Derişim ve sıcaklığın tepkime hızına etkisi deneyi hazırlık

Sıcaklığın Reaksiyon Hızına Etkisi (Aktivasyon Enerjisi) 
Arrhenius'a göre bir tepkimenin başlayabilmesi için reaksiyona giren bileşenlerin sahip olması gereken minimum enerjiye aktivasyon enerjisi denir. Yani aktivasyon enerjisi olmayan bileşiklerin tepkimeye girmeleri beklenemez.

Bir reaksiyonun sıcaklığının10°C artmasıyla reaksiyonun hızının 2-3 kat arttığı deneysel olarak bulunmuştur. Burada reaksiyon hızının artması moleküllerin aktivasyon enerjinin artmasıyla orantılıdır. 

Bir reaksiyonun  sağa ve sola olan reaksiyon hızları birbirine eşit olmalıdır.


Denge sabitinin sıcaklıkla değişimi şu şekilde açıklanabilir.

log (k₂ / k₁) =[ Ea /(2.303 RT)] x [(T2-T1)/ (T1 x T2)] 

Ea = Aktifleşme Enerjisi (J/mol)

R = ideal gaz sabiti 8.31 J/(Kmol) 

T = sıcaklık (kelvin K)

k= Reaksiyon hız sabiti

Örnek

300 K hız sabiti k= 2.6x10^-8 L/(mol.s) ve 400 K de k = 4,9x10^-4 L/(mol.s) olan 


tepkimesinin aktivasyon enerjisi nedir?

log (k₂ / k₁) =[ Ea /(2.303 RT)] x [(T2-T1)/ (T1 x T2)]

Ea = ( 2.303R )x  [ (T1 x T2) / (T2-T1)/] x log (k₂ / k₁) 
Ea = 2.303 x 8.31( J/Kmol) [(300K x 400K) / (400K-300K)] log 4,9x10^-4 L/(mol.s)/ 2.6x10^-8 L/(mol.s)
  
Ea = 98.000 J/ mol 

Derişimin tepkime hızına etkisi
Not : Katı ve saf sıvıların derişimleri sabit olduğundan hız ifadesinde yazılmazlar.
k: Her reaksiyon için farklı olan bir sabittir.

1. Derişim : Reaksiyona giren maddelerin derişimleri değiştirilirse hız da değişir.
2. Basınç - Hacim : Basıncın değişmesi hacmin değişmesine bağlı olarak düşünülmelidir. Hacim değişirse reaksiyona giren tüm madde derişimleri değişeceğinden hız da değişir.
3. Sıcaklık : Sıcaklığın arttırılması bütün tepkimelerin hızını arttırır.

Sıcaklık artarsa;

1. Moleküllerinin hareket hızı artar.
2. Çarpışma sayısı artar.
3. Ortalama kinetik enerji artar.
4. Aktifleşmiş kompleks sayısı artar.
5. k sabiti büyür.

Not : Sıcaklığın değişmesi ile aktifleşme enerjisinin değeri değişmez.
Derişimin Etkisi :

Tepkime kabında girenlerden en az birinin derişiminin artırılması birim hacimdeki tanecik sayısının artmasına neden olur . Bu durumda tanecikler arasındaki çarpışma sayısının artmasını sağlar . Çarpışmanın artması tepkimenin hızını arttırır .
Kısaca birim hacimdeki tanecik sayısı ( derişim ) arttırılırsa tanecikler sıklaşacağından çarpışma sayısı artar . Bunun sonucunda tepkimenin hızı artar .
Kimyasal bir tepkimenin hızı , tepkimeye giren taneciklerin birim zamandaki çarpışma sayıları ile doğru orantılıdır .
A₂ ve B₂ moleküllerinin bulunduğu bir kapta A₂ ile B₂ arasında,
A₂₍g₎ + B₂₍g₎→ 2AB₍g₎
Tepkimesi olsun . Kaba bir miktar daha A₂ molekülü eklersek , B₂ molekülleri ile çarpışma olasılığı ve dolayısıyla tepkime hızı artar . Yani hız, A₂ moleküllerinin derişimi ile orantılıdır .
Tepkime hızı α[ A₂]
Kaptaki B₂ moleküllerinin sayısını artırırsak , bu defa A₂ molekülleri , çarpışmak üzere daha fazla sayıda B₂ molekülü bulabilecekler ve böylece tepkime hızı B₂ nin derişimi ile de orantılı olacaktır .
Tepkime hızı α[ B₂]
Tepkime hızı hem [ A₂] hem de [ B₂] ile orantılı olduğundan ,
Tepkime hızı α[ A₂][ B₂]
Yazabiliriz . Bir orantı katsayısı ( k ) kullanılırsa ,
Tepkime hızı = k [ A₂][ B₂]
Olur. Bu eşitliğe hız denklemi ve eşitlikteki orantı katsayısı k ye hız sabiti denir. Bu sabit , sıcaklığa bağlı olarak değişir . Bağıntıdan anlaşılacağı gibi hız sabiti büyük olan tepkimelerin hızı da büyük olacaktır . 

Derişimi arttırmak için ya molekül sayısı arttırılmalı ya da hacim küçültülmelidir .

Umarım faydalı olmuşumdur kolay gelsin..

Cumhuriyet Üniversitesi Biyokimya Bölümü öğrencisi

Emre Demir