Bu konuda ne öğreneceksin
Neden süt buzdolabında geç, sıcak odada çabuk ekşir? Toz şeker mi, kesme şeker mi suda daha hızlı çözünür? Arabanın egzozundaki katalitik konvertör zehirli gazları nasıl zararsızlaştırır? Bunlar tepkime hızı ile ilgilidir. Bu konuda hızın nasıl tanımlandığını, çarpışma teorisini, hızı etkileyen etkenleri (derişim, sıcaklık, temas yüzeyi, katalizör), hız bağıntısını ve mekanizmayı öğreneceksin. AYT'de özellikle deney verisinden hız bağıntısını bulma ve mekanizmada yavaş basamağı yorumlama soruları çıkar.
Hedefler
- Ortalama tepkime hızını derişim değişiminden hesaplamak.
- Çarpışma teorisini ve etkin çarpışma kavramını açıklamak.
- Derişim, sıcaklık, temas yüzeyi ve katalizörün hıza etkisini yorumlamak.
- Deney verisinden hız bağıntısını ve tepkime derecesini bulmak.
- Mekanizmada yavaş basamağın hızı belirlediğini bilmek.
- Hız sabiti 'nin neye bağlı olduğunu bilmek.
1. Tepkime hızı
Birim zamanda derişim değişimine tepkime hızı denir. için:
Girenlerin derişimi azaldığı için işaret eksi, ürünlerde artı konur, hız hep pozitiftir. Birim olarak yazılır.
Örnek: tepkimesinde hızı ise için , için olur. Katsayılara bölününce hepsi 'ye eşittir.
2. Çarpışma teorisi
Tepkime için taneciklerin çarpışması gerekir. Her çarpışma tepkime vermez. Etkin çarpışma için:
- Taneciklerin kinetik enerjisi 'dan büyük ya da eşit olmalı.
- Çarpışma uygun doğrultuda olmalı.
Hızı artıran her etken, birim zamandaki etkin çarpışma sayısını artırır.
3. Hızı etkileyen etkenler
| Etken | Etkisi | Neden |
|---|---|---|
| Derişim | Artınca hız artar | Birim hacimde tanecik çok, çarpışma sıklığı artar |
| Sıcaklık | Artınca hız artar | 'yı aşan tanecik yüzdesi artar |
| Temas yüzeyi | Artınca hız artar | Çarpışma yapabilecek yüzey büyür (katı için) |
| Katalizör | Hızı artırır | 'yı düşürür, yeni yol sağlar |
| Basınç (gaz) | Artınca hız artar | Derişim artar |
Yaklaşık kural: Sıcaklık artınca hız çoğu tepkimede yaklaşık ile kat artar. Hız sabiti yalnızca sıcaklığa ve katalizöre bağlıdır, derişime bağlı değildir.
Katalizör tepkimede harcanmaz, 'yi değiştirmez, dengeyi kaydırmaz, yalnızca dengeye daha çabuk ulaştırır. Enzimler biyolojik katalizörlerdir.
4. Hız bağıntısı
tepkimesinde hız bağıntısı:
ve deneyden bulunur ve derecelerdir. Toplam derece .
Örnek (deney tablosu):
| Deney | (M) | (M) | Hız (M/s) |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 |
- Deney 1 ile 2: iki katına çıkınca hız iki kat. Yani 'ya göre derece .
- Deney 2 ile 3: iki katına çıkınca hız dört kat. Yani 'ye göre derece .
- Hız bağıntısı , toplam derece .
- : Deney 1'den .
Sıfırıncı derecede hız derişimden bağımsızdır. Birinci derecede hız derişimle orantılıdır, ikinci derecede derişimin karesiyle orantılıdır.
5. Tepkime mekanizması
Çoğu tepkime birkaç basamakta gerçekleşir. Basamakların toplamı net tepkimeyi verir. Yavaş basamak hızı belirler, çünkü zincirde en dar boğaz odur.
- Ara ürün: Önce oluşup sonra harcanan madde. Net denklemde görünmez.
- Katalizör: Önce harcanıp sonra yeniden oluşan madde.
- Hız bağıntısı yavaş basamağın girenlerine göre yazılır, basamaktaki katsayı derecedir.
Örnek: tepkimesinde mekanizma:
- Yavaş:
- Hızlı:
Hız bağıntısı yavaş basamaktan olur. bir ara üründür.
6. Sık yapılan hatalar
- Dereceyi denklemdeki katsayıdan almak. Deneyden bulunur.
- Katalizörün 'yi değiştirdiğini ya da dengeyi kaydırdığını düşünmek.
