11. Sınıf Kimya 17. Hafta: Fiziksel ve Kimyasal Değişimlerde Denge: Tepkime Oranı Tahminlerinin Sorgulanması ve Dengeyi Etkileyen Faktörler (Derişim, Hacim, Basınç, Sıcaklık, Katalizör)

1. Q ile K Karşılaştırmasına Dayalı Tahminlerin Geçerliliğini Sorgulama

Geçen hafta kullandığımız kural basitti: Q < K ise ileri, Q > K ise geri yön beklenir; Q = K ise sistem dengededir. Ancak her tahmin bazı gizli varsayımlara dayanır. Bu varsayımlardan biri bozulursa hesap ne kadar doğru yapılmış olursa olsun tahmin geçersiz olur. İlk varsayım şudur: Karşılaştırılan K değeri, ölçümün yapıldığı sıcaklığa aittir. Denge sabiti yalnız sıcaklıkla değişir. Bu nedenle 400 °C'de ölçülen bir karışımın Q değeri, 25 °C için verilmiş bir K ile karşılaştırılamaz. İkinci varsayım, Q ile K'nin aynı türden olmasıdır. Kp ile Kc arasındaki ilişki Kp = Kc·(RT)^Δn bağıntısıyla verilir; gaz mol sayısı değişen tepkimelerde (Δn ≠ 0) bu iki değer sayısal olarak farklıdır.

Üçüncü varsayım en sık gözden kaçanıdır: Ölçümler kesin değildir. Her derişim ölçümünün bir belirsizliği vardır ve bu belirsizlik Q'ya da yansır. Örneğin Kc = 4 olan CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g) sisteminde [CO] = [H₂O] = 0,51 M ve [CO₂] = [H₂] = 1,00 M ölçülsün. Bu durumda Qc = 1,00·1,000,51·0,51 ≈ 3,84 olur ve ilk bakışta “Q < K, tepkime ileri gidiyor” denebilir. Ancak her ölçümün ±0,01 M belirsizliği varsa Q'nun alabileceği en küçük değer (0,99)²(0,52)² ≈ 3,62, en büyük değer ise (1,01)²(0,50)² ≈ 4,08 olur. 3,62 ile 4,08 arasındaki aralık K = 4 değerini de içerdiği için bu verilerle kesin bir yön tahmini yapılamaz. Söylenebilecek en doğru şey “sistem dengede ya da dengeye çok yakındır” cümlesidir.

Dördüncü varsayım, Q-K karşılaştırmasının yalnız yönü söylediğini, hızı söylemediğini kabul etmektir. Q ≪ K olan bir karışım, aktifleşme enerjisi yüksekse yıllarca değişmeden kalabilir. Bu durumda “ileri yönde ilerler” tahmini termodinamik olarak doğrudur ama gözlemle hemen doğrulanamaz. Son olarak her tahmin, yeni bir ölçümle sınanmalıdır. “Kap III'te CO₂ derişimi azalacak” diyen bir tahmin yapıldıysa, 10 dakika sonra yapılan ölçümde CO₂'nin azaldığı görülmelidir. Tersi gözlenirse K değeri, sıcaklık kontrolü veya ölçüm yöntemi yeniden sorgulanır. Bilimsel tahmini falcılıktan ayıran özellik, yanlışlanmaya açık olması ve yanlışlandığında düzeltilebilmesidir.

Yapılan Tahmin	Gizli Varsayım	Sorgulama Sorusu
Qc = 30 < Kc = 64; tepkime ileri gider.	K, ölçüm sıcaklığına aittir.	Kc = 64 hangi sıcaklıkta ölçülmüş? Kap da o sıcaklıkta mı?
Qp = 0,4 < Kc = 1,2; tepkime ileri gider.	Q ile K aynı türdendir.	Qp, Kc ile karşılaştırılabilir mi? Δn sıfır mı?
Qc = 3,84 < Kc = 4; tepkime ileri gider.	Ölçümler yeterince kesindir.	Belirsizlik aralığı K değerini kapsıyor mu?
Q ≪ K; ürünler kısa sürede oluşur.	Tepkime hızlıdır.	Q-K karşılaştırması hız hakkında bilgi verir mi?
Q < K; heterojen sistem dengeye ulaşır.	Gerekli tüm türler kaptadır.	İleri yön için gereken katı kapta bulunuyor mu?

🔍 Büyütmek için dokunun

2. Dengenin Bozulması: Q mu Değişir, K mı? (Le Chatelier İlkesi)

Dengedeki bir sistemde ileri ve geri tepkime hızları eşittir; bu yüzden derişimler sabit kalır. Sisteme dışarıdan bir müdahale yapıldığında bu eşitlik bozulabilir ve sistem bir süre net bir yönde tepkime verir. Sonunda yeni bir denge kurulur. Fransız kimyacı Henri Le Chatelier bu davranışı 19. yüzyılın sonlarında genel bir ilke olarak ifade etmiştir: Dengedeki bir sisteme dış bir etki yapıldığında sistem, bu etkiyi azaltacak yönde kayar. Örneğin kaba giren eklenirse sistem fazla gireni harcayacak yönde, yani ileri yönde kayar; ürün uzaklaştırılırsa eksilen ürünü yerine koyacak yönde, yine ileri yönde kayar.

