KİMYASAL KİNETİK
Reaksiyon Hızı
1
Reaksiyon hızlarını, mekanizmalarını ve
hızlara tesir eden etkenleri inceleyen
bilim dalına denir.
 Bir kimyasal reaksiyonun zamanla
ilerlemesini inceler ve ilerleme hızını
istenilen şartlarda tutmak için yapılması
gerekenleri veya reaksiyon hızını
değiştiren faktörleri araştırır.

2
Reaksiyon hızları, değişik metotlarla,
maddelerin konsantrasyonlarının
zamana bağlı olarak izlenmesiyle
hesaplanabilir.
 Zaman kimyasal kinetikte en önemli
değişkendir.

3


Birçok reaksiyonda, reaksiyona giren başlangıç
maddelerinin kaybolması ya da yeni ürünlerin
meydana gelişi kolayca izlenebilir. Ancak bu durum
çoğunlukla net reaksiyonlarda gözlenir. Net reaksiyonu
bilmek reaksiyonun tüm mekanizmasını anlamaya
yetmez. Bunun için kimyasal reaksiyonların
incelenmesinde net reaksiyonlar kadar ara
reaksiyonların da bilinmesi gerekir.
Basamaklı bir reaksiyonda, reaksiyon sırasında bazı
ara ürünler oluşur, ancak bu ara ürünler öteki
basamak reaksiyonlarda kullanıldığından reaksiyon
sonunda ortamda bulunamazlar.
4

Genellikle, atom, iyon, serbest radikal
veya kompleks bileşik şeklinde oluşan
ara ürünler son derece kararsızdır. Bu
ara ürünler spektroskopi, kromatografi vb
metodlarla deneysel olarak tespit
edilebilir.
5
Reaksiyona giren herhangi maddenin
derişiminin zamanla azalması veya
reaksiyon sonunda meydana gelen
ürünlerden herhangi birinin derişiminin
zamanla artması, reaksiyon hızı olarak
tanımlanır.
 Birim
zamanda ve birim hacimde
dönüşen, başka bir deyişle reaksiyona
giren maddenin mol sayısıdır.

6
A ---> ürünler
Ortalama hız: Belirli bir zaman aralığındaki hız
hız = - (D[A]/Dt) = k[A]m
 Anlık hız : Sonsuz küçük aralıktaki hız

hız = - (d[A]/dt) = k[A]m
7
Herhangi bir (t) anında reaksiyona giren
maddelerden birinin derişimi (c) ise,
Reaksiyon hızı = -dc/dt
 Aynı (t) anında reaksiyonda meydana
gelen ürünlerden birinin derişimi (x) ise
Reaksiyon hızı = +dx/dt

[(-) ve (+) işaretleri reaksiyon sırasında derişimin
zamanla azaldığını ve arttığını göstermektedir.]
8
Reaksiyon hızlarının ölçülmesi
9
Soru:
Aşağıdaki reaksiyon için
H2 konsantrasyonunun
zamanla değişimi
grafikte verilmiştir.
Reaksiyon hızı A veya B nin
hangisinde daha hızlıdır?

A ve B nin her ikisinin hızları aynıdır.
10
Hız belirleyen adımlar

Çok basamaklı bir mekanizmada en
yavaş yürüyen reaksiyon, reaksiyon
hızını belirleyen adımdır.
11
Reaksiyon mertebeleri

Tepkimelerin hızını etkileyen maddelerin
derişimleri değiştirildiğinde, tepkime
hızının sayısal değeri değişir. Hızdaki bu
değişim, her zaman derişimdeki
değişimle orantılı değildir. Madde
derişimi iki katına çıkarıldığında
tepkimenin hızı iki, dört, sekiz veya
ondalıklı katları şeklinde artabilir.
12
Reaksiyon mertebeleri
aA +bB --->Cc + dD
Reaksiyon hızı = k [A]m [B]n
m => A ya göre mertebe
n => B ye göre mertebe
Reaksiyonun mertebesi= m + n
13
Bu bağıntıda tepkime hızı, A maddesinin derişimiyle m kuvvetiyle, B
maddesinin derişiminden n kuvvetiyle etkilendiği anlaşılır. Eşitlikteki k,
tepkimenin hız sabitidir.
 Tepkime hız bağıntısında yer alan n ve m türü derişimlerin kuvvetleri
bireysel dereceler olarak tanımlanır. Bireysel dereceler, tepkimenin
hızının herhangi bir maddenin derişimine duyarlılığının ölçüsüdür. A
maddesinin bireysel derecesi 2 ise, A maddesi derişiminin 2 kat
arttırılması tepkimeyi 4 kat hızlandırır. Bireysel derecenin 1 olması
halinde hız, derişimin 2 kat artmasıyla 2 kat artar, 0 bireysel derecede
hız A maddesi derişiminden etkilenmez.
 Tepkime derecesi ½, 3/2, 5/2 gibi değerler alabilse de, derecesi üçten
büyük tepkimelerde (dördüncü, beşinci derece gibi) rastlanmamıştır.
Toplam tepkime derecesi yerine çoğu kez tepkime derecesi ya da
kısaca derece kavramları da kullanılır.