- Hız sabitinin derişimle değiştiğini düşünmek. Yalnızca sıcaklık ve katalizör etkiler.
- Mekanizmada hızlı basamağa göre hız bağıntısı yazmak.
- Sıcaklığın yalnızca çarpışma sayısını artırdığını sanmak. Asıl etki 'yı aşan tanecik oranının artmasıdır.
7. Konuyu toparla
| Başlık | Kısa not |
|---|---|
| Hız | Birim zamanda derişim değişimi |
| Etkin çarpışma | ve uygun doğrultu |
| Katalizör | 'yı düşürür, ve denge değişmez |
| Hız bağıntısı | , deneyden |
| Sıcaklık ve katalizöre bağlı | |
| Mekanizma | Yavaş basamak hızı belirler |
Mini test
Soru 1
tepkimesi için aynı sıcaklıkta yapılan deneylerin verileri aşağıdadır. | Deney | (M) | (M) | Hız (M/s) | | --- | --- | --- | --- | | 1 | | | | | 2 | | | | | 3 | | | | Buna göre tepkimenin hız bağıntısı aşağıdakilerden hangisidir?
- A
- B
- C
- D
- E
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: E
- Deney 1 ve 2'de yalnızca iki katına çıkıyor, hız da iki kat oluyor. 'ya göre derece .
- Deney 2 ve 3'te yalnızca iki katına çıkıyor, hız dört kat oluyor. 'ye göre derece .
- Hız bağıntısı . Doğru cevap E.
Diğer şıklar: 'nin etkisi atlanmış / 'nın etkisi atlanmış ve derece yanlış / dereceler ters alınmış / 'nın hıza etkisi dört kat sanılmış.
Soru 2
Aşağıdakilerden hangisi için katalizör kullanmak değiştirmez?
- AAktifleşme enerjisi
- BTepkimenin entalpi değişimi
- CEtkin çarpışma sayısı
- DTepkimenin gerçekleştiği yol
- ETepkime hızı
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: B
- Katalizör tepkimeyi daha düşük 'lı yeni bir yoldan yürütür. Böylece etkin çarpışma sayısı ve hız artar.
- Girenlerin ve ürünlerin enerjisi aynı kaldığından değişmez. Doğru cevap B.
Diğer şıklar: Aktifleşme enerjisi düşer / Etkin çarpışma sayısı artar / Tepkimenin yolu yeni mekanizmaya döner / Tepkime hızı artar.
Soru 3
tepkimesi iki basamakta gerçekleşiyor. Basamak 1 (yavaş): Basamak 2 (hızlı): Buna göre tepkimenin hız bağıntısı aşağıdakilerden hangisidir?
- A
- B
- C
- D
- E
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: A
- Hızı yavaş basamak belirler. Hız bağıntısı yavaş basamağın girenlerinden yazılır.
- Basamak 1'de ve birer mol girer: . Doğru cevap A.
Diğer şıklar: net denklemin katsayıları derece yapılmış / yalnızca bir girenin alınması ve derecenin iki yazılması / hızlı basamak ve ara ürün kullanılmış / ürün derişimi yazılmış.
Soru 4
Sıcaklık yükseltildiğinde bir tepkimenin hızının artmasının temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
- AAktifleşme enerjisinin yeni bir yolla düşmesi
- BTepkime entalpisinin daha pozitif olması
- CTaneciklerin kütlelerinin artması
- DÜrünlerin enerjisinin girenlerden düşük olması
- EAktifleşme enerjisini aşan tanecik oranının artması
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: E
- Sıcaklık artınca taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artar.
- Böylece enerjisi 'dan büyük olan tanecik yüzdesi yükselir ve etkin çarpışma sayısı artar. Doğru cevap E.
Diğer şıklar: Aktifleşme enerjisinin düşmesi katalizörün etkisidir, sıcaklığın değil / Entalpinin artması hıza değil tepkime ısısına ilişkin, sıcaklık 'yi belirlemez / Kütlenin artması sıcaklıkla kütle değişmez / Ürün enerjisinin düşük olması hıza değil 'nin işaretine ilişkin.
Kendini dene
Kendini dene
Hız bağıntısı nasıl bulunur?
Deneyden.
Mekanizmada hızı hangi basamak belirler?
Yavaş basamak.
Hız sabiti neye bağlıdır?
Sıcaklığa ve katalizöre.
Etkin çarpışma için hangi iki koşul gerekir?
Yeterli enerji ve uygun doğrultu.
Ara ürün net denklemde görünür mü?
Hayır.
Yanlış yaptığın soruları yanlış soru defterine ekleyebilirsin. Birkaç gün sonra tekrar karşına çıkar.