Le Chatelier ilkesi akılda kalıcıdır ama nitel bir kuraldır. Geçen hafta öğrendiğimiz Q-K karşılaştırması aynı sonuca nicel bir yoldan ulaştırır ve ilkenin neden işlediğini açıklar. Bir değişimin etkisini çözümlemek için tek bir soru sormak yeterlidir: Bu değişim Q'yu mu, K'yi mi değiştiriyor? Derişim değişimleri yalnız Q'yu değiştirir. Örneğin giren eklemek Q'nun paydasını büyütür, böylece Q < K olur ve tepkime ileri kayar. Hacim ve basınç değişimleri de derişimleri değiştirdiği için yine yalnız Q'yu etkiler. Sıcaklık ise farklıdır: Derişimler o an değişmese bile K'nin kendisi değişir ve sistem yeni K değerine göre Q ≠ K durumuna düşer.

Katalizör bu ailenin dışında kalır. Katalizör ileri ve geri tepkimelerin aktifleşme enerjisini aynı miktarda düşürür ve iki yöndeki hızı aynı oranda artırır. Bu nedenle Q da K de değişmez; denge karışımının bileşimi aynı kalır, yalnız dengeye daha kısa sürede ulaşılır. Bazı müdahaleler de görünüşte büyük olsa bile dengeyi bozmaz. Sabit hacimde kaba tepkimeye katılmayan bir gaz (örneğin He) eklemek toplam basıncı artırır, ancak tepkimedeki gazların derişimleri ve kısmi basınçları değişmez; bu nedenle Q aynı kalır. Kaba saf katı ya da saf sıvı eklemek de Q'yu değiştirmez, çünkü bu türler ifadede yer almaz. Yeni denge kurulduğunda tüm derişimler başlangıçtaki değerlerine dönmez; Le Chatelier ilkesindeki “azaltma” sözcüğü, etkinin kısmen giderildiği anlamına gelir.

Müdahale (sabit diğer koşullar)	Değişen	Anlık Sonuç	Kayma Yönü
Giren eklemek	Q (payda büyür)	Q < K	İleri
Ürün eklemek	Q (pay büyür)	Q > K	Geri
Ürün uzaklaştırmak	Q (pay küçülür)	Q < K	İleri
Hacmi azaltmak (gaz, Δn ≠ 0)	Q (tüm derişimler artar)	Q ≠ K	Gaz mol sayısı az olan tarafa
Hacmi değiştirmek (gaz, Δn = 0)	Hiçbiri	Q = K	Kayma yok
Sıcaklığı artırmak	K	Q ≠ yeni K	Endotermik yöne
Katalizör eklemek	Hiçbiri (yalnız hızlar)	Q = K	Kayma yok, denge daha çabuk kurulur
Sabit hacimde He eklemek	Hiçbiri	Q = K	Kayma yok

🔍 Büyütmek için dokunun

3. Dengeyi Etkileyen Değişkenler İçin Araştırılabilir Sorular ve Hipotezler

Bir değişkenin dengeye etkisini bilimsel olarak incelemenin ilk adımı doğru soruyu sormaktır. Araştırılabilir soru, deneyle ya da ölçümle cevaplanabilen, içinde değiştirilecek ve gözlenecek değişkenleri açıkça barındıran sorudur. “Kimyasal denge neden önemlidir?” sorusu değerli bir tartışma başlatır ama deneyle cevaplanamaz. Buna karşılık “Fe³⁺ derişimi artırıldığında demir(III) tiyosiyanat çözeltisinin rengi nasıl değişir?” sorusu araştırılabilir bir sorudur. Bu soruda neyin değiştirileceği (Fe³⁺ derişimi) ve neyin gözleneceği (renk) bellidir. Bir deneyde araştırmacının kendi değiştirdiği değişkene bağımsız değişken, ölçülen ya da gözlenen sonuca bağımlı değişken, adil bir karşılaştırma için sabit tutulan koşullara da kontrol değişkenleri denir.

Soruyu sorduktan sonra ona deneyden önce verilen geçici bir cevap kurulur; buna hipotez denir. İyi bir hipotez üç özellik taşır. Birincisi sınanabilir olmalıdır. İkincisi yanlışlanabilir olmalıdır, yani hangi sonucun hipotezi çürüteceği önceden bellidir. Üçüncüsü bir gerekçeye dayanmalıdır. Kimyasal dengede bu gerekçeyi Q-K akıl yürütmesi sağlar. Örneğin şu hipotez bu özelliklerin hepsini taşır: “Eğer dengedeki Fe³⁺ + SCN⁻ ⇌ FeSCN²⁺ çözeltisine Fe³⁺ eklenirse kırmızı renk koyulaşır, çünkü Q'nun paydası büyür, Q < K olur ve tepkime ileri yönde kayarak daha çok FeSCN²⁺ oluşturur.” Renk açılırsa ya da hiç değişmezse hipotez çürütülmüş olur.

Beş değişkenin her biri için aynı yaklaşım kullanılabilir; ancak her birinde kontrol edilmesi gereken koşullar farklıdır. Örneğin hacmin etkisi incelenirken sıcaklık sabit tutulmalıdır. Aksi hâlde gözlenen değişimin hacimden mi, sıcaklıktan mı kaynaklandığı anlaşılamaz. Sıcaklığın etkisi incelenirken de hacim ve madde miktarları sabit tutulmalıdır. Katalizör deneyinde ise hem denge bileşimini hem de dengeye ulaşma süresini ölçmek gerekir. Bu sayede “katalizör yalnız hızı mı etkiler, dengeyi de mi?” sorusu iki ayrı veriyle cevaplanabilir. Aşağıdaki tablo, beş değişken için örnek soru ve hipotezleri bir arada göstermektedir.

