1 1.1.1 Kimyasal Reaksiyonların Hızları Reaksiyona giren çeşitli maddelerde gözlenen hızlar çok farklı zaman aralığında değişir. Mesela, nötrleşme reaksiyonları mikro saniyede gerçekleşirken jeolojik olaylarda olduğu gibi bazı reaksiyonlar ise milyonlarca yılda ancak tamamlanabilir.Mesela; Na’ un suda çözünmesi çok hızlı gerçekleşirken, demirin paslanması günler hatta aylar almaktadır.Gene bazı tepkimeler göz açıp kapayıncaya kadar gerçekleşirken bazı tepkimelerde yüzyıllar boyu sürebilir.Mesela; havai fişeklerin patlaması ve grizu patlaması anlık bir tepkime iken, fosillerden kömürün oluşumu milyonlarca yıl süren tepkimelere örnek verilebilir.
2 1.1.2 Kimyasal Reaksiyonların Hızlarının takibi Tepkime Hız Takibi N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)Basınç değişimiC3H6(g) + Br2(s) C3H6Br2renksiz koyu renksizkahverengiRenk değişimiZn(k) + 2HCl(aq) ZnCl2(aq) + H2(g)Gaz çıkışı/BasınçAg+(aq) + Cl-(aq) AgCl(k)İletkenlik azalmasıya da katı oluşumuNH3(aq) + HCl(aq) NH4Cl(aq)pH değişimi
3 12.1 Derişim ve HızReaksiyonun devam ettiği süre içerisinde genellikle litrede mol (molarite) cinsinden ifade edilen H2 ve I2 miktarları azalacaktır. Reaksiyonda oluşan Hl'ün derişimi ise artış gösterecektir.Reaksiyon hızı, derişimdeki değişimlerin hangi ölçüde olduğunun bir ifadesidir.Bir başka ifadeyle, reaksiyona girenlerden veya ürünlerden birinin derişimindeki değişmenin, bu değişmenin gerçekleşmesi için geçen zamana bölümüdür.Madde derişimleri, [H2], [I2] ve [Hl] gibi simgelerle ifade edilir.∆[H2], ∆[I2] ve ∆[Hl] simgesi ise maddelerin derişimindeki değişme miktarını ifade etmektedir. Reaksiyona girenlerin derişimlerinde azalma olduğu için hız ifadesinde eksi, ürünlerin derişiminde ise artma olduğu için artı işareti kullanılır.Hız biriminde zaman; saniye, dakika, saat cinsinden olabilir.SI birim sisteminde hız; Ms-1 cinsinden alınır.
4 1.2.2 Reaksiyona giren ve çıkan maddelerin zamanla derişimindeki değişme Şekilde de HI, H2 ve I2 derişimlerinin zamanla değişimini gösteren eğriler görülmektedir. Grafik incelendiğinde Hl'ün derişiminin sıfırdan başlayarak başlangıç anından itibaren hızla arttığı görülür. Aynı süre içinde H2 vel2'un derişimi ise hızla azalma gösterir. Reaksiyon ilerledikçe derişimlerin daha yavaş değiştiği görülür. Maddeler tüketildikçe reaksiyon hızı azalır. Kimyasal reaksiyonlarda reaksiyonun hızı genellikle zaman ilerledikçe değişir.
5 1.3.8 Tepkimeye giren ve çıkan maddelerin hızlarının karşılaştırılması Ya da katsayıların OKEK leri alınır.Bulunan değerin katsayılara oranı hızlar arasındaki bağıntıyı verir.V1 = 2V2 = V3
6 1.3.9 Tepkimeye giren ve çıkan maddelerin hızlarının karşılaştırılması Yada katsayıların OKEK leri alınır.Bulunan değerin katsayılara oranı hızlar arasındaki bağıntıyı verir.2VN2O5 = VNO2 = 4VO2
7 1.3.10 Tepkimeye giren ve çıkan maddelerin hızlarının karşılaştırılması ÇözümYa da tüm katsayıların OKEK’leri alınır. OKEK’lerin katsayılara oraranı hızlar arasındaki bağıntıyı verir.OKEK=6060V1 = 12V2 = 20V3 = 15V4
8 1.3.11 Tepkime hızının bulunması Reaksiyonunda herhangi bir zamanda [H2 ]=0,652 M dan 15 dk sonra [H2 ] =0,628 M’a düşmektedir. Verilen süre içinde ortalama RH=?Çözüm:∆[H2]=0,652-0,628=0,024 M∆t = 15*60=900 s
9 1.3.12 Tepkime hızının bulunması 100 s'lik bir zaman içinde Hl'ün derişimi 1,5 mol L-1 den 2 mol L-1 'e çıkmaktadır. Buna göre tepkimenin ortalama hızını bulunuz?Çözüm:∆[HI]=2-1,5=0,5 M∆t = 100 s
10 1.3.1 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızları Bir reaksiyona ait hız-zaman grafiği incelendiğinde hız sürekli değişir. Çünkü hız reaksiyona giren maddelerin derişimine bağlıdır. Yan taraftaki grafikte olduğu gibi tepkimenin başlama anında hız maksimumdur. Zamanla derişim azalacağından hız da azalır. Maddelerin derişimi sabitleştiğinde hız da değişmez.Herhangi bir andaki değişmenin hızını ölçmek için grafiğe o anda bir teğet çizilerek teğetin eğimi hesaplanır. Eğim hesaplamak için teğet doğrusu üzerinde iki nokta belirlenir ve bu noktalara karşılık gelen derişim ve zaman değerleri tespit edilir. Daha sonra derişimlerin farkı zamanların farkına bölünerek eğim bulunur. Bu doğrunun eğimi reaksiyonun anlık hızı olarak tanımlanır.
