Kimyasal tepkimeler hakkında bilgi verir misiniz?

Kimyasal tepkimeler hakkında bilgi verir misiniz?
KİMYASAL TEPKİMELER
a) Bir maddenin farklı maddelere ayrışmasına ya da farklı maddelerin etkileşerek yeni maddeler oluşturmasına kimyasal tepkime (reaksiyon) denir.

b) Kimyasal tepkimeler, olaya giren maddelere ait taneciklerin (molekül, atom ya da iyon) çarpışmaları ile gerçekleşirler.Enerjileri yeterli olan taneciklerin çarpışmaları sonucunda kimyasal bağlar koparak moleküller atomlarına dağılır ve atomlar yeniden düzenlenerek farklı maddeler oluştururlar.Kimyasal tepkime, kimyasal değişim ve kimyasal olay eş anlamlıdır.Tepkimelerin sembol ve formüllerle gösterilmesine ise tepkime denklemleri adı verilir.

Örn; Karbon + Oksijen  Karbondioksit tepkimesi
C + O2  CO2 şeklinde gösterilir.
c) Yanma, paslanma (oksitlenme), nötürleşme, mayalanma, fotosentez, çökelme gibi olaylar kimyasal değişime örnek olarak verilebilir.
d) Kimyasal bir tepkimede;
Korunan nicelikler şunlardır
– Atomların türü ve sayısı
– Toplam kütle (Kütle değişimi önemsizidir.)
– Toplam elektriksel yük
– Toplam enerji
– Atomların çekirdek yapıları (Proton ve nötron sayıları)
Değişen nicelikler şunlardır:
– Molekül sayısı (Mol sayısı)
– Gaz tepkimelerinde hacim (Basınç ve sıcaklık sabit)
– Gaz tepkimelerinde basınç (Hacim ve sıcaklık sabit)
Ancak mol sayısının korunduğu tepkimeler de vardır.

Örn; 1H2(g) + 1Cl2(g)  2HCl(g)… gibi
S=32, O=16 ise aşağıdaki tepkimede korunan ve değişen nicelikler şöyledir:
2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g) + ısı
Kütle : 128gr. 32gr. 160gr. Korunur
Mol sayısı : 2 1 2 Korunmaz
Molekül sayısı : 2N0 N0 2N0 Korunmaz
Mol atom sayısı : 6 2 8 Korunur
Aynı koşullarda hacim : 2V V 2V Korunmaz

KİMYASAL TEPKİMELERİN SINIFLANDIRILMASI

A) ÖZELLİKLERİNE GÖRE :

1. Yanma Tepkimeleri

• Bir maddenin oksijenli verdiği tepkimelerdir.
Yanma tepkimesi için: yanıcı madde, hava(oksijen), tutuşma sıcaklığı gerekir.
Bu 3 faktörden birinin eksikliği yanmayı durdurur.CO2 gazının yangın söndürücü olmasının nedeni özkütlesinin havadan büyük olması ve yanıcı olmamasıdır.
• Organik bileşikler yanarlar.
Organik bileşiklerden yapılarında yalnız C ve H bulunduranlara hidrokarbon denir.Genel olarak CxHy formülü ile gösterilirler.Yapılarında C ve H’ın yanı sıra O, S, N ve halojen (F, Cl, Br, I) bulunduran organik bileşikler de vardır.
• Organik bir bileşiğin yanması sonucunda: CO2 oluşması bileşiğin C içerdiğini, H2O oluşması bileşiğin H içerdiğini, SO2 oluşması bileşiğin S içerdiğini, NO2 oluşması bileşiğin N içerdiğini kanıtlar.Oksijen havadan geldiği için bileşikte oksijen bulunup bulunmadığı ürünlerin türüne bakarak anlaşılmaz.
CS2 + 3O2  CO2 + 2SO2
C4H10O3 + 13 O2  4CO2 + 5H2O
2
C4H10O3 + 5O2  4CO2 + 5H2O
CS2’de C ve S olduğundan ürünler CO2 ile SO2’dir.C4H10’da C ve H olduğundan ürünler CO2 ve H2O’dur.C4H10 ile C4H10O3’ün yanma ürünleri aynıdır.Ancak oksijenin bir kısmı bileşik tarafından karşılandığından C4H10O3’ü yakmak için daha az miktarda oksijen yeterli olur.
• Metallerin oksijenle birleşmesi paslanma ya da oksitlenme olarak bilinir.Bu tür tepkimelere yavaş yanma da denir.
3Fe + 2O2  Fe3O4

