2.1 : Kimyasal Reaksiyonlar

Dengeli bir kimyasal denklem, kimyasal değişime katılan reaktanların ve ürünlerin kimyasal formülleri hakkında bilgi sağlar. Bir reaksiyonun stokiyometrisi, istenen miktarda ürünü üretmek için ne kadar reaktana ihtiyaç duyulduğunu veya bazı durumlarda belirli bir miktarda reaktandan ne kadar ürün oluşacağını tahmin etmeye yardımcı olur.

Dengeli bir kimyasal denklemde temsil edilen reaktanların ve ürünlerin bağıl miktarlarına genellikle stokiyometrik miktarlar denir. Ancak gerçekte reaktanlar her zaman dengeli denklemin gösterdiği stokiyometrik miktarlarda mevcut değildir.

Bir kimyasal reaksiyonda ilk önce tüketilen ve oluşan ürün miktarını sınırlayan reaktan sınırlayıcı reaktan olurken, diğer madde fazla reaktan haline gelir. Diğer reaktantın ürüne tamamen dönüşmesini sağlamak için sıklıkla bir veya daha fazla reaktantın fazlası kullanılır.

Denklemin temsil ettiği su oluşumu reaksiyonunu düşünün:

Stokiyometri, iki mol hidrojen ve bir mol oksijenin reaksiyona girerek iki mol su ürettiğini gösterir; yani hidrojen ve oksijen 2:1 oranında birleşir.

5 mol hidrojen ve 2 mol oksijenin mevcut olduğunu hayal edin. Reaktiflerin oranı artık 5:2'dir (veya 2,5:1), bu da 2:1'lik stokiyometrik orandan daha yüksektir. Bu nedenle hidrojen fazla miktarda mevcuttur ve oksijen sınırlayıcı reaktandır. Sağlanan tüm oksijenin (2 mol) reaksiyonu, sağlanan 5 mol hidrojenin 4 molünü tüketecek ve reaksiyona girmemiş 1 mol hidrojen kalacaktır. Sağlanan her bir reaktanın molar miktarını hesaplamak ve bunları dengeli kimyasal denklemde temsil edilen stokiyometrik miktarlarla karşılaştırmak, sınırlayıcı ve fazla reaktanları tanımlamanın bir yoludur.

Reaksiyon hızı, birim zamanda bir reaktan veya ürünün miktarındaki değişikliktir. Bu nedenle reaksiyon hızları, reaktan veya ürün miktarları ile ilişkili olabilecek bazı özelliklerin zamana bağımlılığı ölçülerek belirlenir.

Bir kimyasal reaksiyonun hızı, zamanın bir fonksiyonu olarak reaktanların ve ürünlerin konsantrasyonlarındaki değişiklik olarak bir grafikte çizilebilir.

Tersinir bir kimyasal reaksiyon, hem ileri (soldan sağa) hem de ters (sağdan sola) yönde ilerleyen bir kimyasal işlemi temsil eder. Geri dönüşümlü bir reaksiyonun durumu, reaksiyon katsayısı (Q) değerlendirilerek uygun şekilde değerlendirilir. Tarafından açıklanan geri dönüşümlü bir reaksiyon için

reaksiyon bölümü doğrudan dengeli denklemin stokiyometrisinden türetilir:

burada alt simge c ifadede molar konsantrasyonların kullanımını belirtir.

İleri ve geri reaksiyonların hızları eşit olduğunda, reaktant ve ürün türlerinin konsantrasyonları zaman içinde sabit kalır ve sistem dengede olur. Reaksiyonun tersinir doğasını vurgulamak için özel bir çift ok kullanılmıştır.

Bu metin şuradan uyarlanmıştır: OpenStax Chemistry 2e, Section 4.3: Reaction Stoichiometry; Section 4.4: Reaction Yield; Section 12.1: Chemical Reaction Rates; Section 13.1 Chemical Equilibria, Section 13.2 Equilibrium Constants.