Bağımsız Değişken	Araştırılabilir Soru	Hipotez	Bağımlı Değişken	Kontrol Değişkenleri
Derişim	SCN⁻ eklenirse FeSCN²⁺ çözeltisinin rengi nasıl değişir?	Renk koyulaşır; Q küçülür, tepkime ileri kayar.	Renk koyuluğu	Sıcaklık, toplam hacim, damla sayısı
Hacim	2NO₂ ⇌ N₂O₄ karışımının hacmi yarıya indirilirse NO₂ miktarı nasıl değişir?	NO₂ miktarı azalır; denge gaz mol sayısı az olan tarafa kayar.	Kahverengi rengin değişimi	Sıcaklık, gaz miktarı
Basınç (katılmayan gazla)	Sabit hacimde He eklenirse NO₂ miktarı değişir mi?	Değişmez; kısmi basınçlar aynı kaldığı için Q değişmez.	Renk, kısmi basınçlar	Sıcaklık, hacim
Sıcaklık	NO₂-N₂O₄ karışımı ısıtılırsa renk nasıl değişir?	Renk koyulaşır; N₂O₄ oluşumu ekzotermik olduğundan ısıtınca K küçülür.	Renk koyuluğu	Hacim, gaz miktarı
Katalizör	Katalizör denge bileşimini ve dengeye ulaşma süresini değiştirir mi?	Bileşim değişmez, süre kısalır.	Denge derişimleri, süre	Sıcaklık, hacim, başlangıç miktarları

🔍 Büyütmek için dokunun

4. Derişim Değişiminin Etkisi: Demir(III) Tiyosiyanat Deneyi

Derişimin dengeye etkisini gözle izlemenin en bilinen yolu, demir(III) iyonu ile tiyosiyanat iyonu arasındaki dengedir: Fe³⁺(suda) + SCN⁻(suda) ⇌ FeSCN²⁺(suda). Fe³⁺ çözeltisi soluk sarı, SCN⁻ çözeltisi renksizdir; oluşan FeSCN²⁺ ise kan kırmızısı renktedir. Bu nedenle çözeltinin kırmızılığı, FeSCN²⁺ derişiminin kabaca bir göstergesidir. Deney için seyreltik FeCl₃ ve KSCN çözeltileri karıştırılarak turuncu-kırmızı bir denge çözeltisi hazırlanır. Bu çözelti beş deney tüpüne eşit hacimlerde paylaştırılır. Birinci tüp kontrol tüpü olarak bırakılır; diğerlerine birer etken eklenir ve renkler kontrol tüpüyle beyaz bir zemin önünde karşılaştırılır. Deney sırasında koruyucu gözlük takılır. Gümüş nitrat ciltte leke bıraktığı için eldivenle çalışılır.

Gözlemleri Q ile açıklayalım. Bu denge için Qc = [FeSCN²⁺][Fe³⁺]·[SCN⁻] olur. İkinci tüpe birkaç damla FeCl₃ eklendiğinde [Fe³⁺] artar, payda büyür ve Q < K olur. Tepkime ileri kayar; daha çok FeSCN²⁺ oluşur ve renk koyulaşır. Üçüncü tüpe KSCN eklendiğinde aynı akıl yürütmeyle yine ileri kayma ve koyulaşma gözlenir. Dördüncü tüpe AgNO₃ eklendiğinde ise Ag⁺ iyonları SCN⁻ ile birleşerek beyaz AgSCN çökeleği oluşturur: Ag⁺(suda) + SCN⁻(suda) → AgSCN(k). Böylece SCN⁻ ortamdan uzaklaşır, payda küçülür ve Q > K olur. Tepkime geri kayar, FeSCN²⁺ ayrışır ve kırmızı renk açılır. Burada çökelek ayrı bir tepkimedir; dengeye doğrudan bir giren uzaklaştırılmış gibi etki eder.

Beşinci tüpe saf su eklenerek çözelti iki katına seyreltilir. Seyreltme her derişimi yarıya indirir: Pay yarıya iner, payda ise iki terimin çarpımı olduğu için dörtte bire iner. Sonuçta Q iki katına çıkar (Q > K) ve tepkime geri kayar. Renk açılması yalnız seyrelmeden değil, aynı zamanda FeSCN²⁺'nın bir kısmının ayrışmasından kaynaklanır; bu, çözeltilerde “hacim” değişkeninin etkisidir. Deneyin sonunda hipotezlerimizi değerlendiririz. “Fe³⁺ eklenirse renk koyulaşır” hipotezi gözlemle desteklenmiştir. Ancak renk karşılaştırması nitel bir veridir; daha güçlü bir sonuç için renk koyuluğu kolorimetre ya da spektrofotometre ile sayısal olarak ölçülebilir.

