1
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 1
KİMYASAL DENGESULU ÇÖZELTİLERDE DENGE
Prof. Dr. Mustafa DEMİR
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 2
SULU ÇÖZELTİLERDE DENGEBileşikler suda, özelliklerine göre az veya çok oranda ayrışarak iyonlaşırlar. İyon içeren bir çözelti, iyon derişimine göre az veya çok oranda elektiriği iletir. Elektiriği saf sudan daha iyi ileten çözeltilere elektrolit çözeltileri, bu çözeltiyi meydana getiren çözünen maddeye de elektrolit denir.
2
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 3
Bir çözeltinin elektiriği iletebilmesi için maddenin iyonlarına ayrışması gerekir. Eğer madde suda iyonlarına ayrılmadan moleküler halde çözünmüşse elektiriği iletmez. Dolayısıyla maddenin suda çözünmüş olması elektiriği iletmesi için yeterli değildir.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 4
Örneğin sofra tuzu ve şekerin her ikiside suda çözündüğü halde tuz çözeltisi elektiriği iletir, şeker çözeltisi iletmez. Çünkü şeker, iyonlarına ayrılmadan moleküler halde çözeltiye geçer. Bu tür çözeltilere elektrolit olmayan çözeltiler denir. Burada yalnız eloktrolitlerle ilgili özellikler incelenecektir.
3
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 5
ElektrolitlerElektrolitlerin kuvvetli ve zayıf elektrolitler
olmak üzere iki grupta incelenebilir. Kuvvetli elektrolitler suda tamamen
iyonlaşırlar. Kuvvetli asitler (HCl, HNO3, H2SO4, HClO4, gibi)ve tuzlar (NaCl, CaCl2, Na2SO4 gibi) birer kuvvetli elektrolitlerdir.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 6
İYONLAŞMASulu çözeltide bir zayıf elektrolit iyonlaştığı zaman, maddenin iyonlaşmış şekli ile iyonları arasında bir denge kurulur. Denge kurulduğunda maddenin iyonlaşma hızı ile iyonların tekrar maddeyi oluşturma hızı eşit olur.
4
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 7
Örneğin A ,B,C ve D’den oluşan bir kimyasal tepkime için denge sabiti şeklinde yazılır. Buradaki küçük harfler eşitlenmiş denklemdeki katsayıları, büyük harfler ise kimyasal türleri tanımlar. Kimyasal türlerin derişimleri köşeli parektez ile [ ] gösterilir ve molar derişimi tanımlar.
badc
[B][A][D][C] =K D d + C c B b +aA
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 8
Denge sabiti ifadesindeki terimler birimsizdir. Bu nedenle denge sabiti değeri de birimsizdir. [A]/(1 M) oranının birimsiz olabilmesi için [A]’nın molar derişim olarak ifade edilmesi gerekir. Aynı şekilde PA/ (1 atm) ifadesinin birimsiz olabilmesi için Pa nın atmosfer olarak tanımlanması gerekir. Katı ve sıvılar için [A]/(saf hal)=[saf A](saf hal)= 1 olacağından , yine birimsiz olur.
5
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 9
Ancak bu ayrıntı hemen hemen hiç yazılmaz ve bir kabul olarak Çözünen maddenin derişimi molar derişim
olarak ifade edilir.Çözünen gaz ise derişim atmosfer olarak ifade
edilir.Saf katı, saf sıvı ve çözücülerin derişimleri,
birim olması nedeniyle yazılmaz.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 10
Kimyasal denklemdeki derişim ilişkisi( denge durumu) dengeye ulaşma yolundan bağımsızdır. Ancak bu ilişkile dışarıdan yapılacak müdahale ile değiştirilebilir. Bu müdahaleler sıcaklık değişmesi, basınç değişmesi( tepken veya ürünlerden biri gaz ise), ve tepken veya ürünlerin toplam derişimindeki değişmeler olarak sıralanabilir. Bu değişmelerin etkisini Le Chatelier ilkesine göre tahmin etmek mümkündür.