2. Sentez (Birleşme) Tepkimeleri

Birden fazla maddenin birleşerek tek bir ürün oluşturduğu tepkimelerdir.Bu olayda yan ürün oluşmaz.
CaO + CO2  CaCO3
H2 + Cl2  2HCl
C2H4 + H2  C2H6

3. Analiz (Ayrışma) Tepkimeleri
Bir bileşiğin kendinden daha basit yapılı maddelere ayrıştırılması tepkimeleridir.Elektroliz yolu ile ya da ısı alarak ayrışan maddeler vardır.
ısı
KClO3  KCl + 3 O2
2
ısı
2HgO  2Hg + O2
ısı
MgCO3  MgO + CO2
elektroliz
H2O  H2 + 1 O2
2

4. Yer Değiştirme Tepkimeleri

• Aktif olan bir elementin, kendinden daha az aktif olan (pasif) bir elementle yer değiştirmesi ile gerçekleşen tepkimelerdir.
H2S + Cl2  2HCl + S (Anyonların yer değiştirmesi)
Fe2O3 + Al  Al2O3 + 2Fe (Katyonların yer değiştirmesi)
• Sulu çözelti tepkimelerinin birçoğunda ise anyon ve katyonların her ikisi de yer değiştirir.
Çökelme ve nötrleşme tepkimeleri de yer değiştirme tepkimeleridir.
Fe2S3 (k) + 6HCl (suda)  2FeCl3 (suda) + 3H2S (g)
Çökelme:
AgNO3 (suda) + NaCl (suda)  AgCl (k) + NaNO3 (suda)
Nötrleşme:
H2SO4 (suda) + 2NaOH (suda)  Na2SO4 (suda) + 2H2O (s)
• Organik bileşiklerde de yer değiştirme tepkimeleri vardır.
CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl

5. İyonik Tepkimeler

Sulu çözeltilerde gerçekleşen tepkimeler iyonların etkileşmesine dayanır ve tepkime ürünlerinden biri çökerek (çökelme), sıvı (nötrleşme) ya da gaz halinde ortamdan ayrılabilir.İyonik tepkimelerde sadece tepkimeye giren iyonlar gösterilir.Böyle denklemlere net iyon denklemi denir.
Nötrleşme: H+ (suda) + OH- (suda)  H2O (sıvı)
Çökelme: Ag+ (suda) + Cl-  AgCl (katı)
Zn (k) + 2H+ (suda)  Zn+2 (suda) + H2(g)

B) ENERJİ DEĞİŞİMLERİNE GÖRE:

1. Ekzoterm Tepkimeler

Oluşumu sırasında dışarıya enerji (ısı-ısşık) veren tepkimelerdir.Yanma tepkimeleri çoğunlukla ekzoterm tepkimelerdir.
C + O2  CO2 + ısı
H2 + 1 O2  H2O + ısı
2
Na + 1 Cl2  NaCl + ısı

2. Endoderm Tepkimeler

Oluşumu sırasında dışarıdan enerji alan tepkimelerdir.
C + H2O + ısı  CO + H2
2N2 + O2 + ısı  2N2O
• Isı bakımından bir kapta ekzoterm bir tepkime gerçekleşiyorsa sistemin sıcaklığında artış olur; endoterm bir tepkime gerçekleşiyorsa sistemin sıcaklığında azalma olur.

C) MADDELERİN FİZİKSEL DURUMUNA GÖRE:

1. Homojen Tepkimeler

Tepkimeye girenlerle ürünler aynı fazdadır.
2CO (g) + O2 (g)  2CO2 (g)
H2 (g) + F2 (g)  2HF (g)
Fe (k) + S (k)  FeS (k)

2. Heterojen Tepkimeler

Tepkimedeki maddeler farklı fazlardadır.
C(k) + O2 (g)  CO2
Zn (k) + 2HCl (suda)  ZnCl2 (suda) + H2 (g)

D) ELEKTRON ALIŞVERİŞİNE GÖRE:
1. Redoks (İndirgenme – Yükseltgenme) Tepkimeleri

Bu tür tepkimelerde elektron alışverişi ve değerlik değişmesi vardır.
Zn0 (k) + 2H+ (suda)  Zn+2 (suda) + H20 (g)
C0 (k) + O2 (g)  C+4O2-2 (g)

