Tepkime Hızına Etki Eden Faktörler

Madde Cinsinin Tepkime Hızına Etkisi

Tepkimeye giren kimyasal türlerin cinsi, fiziksel haller, kopan ve oluşan bağların sayısı tepkime hızına etki eder.

Metalik aktifliği büyük olan metaller ya da ametalik aktifliği büyük olan ametaller aktiflikleri küçük olanlara göre daha hızlı tepkime verir.

\(\ce{Na(k) + HCl(aq) -> NaCl(aq) + 1/2H2(g) \quad(hızlı)}\)

\(\ce{Fe(k) + 2HCl(aq) -> FeCl2(aq) + H2(g) \quad(yavas)}\)

Genellikle kopan ve oluşan bağ sayısı fazla olan tepkimeler daha yavaştır.

\(\ce{C2H4(g) + 3O2(g) -> 2CO2(g) + 2H2O(g) \quad(fast)}\)

\(\ce{C20H40(g) + 30O2(g) -> 20CO2(g) + 20H2O(g) \quad(slow)}\)

İyonik bileşikler arasında gerçekleşen tepkimelerde katı fazdaki tepkimeler, çözelti fazındaki tepkimelerden genellikle daha yavaş olur. (Çünkü iyonlarına ayrılıarlar)

\(\ce{Cu(NO3)2(aq) + 2NaCl(aq) -> CuCl2(k) + 2NaNO3(aq) \quad(fast)}\)

\(\ce{Cu(NO3)2(k) + 2NaCl(k) -> CuCl2(k) + 2NaNO3(k) \quad(slow)}\)

Zıt yüklü iyonlar arasında gerçekleşen tepkimeler, moleküller arasında gerçekleşen tepkimelerden genellikle daha hızlıdır.

\(\ce{N2(g) + O2(g) -> 2NO(g) \quad(slow)}\)

\(\ce{5Fe^{2+}(aq) + MnO4-(aq) + 8H+(aq) -> 5Fe^{3+}(aq) + Mn^{2+}(aq) + 4H2O(s) \quad(fast)}\)

Zıt yüklü iyon sayısı fazla olan tepkimeler daha yavaş gerçekleşir.

\(\ce{BrO3-(aq) + 5Br-(aq) + 6H+(aq) -> 3Br2(aq) + 3H2O(s) \quad(fast)}\)

\(\ce{2MnO4-(aq) + 5Sn^{2+}(aq) + 16H+(aq) -> 2Mn^{2+}(aq) + 5Sn^{4+}(aq) + 8H2O(s) \quad(slow)}\)

Aktifleşme enerjisi ne kadar büyükse tepkime o kadar yavaştır.

Reaktif Derişiminin Tepkime Hızına Etkisi

Tepkime hızı etkin çarpışma sayısına bağlıdır. Etkin çarpışma sayısı arttıkça tepkime hızı da artar.

Tepkimeye giren maddelerin derişimi artırıldığında tepkime hızı da artar.

Örneğin; Aynı koşullarda eşit hacimli 2M lık \(HNO3\) çözeltisi ile 1M lık \(HNO3\) çözeltisinin içine m gram Zn metali ilave edilip karıştırıldığında;

Her iki kapta da \(\ce{Zn(k) + 2HNO3(aq) -> Zn(NO3)2(aq)+H2(h)}\) tepkimesi gerçekleşir.
Ancak 1. kaptaki \(HNO3\) çözeltisi daha derişik olduğundan 1. kaptaki tepkime daha hızlı gerçekleşir.

Basınç-Hacim Değişiminin Tepkime Hızına Etkisi

Basınç ve hacim etkisi derişim etkisi olarak da yorumlanabilir

Gaz fazındaki bir tepkimede gaz basıncı değiştirildiğinde (gaz derişimi değiştirildiğinde) tepkime hızı da değişir.

Hacim azalması veya sabit hacimde madde eklenmesi basınç artışına yani derişim artışına neden olup tekimeyi hızlandırır.

Hacim artırılması veya sabit hacimde madde çıkarılması basınç azalışına yani derişim azalışına neden olup tepkimeyi yavaşlatır.

Sıcaklığın Tepkime Hızına Etkisi

Herhangi bir kimyasal tepkimenin sıcaklığı artırıldığında;

Taneciklerin ortalama kinetik enerjisi artar.
Taneciklerin etkin çarpışma sayısı artar.
Taneciklerin hızı artar.
Eşik enerjisini aşan tanecik sayısı artar.
Tepkime hız sabitinin (k) değeri artar.
Aktivasyon enerjisi değişmez.

Aynı tepkimenin farklı sıcaklıklardaki tepkime hızını grafikle gösterdiğimizde aşağıdaki şekli elde ederiz.

Sıcaklık arttığında eşit enerjisini geçebilen tanecik sayısı da artar, geçemeyen azalır.

Sıcaklığın \(T_1\) den \(T_2\) ye getirilmesi, aktifleşmiş kompleks oluşturabilecek tanecik sayısını da artırır. Eşik enerjisi değişmezken eşik enerjisini aşan tanecik sayısı artar. Böylece tepkime hızı artar.