Tüp	Eklenen	Q'ya Anlık Etki	Kayma	Gözlem
1 (kontrol)	Hiçbir şey	Q = K	Yok	Turuncu-kırmızı (karşılaştırma rengi)
2	FeCl₃ (Fe³⁺ artar)	Payda büyür, Q < K	İleri	Renk koyulaşır
3	KSCN (SCN⁻ artar)	Payda büyür, Q < K	İleri	Renk koyulaşır
4	AgNO₃ (SCN⁻ çöker)	Payda küçülür, Q > K	Geri	Renk açılır, beyaz çökelek oluşur
5	Saf su (seyreltme)	Q iki katına çıkar, Q > K	Geri	Renk, yalnız seyrelmeden beklenenden de fazla açılır

🔍 Büyütmek için dokunun

5. Derişim Değişiminden Sonra Yeni Dengenin Hesaplanması

Renk deneyi bize kaymanın yönünü gösterir; Q hesabı ise kaymanın ne kadar olduğunu da söyler. Belirli bir sıcaklıkta Kc = 64 olan H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) sistemini düşünelim. 1 litrelik kapta denge derişimleri [H₂] = [I₂] = 0,2 M ve [HI] = 1,6 M'dir. Kontrol: (1,6)²0,2·0,2 = 2,560,04 = 64 ✓. Şimdi kaba aynı sıcaklıkta 0,3 mol H₂ ve 0,3 mol I₂ ekleyelim. Ekleme anında [H₂] = [I₂] = 0,5 M olur, HI ise henüz değişmemiştir. Bu durumda Qc = 2,560,5·0,5 = 10,24 bulunur. Qc < Kc olduğundan tepkime ileri kayar. x mol H₂ harcandığında [H₂] = [I₂] = 0,5 − x ve [HI] = 1,6 + 2x olur. Buradan (1,6 + 2x)²(0,5 − x)² = 64 yazılır ve iki tarafın karekökü alınır: 1,6 + 2x0,5 − x = 8 → 1,6 + 2x = 4 − 8x → 10x = 2,4 → x = 0,24.

Yeni denge derişimleri [H₂] = [I₂] = 0,26 M ve [HI] = 2,08 M olur. Kontrol: (2,08)²0,26·0,26 = 4,32640,0676 = 64 ✓. Bu sonuç Le Chatelier ilkesinin nicel bir kanıtıdır. Eklenen H₂'nin bir kısmı harcanmış ve H₂ derişimi 0,5 M'den 0,26 M'ye inmiştir. Ancak eski değer olan 0,2 M'ye dönülmemiştir; yani etki kısmen azaltılmış, tamamen giderilmemiştir. Aynı dengeden bu kez ürün uzaklaştırdığımızı düşünelim: Kaptan 0,8 mol HI çekilsin. O anda [HI] = 0,8 M olur ve Qc = 0,640,04 = 16 < 64 bulunur. Tepkime yine ileri kayar: 0,8 + 2x0,2 − x = 8 → 0,8 + 2x = 1,6 − 8x → x = 0,08. Yeni denge [H₂] = [I₂] = 0,12 M, [HI] = 0,96 M olur. Kontrol: 0,92160,0144 = 64 ✓.

Bu iki hesap, sanayide neden sürekli ürün uzaklaştırıldığını da açıklar. Ürün ortamdan çekildikçe Q küçülür ve sistem tekrar tekrar ileri kayarak yeni ürün üretir. Böylece giren maddeler daha yüksek verimle ürüne dönüşür. Heterojen dengelerde ise bir incelik daha vardır. NH₄Cl(k) ⇌ NH₃(g) + HCl(g) dengesine katı NH₄Cl eklemek Qp = P(NH₃)·P(HCl) değerini değiştirmez; dolayısıyla kayma olmaz. Gaz ürünlerden birinin eklenmesi ise Qp'yi büyütür ve geri kaymaya yol açar; bu durumda katı NH₄Cl miktarı artar. Derişim etkisini çözerken her zaman aynı sırayı izleriz: (1) Değişimden hemen sonraki derişimleri yaz. (2) Q'yu hesapla. (3) Yönü belirle. (4) Değişimi x ile yazıp K eşitliğini çöz. (5) Bulduğun derişimlerle Q = K olduğunu doğrula.

Durum (Kc = 64, 1 L)	Değişimden Hemen Sonra	Qc	Yön	Yeni Denge
Başlangıç dengesi	[H₂] = [I₂] = 0,2; [HI] = 1,6	64	Kayma yok	Aynı
0,3 mol H₂ + 0,3 mol I₂ eklendi	[H₂] = [I₂] = 0,5; [HI] = 1,6	10,24	İleri	[H₂] = [I₂] = 0,26; [HI] = 2,08
0,8 mol HI uzaklaştırıldı	[H₂] = [I₂] = 0,2; [HI] = 0,8	16	İleri	[H₂] = [I₂] = 0,12; [HI] = 0,96
0,4 mol HI eklendi	[H₂] = [I₂] = 0,2; [HI] = 2,0	100	Geri	[H₂] = [I₂] = 0,24; [HI] = 1,92

🔍 Büyütmek için dokunun

6. Hacim-Basınç, Sıcaklık ve Katalizör İçin Deney Tasarımı

Gaz dengelerinde hacim ve basıncın etkisini izlemek için en uygun sistem 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) dengesidir. NO₂ kızıl-kahverengi, N₂O₄ ise renksiz bir gazdır; bu yüzden karışımın rengi NO₂ miktarını gösterir. NO₂ zehirli olduğu için bu deney yalnız kapalı bir şırınga ya da tüp düzeneğinde, öğretmen gözetiminde yapılmalıdır; okul koşulları uygun değilse simülasyonla incelenmelidir. Bu denge için Qc = [N₂O₄][NO₂]² olur. Şırınganın pistonu itilip hacim yarıya indirildiğinde her iki derişim de iki katına çıkar. Pay 2 kat, payda ise 4 kat büyür ve Q yarıya iner. Q < K olduğundan tepkime ileri yönde, yani gaz mol sayısının az olduğu N₂O₄ tarafına kayar. Gözlem ilginçtir: Sıkıştırma anında renk birden koyulaşır, çünkü NO₂ derişimi artmıştır. Ardından renk kısmen açılır ama başlangıçtaki açıklığa dönmez.

