ÖDEV SİTESİ19

REAKSİYON HIZI

8/1/2007 · Kategori: kimya

---

• REAKSİYON HIZI

Birim zamanda reaksiyona girenlerin yada ürünlerin miktarlarındaki değişmeye reaksiyon hızı denir.

N₂ + 3H₂ ® 2NH₃ reaksiyona göre;

Hızlar arasındaki ilişki

Potansiyel Enerji Tepkime Koordinatı Grafikleri

Bir tepkimenin gerçekleşebilmesi için,

1. Reaksiyona giren moleküller çarpışmalıdır.

2. Her çarpışma reaksiyonla sonuçlanmaz, uygun çarpışma olması gerekir.

3. Çarpışan moleküllerin belirli bir enerjiye sahip olmaları gerekir. Bu enerji reaksiyonunun gerçekleşebilmesi için gerekli olan minimum enerjidir. (Aktifleşme enerjisidir.)

Grafiğin yorumu

1. Reaksiyona girenlerin enerjisi 0 k.kal’dir.

2. Ürünlerin enerjisi -50 k.kal’dir.

3. E_ai = 70 k.kal E_ag = 120 k.kal’dir. DH = -50 k.kal’dir.

4. DH = E_ai - E_ag

5. Yüksek sıcaklıkta girenler kararlıdır. Düşük sıcaklıkta ürünler kararlıdır.

Hız İfadesi ve Hıza Etki Eden Faktörler

Tek kademede gerçekleşen bir reaksiyonun hızı reaksiyona girenlerin derişimlerine göre yazılır. Her reaksiyonun aktifleşme enerjisi farklı olacağından her reaksiyon için farklı bir sabit kullanılmalıdır.

N_2(g) + 3H_2(g) ® 2NH_3(g)

V = k. [N2] . [H2]3

 

2X_(g) + Y_(s) ® Z_(g) + T_(k)

V = k . [X]2

    

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.

Bir tepkimenin farklı iki sıcaklıktaki tanecik sayısı kinetik enerji dağılım grafiği şekildeki gibidir.

4. Katalizör : Başlamış bir reaksiyona herhangi bir anda girerek reaksiyonun aktifleşme enerjisini düşürüp reaksiyonu hızlandıran daha sonra kendisinde hiçbir değişiklik olmadan elde edilen maddeye katalizör madde denir.

Katalizörler bir tepkimeyi başlatamazlar, başlamış tepkimeyi durduramazlar. tepkimenin yönünü değiştiremezler, ürün miktarına etki etmezler, tepkimenin DH’ını değiştiremezler. Ancak; tepkimenin aktifleşme enerjisini değiştirirler, k sabitini değiştirirler ve tepkimenin mekanizmasını değiştirebilirler.

Not : Canlı organizmalarda katalizör görevi yapan enzimler vardır, bu arada reaksiyonu yavaşlatan inhibritörler vardır.

5. Temas Yüzeyi : Reaksiyona giren katı yada sıvıların temas yüzeyini arttırmak, reaksiyonun hızlanmasına sebep olur. Temas yüzeyini arttırmak derişimleri değiştirmeyeceğinden k sabitinin değişmesine sebep olur.

6. Maddenin Cinsi

1. İyon reaksiyonları diğer reaksiyonlara göre daha hızlı gerçekleşir.

2. Organik reaksiyonlar diğer reaksiyonlara göre daha yavaş gerçekleşir.

3. Reaksiyona giren madde çeşidi ve katsayı arttıkça reaksiyon daha yavaş gerçekleşir.

Kademeli (Mekanizmalı) Reaksiyon Hızı

Bir tepkime tek basamakta değil de birden fazla basamakta oluşuyorsa böyle tepkimelere kademeli reaksiyonlar denir. Kademeli reaksiyonlarda her basamağın kendine göre bir hızı vardır. Ancak net reaksiyonun hızını en yavaş kademe belirler.

Örnek

Kademeli olarak yürüyen OCl^– + I^– ® Cl^– + OI^–

tepkimesinin ara basamakları

OCl^– + H₂O ® HOCl + OH^– (hızlı)

I^– + HOCl ® HOI + Cl^– (yavaş)

HOI + OH^– ® H₂O + OI^– (hızlı)

şeklindedir.