6
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 11
Hatırlanacağı gibi Le Chatelier ilkesine göre kimyasal bir dengenin durumu daima o dengeyi dışarıdan yapılacak etkiyi yok edecek yöne doğru kayar. Buna göre sıcaklıktaki bir artış, derişim ilişkisini ısının soğurulduğu yöne doğru değiştirir. Basınçtaki bir artış, sistemin hacminin küçüleceği yöne doğru dengeyi kaydırır. Tepkimede yer alan türlerden biri, tepkime ortamına eklenmesi durumunda, sistem bu ilave edilen maddenin bir kısmını harcayacak (azaltacak) yöne kayar.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 12
Tepkime moleküler düzeyde incelenecek olursa, dengeye ulaşıldığında bile tepkimede yer alan türler arasındaki tepkimenin durmadığı gözlenecektir. İleri ve geri yöndeki tepkime hızları birbirine eşit olduğu anda, tepken ve ürünlerin derişimlerinin oranı sabit kalır. Bir başka deyişle kimyasal denge ileri ve geri yöndeki tepkime hızlarının eşit olduğu dinamik bir durumdur.
7
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 13
Denge sabiti ifadesinde K’nın sayısal değerine denge sabiti değeri denir. Bu sayısal değer sıcaklığa bağımlıdır. Bu nedenle değerin yanında mutlaka
sıcaklığın belirtilmesi gerekir. Eşitlik yazılırken ürünlerin derişimleri paya,
tepkenlerin derişimi ise paydaya yazılır.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 14
Denge sabiti ifade şekilleri Yukarıda da özetlendiği gibi denge sabiti bir çözücüde çözünen türler için, ürünlerin molar derişimlerinin tepkenlerin molar derişimlerine oranına denir. Katı ve saf sıvıların molar derişimleri değişmediği yani birim “1” kabul edildiği için eşitlikte yer almaz. Buna göre iyonlaşan türe veya oluşan ürünlere bağlı olarak denge sabiti çeşitli şekillerde isimlendirilebilir.
8
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 15
Suyun iyonlaşması, Ksu olarak ifade edilir.
su3223
32
K]][OHO[H1O][H]][OHO[HKOHOHO2H
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 16
Bir katının çözünmesi, Kçç ile ifade edilir
]][Cl[AgK1[AgCl]]][Cl[AgK
(suda)Cl(suda)AgAgCl(k)çç
9
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 17
Zayıf bir asitin veya zayıf bir bazın iyonlaşma sabiti Ka veya Kb olarak gösterilir.
b4
444
b2
2
a
KOH][NH]][OH[NHK
OHNHOHNHK][Ac
][HAc][OHO]][H[Ac
][HAc][OHKOHHAcOHAc
K[HAc]]][Ac[HKAcHHAc
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 18
Bir indirgenme/yükseltgenme (redoks) tepkimesinin denge sabiti Kred ile gösterilir
red8524
53223224
K][H]][Fe[MnO]][Fe[MnK
O4H5FeMn8H5FeMnO
10
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 19
Bir kompleksin oluşum sabiti n ile gösterilir.