2. Redoks Olmayan Tepkimeler

Bunlarda elektron alışverişi, değerlik değişmesi yoktur.
Ag+1(NO3)-1 + Na+Cl-  Ag+Cl- + Na+(NO3)-

E) GERİ DÖNÜŞÜNE GÖRE

1. Tersinir Olmayan Tepkime

Girenlerin tamamen ürüne dönüştüğü tepkimelerdir.Organik maddelerin yanması, çökelme, kuvvetli asit ve bazların nötrleşmesi böyle tepkimelerdir.Tek yönlü olarak gösterilirler.
C2H5OH + 3O2  2CO2 + 3H2O

2. Tersinir Tepkime

Ürünlerin kendi aralarında etkileşip girenleri oluşturduğu tepkimelerdir. Çift yönlü olarak gösterilirler.
CO2 (g) + H2 (g)  CO (g) + H2O (g)
F)VERİMLERİNE GÖRE:

1. Artansız Tepkime

Tepkimeye giren maddelerin tümü tamamen tükenir.

2. Tüm Verimler Gerçekleşen Tepkime

Tepkimeye giren maddelerin en az biri tamamen tükenir.Böyle tepkimelerde tepkimeye giren maddelerden ortamda daha düşük oranda bulunan tamamen tükenir.Artansız tepkimeler tam verimle gerçekleşen tepkimelerdir.

3. Düşük Verimle Gerçekleşen Tepkime

Tepkimeye giren maddelerin hepsinden artar.

TEPKİME DENKLEMLERİNİN DENKLEŞTİRİLMESİ

Kimyasal tepkimelerin sembol ve formüllerle gösterilmesine tepkime denklemleri denir.Atomların türü ve sayısı korunduğundan, denklemin iki tarafındaki elementlerin eşitlenmesi için maddelerin başında gerekli katsayılar bulunmalıdır.

Örn; C3H8 gazı O2 ile yanarak CO2 ile H2O oluşturur.Tepkimede yer alan maddelerin en küçük tamsayılarla denkleştirilmesi sonucunda O2’nin katsayısı ne olur?
C3H8 + O2  CO2 + H2O
tepkimesinde tepkimeye giren C3H8’i 1 mol alırsak:
• C sayılarının eşit olması için CO2’nin başına 3 katsayısı getirilir.
• H sayılarının eşit olması için H2O’nun başına 4 katsayısı getirilir.
• Bu durumda ürünlerde 10 mol O atomu bulunduğuna göre, tepkimeye giren O2’nin de 5 mol olması gerekir.
O halde tepkimenin denkleşmiş hali:
C3H8 + 5O2  3CO2 + 4H2O şeklindedir.

BİLEŞİK FORMÜLLERİNİN BULUNMASI

Bileşik formülleri basit formül ve molekül formülü olmak üzere iki türlüdür:

A) Basit (Ampirik) Formül

• Basit formül, bir bileşikteki elementlerin türünü ve atom sayılarının oranını gösterir.
• CH2, CH2O, NO2 …..gibi
• Basit formül bulmak için:
Bir bileşikteki elementlerin kütlece yüzde bileşimi (ya da sabit kütle oranı) ile elementlerin atom kütlelerini (ya da atom kütleleri arasındaki oranı) bilmek yeterlidir.
Örn; X ve Y’den oluşan bir bileşikte sabit kütle oranı 7 ise, bileşiğin basit
3
formülü nedir? (X=14, Y=12)
Atom sayılarını bulmak için verilen element kütleleri atom kütlelerine bölünür.
nx = 7 = 0,5 ny = 3 = 0,25
14 12
değerleri yerlerine yazıldığında X0,5 Y0,25 bulunur.Bu bileşikte katsayılar 0,25’e bölünerek kısaltılır ve basit formül X2Y bulunur.