Aşağıdaki soruları yanıtlayınız?

a. Ara ürünler hangileridir?

b. Katalizör hangi maddedir?

c. Reaksiyonun hız denklemi nasıldır?

d. Ortama saf H₂O ilave edilirse hız nasıl değişir?

Çözüm

1. Ara ürün reaksiyonun birisinde ürün iken diğerinde reaktif konumun da olan maddelere denir. HOCl, OH^–, HOI ara üründür.

2. Katalizör reaksiyona girip değişikliğe uğramadan çıkan maddelere denir.
   H₂O katalizördür.

3. Kademeli reaksiyonlarda hız denklemi yavaş basamağa göre yazılır.

Hız denklemi  J = k. [I^–] . [HOCl]  dir.

4. Kademeli reaksiyonlarda hızı, yavaş basamaktaki maddelerin derişimlerinin değiştirilmesi sonucunda değişir. Ancak saf H₂O ilavesi çözeltisinin hacmini artıracağından yavaş basamaktaki I^– ve HOCl derişimleri azalır ve hız küçülür.

Hızın Takip Edilmesi ve Ölçülmesi

1. Renk değişimi olan reaksiyonlarda renk değişimiyle hız takip edilebilir.

2. İyon reaksiyonlarında elektrik iletkenliği ölçülerek hız takip edilebilir.

3. Gaz reaksiyonlarında ise reaksiyon giren mol sayısı ürünlerin mol sayısından farklı ise basınç değişimiyle ölçülebilir

   ---

Kalıcı Bağlantı

KİMYASAL BAGLAR

8/1/2007 · Kategori: kimya

---

• KİMYASAL BAĞLAR

Kimyasal bağ, moleküllerde atomları birarada tutan kuvvettir. Bir bağın oluşabilmesi için atomlar tek başına bulundukları zamankinden daha kararlı (az enerjiye sahip) olmalıdırlar. Genelleme yapmak gerekirse bağlar oluşurken dışarıya enerji verirler.

Atomlar bağ yaparken, elektron dizilişlerini soygazlara benzetmeye çalışırlar. Bir atomun yapabileceği bağ sayısı, sahip olduğu veya az enerji ile sahip olabileceği yarı dolu orbital sayısına eşittir.

Soygazların bileşik oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasındandır.

İYONİK BAĞLAR

İyonik bağlar, metaller ile ametaller arasında metallerin elektron vermesi ametallerin elektron almasıyla oluşan bağlanmadır.

Metaller elektron vererek (+) değerlik, ametaller elektron alarak (–) değerlik alırlar. Bu şekilde oluşan (+) ve (–) yükler birbirini büyük bir kuvvetle çekerler. Bu çekim iyonik bağın oluşumuna sebep olur. Onun için iyonik bağlı bileşikleri ayrıştırmak zordur.

Elektron aktarımıyla oluşan bileşiklerde, kaybedilen ve kazanılan elektron sayıları eşit olmalıdır.

• İyonik katılar belirli bir kristal yapı oluştururlar.

• İyonik bağlı bileşikler oda sıcaklığında katı halde bulunurlar.

• İyonik bileşikler katı halde elektriği iletmez. Sıvı halde ve çözeltileri elektriği iletir.

NaCl, MgS, BaCl₂ bileşikleri iyonik bağlı bileşiklere örnek olarak verilebilir.

KOVALENT BAĞLAR

Hidrojenin ametallerle ya da ametallerin kendi aralarında elektronlarını ortaklaşa kullanarak oluşturulan bağa kovalent bağ denir.

a. Apolar Kovalet Bağ

Kutupsuz bağ, yani (+), (-) kutbu yoktur.

İki hidrojen atomu elektronları ortaklaşa  kullanarak bağ oluştururlar.

Elektron nokta yapısıyla;

şeklinde gösterilir. İki arasındaki bağ H—H şeklinde gösterilir ve H₂ şeklinde yazılır.