2222
22
]][[])([
)(2
CNNiCNNiK
CNNiCNNi
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 20
Birden fazla basamaktan oluşan dengelerin sabitleri, ara basamakların denge sabitleri çarpımına eşittir
ilirhesaplanabsabitleridengeşeklindeCNNi
CNNiKKKKCNNiCNNiCNNi
CNNiKKKCNNiCNNiCNNiCNNiKKCNNiCNNi
iseCNCNNi
CNNiKCNNiCNCNNiCNCNNi
CNNiKCNNiCNCNNiCNCNNi
CNNiKCNNiCNCNNiCNNi
CNNiKCNNiCNNi
422443214242
323321332
22221222
3
2442
43
23332
222
212
]][[])([)(4
]][[])([)(3
]][[])([)(2
]][)([])([)()(]][)([
])([)()(]][)([
])([)()(]][[
])([)(
11
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 21
213
2
1
]][[][
][]][[
]][[]][[
]][[][
][]][[
KKCHCHxHA
AHCHA
CHAKCHACHACH
CHKCHCHHA
AHKAHHAşekildebenzer
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 22
Örnek
ızhesaplayınsabitinidengeiçinHNHNHgöreeverildiğinolarak
1,8x10][NH]][OH[NHKOHNHOHNH
1,0x10]][OH[HKOHHOH
34
53
4NH3423
14su2
12
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 23
çözüm Son tepkime ikinci tepkimenin ters çevrilip
birinci tepkime ile toplanmasıyla elde edilebilir. Dolayısıyla;
105
143
213343
2234
12
106,5108,11100,11
1
xxxxKxKKKKNHHNH
KKOHNHOHNHKKOHHOH
NHsu
NH
su
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 24
Benzer şekilde belli yöndeki iyonlaşmaya ilişkin denge sabiti biliniyorsa, aksi yöndeki birleşmeye ilişkin denge sabiti hesaplanabilir.
1
1
1]][[
][][
]][[
KAHHAKHAAHHA
AHKAHHA
13
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 25
Sulu bir çözeltide denge sabiti ifadesinde [H2O] terimi yer almaz. Çünkü sulu bir çözeltide suyun molar derişimi 55,555555 M’dır.
Nötral bir suda [H+] = [OH-] = 10-7 M ‘dır
molmolgggsulitre 5555,55/18
100010001
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 26
Ortama eklenecek olan H+ veya OH- ,H2OH++OH-dengesinin sola kaymasına neden olacaktır. Dolayısıyla tüm OH- veya H+ tepkime sonucu H2O ‘ya dönüşse bile en fazla 10-7 M H2O oluşacaktır. Bu durumda suyun derişimideki artış veya azalış 55,55555 ± 10-7 M kadar olacaktır. Suyun derişimindeki artış yüzdesi hesaplanacak olursa,
Dolayısıyla bu artış rahatlıkla ihmal edilebileceğinden K[H2O] = K yazılabilir.
00000018,0%108,1%10010
5555,55 77
xX
14
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 27
Suyun iyonlaşmasına ilişkin verilen iyonlar çarpımı değeri 25 oC için 1,008x10-14 dür.
Ancak kolaylık sağlaması nedeniyle, yaklaşık değer olarak 1,0x10-14 alınır.
İyonlaşmaya ilişkin verilen değerler aksi belirtilmedikçe 25 oC ‘sıcaklıktaki değerlerdir.
Değerler başka sıcaklıklar için ise mutlaka belirtilmelidir. Aşağıda suyun farklı sıcaklıklar için Ksu değerleri
verilmiştir.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 28
Örnek0,2 M derişimdeki NaOH çözeltisinde
hidronyum ve hidroksit iyonlarının derişimi nedir? pH nedir?
15
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 29
Çözüm NaOH kuvvetli bir elektrolit olduğundan çözeltiye verdiği OH- , 0,2 mol/L’dir. Çözeltinin toplam OH- derişimi NaOH’tan gelen OH- ve suyun iyonlaşmasından gelen OH- toplamıdır. Yani [OH-] = NaOH tan gelen OH- + suyun iyonlaşmasından gelen OH- yazılabilir. Suyun iyonlaşmasından gelen OH- ve H+ eşit miktarlarda olacağından [OH-] = 0,20 + [H+] yazılabilir. Suyun iyonlaşmasından gelen H+ ortamın bazik olduğu da dikkate alınırsa, çok küçük olduğundan [OH-] = 0,20 + [H+] = 0,20 M kabul edilebilir.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 30
30,13100,52,0100,1][
100,1])[2,0(100,1]][[
141414
14
pHxxHxH
xOHHKsu
Yapılan ihmalin doğruluğu basit bir hesaplama ile kontrol edilebilir.[OH-] = 0,2 + [H+] = 0,2 + 5,0x10-14 0,20
16
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 31
iyonlaşmaAsetik asit suda aşağıdaki şeklinde iyonlaşır.