B) Molekül Formülü

• Bir bileşikteki elementlerin türünü ve atom sayılarını gösterir.Basit formülün uygun katsayısı ile genişletilmesiyle bulunur.
C2H6O2, C6H12O6…. gibi.
• Molekül formülünü bulmak için

a. Yanma Tepkimelerinde:

• Ürünlerin mol sayıları
• Yanan maddenin ve O2’nin mol sayıları
nicelikleri bilinmelidir.Böylece tepkime eşitlenerek 1 mol bileşikteki elementlerin atom sayıları bulunur.

b. Kütlece Bileşim Verilen Örneklerde:

• Elementlerin kütlece yüzde bileşimi (sabit kütle oranı)
• Elementlerin atom kütleleri
• Bileşiğin mol kütlesi (ya da örneğin özkütle gibi bileşiğin mol kütlesinin bulunmasını sağlayan veriler)
nicelikleri bilinmelidir.
Bileşiğin mol kütlesi biliniyorsa 1 mol bileşikteki elementlerin atom sayıları da bulunur.

Örn; CXHYO2 bileşiğinin 0,2 molü 1 mol O2 ile tam yanarak 0,8 mol CO2 ile 0,8 mol H2O oluşturuyor.Bu organik bileşiğin molekül formülü nedir?
Tepkime ile ilgili verilerden yararlanarak 1 mol CXHYO2 ‘nin yanma tepkimesindeki katsayılar bulunur.
0,2 mol 1 mol 0,8mol 0,8 mol
CXHYOZ + ………O2 ………CO2 +……….H2O
1 mol 5 mol 4 mol 4 mol
1 mol CXHYOZ için denkleşmiş haldeki yanma tepkimesi şöyledir:
1 CXHYOZ + 5O2  4CO2 + 4H2O
Atom sayıları eşitlendiğinde x = 4, y = 8, oksijen sayıları eşitlendiğinde
Z + 10 = 8 + 4’den z = 2 bulunur.
Bu değerler 1 mol bileşikteki atomların katsayıları olduğundan molekül formülü C4H8O2 olur.

Kimyasal Tepkimeler
01. Giriş
02. Kimyasal Tepkimelerin Denkleştirilmesi
03. Yükseltgenme – İndirgenme Reaksiyonları
03.01. Asidik Ortamdaki Yükseltgenme –İndirgenme Reaksiyonları
03.02. Bazik Ortamdaki Yükseltgenme –İndirgenme Reaksiyonları
04. Kimyasal Hesaplamalar

01. Giriş
Kimyasal tepkimeleri yer değiştirme tepkimeleri ve indirgenme yükseltgenme tepkimeleri olarak sınıflandırabiliriz.
Nötürleşme tepkimeleri
Çökme tepkimeleri

Uçucu bileşik oluşumu
Yükseltgenme- İndirgenme tepkimeleri

02. Kimyasal Tepkimelerin Denkleştirilmesi

Yukarıdaki tepkimede reaksiyona giren H, C ve O atomları sayısı ile reaksiyondan çıkan H, C ve O atomları sayısı birbirine eşit değil. Öncelikle denkleştirme yapılmalıdır. Bu işlem aşağıdaki sıra takip edilerek yapılabilir.

1. Denklemin sol tarafında 6 C atomu olduğu için sağ taraftaki CO2 nin basına 6 eklenir.
2. Denklemin sol tarafında 14 H atomu olduğu için sağ taraftaki H2O nun başına 7 eklenir (7×2=14)
3. En son olarak O denkleştirilmesi yapılır. Reaksiyonun sağ tarafında 12 + 7 =19 tane O atomu bulunmaktadır. Bu nedenle sol taraftaki O2 başına 15/2 yazılır. ( 19-4 =15)
4. Kesirli sayıdan kurtulmak için her iki taraftaki katsayılar 2 ile çarpılır.
03. Yükseltgenme – İndirgenme Reaksiyonları

03.01. Asidik Ortamdaki Yükseltgenme –İndirgenme Reaksiyonları

1. Oksijen ve hidrojen dışında elementlerin sayısı, yarı tepkimelerin her iki tarafında eşit hale getirilir.

2. Reaksiyonun sağ ve sol tarafındaki O sayıları hesaplanarak eksik olan tarafa eksik sayı kadar H2O eklenir.

3. Hidrojen eksikliği kadar H+, gereken tarafa yazılır.
4. Yük denkliğini sağlamak için uygun tarafa uygun sayıda elektron eklenir.
5. Reaksiyonun sağ ve sol taraflarındaki elektron sayılarını eşitlemek için her bir tepkime gerekli sayı ile çarpılır.
6. Yukarıdaki iki yarı tepkime taraf tarafa toplanır, Birbirine zıt tarafta olan 6e birbirini götürür. Sonuç tepkimede elektron görülmemelidir.

