$ gazı çekmek
E) Kabın hacmini küçültmek
Çözüm:
-
$K_c$‘nin büyümesi için iki şart gerekir:
-
İşlem sıcaklık değişimi olmalıdır (derişim veya hacim değişimleri $K_c$‘yi değiştirmez; bu nedenle C, D ve E elenir).
-
Denge ürünler lehine kaymalıdır.
-
-
Tepkime ekzotermiktir (ısı ürünlerdedir). Sıcaklık azaltılırsa sistem ısıyı artırmak için ürünler yönüne kayar; pay büyür ve $K_c$ artar.
Doğru Cevap: B
Soru 2: Derişim Grafiği Okuma
Sabit sıcaklıkta kapalı bir kapta gerçekleşen;
tepkimesi dengedeyken $t_1$ anında yapılan bir etki sonucunda derişim grafiğinde:
-
$[\text{CO}]$ değerinde anlık dikey bir sıçrama (artış) meydana geliyor.
-
$t_1 – t_2$ zaman aralığında $[\text{Cl}_2]$ derişimi yavaşça azalırken, $[\text{COCl}_2]$ derişimi yavaşça artıyor.
Buna göre:
a) $t_1$ anında sisteme yapılan etki nedir?
b) Sistemin kayma yönünü belirtiniz.
c) Yeni dengede başlangıca göre $[\text{CO}]$ derişimi nasıl değişmiştir?
Çözüm:
-
a) Grafikte sadece bir maddenin derişiminde dikey ani artış varsa, o maddeden kaba ekleme yapılmıştır. Yani kaba $\text{CO}$ gazı eklenmiştir.
-
b) Eklenen $\text{CO}$ gazını harcamak için sistem ürünler (sağ) yönüne kaymıştır. Bu yüzden $[\text{Cl}_2]$ harcanıp azalırken $[\text{COCl}_2]$ oluşup artmıştır.
-
c) Sistem eklenen $\text{CO}$‘nun bir kısmını ürünlere dönüştürse de tamamını harcayamaz. Dolayısıyla yeni kurulan dengede $[\text{CO}]$ derişimi başlangıçtakine göre daha fazladır (artmıştır).