Ancak bu iyonlaşma yüzde yüz olmadığından, çözeltide CH3COOH, CH3COO- ve H3O+ iyonları birlikte bulunur. Bu iyonlaşma için denge bağıntısı yandaki şekilde yazılabilir
COOCHOHCOOHCH 333
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 32
Bu iyonlaşma için denge bağıntısı yandaki şekilde yazılabilir
OHCOOHCHCOOCHOHK
2333
17
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 33
Örnek:1
? K H (suda)NH NH1,8x10 K OH NH OH (suda)NH
1,0x10]][OH[HK OHH OH
NH434
15-NH3
-423
-14-su
-2
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 34
Çözüm:1
10-5-
14-3
NH3su213
334
NH3223
-4
su12
5,6x10 1,8x101 x 1,0x10 K
K1x K=KK=K
K H (suda)NH K
1K OH (suda)NH OHNHK K OHHOH
NH
18
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 35
İyonlaşma derecesiYüzde iyonlaşma derecesi, denge
halindeki bir zayıf elektrolitin 100 birimindeki iyonlaşan miktarını verir. İyonlaşma derecesi yardımıyla denge
sabiti değeri bulunabilir.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 36
ÖRNEK 1: 0,1 M derişimindeki asetik asitin 25 oC’da, % 1,34 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin ayrışma sabiti nedir?
19
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 37
ÖRNEK 1: 0,1 M derişimindeki asetik asitin 25 oC’da, % 1,34 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin ayrışma sabiti nedir?(1/2)
Denge sabiti değerini hesaplarken bileşenlerin derişimlerinin molar derişim biriminden yani litrede mol olarak hesaplanması gerekir. Bu nedenle çözeltinin hacmi 1 litre olarak kabul edilir. 1 litre 0,1 M asetik asit çözeltisinde 0,1 mol asetik asit bulunduğuna göre, bunun %1,34’ü ayrıştığında toplam (1,34x0,1)/100 = 1,34x10-3 mol asetik asit ayrışmış demektir.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 38
ÖRNEK 1: 0,1 M derişimindeki asetik asitin 25 oC’da, % 1,34 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin ayrışma sabiti nedir?(2/2)
Buna göre ayrışmadan kalan miktar 0,100- 1,34x10-3 = 0,09866 mol dür. Asetik asitin ayrışma dengesi ve denge bağıntısı gereğince ayrışan asetik asit kadar H+ ve CH3COO- meydana geleceğinden, bu iyonların derişimleri 1,34x10-3 mol/litre olur. Bilinen değerler yerine konursa denge sabiti bulunur.
5333
3ayr
33
1,82x100,098661,34x101,34x10K
COOHCHH COOCHK
HCOOCHCOOHCH
20
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 39
ÖRNEK 2: 0,001 M derişimindeki asetik asitin % 12,6 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin iyonlaşma sabiti nedir?
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 40
ÖRNEK 2: 0,001 M derişimindeki asetik asitin % 12,6 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin iyonlaşma sabiti nedir?
0,001 M HAc 0,01 mol HAc/litre
100/12,6 = 0,001/X X = 0,000126 mol iyonlaşan
O halde [H+] = 0,000126 mol/l [Ac-] = 0,000126 mol/l
[HAc] = 0,001-0,000126 =0,000874 mol/l
51,8164x10
0,0008740,0001260,000126K
HAcAc HK
AcHHAc
21
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 41
Çeşitli derişimlerdeki asetik asitin iyonlaşma dereceleri
asit derişimi % iyonlaşma derecesi2,0 0,3015 1,0 0,426 0,1 1,34 0,01 4,38 0,001 12,6Bu olay Le Chatelier ilkesine de uygundur. Sistemin daha seyreltik olması demek dengedeki su miktarının artması demektir. Sistemin bu fazlalığı azaltacak yöne yani daha fazla iyonlaşma yönüne kayacaktır.