Sıcaklığın etkisini incelemek için aynı karışımı içeren iki kapalı tüpten biri sıcak suya, diğeri buzlu suya konur; üçüncü tüp oda sıcaklığında kontrol olarak bekletilir. 2NO₂ → N₂O₄ tepkimesi ekzotermiktir. Isıtma, ısıyı soğuran endotermik yönü (N₂O₄ → 2NO₂) elverişli kılar ve K küçülür. Bu nedenle sıcak sudaki tüpün rengi koyulaşır, buzlu sudakinin rengi açılır. Bu deney diğerlerinden farklı bir şey gösterir: Derişimler değiştirilmediği hâlde denge kaymıştır, çünkü değişen K'nin kendisidir. Benzer bir gözlem çözeltide de yapılabilir. Pembe renkli [Co(H₂O)₆]²⁺ ile mavi renkli [CoCl₄]²⁻ arasındaki denge endotermik yönde maviye kayar. Bu yüzden ısıtılan çözelti maviye, soğutulan çözelti pembeye döner.

Katalizörün etkisini incelemek için aynı başlangıç karışımından iki özdeş kap hazırlanır ve yalnız birine katalizör eklenir. Her iki kapta belirli aralıklarla derişim ölçülür ve derişim-zaman grafikleri çizilir. Beklenen sonuç şudur: Katalizörlü kapta derişimler sabit değere daha kısa sürede ulaşır, fakat iki kaptaki denge derişimleri aynıdır. Bu sonuç “katalizör denge karışımının bileşimini değiştirmez” hipotezini destekler. Deney tasarımında her zaman iki şey sorgulanmalıdır. Birincisi, bağımsız değişken dışında tüm koşullar gerçekten sabit tutuldu mu? İkincisi, gözlem nitel mi (renk), nicel mi (basınç, derişim)? Bu değişkenlerin her birinin nicel çözümlemesi bu ünite kapsamında ilerleyen derslerde ayrıntılı olarak ele alınacaktır.

Değişken	Deney Düzeneği	Q veya K'ye Etki	Beklenen Gözlem
Hacim azaltma	NO₂-N₂O₄ dolu şırınganın pistonunu itmek	Q yarıya iner, Q < K	Renk önce koyulaşır, sonra kısmen açılır
Hacim artırma	Pistonu çekmek	Q iki katına çıkar, Q > K	Renk önce açılır, sonra kısmen koyulaşır
Sabit hacimde katılmayan gaz	Kapalı kaba He eklemek	Q değişmez	Renk değişmez
Sıcaklık artışı	Tüpü sıcak suya koymak	K küçülür (ileri yön ekzotermik)	Kahverengi koyulaşır
Sıcaklık azalışı	Tüpü buzlu suya koymak	K büyür	Renk açılır
Katalizör	Özdeş iki kaptan birine katalizör eklemek	Q ve K değişmez	Aynı denge, daha kısa sürede kurulur