Aynı cins atomlar arasındaki bağ apolar kovalent bağdır.

b. Polar Kovalent Bağlar

Farklı ametaller arasında oluşan bağa polar kovalent (kutuplu) bağ diyoruz.

Elektronlar iki atom arasında eşit olarak paylaşılmadığından kutuplaşma oluşur ve buna polar kovalent bağ denir. Bu polarlığı HF molekülü ile açıklamaya çalışalım:

Hidrojen ve Flor elektron ortaklığı ile bileşik oluşturmuş durumdadır. Florun elektron alması yani elektronu kendisine çekme gücü hidrojenden daha fazla olduğundan elektron kısmen de olsa Flor tarafındadır. Dolayısıyle Flor kısmen (-), Hidrojen ise kısmen (+) yüklenmiş olur. Bu olaya kutuplaşma, bu tür bağa polar kovalent bağ denir.

BİR ATOMUN YAPABİLECEĞİ BAĞ SAYISI

• Bir atomun yapabileceği bağ sayısı; o un sahip olduğu veya çok az enerji ile sahip olabileceği yarı dolu orbital sayısı kadardır.

• Bir alt yörüngeden bir üst yörüngeye elektron uyarılarak yarı dolu orbital oluşturma çok enerji istediğinden bağ yapmaya elverişli olamaz.

1 bağ yapabilir.

Orbital tam dolu olduğundan bağ yapamaz.

Bir tane yarı dolu orbitali vardır. 1 bağ yapabilir.

2 bağ yapması gerekir. Ancak C'nun 4 bağ yaptığı biliniyor. O halde uyarılmış durumda;

4 tane yarı dolu orbital olur. Dolayısıyla 4 bağ yapabilir.

Üç bağ yapabilir. Boş orbital olmadığından uyarma yapılamaz.

2 bağ yapabilir. Boş orbital olmadığından uyarma yapılamaz.

1 bağ yapabilir. Boş orbital olmadığından uyarma yapılamaz.

Yarıdolu orbital olmadığından bileşik yapamaz.

MOLEKÜL BİÇİMLERİ

1. XY türü moleküller

(1A ile 7A, 2A ile 6A, 3A ile 5A)

Moleküller ve bağlar polardır.

Molekül biçimi doğrusal (Açı 180° dir.)

2. XY₂ türü moleküller

a. X: 2A Y: 7A veya hidrojen ise;

Moleküller apolar, bağlar polar

Molekül biçimi doğrusal (Açı 180°)

Hibritleşme sp dir.

b. X: 4A Y: 2A veya 6A ise:

Molekül apolar, bağlar polar

Molekül biçimi doğrusal (Açı 180°)

Hibritleşme sp dir.

c. X: 6A Y: 1A veya 7A ise;

Molekül ve bağlar polar

Molekül biçimi kırık doğru (Açı 105°)

Hibritleşme sp² tür.

3. XY₃ türü moleküller

a. X: 3A Y: 7A veya hidrojen ise;

Moleküller apolar, bağlar polar.

Molekül biçimi düzlem üçgen (Açı 120°)

Hibritleşme sp² dir.

b. X: 5A Y: 7A veya 1A grubunda ise;

Molekül ve bağlar polar,

Molekül biçimi üçgen piramit (Açı 107°)

Hibritleşme sp³ tür.

4. XY₄ türü moleküller

(CH₄, SiF₄, NH₄⁺, SO₄^–2 gibi)

Molekül apolar, bağlar polar

Molekül biçimi düzgün dörtyüzlü (Açı 109,5°)

Hibritleşme sp³ tür.

İKİLİ VE ÜÇLÜ BAĞLAR

Bazı moleküllerde, iki atom birbirine iki ya da üç bağ ile bağlanabilirler. İki arasındaki ilk oluşan bağ sigma (d) bağıdır. Diğer bağlar ise pi (p) bağıdır. İki atom arasında ikili bağ varsa biri d diğeri p bağıdır. Üçlü bağ varsa bir tanesi d diğerleri p bağıdır.

          

molekülünde 5 tane sigma bir tane p bağı vardır.

H — N = N — H

molekülünde 3 tane d, 1 tane p bağı vardır.