OHCOOCHOHCOOHCH 3323
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 42
ÖRNEK 3: 2,0 M’lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?
22
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 43
ÖRNEK 3: 2,0 M’lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?(1/4)
Çözeltide başlangıçta 2,0 mol/litre asetik asit vardır. Bunun X molünün iyonlaştığını düşünelim. Bu sırada X mol H+ ve X mol CH3COO- meydana gelmiştir. Bu değerleri denge sabiti ifadesinde yerine konarak çözüm yapılır. Bu iki çözümden şüphesiz negatif değerli olan anlamsızdır. Dolayısıyla yanıt [H+] = [CH3COO-] = 6,02x10-3 M ayrımadan kalan miktar ise 2,0-6,02x10-3 = 1,994 M dır.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 44
ÖRNEK 3: 2,0 M’lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?(2/4)
2-23- 1
5-25-2
5
53
3ayr.
33
1,2x10- X 6,02x10 X)X(1,82x10- 5-3,64x10 X
1,82x10 X)-(2,0 X1082,10,2
1,82x10COOHCHH COOCHK
HCOOCHCOOHCH
xXXX
xx ΜΜΜx02 dengede0 0 M 2,0 abaşlangıçt
23
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 45
ÖRNEK 3: 2,0 M’lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?(3/4) Yaklaşık çözüm Bu tür problemlerin çözümünde bazı yaklaştırmalar yapılarak ikinci dereceden denklem çözümünden kaçınılabilir. Örneğin yukarıdaki çözüme bakılırsa asetik asitin başlangıçtaki derişimi 2,0 M dır. Bunun iyonlaşan miktarı ise 0,00602 M kadar olup toplamın yanında ihmal edilebilecek kadar azdır. Yani (2,0-X) = 2,0 kabul edilebilir. Bu durumda denklemin çözümü basitleşir. Bulunan sonuçlar karıştırılırsa yaklaştırma yapmakla önemli bir hatanın yapılmadığı görülür. Asit ve asetat derişimleri yaklaştırma yapılmadan 0,00602 M iken yaklaştırma yapıldığında bu değer ancak 0,00603 olmuştur.
M 1,994 6,03x10-2,0 COOH][CHM 6,03x10 ]COO[CH ][H
3,64x10 X1,82x102,0
X1,82x10X2,0
XX1,82x10COOHCH
COOCH H
3-3
3--3
5-2
52
5
53
3
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 46
ÖRNEK 3: 2,0 M’lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?(4/4) Yaklaşık çözüm
M 1,994 6,03x10-2,0 COOH][CHM 6,03x10 ]COO[CH ][H
3,64x10 X1,82x102,0
X1,82x10X2,0
XX1,82x10COOHCH
COOCH H
3-3
3--3
5-2
52
5
53
3
24
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 47
Yüzde iyonlaşma derecesi İyonlaşma sabiti bilinen bir zayıf elektrolitin yüzde iyonlaşma derecesini hesaplamak oldukça kolaydır. Örneğin 2,0 M’lık HAc çözeltisinin, iyonlaşma yüzdesi
şeklinde hesaplanabilir. Aynı elektrolitin değişik derişimlerdeki çözeltileri için iyonlaşma yüzdeleri hesaplanırsa en yüksek iyonlaşmanın en seyreltik olanda olduğu görülür. Örneğin asetik asit için benzer hesaplama yapılırsa aşağıdaki çizelge elde edilir.