🔍 Büyütmek için dokunun

Örnekler

Örnek 1Belirli bir sıcaklıkta CO(g) + H₂O(g) ⇌ CO₂(g) + H₂(g) tepkimesi için Kc = 4'tür. 1 litrelik bir kapta [CO] = [H₂O] = 0,51 M ve [CO₂] = [H₂] = 1,00 M ölçülmüştür. Her ölçümün belirsizliği ±0,01 M'dir. a) Ölçülen değerlerle Qc'yi hesaplayınız. b) Belirsizliği hesaba katarak Qc'nin alabileceği en küçük ve en büyük değerleri bulunuz. c) Bir öğrencinin “Qc < Kc olduğuna göre tepkime kesinlikle ileri yönde ilerlemektedir” önermesini değerlendiriniz.
Cevabı göster
a) Qc = [CO₂]·[H₂][CO]·[H₂O] = 1,00·1,000,51·0,51 = 10,2601 ≈ 3,84. b) Q'yu en küçük yapmak için pay en küçük, payda en büyük alınır: 0,99·0,990,52·0,52 = 0,98010,2704 ≈ 3,62. Q'yu en büyük yapmak için pay en büyük, payda en küçük alınır: 1,01·1,010,50·0,50 = 1,02010,25 ≈ 4,08. c) Q'nun olası değerleri 3,62 ile 4,08 arasındadır ve bu aralık Kc = 4 değerini içerir. Bu nedenle Q < K, Q = K ya da Q > K durumlarından hangisinin geçerli olduğu bu verilerle kesin olarak söylenemez. Önerme, ölçüm belirsizliğini göz ardı ettiği için aşırı kesindir. Doğru önerme şöyle olmalıdır: “Sistem dengede ya da dengeye çok yakındır.” Daha kesin bir karar için ölçümler daha duyarlı bir yöntemle tekrarlanmalı ya da Q'nun zamanla değişip değişmediği izlenmelidir.
Örnek 2Belirli bir sıcaklıkta H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) tepkimesi için Kc = 64'tür. 1 litrelik kapta denge derişimleri [H₂] = [I₂] = 0,2 M ve [HI] = 1,6 M'dir. Sıcaklık sabitken kaba 0,3 mol H₂ ve 0,3 mol I₂ ekleniyor. a) Ekleme anındaki Qc değerini hesaplayıp kayma yönünü belirleyiniz. b) Yeni denge derişimlerini bulunuz. c) Sonucu Le Chatelier ilkesiyle yorumlayınız.
Cevabı göster
a) Ekleme anında [H₂] = [I₂] = 0,2 + 0,3 = 0,5 M, [HI] = 1,6 M olur. Qc = (1,6)²0,5·0,5 = 2,560,25 = 10,24. Qc < Kc olduğundan tepkime ileri yönde kayar. b) x mol H₂ harcansın: [H₂] = [I₂] = 0,5 − x, [HI] = 1,6 + 2x. (1,6 + 2x)²(0,5 − x)² = 64 → 1,6 + 2x0,5 − x = 8 → 1,6 + 2x = 4 − 8x → 10x = 2,4 → x = 0,24. Yeni denge: [H₂] = [I₂] = 0,26 M, [HI] = 2,08 M. Kontrol: (2,08)²(0,26)² = 4,32640,0676 = 64 ✓. c) Sisteme giren eklenmiştir. Sistem bu etkiyi azaltmak için girenleri harcayarak ileri kaymıştır. H₂ derişimi 0,5 M'den 0,26 M'ye inmiş, ancak eski değeri olan 0,2 M'ye dönmemiştir. Etki kısmen azaltılmış, tamamen giderilmemiştir. K değişmemiştir; yeni derişimler aynı K'yi sağlayan farklı bir kombinasyondur.
Örnek 3Belirli bir sıcaklıkta NH₄Cl(k) ⇌ NH₃(g) + HCl(g) tepkimesi için Kp = 0,12'dir (basınçlar atm cinsinden). İçinde katı NH₄Cl bulunan kapalı bir kapta denge kısmi basınçları P(NH₃) = 0,3 atm ve P(HCl) = 0,4 atm'dir. a) Sıcaklık ve hacim sabitken kaba HCl gazı eklenerek P(HCl) birden 0,7 atm'ye çıkarılıyor. Qp'yi hesaplayıp kayma yönünü belirleyiniz. b) Yeni denge kısmi basınçlarını bulunuz. c) Başlangıç dengesine bir miktar daha katı NH₄Cl eklenseydi ne olurdu?
Cevabı göster
a) Katı ifadeye girmez: Qp = P(NH₃)·P(HCl) = 0,3·0,7 = 0,21. Qp = 0,21 > Kp = 0,12 olduğundan tepkime geri yönde kayar; NH₃ ve HCl birleşerek katı NH₄Cl oluşturur. b) Her iki gazın basıncı y kadar azalsın: (0,3 − y)·(0,7 − y) = 0,12 → 0,21 − y + y² = 0,12 → y² − y + 0,09 = 0. (y − 0,1)·(y − 0,9) = 0 → y = 0,1 ya da y = 0,9. y = 0,9 değeri basınçları negatif yapacağından anlamsızdır; y = 0,1 alınır. Yeni denge: P(NH₃) = 0,2 atm, P(HCl) = 0,6 atm. Kontrol: 0,2·0,6 = 0,12 ✓. c) Saf katının etkin derişimi 1 kabul edilir ve Qp ifadesinde yer almaz. Katı eklemek Qp'yi değiştirmez; Qp = Kp kalır ve kayma olmaz. Gaz basınçları değişmez.
Örnek 4N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) tepkimesinin ileri yönü ekzotermiktir. Sistem dengedeyken aşağıdaki değişiklikler ayrı ayrı yapılıyor. Her biri için Q'nun mu, K'nin mi değiştiğini belirtip kayma yönünü bulunuz. a) Sabit hacim ve sıcaklıkta N₂ eklemek b) NH₃'ü sıvılaştırarak ortamdan uzaklaştırmak c) Sabit sıcaklıkta kabın hacmini yarıya indirmek d) Sıcaklığı artırmak e) Katalizör eklemek
Cevabı göster
Qc = [NH₃]²[N₂]·[H₂]³. a) N₂ derişimi artar, payda büyür; Q küçülür ve Q < K olur. K değişmez. Tepkime ileri kayar: NH₃ artar, H₂ azalır. b) [NH₃] azalır, pay küçülür; Q < K olur ve tepkime ileri kayar. K değişmez. c) Tüm derişimler iki katına çıkar. Yeni Q = (2[NH₃])²(2[N₂])·(2[H₂])³ = 416·Q = Q4 olur. Q < K olduğundan tepkime ileri yönde, yani gaz mol sayısının az olduğu tarafa (4 mol gazdan 2 mol gaza) kayar. K değişmez. d) Sıcaklık değiştiği için K değişir. İleri yön ekzotermik olduğundan sıcaklık artınca K küçülür. O andaki Q, yeni K'den büyük kalır (Q > K) ve tepkime geri kayar; NH₃ azalır. e) Katalizör ne Q'yu ne K'yi değiştirir; kayma olmaz. Yalnız denge daha kısa sürede kurulur.
Örnek 5Bir öğrenci grubu, Fe³⁺(suda) + SCN⁻(suda) ⇌ FeSCN²⁺(suda) dengesinde SCN⁻ derişiminin etkisini incelemek istiyor. a) Araştırılabilir bir soru yazınız. b) Q-K akıl yürütmesine dayanan, çürütülebilir bir hipotez kurunuz. c) Bağımsız, bağımlı ve kontrol değişkenlerini belirleyiniz. d) Grup bu kez çözeltiye AgNO₃ ekliyor ve beyaz bir çökelek ile rengin açıldığını gözlüyor. Bu gözlemi açıklayınız.
Cevabı göster
a) “Dengedeki demir(III) tiyosiyanat çözeltisine KSCN eklendiğinde çözeltinin kırmızı rengi nasıl değişir?” b) “Eğer dengedeki çözeltiye KSCN eklenirse kırmızı renk koyulaşır, çünkü [SCN⁻] artınca Qc = [FeSCN²⁺][Fe³⁺]·[SCN⁻] küçülür, Q < K olur ve tepkime ileri kayarak daha çok FeSCN²⁺ oluşturur.” Renk açılır ya da değişmezse hipotez çürütülmüş olur. c) Bağımsız değişken: eklenen SCN⁻ miktarı (KSCN damla sayısı). Bağımlı değişken: çözeltinin renk koyuluğu. Kontrol değişkenleri: sıcaklık, tüplerdeki başlangıç çözelti hacmi, başlangıç derişimleri, gözlem zemini ve karşılaştırma için kontrol tüpü. d) Ag⁺ iyonları SCN⁻ ile birleşerek AgSCN(k) çökeleğini oluşturur ve SCN⁻'yi ortamdan uzaklaştırır. [SCN⁻] azalınca payda küçülür ve Q > K olur. Tepkime geri kayar, FeSCN²⁺ ayrışır ve kırmızı renk açılır.
Örnek 6A(g) ⇌ B(g) tepkimesi için 300 K'de Kc = 4, 400 K'de Kc = 1,5 olarak ölçülmüştür. 1 litrelik kapta 300 K'de kurulan dengede [A] = 0,5 M ve [B] = 2,0 M'dir. a) Bir öğrenci “Bu tepkimenin ileri yönü endotermiktir” hipotezini kuruyor. Verilere göre bu hipotezi değerlendiriniz. b) Kap hacmi değişmeden 400 K'ye ısıtılıyor. Isıtma anında Q ile yeni K'yi karşılaştırınız. c) 400 K'deki yeni denge derişimlerini bulunuz.
Cevabı göster
a) Sıcaklık artınca K 4'ten 1,5'e küçülmüştür. Yani yüksek sıcaklıkta ürün B daha az elverişlidir. Bu durum ileri yönün ekzotermik olduğunu gösterir: Isıtma, ısıyı soğuran geri yönü elverişli kılmıştır. Öğrencinin hipotezi verilerle çürütülmüştür. b) Isıtma anında derişimler henüz değişmemiştir: Qc = [B][A] = 2,00,5 = 4. Yeni K = 1,5 olduğundan Q > K'dir; tepkime geri kayar. Bu kez değişen Q değil, K'nin kendisidir. c) x mol B, A'ya dönüşsün: [A] = 0,5 + x, [B] = 2,0 − x. 2,0 − x0,5 + x = 1,5 → 2,0 − x = 0,75 + 1,5x → 1,25 = 2,5x → x = 0,5. Yeni denge: [A] = 1,0 M, [B] = 1,5 M. Kontrol: 1,51,0 = 1,5 ✓. Toplam madde miktarı 2,5 mol olarak korunmuştur.

