Tepkime Oranı

Tepkime Oranı Kavramı

Zeytinyağının kalitesini belirleyen özelliklerden biri asitliktir; asit oranı yükseldikçe zeytinyağının kalitesi azalır ve sağlık için faydalı içerikler azalırken tat acımsı hâle gelir. Zeytinyağının büyük kısmını oluşturan trigliseritler suyla Yağ (trigliserit) + Su ⇌ Yağ asidi + Gliserol tepkimesine göre tepkimeye girer; bu tersinir bir denge tepkimesidir. Ortamda su fazla olduğunda denge ürünler yönüne kayarak daha fazla yağ asidi ve gliserol oluşurken, yağ asitleri derişiminin artması dengeyi tepkenler yönüne kaydırır. Herhangi bir andaki derişim değerleriyle hesaplanan oran, tepkimenin dengede olup olmadığını ve dengeye ulaşmak için hangi yöne ilerleyeceğini belirlemeyi sağlar; bu orana tepkime oranı denir.

Herhangi bir anda ürün ve tepken derişimlerinin oranına tepkime oranı denir ve Qc ile gösterilir. Tepkime oranı (Qc), denge sabiti (Kc) bağıntısında olduğu gibi ürün ve tepken derişimlerinden hesaplanır; ancak Qc tepkimenin herhangi bir anı için kullanılırken Kc yalnızca denge anı için kullanılır. H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) tepkimesi için bağıntılar şöyledir:

• Herhangi bir andaki oran: Qc = [HI]² / ([H2][I2])
• Denge anındaki oran: Kc = [HI]² / ([H2][I2])

Qc ve Kc Karşılaştırması

Tepkimenin dengeye ulaşması için hangi yönde ilerleyeceği, Qc ve Kc değerlerinin karşılaştırılmasıyla belirlenir:

• Qc > Kc ise tepkime dengede değildir. Tepkimenin dengeye gelmesi için Qc'nin Kc'ye eşit olana kadar küçülmesi gerekir. Qc = [Ürünler]/[Tepkenler] bağıntısına göre Qc'nin küçülmesi için ürün derişimi azalmalı, tepken derişimi artmalıdır; bu nedenle tepkime tepkenler yönüne ilerler. Bu durumda tepkime dengeye ulaşana kadar geri tepkime hızı ileri tepkime hızından büyüktür.
• Qc = Kc ise tepkime dengededir; ileri tepkime hızı geri tepkime hızına eşittir.
• Qc < Kc ise tepkime dengede değildir. Tepkimenin dengeye gelmesi için Qc'nin Kc'ye eşit olana kadar büyümesi gerekir; ürün derişimi artmalı, tepken derişimi azalmalıdır. Bu nedenle tepkime ürünler yönüne ilerler. Bu durumda tepkime dengeye ulaşana kadar ileri tepkime hızı geri tepkime hızından büyüktür.

Örneğin A(g) + 2B(g) ⇌ C(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıkta denge sabiti Kc = 1'dir. Kapalı bir sistemde herhangi bir anda [A] = 2 M, [B] = 2 M, [C] = 2 M ise tepkime oranı Qc = [C]/([A][B]²) = 2/(2×2²) = 0,25 olarak hesaplanır. Qc < Kc olduğundan tepkime dengede değildir; dengeye gelmesi için ürünler yönüne ilerlemesi gerekir.

Qc-Kc İlişkisine Göre Denge Sürecindeki Değişimler

Qc-Kc ilişkisine göre üç durum tanımlanır:

1. Qc < Kc: Tepkime dengede değildir, ürünler yönüne ilerler; başlangıçta ileri tepkime hızı (ri) geri tepkime hızından (rg) büyüktür; ri azalır, rg artar, dengeye ulaşana kadar bu değişim devam eder.
2. Qc = Kc: Tepkime dengededir; ri = rg'dir ve her iki hız da değişmez.
3. Qc > Kc: Tepkime dengede değildir, tepkenler yönüne ilerler; başlangıçta ri, rg'den küçüktür; ri artar, rg azalır, dengeye ulaşana kadar bu değişim devam eder.

Hesaplama Örneği

2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) tepkimesinin belirli bir sıcaklıktaki denge sabiti Kc = 1'dir. Kapalı bir kapta aynı sıcaklıkta herhangi bir anda [NO] = 2 M, [O2] = 2 M ve [NO2] = 2 M'dır. Çözüm adımları:

1. Tepkime oranı bağıntısı yazılır: Qc = [NO2]² / ([NO]²[O2])
2. Verilen derişim değerleri yerine konur: Qc = 2² / (2² × 2) = 0,5
3. Qc ile Kc karşılaştırılır: Qc (0,5) ile Kc (1) eşit olmadığından tepkime dengede değildir.
4. Qc < Kc olduğundan tepkimenin dengeye ulaşması için ürünler yönünde ilerlemesi gerekir.

Özet

• Herhangi bir anda ürün ve tepken derişimlerinin oranına tepkime oranı (Qc) denir; Qc her an hesaplanabilirken Kc yalnızca denge anı için geçerlidir.
• Qc > Kc ise tepkime tepkenler yönüne, Qc < Kc ise ürünler yönüne ilerler; Qc = Kc ise sistem dengededir (ri = rg).
• Qc < Kc durumunda ri azalıp rg artarak, Qc > Kc durumunda ise ri artıp rg azalarak dengeye ulaşılır; 2NO+O2⇌2NO2 (Kc=1) örneğinde Qc=0,5 bulunduğundan tepkime ürünler yönüne ilerler.