Temas Yüzeyinin Tepkime Hızına Etkisi

Tepkimeye giren maddelerin temas yüzeyi arttıkça etkin çarpışma sayısı ve buna bağlı olarak da tepkime hızı artar.

Aynı koşullarda şekil-5'teki kaplarda eşit kütlede Zn metalleri çözünüyor. Ancak 1. kaptaki Zn toz halinde, 2. kaptaki ise blok halinde olduğundan, toz halindeyken çözünme hızı büyük olacağından 1. kaptaki hız daha büyüktür.

\(\ce{Zn(toz) + 2HNO3(1M) -> Zn(NO3)2(suda) + H2(aq) \quad(fast)}\)
\(\ce{Zn(blok) + 2HNO3(1M) -> Zn(NO3)2(suda) + H2(aq) \quad(slow)}\)

Temas yüzeyinin artması derişime etki etmeden tepkimeyi hızlandırdığı için hız sabitinin (k) artmasına neden olur.

Katalizörün Tepkime Hızına Etkisi

Tepkime hızına etki eden, fakat tepkimeden değişikliğe uğramadan çıkan maddelere katalizör denir.

Tepkime entalpisini değiştirmezler.
Tepkimenin ileri ve geri yöndeki aktivasyon enerjisini düşürürler.
Tepkimeleri hızlandırırlar ancak tepkime verimini değiştirmezler.
Tepkimenin yönünü değiştirmezler.
Tepkime hız sabitini (k) büyütürler.
Tepkimeden değişikliğe uğramadan çıkarlar.
Reaktiflerle aynı fiziksel halde bulunanlara homojen katalizör, farklı halde bulunanlara ise hetorojen katalizör denir.
Aktifleşmiş kompleksin enerjisini artırarak tepkimeyi yavaşlatan katalizörlere inhinitör (negatif katalizör) adı verilir.
Her tepkimenin kendine özgü katalizörü vardır.
Katalizörler gerçekleşmeyen bir tepkimeyi başlatamaz.

Katalizörler, tepkimenin basamak sayısını değiştirebilir.

Tepkime Hızını Etkileyen Faktörler

Derişim
Basınç-Hacim
Madde cinsi
Temas yüzeyi
Sıcaklık
Katalizör

Hız sabitini etkileyen faktörler

Temas yüzeyi
Sıcaklık
Katalizör
Madde cinsi

Çözeltiyi karıştırmak da çarpışan tanecik sayısını artırarak tepkime hızı ve k sabitini artırır.

Questions

Bu soruyu tekrar çöz.

Hızlı olan tepkimenin eşik enerjisi \((E_a)\), yavaş olanınkinden küçüktür. Yavaş olanınki daha büyüktür. Bu sebeple hızlı olan tepkimede atomlar daha kısa sürede tepkimeye girebilir.

Katalizör etkin çarpışma sayısını artırır.

Aktifleşme kompleksinin enerjisi 90'dan 70'e düşmüştür. Aktifleşme enerjisi ise aktifleşmiş kompleks ile ürünün potansiyel enerjileri arasındaki farktır.

Piston serbestken Y gazı ilave edilirse hacim büyür, Y'nin derişimi artar fakat X'inki azalır.
Hızın artması ve azalması konusunda kesin bir yorum yapılamaz.

Kabın hacminin yarıya indirilmesi derişimlerin iki katına çıkması anlamına gelir.
Kaptaki maddelerden her birinin derişiminin (3 madde) 2 kat artması sonucunda hız 8 katına çıkıyorsa, \(k.[A]^n.[B]^m.[C]^t\) ifadesinde \(2^3=8\) olduğundan n+m+t=3 olmalıdır.

Net tepkimenin hızı daima en yavaşa göre yazılır.

Hız daha büyük olunca birim zamanda aktivasyon enerjisini aşan tanecik sayısı daha fazla olur.

Bu soruyu tekrar çöz.

İleri ve geri aktifleşme enerjileri negatif olmaz.

Reaktiflerin derişiminin veya temas yüzeylerinin artması hızı artırır fakat aktifleşme enerjisine etki etmez.
İkisini de artıran yalnızca katalizördür.

Bu tip soruları daha fazla çözmeliyim.
Sadece x derişimi 2 katına çıkarıldığında hız 4 katına çıkıyorsa, \(2^n=4\), n=2 dir.
X ve Z'nin derişimleri yarıya düşürüldüğünde tepkime hızı 1/4 üne düşüyor. Sadece X'in derişimi yarıya düşürülseydi de hız 1/4'e düşecekti. Çünkü x'in hıza etki katsayısı 2'dir. Bu sebeple Z'nin derişim değişiminin tepkime hızına bir etkisi yoktur.
Başka bir değişle: \(x:(1/2)^2, z:(1/2)^n\) ve \((1/2)^2.(1/2)^n?(1/4)\) olduğundan n=0 olarak bulunur.