14
Kimyasal kinetik işlemlerinde derişim
molarite olarak alınır.
 Molarite
matematiksel
işlemlerde
maddelerin sembol veya formülleri köşeli
parantez içinde yazılarak ifade edilir.
 Gazların basınçları derişimlerinin bir
ölçüsü olduğu için, kısmi basınçları
kullanılır.

15
A + B+..… ---> C+D+….
şeklindeki bir reaksiyon için, kütlelerin
tesiri kanununa göre reaksiyon hızı [A], [B]
ve diğerlerinin derişimiyle de orantılı olarak
artacaktır.
Buna göre,
Reaksiyon hızı ∞ [A].[B]
Bu ifadeye orantı sabiti k ilave edilirse,
Reaksiyon hızı = k. [A].[B]
16
A + B+..… ---> C+D+….
Reaksiyon hızı =
- d[A]/dt = - d[B]/dt =k[A].[B]
2A + B --->3C + D
Reaksiyon hızı = -
d[A]/2dt = - d[B]/dt = d[C]/3dt =d[D]/dt
17
Reaksiyonlar için hız ifadeleri
O.derece reaksiyonlar: m + n = 0
A ---> ürünler
reaksiyon hızı= k. [A]o =k =sabit

-d[A]/dt = k
d[A]= - k.dt (her iki tarafın integrali alınırsa)
[A]= - k.t + [A]o
18
Reaksiyon Hız Sabitleri

Birinci mertebeden reaksiyonlar: m + n = 1
A --->Ürünler
Bu reaksiyonun hızı herhangi bir t anında A nın derişimi ile
doğru orantılı olacağından reaksiyon hızı:
-d[A]/dt = k [A]
d[A] / [A] = - k dt
(Her iki tarafın integrali alınırsa)
ln [A] t = - k t + ln [A]o
19
Birinci mertebeden reaksiyonlar
Reaksiyon hızı:
-dc/dt=- d(a-x)/dt=dx/dt= k1(a-x)
dx/(a-x) =k1dt
ifadesinin integrali alındığında
-ln (a-x) = k1t +sabit
( t=O, x=0 olduğunda, sabit= -lna )
-ln (a-x) = k1t – ln a
ln a /(a-x) = k1t
k = 2.303 x log a
t
(a-x)
20
Reaksiyonlar için hız ifadeleri
 Reaksiyon 1.mertebedendir.
Reaksiyon hızı: k. [A]
 Her iki reaksiyon da ikinci mertebedendir.
2A --->Ürünler
Reaksiyon hızı: k. [A]2
A +B--->Ürünler
Reaksiyon hızı: k.[A].[B]
A --->Ürünler

Reaksiyon 3.mertebedendir.
A + 2B--->Ürünler
Reaksiyon hızı: k.[A].[B]2
(A bileşenine göre birinci, B bileşenine göre ikinci mertebedendir.)
21
Yarılanma süresi

Reaksiyona giren bir madde miktarının yarıya inmesi için
geçen zamana bu reaksiyonun yarılanma süresi denir.
[A]1: Başlangıçtaki A maddesi konsantrasyonu
t1: 0 Başlangıç an
[A]2= [A] 1/2 = 0.5 [A]1
t2 : t1/2 yazılırsa
22
Birinci dereceden reaksiyonlar için
k = 2.303 x log 1
t1/2
0.5
Yarı ömür = t1/2= 0.693
k
23
İkinci dereceden reaksiyonlar için
dx/dt= k ([A]-x). ([B]-x), bu bağıntının integrali alınırsa
k = 2.303
t ([A]- [B])
x log [B]. ([A]-x)
[A]. ([B]-x)
24
Dr. S. M. Condren
25
Özet:
Reaksiyon mertebelerinin açıklanması
26
27
Temel ifadelerin açıklanması
28
Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
29
Çözüm:
30
31
Örnek 2:
32
Çözüm:

İkinci dereceden olan bu reaksiyon için
33
Örnek 3:
34
35
Örnek 4:
36
37
Örnek 5:
38
39
Reaksiyon hızına etki eden faktörler
Reaksiyonlar:
 Homojen reaksiyonlar: Reaksiyona giren
maddeler ve ürünler aynı faz içindedir.
N2 (g) + O2 (g) <=> 2NO (g)
• Heterojen reaksiyonlar: Reaksiyondaki
maddeler farklı fazlardadır.
Zn (k) + 2HCl (çöz) ---> ZnCl2 (çöz) + H2 (g)
40
Tam
 İki yönlü
 Ardarda
 Kompleks
şeklinde de sınıflandırılabilir.
Işık enerjisiyle meydana getirilen veya
hızlandırılan reaksiyonlara da fotokimyasal
reaksiyonlar adı verilir.

41
Homojen reaksiyonların hızlarına tesir eden
faktörler




Maddelerin cinsi
Derişim
Sıcaklık
Katalizör
42
Hız Sabitine Sıcaklığın Etkisi ve Arrhenius
Eşitliği

Bir reaksiyonun hız sabiti ve aktivasyon enerjisi arasındaki ilişki
Arrhenius eşitliği olarak bilinir.
k=A.e-Ea/RT
ifadesindeki Arrhenius faktörü (A) moleküller arasındaki çarpışmanın çokluğuna bağlıdır.

Sıcaklık artışı ile reaksiyon hızı artacaktır.
k = Reaksiyon hız sabiti
Ea=Joule cinsinden bir moldeki aktivasyon enerjisi
R = 8.314 Joule / mol K
T = Mutlak sıcaklık (K)
Aynı sıcaklıktaki iki reaksiyon için daha yüksek aktivasyon enerjili olan daha
küçük hız sabitine ve daha yavaş hıza sahiptir.
43
k=A.e-Ea/RT
Her iki tarafın logaritması alınırsa,
logk=logA- (Ea/2.303xR)x1/T
Eşitlik matematiksel açıdan y= mx+n şeklinde bir doğrudur.
İki molekül arasında bir reaksiyonun olabilmesi için, bu
moleküller temas ettiklerinde bir en az enerjiye sahip olmaları
gerekir. Bu enerjiye aktivasyon enerjisi adı verilir.
44

Aktivasyon enerjisine sahip olan
moleküllere aktifleşmiş moleküller adı
verilir. Reaksiyon hızına etki ederler.
Reaksiyonun aktivasyon enerjisi fazla ise
bu enerjiye sahip olan moleküllerin sayısı
az olacağından reaksiyon yavaştır.
45
Katalizör
Bazı reaksiyonların hızlarının reaksiyon sonunda
değişmeden kalan bazı maddeler tarafından
değiştirilmektedir.Reaksiyona girmeyen ve yalnız
reaksiyon hızı üzerinde etkili olan bu maddelere
katalizör denir.
 Katalizörün göstermiş olduğu tesire kataliz denir.
 Katalizör reaksiyon sistemiyle aynı fazda bulunuyorsa
homojen kataliz, ayrı fazda bulunuyorsa heterojen
kataliz olarak adlandırılır.
 Katalizör reaksiyon hızını arttırıyorsa pozitif,
azaltıyorsa negatif katalizör adını alır.
 Sadece katalizör dendiği zaman genellikle pozitif
katalizördür.

46


Katalizörler termodinamik olarak imkansız reaksiyonların
gerçekleşmesini sağlayamaz.
Katı, sıvı ve gaz halinde olabilirler.
Ortak özellikler:

Katalizör kimyasal reaksiyonda değişmeden kalır

Kullanılan katalizörlerin miktarı önemli değildir.

Katalizör iki yönlü bir reaksiyonun dengesini
değiştirmez. Ancak, dengeye varmayı hızlandırır veya
yavaşlatır. Yani, iki yönlü bir reaksiyonun her iki yönünü
aynı miktarda hızlandırır.
47
Download

KİMYASAL KİNETİK