3015,0%10000,21003,6 3 xx
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 48
ÖRNEK 4: 1,0 M derişimdeki asetik asit çözeltisinin pH’ı nedir? Bu çözeltide asetat derişimi nedir? K = 1,8x10-5
25
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 49
ÖRNEK 4: 1,0 M derişimdeki asetik asit çözeltisinin pH’ı nedir? Bu çözeltide asetat derişimi nedir? K = 1,8x10-5
2,37 = pH )0log(4,24x1- = ]log[H- = pH4,24x10 = ][Ac = ][H = x 1,8x10 = x
edilebilir ihmalx 1,8x10x1,0
xxHAc
Ac HK
3-+3--+5- 2
5
xxx01dengede
0 0 01 abaşlangıçt AcH HAc
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 50
Denge sabiti tipleri
(org)I (suda)I Kdağılım 22
O4H + Fe + Mn 8H + 5Fe + MnO KredoksNi(CN) 4CN + Ni )( K
OH +NH OHNH Ac + H HAc K ,K
SO + Ba (k)BaSO K OH + OH O2H K
2+3+2++2-4
-24-+2nolş
- +44
-+ba
-24+24 çç
-+32su
26
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 51
KOMPLEKS İYONLARIN BASAMAKLARI VE TOPLAM OLUŞUMU
43214-24-232133-2
2122-2
4-24--33-3- 222-+
1+-+2
KKKK Ni(CN)4CNNiKKK )(3CNNi
KK Ni(CN)2CNNiise
K Ni(CN) CN + Ni(CN)K Ni(CN) CN +Ni(CN)K Ni(CN) CN + Ni(CN)K Ni(CN) CN + Ni
CNNi
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 52
SUYUN İYONLAŞMASI VE pH Bildiğimiz gibi su, çok zayıf bir eloktrolittir ve OH-
vererek iyonlaşır. Bildiğimiz gibi seyreltik çözeltilerde, iyonlaşan su miktarı toplam su miktarı yanında ihmal edinilebilecek kadar azdır. (1 litre suda iyonlaşan su miktarı 10-7 kadardır. Oysa 1 litre suda 55,55 mol kadar su molekülü bulunur. Dolayısıyla 55,55 mol yanında 10-7 molün ne kadar küçük bir değer olduğu aşikardır.) Dolayısıyla sabit kabul edilebilir.
27
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 53
Bir başka deyişle K bir sabit ise K[H2O]da bir sabittir. K[H2O] = [H+] [OH-] K[H2O] sabitine su sabiti denir ve Ksu ile gösterilir. Saf su için Ksu değeri 1,0x10-14 dür. Ksu = [H+] [OH-] = 1,0x10-14 su iyonlaştığında eşit sayıda H+ ve OH- iyonları meydana getirdiğine ve bu iki molar derişimleri çarpımı Ksu değerini verdiğine göre saf sudaki her bir iyonun derişimi kolaylıkla hesaplanabilir.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 54
OHOH HK
OHHOHOHOHOHOH
2
2322
M 1,0x10 X 1,0x10 X1,0x10 ][OH ]H [ X ][OH ][H
x x OHHOH
7-14-217--
-
2
28
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 55
Suyun iyonlaşması
]][OHO[H=K]][OHO[HO][HK
O][H]][OHO[HK OHOHO2H
-3su
-322
22
-3-32
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 56
K[H2O]2 =K ??? [H2O] = 55,5555 bulunuz0,1 M HCl eklense bileH+ + OH- H2OGereğince en fazla 10-7M H2O oluşacaktır.