     

molekülünde 11 tane d, 1 tane p bağı vardır.

H — C º N

molekülünde 2 tane d, 2 tane p bağı vardır.

H — C º C — H

molekülünde 3 tane d, 2 tane p bağı vardır.

O = C = O

molekülünde 2 tane d, 2 tane p bağı vardır.

Karbon (C) Atomunun Hibritleşmesi

C u 4 bağın tamamını tek bağ olarak yapmışsa, hibritleşmesi sp³ tür.

C unda bir tane 2  li bağ varsa = hibritleşmesi sp² dir. Yani bir p bağı var ise

hibritleşme sp² dir. C u 3 lü bağ yapmışsa — C º ya da her iki tarafında 2 li bağ varsa

= C = şeklinde ise hibritleşmesi sp dir. Yani iki tane p bağı bağlı ise hibritleşme sp dir.

MOLEKÜLLER ARASI BAĞLAR

Maddeler gaz halinde iken moleküller hemen hemen birbirinden bağımsız hareket ederler ve moleküller arasında herhangi bir itme ve çekme kuvveti yok denecek kadar azdır.

Maddeler sıvı hale getirildiklerinde ya da katı halde bulunduklarında moleküller birbirlerine yaklaşacağından moleküller arasında bir itme ve çekme kuvveti oluşacaktır. Bu etkileşmeye molekül arası bağ denir. Bu çekim kimyasal bağ tanımına girmez.

Maddelerin erime ve kaynama noktalarının yüksek ya da düşük olması molekül arasında oluşan bağların kuvvetiyle ilişkilidir.

Van Der Waals Çekimleri

Kovalent bağlı apolar moleküllerde (H₂, CO₂, N₂ gibi) ve soygazlarda yoğun fazlarda sadece kütlelerinden kaynaklanan bir çekim kuvveti oluşmaktadır. Bu kuvvete van der waals bağları denir. yoğun fazda sadece van der waals bağı bulunan maddelere moleküler maddeler denir.

Moleküler maddelerin mol ağırlıkları arttıkça kaynama ve erime noktaları yükselir.
Örneğin oda koşullarında F₂ ve Cl₂ gaz, Br₂ sıvı, I₂ ise katıdır. Van der waals etkileşimi
en fazla olan I₂, en az olan ise F₂ dir.

Dipol - Dipol Etkileşimi

Polar moleküllerde (+) ve (–) yüklerin birbirini çekmesiyle oluşan bağlanmadır. Van der waals bağlarından kuvvetlidir. (HF, HCl, H₂O)

       

molekül arası bağ dipol-dipol etkileşimi

     

Molekül arası bağlar dipol-dipol etkileşimi.

(- - - - - - - - -) ile gösterilen bağlardır.

Hidrojen Bağı

Hidrojenin F, O, N gibi elektron ilgisi büyük olan lar ile oluşturduğu (HF, H₂O, NH₃…) bileşiklerde molekülleri bir arada tutan kuvvete hidrojen bağı denir.

H’nin oksijene bağlı olduğu R — OH (alkol),

(Karboksilli asit) bileşiklerinde molekül arası bağlar, hidrojen bağıdır.

    

Oksijen ve hidrojen arasında noktalı olarak gösterilen bağlanma hidrojen bağlarıdır.

Hidrojen bağları van der waals bağlarından ve dipol-dipol bağlarından daha kuvvetlidir.

Ağ Örgülü Kovalent Katılar Arasındaki Bağlar

Yarı metaller veya yarı metallere yakın bazı ametallerin katı hallerinde ortaya çıkan çekim kuvvetidir. Katı silisyum, elmas, grafit gibi kovalent katıların erime noktaları çok yüksektir. Çünkü bu katıların molekülleri arasında ağ örgülü kovalent bağ vardır.

Grafitte Ağ örgüsü     Elmasta Ağ örgüsü

İyonik Bağ

İyonik bağlı bileşiklerin hem molekül içi, hem molekül arası bağlanmaları iyoniktir.