Kavram Kartları

1 / 8

Karta dokunarak arka yüzündeki açıklamayı görün; yön tuşlarıyla kartlar arasında geçiş yapın.

Etkinlikler

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

1Dengedeki N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) sistemine sabit sıcaklık ve hacimde bir miktar N₂ gazı ekleniyor. Yeni denge kurulduğunda aşağıdakilerden hangisi gözlenir?
2Dengedeki bir gaz tepkimesinde aşağıdaki değişikliklerden hangisi denge sabitinin (K) sayısal değerini değiştirir?
3Belirli bir sıcaklıkta H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) tepkimesi için Kc = 64'tür. 1 litrelik kapta denge derişimleri [H₂] = [I₂] = 0,2 M ve [HI] = 1,6 M'dir. Kaba aynı sıcaklıkta 0,6 mol HI ekleniyor. Ekleme anı için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
4Dengeyi etkileyen faktörlerle ilgili bir deney için aşağıdakilerden hangisi sınanabilir ve gerekçeli bir hipotezdir?
5Aşağıdaki ifadelerin doğru mu yanlış mı olduğunu belirleyiniz.
- Katalizör dengeye ulaşma süresini kısaltır ama denge karışımının bileşimini değiştirmez.
- Sabit sıcaklıkta dengedeki sisteme giren eklemek denge sabitini büyütür.
- H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) dengesinde kabın hacmini değiştirmek Q'yu değiştirmez.
- Le Chatelier ilkesine göre sistem kendisine yapılan dış etkiyi tamamen ortadan kaldırır.
- İleri yönü ekzotermik olan bir tepkimede sıcaklık artırıldığında K küçülür.
6Aşağıdaki kavramları doğru açıklamalarıyla eşleştiriniz.
Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.
7Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun kavramlarla tamamlayınız.
1. Sabit sıcaklıkta dengedeki bir sisteme giren eklenirse Q küçülür ve tepkime yönde kayar.
2. Denge sabitinin sayısal değerini değiştiren tek değişken değişimidir.
3. Tepkimeye eklenen dengeye ulaşma süresini kısaltır ama denge bileşimini değiştirmez.
4. Bir deneyde ölçülen ya da gözlenen sonuca değişken denir.
5. Deneyden önce kurulan, gerekçeli ve çürütülebilir geçici açıklamaya denir.
Önce bütün boşlukları doldurun.
8Belirli bir sıcaklıkta H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) tepkimesi için Kc = 64'tür. 1 litrelik kapta denge derişimleri [H₂] = [I₂] = 0,2 M ve [HI] = 1,6 M'dir. Sıcaklık sabitken kaba 0,4 mol HI ekleniyor. a) Ekleme anındaki Qc'yi hesaplayıp kayma yönünü belirleyiniz. b) Yeni denge derişimlerini bulunuz. c) İki öğrencinin önermelerini değerlendiriniz: Ece: “Sistem fazla HI'yi harcayacağı için yeni dengede HI derişimi yeniden 1,6 M olur.” Can: “Yeni dengede HI derişimi 1,6 M'den büyük, 2,0 M'den küçük olur; H₂ ve I₂ derişimleri de artar.” d) Bulduğunuz derişimlerle Qc'yi yeniden hesaplayarak sonucu doğrulayınız.