Yani [H2O]=55,555 + 1,0x10-7 =55,555 M HATA PAYI
7-7 2x10 % X 100 10
555,55 X
29
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 57
Suyun iyonlaşması ve pH Saf suya asit eklenirse [H+] derişimi 10-7 M ın üstüne çıkar. Ancak [H+] [OH-] = 1,0x10-14 olduğundan [OH-] derişimi aynı ölçüde azalır. Şüphesiz bunun tersi de doğrudur. Yani saf su baz eklendiğinde [OH-] derişimi artarken [H+] derişimi azalır. Bildiğimiz gibi düşük derişimleri ifade etmede p ölçüsü bulunmuştur. p ölçüsü, molar iyon derişiminin logaritmasının eksi işaretlesine verilen addır. Eğer söz konusu olan iyon [H+] ise buna pH, [Ca2+] ise pCa, [Cl-] ise buna pCl denir. Buna göre saf suyun pH ve pOH değerleri 7 dir. pH = -log[H+] = log(10-7) = 7 pOH = -log[OH-] = log(10-7) = 7
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 58
Asitli bir çözeltide [H+] derişimi 10-7 den daha büyüktür, dolayısıyla pH 7 den daha küçüktür. Bazik çözelti için bunun tersi doğrudur. Bazik çözeltide H+ derişimi 10-7 den daha küçüktür, dolayısıyla pH den daha büyüktür. Buradan şu genellemeyi yapmak mümkündür. Sulu çözeltilerde H+ ve OH- iyonları daima bulunur. Asitli çözeltilerde [H+] derişimi 10-7 den büyüktür, dolayısıyla pH 0 ile 7 arasındadır. Bazik çözeltilerde ise [OH-] derişimi 10-7 den küçüktür, dolayısıyla pOH 0 ile 7 arasındadır. Suyun pH ve pOH toplamı daima 14 sayısını verir. pH + pOH = 14
30
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 59
Ksu değerinin sıcaklığa bağımlığı Suyun iyonlaşma sabiti sıcaklığa bağlı olarak değişir. 25C de suyun iyon çarpımı 1.008x10-14
dür. Bu değer yaklaşık olarak 1.0x10-14 olarak kullanılır.Çeşitli sıcaklıklardaki suyun iyon çarpımı aşağıda verilmiştir.Sıcaklık ( C ) Ksu
0 0.114x10-1425 1.008x10-1450 5.47x10-14100 49x10-14
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 60
Ksu değerinin sıcaklığa bağımlığı Bir sistemin sıcaklığı değiştirildiğinde denge sabiti de değişir. K üzerinde sıcaklığın etkisini anlamak için K ve DG terimlerinin birleştirilmesi gerekir. İkinci terim T’den bağımsızdır /RS/RTH -
/R)S/RTH(-)/RTST-H(-
/RTΔG
oo
oo
oo
o
e x e e e eK
DDDD
DD
000/
STHGeK RTG o
DDD D
31
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 61
Eğer ∆H0 pozitif ise artan sıcaklıkla birinci terim büyür. ∆H0 negatif ise artan sıcaklıkla birinci terim küçülür. Dolayısıyla; 1.Sıcaklık artarsa,endotermik bir tepkimenin denge sabiti büyür. 2.Sıcaklık artarsa, ekzotermik bir tepkimenin denge sabiti küçülür. Bu durum Le Chatelier ilkesine uygundur. Isı + Tepkimeye girenler ürünler
/RS/RTH - oo e x e K DD
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 62
Örnek 5: 50 oC deki suda hidronyum ve hidroksit iyonları derişimi nedir? PH nedir?
32
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 63
Örnek:5 50 oC deki suda hidronyum ve hidroksit iyonları derişimi nedir? PH nedir?
369,7631,61414
631,6)1047,5log(]log[
]][[ 2,338x10 (X)5,47x10 (X)
1047,5OH
73
7-
14-214-3
pOHpHpOH
pHxHpHOHOH
xXXOHKsu
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 64
Örnek 6: 0.001M derişimindeki NaOH çözeltisinde pH nedir?
33
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 65
Örnek 6: 0.001M derişimindeki NaOH çözeltisinde pH nedir? Bu çözeltideki [OH-] , 0,01M NaOH tan gelen ve suyun iyonlaşmasından gelen OH-olacaktır. Suyun iyonlaşması sonucu oluşan [H3O+]=[OH-] olacağından [OH-]=0,001 +[H3O+]su yazılabilir.Suyun iyonlaşmasından gelen [OH-] derişimi 0,001 yanında çok küçük olduğundan ihmal edilebilir. Dolayısıyla, [OH-] =≈0,001 yazılabilir.