İyonik bileşikler oda koşullarında katı halde bulunurlar. Katı halde bulunan iyonik moleküllerde (+) ve (–) yüklü iyonlar birbirine çok yakın olacağından aralarında çekim oluşacaktır. İyonik bileşikler katı halde elektrik akımını iletmezler. Sıvı halde ya da çözündüklerinde elektrik akımını iletirler. Bu katıların kristal yapısı vardır ve kırılgan özelliğe sahiptirler. (NaCl, K₂S ........)

Metal Bağı

Metal atomları arasında oluşan etkileşime metal bağı adı verilir.

• İyonlaşma enerjisi azaldıkça (peryot numarası arttıkça) metalik bağlar zayıflar.

• Değerlik elektronları sayısı artıkça metalik bağ kuvveti artar.

Metalik bağda değerlik elektronları kristal içerisinde hareket ettiğinden dolayı bağlar a değil, kristalin bütününe ait olur. Metaller, değerlik elektronlarının oynaklığından dolayı ısı ve elektrik akımı iletkenliği, şekil verilebilme gibi özelliklere sahip olurlar.

---

Kalıcı Bağlantı

RADYOAKTİFLİK

8/1/2007 · Kategori: kimya

---

• RADYOAKTİFLİK

Kendiliğinden ışıma yapabilen maddelere radyoaktif maddeler denir. Radyoaktiflik çekirdek yapısıyla ilişkilidir. Radyoaktif bir atom hangi bileşiğin yapısına girerse o bileşiği radyoaktif yapar.

Radyoaktif elementler kuvvetli birer enerji kaynağıdır. Radyoaktif elementler bu enerjiyi kendiliklerinden yayınlarlar ve bu olayı hiçbir şekilde durdurmak mümkün değildir.

Radyoaktif elementin tek başına bulunması, bileşik içinde bulunması, katı, sıvı, gaz, iyon halinde bulunması radyoaktif özelliğini etkilemez.

Atomun radyoaktif özellik göstermesinde çekirdekteki proton sayısının nötron sayısına oranı etkilidir. Kararlılık kuşağı dediğimiz, aşağıdaki diyagramda görülen p/n oranı 1 ve 1'e yakın olan atomlar kararlıdır. Yani radyoaktif değildir.

Grafikte de görüldüğü gibi hafif atomlarda, (kütle numaraları düşük) çekirdekte, aşağı yukarı eşit sayıda proton ve nötron bulunduğu halde, ağır elementlerin kararlı yani radyoaktif olmayan çekirdekleri protondan daha çok nötron bulundurur. Kararlılık kuşağı içerisinde bulunmayan çekirdekler radyoaktiftir. Bu şekilde olan atomlar daha kararlı hale gelmek için ışımalar yaparlar. Işıma yapan atomlara radyoaktif atomlar denir.

 

RADYOAKTİF IŞIMALAR

Işıma; atomun yapısından bazı parçaların atılmasıdır.

a. Alfa (a) Işıması

şeklinde olduğu bilinmelidir.

a tanecikleri (+) yüklü taneciklerdir.

a ışıması

    

b. Beta (b^–) Işıması

şeklinde olduğu bilinmelidir.

b tanecikleri (–) yüklü taneciklerdir.

b– ışıması

Beta ışımasında bir nötron bir protona dönüşür. Yani,

Bu esnada çekirdekten bir elektron kütlesine eşit ağırlıkta bir parçacık fırlatılır. Buna b denir.

Beta ışıması b veya b^– şeklinde gösterilir.

 

c. Gama (g) Işıması

Yükü ve kütlesi olmayan ışınlardır. Enerjisi fazla olan atomlar g ışıması yaparak kararlı hale geçerler. g ışınları saf enerjidir.

g ışıması mutlaka bir başka çekirdek tepkimesinden sonra gerçekleşir.

 

d. Pozitron ( b⁺ ) Işıması

Pozitronun kütlesi, elektronun kütlesine eşit +1 yüklü bir parçacıktır.

Bir protonun bir nötrona dönüşmesiyle oluşur.

 

e. Elektron Yakalama

Kararsız olan çekirdeğin 1s orbitalinden bir elektron almasına denir. Elektron -1 yüklü, çekirdekteki proton +1 yüklü olduğundan çekirdeğe elektronun girmesi ile bir proton bir nötrona dönüşür.