03.02. Bazik Ortamdaki Yükseltgenme –İndirgenme Reaksiyonları

iyonik tepkimesini ele alalım.

1. Tepkime iki eşitliğe bölünür

2. Yarı tepkimelerdeki oksijen atomu eksikliği olan tarafa, her bir O atomu için bir H2O molekülü eklenir.
3. H denkliği yapılırken her bir H atomu için karşı tarafa H2O molekülü eklenir
4. Eklenen her bir H2O molekülü için tepkimenin ters tarafına OH- eklenir.

5. Tepkimenin her iki tarafında birbirinin aynısı moleküller varsa öncelikle onlar elimine edilir.

6. Birinci yarı tepkimeyle işimiz bittikten sonra ikinci yarı tepkime denkliklerine başlanır. Tepkimenin bir tarafındaki her bir H atomu için diğer tarafa 1 H2O eklenir.Eklenen her bir H2O molekülü için diğer tarafa OH- eklenir
7. Her bir yarı tepkimedeki elektron eksiklikleri tamamlanır.
8. Ortak bir çarpan bulunarak 2 reaksiyondaki elektronların alt alta toplama yapıldığı zaman birbirini götürmesi sağlanır.

9. Sadeleştirilmeler yapıldıktan sonra denkleşmiş reaksiyon elde edilir.

04. Kimyasal Hesaplamalar

Bir tepkimeye giren atom, molekül veya iyonlar arasındaki kütle ve sayı ilişkisini veren hesaplara kimyasal hesaplamalar (stokiyometri) denir. Kimyada bu hesaplamaların yapılabilmesi için tepkimenin denkleştirilmiş olması gerekir. Denkleştirme hem kütle hem de yük bakımından yapılmalıdır.

Örnek:
NaOH üretiminde Na2CO3 ve Ca(OH)2 kullanılmaktadır. 500 g Na2CO3 kullanıldığında ne kadar NaOH üretilir.

Bu tür problemlerde ilk yapılması gereken reaksiyonun yazılarak, reaksiyondaki denkleştirilmelerin yapılmasıdır. Bu bir yer değiştirme reaksiyonudur.
Yukarıdaki reaksiyona bakacak olursak 1 mol Na2CO3’dan 2 mol NaOH oluşmaktadır.

1 mol Na2CO3= 105,9 gr/mol
1 mol NaOH = 40 gr/mol

105,9 g Na2CO3 80 g NaOH
500 g x g NaOH

x = 500 x 80/105,9

x = 377 g NaOH oluşur

Örnek:

4,00 mol Fe ile 5,00 mol H20 nun tepkimesi sonucunda kaç mol H2 oluşur?

İki reaktantın (giren ürün) miktarı verildiği için öncelikle hangi reaktantın sınır belirleyici olduğunu bulmak gerekiyor. Yani reaktantlardan biri tamamen reaksiyona girerken diğerinin bir kısmı reaksiyona girip bir kısmı artacak.

3 mol Fe 4 mol H20 (tepkimeye göre)

4,00 mol Fe x mol H20

x = (4 x 4) / 3
x = 5,33 mol H2O

Bu demektir ki bu reaksiyonun olabilmesi için 5,33 mol H2O’ ya ihtiyacımız var. Fakat elimizde 5,00 mol H2O bulunmaktadır.
O zaman bu reaksiyonun sınır reaktantı H2O. 5 mol H2O için kaç mol Fe gerektiği bulunmalıdır.
3 mol Fe 4 mol H20 (tepkimeye göre)

x mol Fe 5 mol H20

x = (5 x 3) / 4

x = 3,75 mol Fe gerekmektedir.

Elimizde 4,00 mol Fe zaten var . Öyleyse eldeki Fe’in 3,75 molü 5,00 mol H2O reaksiyona girecek ve 0,25 mol Fe reaksiyona girmeden kalacak.

Diğer bir deyişle hesaplamalar yapılırken H2O temel alınacak
4 mol H2O reaksiyona girdiğinde 4 mol H2 oluşuyorsa (reaksiyondan)

5 mol H2O x mol H2

x = (5 x 4) / 4

x = 5 mol H2 oluşur