0,001 1,0x10 0,001 OHkontrolüihmalin
11pHlog(1,0x10pH
1,0x10 0,0011,0x10 OHOHK OH
11-
11
11-14-3
-su3
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 66
ÖRNEK 7: 0,001 M derişimdeki HCl çözeltisinin pH’ı nedir? Bu çözeltideki [H+] ve [OH-] derişimleri nedir?
34
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 67
ÖRNEK 7: 0,001 M derişimdeki HCl çözeltisinin pH’ı nedir? Bu çözeltideki [H+] ve [OH-] derişimleri nedir?
HCl kuvvetli bir elektrolit olduğundan, suda yüzde yüz iyonlaşır. Dolayısıyla [H+] = [Cl-] = 0,001 M =1,0x10-3
M olur. pH = -log [H+] olduğundan pH = -log(1,0x10-3) pH = 3 tür. Çözeltideki [H+] derişimi, yukarıda da bulunduğu gibi 1,0x10-3 M’dır. Ksu = [H+] [OH-] = 1,0x10-14 olduğundan, [H+] derişimi yerine konursa
bulunur.1,0x10 ][OH
1,0x10 ][OH )(1,0x10
11--
-14--3
11
314 1,0x101,0x10
1,0x10OH
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 68
ÖRNEK 8: 0,001 M NaOH içeren çözeltinin pH’ı nedir
35
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 69
ÖRNEK 8: 0,001 M NaOH içeren çözeltinin pH’ı nedir
Aynı sonucu daha kısa yoldan bulmak mümkündür.
[OH-] = 1,0x10-3 M olduğuna göre pOH = 3 dür. pH + pOH = 14
pH = 14-3 = 11 bulunur.
11 pH )log(1,0x10- pH
]log[H- pH11-
113
1414-3-
14--su
3--
1,0x101,0x101,0x10H
1,0x10 )](1,0x10[H 1,0x10 ][OH ][H K
dıır M 1,0x10 M 0,001 ][OH ][Na
ından iyonlaşyon 100 % NaOH
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 70
ÖRNEK 9: PH = 12,048 olan çözeltide [H+] ve [OH-] derişimleri nedir?
36
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 71
ÖRNEK 9: PH = 12,048 olan çözeltide [H+] ve [OH-] derişimleri nedir?
Yapılacak işlem tamamen logaritmik bağıntı ile ilgilidir.
pH = -log[H+] log[H+] = -pH log[H+] = -12,048 [H+] = antilog(-12,048) [H+] = 8,953x10-13 M [OH-] = 0,011 M
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 72
LE CHATELIER İLKESİDenge halindeki bir sisteme,
dışarıdan bir etki olursa sistem bu etkiyi ortadan kaldıracak şekilde kendini düzenler.
37
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 73
Le chatelier ilksi
1123
3
8272
+-272
-2
+3-3
1,0x10 Cr H
8H + OCr + Br O4H + 2Cr + BrO
BrOOCrBrK
Bu tepkimedeki Cr2O72- derişimi artırılarak 2 katına çıkartılacak olursa,aynı sayısal değeri verebilmek için, denge sabiti ifadesinde paydada bulunan türlerin derişiminin de artması ,yani sol yöne doğru kayması gerekir.
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 74
Le chatelier ilkesiGenel olarak söylemek gerekirse : 1.Dengedeki bir tepkimeye, ürünlerden biri
eklenir (veya tepkenlerden biri azaltılırsa) tepkime sola kayar.
2.Dengedeki bir tepkimeye ürünlerden biri azaltılır (veya tepkenlerden biri artırılırsa) tepkime sağa kayar.
38
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 75
SKOOG
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 76
39
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 77
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 78
40
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 79
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 80
41
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 81
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 82
42
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 83
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 84
43
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 85
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 86
44
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 87
M.DEMİR 06-KİMYASAL DENGE 88
SKOOG BÖLÜM 9: 7,8Soru bankası 2: 1,2Çalışma soruları 01: 1,2,3