 

f. Nötron  Işıması

n ışıması

nötron ışımasıyla atom izotopuna dönüşmüş olur.

Bahsedilen bu ışımalar sonucu atom kararlılık kazanırsa radyoaktiflik özelliği de   sona erer.

 

RADYOAKTİF BOZUNMALARIN HIZI

Yarılanma Süresi

Radyoaktif maddeler kendilerine has hızlarla parçalanırlar. Parçalanma hızı sıcaklığa, basınca, maddenin fiziksel haline bağlı değildir.

Radyoaktif bozunma hızı, oluşan çekirdeğin kararlılığı için bir ölçüdür ve genellikle yarılanma süresi olarak verilir. Yarılanma süresi demek, maddenin başlangıç miktarı ne olursa olsun, maddenin yarısının bozunması için geçen zamandır ve her izotop için ayrı ayrıdır.

Bir radyoaktif element atomlarının parçalanarak yarıya inmesi için geçen zamana yarılanma süresi veya yarı ömür denir. Radyoaktif bozunmalarda atom parçalanarak başka atoma dönüşecektir.

Mesela; 10 gramlık yarı ömrü t yıl olan radyoaktif madde, t yıl sonra 10 gramdan 5 grama, 2t yıl sonra 2,5 grama düşecektir.

Bir atoma ait birden fazla izotopun her biri radyoaktif olabilir. Fakat bu radyoaktif atomların kararlılıkları farklı farklıdır. Yarılanma süresi uzun olan radyoaktif maddeler yarılanma süresi kısa olan radyoaktif maddelere göre daha kararlıdırlar.

 

YAPAY RADYOAKTİFLİK

Eğer kararlı bir çekirdek bazı taneciklerle bombardıman edilirse yapay radyoaktiflik meydana gelir. Bombardımanı yapan taneciklerin enerjisi yeteri kadar büyükse çekirdek bunlarla birleşerek yeni bir çekirdek oluşturur. Eğer bu yeni oluşan çekirdek kararsızsa radyoaktif bozunmaya uğrar. Mesela ¹²C çekirdeği enerjisi arttırılmış protonlarla bombardıman edilirse radyoaktif hale gelir.

Yeni oluşan çekirdeği radyoaktiftir. atomu radyoaktif

bozunmaya uğrayacaktır.

Yapay çekirdek tepkimeleri şu özellikleriyle kimyasal tepkimelere benzer.

a.  Tepkime sırasında enerji alınır ya da verilir.

b.  Tepkimelerin genellikle belirli bir aktifleşme enerjisi vardır.
 

Yapay çekirdek tepkimeleri, kimyasal tepkimelerden farklı olarak;

a.  Atomdaki proton, nötron sayıları değişir.

b.  Toplam madde miktarında çok az olsa ölçülecek kadar değişme olur.

c.  Tepkimeler yalnızca o izotopa özgüdür.

Çekirdek tepkimeleri ile tabiatta bulunmayan elementlerin izotopları sentezlenebilir.

 

Fisyon (Bölünme) Tepkimeleri

Kararlılığı az ve büyük olan çekirdeklerin kararlı küçük çekirdeklere dönüşmesine fisyon tepkimesi denir.

Bu olayda büyük miktarda enerji açığa çıkar.

Bölünme tepkimeleri atom bombalarının yapımında kullanılmıştır.

 

Füzyon (Kaynaşma) Tepkimeleri

Hafif ve kararlılığı az olan çekirdeklerin, birleşerek ağır ve kararlı çekirdek oluşturmasına füzyon tepkimesi denir.

Bu olayda da çok enerji açığa çıkar. Hidrojen bombasının temeli bu tepkimedir.

Bu tepkimenin güneşte de olduğu kabul edilmektedir. Kaynaşma tepkimeleri çok yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilebilmektedir. Bu nedenle hidrojen bombasının yapılması atom bombasındaki çekirdek tepkimesinden elde edilen enerji ile gerçekleştirilebilmektedir.

---

Kalıcı Bağlantı