11 1.3.2 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızları Herhangi bir anda H2’nin derişiminin bir saniyede 0,02 mol L-1 azaldığını varsayalım. H2'in derişimindeki harcanma hızı 0,02 mol L-1 s-1 olacaktır. Reaksiyonda tüketilen her mol H2 veya I2 için iki mol HI oluştuğu görülmektedir.Dolayısıyla aynı zaman aralığında H2'in ve I2'un derişimi 0,02 mol L-1 azalırken Hl'ün derişimindeki artış hızı 0,04 mol L L-1 s-1 olmaktadır.
12 1.3.4 Ortalama ve anlık hız bağıntılarının yazılması
13 1.3.3 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızları 100 s'lik bir zaman içinde Hl'ün derişimi 1,5 mol L-1 den 2 mol L-1 'e çıkmakladır. Buna göre Hl'ün oluşma hızını bulunuz?Bu değerleri dikkate alarak H2 nin harcanma hızını bulunuz?ÇözümHl'ün derişimi 100 s'de (2-1,5)=0,5 mol L-1 arttığına göre;THHI =05/100= mol L-1 s-1THH2 =2, mol L-1 s-1
14 1.3.3 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızları 1.2.3 Ortalama Hızreaksiyonunda NH3 'ın oluşum hızı mol L-1 saat-1 olduğuna göre, H2 ve N2'un harcanma hızını bulunuz?ÇözümKatsayılarla hızlar arasında belli bir oran vardır. Katsayısı arttıkça o maddenin oluşma ya da harcanma hızı daha büyük olacaktır.THNH3= mol L-1 saat-1 ise;THH2= mol L-1 saat-1THN2= mol L-1 saat-1
15 1.3.7 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızlarıyla ilgili örnek Tablodan yararlanarak,1600 ve 1200 saniyeler arasındaki H2 O2 ‘nin oluşma hızını ölçünüz?ZAMAN(S)[H2 O2 ]RH2,342002,044001,756001,508001,3012001,0016000,7320000,58H2 O2 nin oluşma hızı=∆[H2 O2]/∆t=1,00-0,73/400=0,27/400=6,75x10-4 M/sTablodan yararlanarak, 2000 ve 1600 saniyeler arasındaki H2 O2 ‘nin oluşma hızını ölçünüz?H2 O2 nin oluşma hızı=∆[H2 O2]/∆t=0,73-058/4000,15/400=3,75x10-4 M/sBulunan değer ortalama hız değeri olduğundan, saniye arasındaki zaman dilimleri için de geçerlidir. Zaman aralığı ne kadar küçük olursa hesaplanan hız da o kadar gerçeğe yakın olur. Derişim-zaman grafiğine çizilen teğetin eğiminden belirlenen reaksiyon hızı reaksiyonun “anlık hızı” yani teğetin eğriye temas noktasındaki zamana karşılık gelen hızdır.
16 1.3.6 Anlık ve Ortalama Reaksiyon Hızlarıyla ilgili örnek Tablodan yararlanarak 300 ve 400 saniyeler arasındaki, tepkime hızlarını ölçünüz?ZAMAN(S)N2 O5NO2O22000,0140,0120,0033000,0150,0044000,0100,0190,005O2 nin oluşma hızı=∆[O2]/∆t=0,005-0,004/100=0,001/100=1,0x10-5 M/sNO2 nin oluşma hızı=∆[NO2]/∆t=0,019-0,015/100=0,004/100=4,0x10-5 M/sN2 O5 in oluşma hızı=∆[N2O5]/∆t=0,012-0,010/100=0,002/100=2,0x10-5 M/s
17 1.4.1 Reaksiyonların Hızlarına göre Karşılaştırılması Yavaş Gerçekleşen Reaksiyonlar:Demirin paslanmasıOrganik tepkimelerin çoğuJeolojik değişmelerYağların ve karbonhidratların hidroloziHızlı Gerçekleşen Reaksiyonlar:Nötürleşme reaksiyonlarıYanma reaksiyonlarının çoğuPatlama reaksiyonları (kendi kendini besleyen)İyon tepkimeleri ve zıt yüklü iyon tepkimeleri
18 1.4.3 Patlama Reaksiyonları 1.4.2 Yanma Reaksiyonları1.4.3 Patlama ReaksiyonlarıÖzellikle ekzotermik tepkimelerde ortaya çıkan ısı ortamdan hemen uzaklaştırılmaz. Ortaya çıkan bu ısı ortamın sıcaklığını artırır ve ortamda kontrolsüz bir tepkime meydana gelir. Bu olay patlama reaksiyonu diye bilinir.ÖR: H2 nin yanması, grizu patlaması.. Gibi.1.4.3 NaN3 ün bozunması