SORU 1 : A + B ----> C + D tepkimesi için başlangıç konsantrasyonları ve başlangıçtakki reaksiyon hızları tabloda verilmiştir.
(a) A ve B ye göre ayrı ayrı tepkime derecesi nedir?
(b) Tepkimenin toplam derecesi nedir?
(c) Hız Sabitinin büyüklüğünü hesaplayınız.
(c) A ve B nin konsantrasyonu 0.01 mol L-1 olursa reaksiyon hız ne kadar olur?
YANIT 1 :
(a). Reaksiyon hızı v = k[A]a [B]b ise; 1. ve 2. deneyde A sabit tutulduğundan bu iki deney için reaksiyon hız oranları { V_1 \over V_2 } = {[B]_1^b \over [B]_2^b} = { \big( {[B]_1 \over [B]_2 } \big)^b } yazılabilir. log { V_1 \over V_2 } = log { \big( {[B]_1 \over [B]_2 } \big)^b } b = {log { V_1 \over V_2 } \over log { \big( {[B]_1 \over [B]_2 } \big) } } b = {log { ( 2.9083 \quad mol \quad L^{-1} \quad s^{-1} ) \over ( 1.136055 \quad mol \quad L^{-1} \quad s^{-1} ) } \over log { \big( { (3.604 \quad mol \quad L^{-1} ) \over (2.2525 \quad mol \quad L^{-1} ) } \big) } } b=2 1. ve 3. deneyde B sabit tutulduğundan bu iki deney için reaksiyon hız oranları { V_1 \over V_3 } = {[A]_1^a \over [A]_2^a} = { \big( {[A]_1 \over [A]_3 } \big)^a } yazılabilir. log { V_1 \over V_3 } = log { \big( {[A]_1 \over [A]_3 } \big)^a } a = {log { V_1 \over V_3 } \over log { \big( {[A]_1 \over [A]_3 } \big) } } a = {log { ( 2.9083 \quad mol \quad L^{-1} \quad s^{-1} ) \over ( 8.906667 \quad mol \quad L^{-1} \quad s^{-1} ) } \over log { \big( { (1.287143 \quad mol \quad L^{-1} ) \over (2.2525 \quad mol \quad L^{-1} ) } \big) } } a=2
(b). a=2 ve b=2 olduğundan reaksiyon mertebesi n=a+b olduğundan n=4 olarak hesaplanabilir.
(c). Reaksiyon hızı v = k[A]a [B]b olduğundan; k = { V \over { [A]^a [B]^b } } eşitliğinden hesaplanabilir. 1. deney için a=2 ve b=2 olduğundan k = { (2.9083 \quad mol \quad L^{-1} \quad s^{-1} ) \over { (1.287143 \quad mol \quad L^{-1} )^2 (3.604 \quad mol \quad L^{-1} )^2 } } k = 0.13515 L mol-3 s-1
(d). Reaksiyon hızı v = k[A]a [B]b olduğundan; V = { (0.13515 \quad L^ \quad mol^{-3} \quad s^{-1} ) { (0.01 \quad mol \quad L^{-1} )^2 (0.01 \quad mol \quad L^{-1} )^2 } } = 1.3515 x 10^{ -9 } \quad mol \quad L^{-1} \quad s^{-1}
SORU 2 : Etanol çözücü ortamında gerçekleştirilen C2H5I + OH- ----> C2H5OH + I- tepkimesi için 15.83 oC, 32.02 oC, 59.75 oC ve 90.61 oC sıcaklıklarındaki hız sabitleri sırası ile 5.03x10-5 L mol-1 s-1, 3.68x10-4 L mol-1 s-1, 6.71x10-3 L mol-1 s-1, ve 1.19x10-1 L mol-1 s-1 olarak bulunmuştur.
(a) Grafik yöntemini kullanarak Arrhenius sabiti Ea' yı ve elde ettiğiniz Ea değerini kullanarak A değerini hesaplayınız.
(b) 50oC deki reaksiyon hız sabitinin değerinin ne olmasını beklersiniz?
YANIT 2 :
(a.) Arrhenius eşitliğine göre hız sabitinin sıcaklık ile değişimi k=Ae-Ea/RT eşitliği ile verilir. Bu eşitliğin ln k = -{E_a\over R} {1 \over T} + ln A şeklinde de yazılabilir. ln k değerleri 1/T değerlerine karşı grafiğe geçerilirse bu grafiğin eğimi Ea/R ye ve ekstropole değeri de lnA değerini verecektir. Eldeki deneysel verilerden aşağıdaki tablo hazırlanabilir.
Yukarıdaki tablodaki bilgilerden yandaki grafik çizilebilir. Elde edilen grafiğin eğiminden görüldüğü gibi eğimin değeri -10891 K-1 dir. -Ea/R eğime eşit olduğundan Ea değeri; Ea=-(-10891 K-1)(8.314 J. mol-1 K-1)=90.547774 kJ mol-1 olarak elde edilebilir. Ekstrapole değer lnA ya eşit olduğundan (lnA=27.774) A=1153705439847.2 olarak hesaplanabilir.
(b) ln k = -{E_a\over R} {1 \over T} + ln A eşitliğinde sıcaklık (50 oC) yerine konularak k hız sabitinin büyüklüğü hesaplanabilir. ln k = -{ (10891 \quad K^{-1} )} {1 \over { 273.15 + 50 }} + 27.774 k = 0.00266 \quad mol \quad L^{-1} \quad s^{-1} olarak hesaplanabilir.
denge tepkimesi için ve tepkimede yer alan türlerin konsantrasyonları altlarında belirtilmiştir. Bu verilere göre;
(a) Reaksiyon yönünü belirlemek için Q değerini hesaplayınız.
(b) Reaksiyon denge sabiti K = 2.512 olduğuna göre reaksiyonun yönü hakkında ne söyleyebilirsiniz?
(c) Sistem dengeye geldiğinde türlerin konsantrasyonunun ne olmasını beklersiniz?
YANIT 3 :
(a) Bu verilere göre Q; Q = { {[C]^{ 3 } [D]^{ 4 } } \over {[A]^{ } [B]^{ 5 } } } Q = { {(0.02 \quad mol \quad L^{-1} )^{ 3 } (0.02 \quad mol \quad L^{-1} )^{ 4 } } \over {(0.02 \quad mol \quad L^{-1} )^{ } (0.02 \quad mol \quad L^{-1} )^{ 5 } } } = 0.02
(b) K > Q olduğunda Q nun K kadar artabilmesi için reaksiyonun ilerlemesi ve ürün konsantrasyonunun artması gerekir. Yani reaksiyon sağa doğru ilerlemelidir.
(c) K>Q olduğundan sistemin dengeye ulaşabilemesi için K = { {(0.02 + 3 x \quad \quad mol \quad L^{-1} )^{ 3 } (0.02 + 4 x \quad \quad mol \quad L^{-1} )^{ 4 } } \over {(0.02 - x \quad \quad mol \quad L^{-1} )^{ } (0.02 - 5 x \quad \quad mol \quad L^{-1} )^{ 5 } } } = 2.512 yazılabilir. x istenilen bir yöntem ile çözülerek (iterasyon, polinom çözümlemesi v.b.) herbir türün denge konsantrasyonu hesaplanabilir. x değerini çözümleme işi öğrenciye bırakılmıştır.