Kısaca

Tahminin geçerliliği: Q ile K karşılaştırması ancak aynı sıcaklıktaki ve aynı türden (Qc-Kc, Qp-Kp) değerlerle yapılırsa geçerlidir. Q, ölçüm belirsizliği içinde K'yi kapsıyorsa kesin yön tahmini yapılamaz.
Q mu değişir, K mı?: Derişim, hacim ve basınç değişimleri yalnız Q'yu değiştirir. Sıcaklık değişimi K'nin kendisini değiştirir. Katalizör ise ne Q'yu ne K'yi değiştirir; yalnız dengeye ulaşma süresini kısaltır.
Le Chatelier ilkesi: Dengedeki bir sisteme dış etki yapıldığında sistem, bu etkiyi kısmen azaltacak yönde kayar. Etki hiçbir zaman tamamen ortadan kaldırılmaz.
Araştırılabilir soru ve hipotez: İyi bir soru ölçülebilir değişkenler içerir ve deneyle cevaplanabilir. İyi bir hipotez ise “eğer… ise… olur, çünkü…” yapısında kurulur ve çürütülebilir olmalıdır.
Derişim etkisi: Dengeye giren eklemek ya da üründen uzaklaştırmak Q'yu küçültür ve tepkimeyi ileri yöne kaydırır. Ürün eklemek ya da girenden uzaklaştırmak ise geri yöne kaydırır. Saf katı ve sıvı eklemek dengeyi etkilemez.
Diğer değişkenler: Gaz mol sayısı değişen tepkimelerde hacim azaltılırsa denge mol sayısı az olan tarafa kayar. Sıcaklık artışı, endotermik yönü elverişli hâle getirir.

Bu dersin öteki kaynakları

11. Sınıf Kimya Yıllık Planı (2026-2027) Yıllık plan
Kimya Dersi Öğretim Programı (ortaöğretim) Öğretim programı
11. Sınıf Kimya Ortak Yazılı Senaryoları (1. dönem, 2026-2027) Yazılı senaryosu
Kimya 11.Sınıf Ders Kitabı Ders kitabı
11. Sınıf Kimya Günlük Planları (2026-2027) Ders planı
11. Sınıf Kimya 1. Hafta Çalışma Kâğıdı: Fiziksel ve Kimyasal Olaylarda Enerji Değişimini İnceleme Çalışma kâğıdı
11. Sınıf Kimya 2. Hafta Çalışma Kâğıdı: Tepkimelerde Meydana Gelen Enerji Değişimi ve Maddelerin Enerji Kaynağı Olma Potansiyeli Çalışma kâğıdı
11. Sınıf Kimya 3. Hafta Çalışma Kâğıdı: Maddelerin Enerji Kaynağı Olma Potansiyeli Çalışma kâğıdı
11. Sınıf Kimya 4. Hafta Çalışma Kâğıdı: Bağ Enerjileriyle Tepkime Entalpisinin Hesaplanması Çalışma kâğıdı
11. Sınıf Kimya 5. Hafta Çalışma Kâğıdı: Bağ Enerjileri ve Standart Oluşum Entalpileriyle Tepkime Entalpisi (KİM.11.1.3 & KİM.11.1.4) Çalışma kâğıdı
11. Sınıf Kimya 6. Hafta Çalışma Kâğıdı: Standart Oluşum Entalpileriyle Tepkime Entalpisinin Hesaplanması Çalışma kâğıdı
11. Sınıf Kimya 7. Hafta Çalışma Kâğıdı: Kimyasal Tepkimelerde Hız: Çarpışma Teorisi, Etkin Çarpışma, Aktifleşmiş Kompleks ve Aktivasyon Enerjisi Çalışma kâğıdı
11. Sınıf Kimya 8. Hafta Çalışma Kâğıdı: Kimyasal Tepkimelerde Hız: Tepken ve Ürün Derişimleriyle Ortalama Tepkime Hızı ve Hızın Zamanla Değişimi Çalışma kâğıdı
11. Sınıf Kimya 9. Hafta Çalışma Kâğıdı: Tepkime Hızına Etki Eden Faktörler: Madde Cinsi, Derişim, Sıcaklık, Katalizör ve Temas Yüzeyinin Çarpışma Kuramıyla Yorumlanması Çalışma kâğıdı