‹çindekiler - Anadolu Üniversitesi

9. Ünite - Kimyasal Kinetik
245
Özet
Kimyasal kinetik, bir reaksiyonun ne kadar h›zl›
yürüdü¤ünü ve hangi mekanizma üzerinden
olufltu¤unu inceleyen bilim dal›d›r. Reaksiyon
h›z›, belirli koflullarda (s›cakl›k, deriflim ve bas›nç
vb.) belirli bir zaman süresi içinde oluflan
ürün miktar›, reaksiyona giren maddelerden birinin
derifliminin birim zamandaki azalmas› olarak
tan›mlan›r. H›z eflitli¤i; bellirli bir zamanda toplam
reaksiyonda yer alan bütün maddelerin deriflimlerinin
fonksiyonu olarak reaksiyonun h›z›-
n› ifade eden bir eflitliktir. H›z eflitli¤i ve h›z sabitinin
de¤eri biliniyorsa; reaksiyon h›z› hesaplanabilir.
Reaksiyona giren molekül say›s›na molekülarite
denir. Deneysel yöntemlerle belirlenen
derece ile stokiyometrik denklemde görülen genellikle
farkl›d›r. Kimyasal kinetikte reaksiyonlar;
s›f›r›nc› birinci, ikinci, üçüncü ve yalanc› dereceden
kinetik gösterirler. S›f›r›nc› dereceden
reaksiyonlarda, reaksiyon h›z› deriflime ba¤l› de-
¤ildir. Herhangi bir reaksiyonda, reaksiyona giren
maddelerden birinin derifliminin, bafllangݍ
derifliminin yar›s›na inmesi için geçen süreye yar›lanma
süresi denir. S›f›r›nc› dereceden reaksiyonlar›n
yar›lanma süresi, bafllang›ç deriflimine
ba¤l›d›r. Birinci dereceden reaksiyonlarda, reaksiyonun
h›z›, belirli bir t an›nda A reaktant›n›n
deriflimiyle orant›l›d›r. Bu reaksiyonlar›n yar›lanma
süresi, deriflime ba¤l› de¤ildir. ‹kinci dereceden
reaksiyonlarda, reaksiyonun h›z›, reaksiyona
giren maddenin derifliminin karesine ba¤l›
olarak de¤iflir. Bu reaksiyonlar›n yar›lanma süresi
reaksiyonun bafllang›ç deriflimine ba¤l›d›r.
Üçüncü dereceden reaksiyonlarda üç farkl› veya
ayn› cins molekül ayn› anda reaksiyona girer.
Üçüncü dereceden reaksiyonlar›n yar›lanma süresi,
bafllang›ç derifliminin karesine ba¤l›d›r. Reaksiyona
giren maddelerin bafllangݍ deriflimlerinin
baz›lar›n›n afl›r› derecede yüksek olmas› durumunda,
gerçekte ikinci veya üçüncü dereceden
olmas› gereken reaksiyon, birinci veya ikinci
dereceye indirgenebilir. Bu tür reaksiyonlara
yalanc› dereceden reaksiyonlar denir. Bir reaksiyonun
derecesini belirleyebilmek için; formülde
yerine koyma, grafik, yar›lanma süresi, van’t Hoff
(Diferansiyel) ve izolasyon yöntemleri kullan›l›r.
Kimyasal reaksiyonlar›n ço¤u, iki veya daha çok
basamak üzerinden yürüyen kompleks reaksiyonlard›r.
Bu reaksiyonlar›n h›zlar› incelenirken
reaksiyon basamaklar› belirlenerek buradan h›z
eflitliklerine geçilir. Çok basamakl› reaksiyonlar
için baz› durumlarda h›z eflitliklerini yazmak matematiksel
olarak zor olabilece¤inden h›z belirleyen
basamak veya kararl› hal yaklafl›mlar›ndan
biri kullan›l›r.
Zincir reaksiyonlar›nda ilk basamaklarda oluflan
karars›z ara ürünler, bafllang›ç maddesiyle çok
h›zl› bir flekilde reaksiyona girerek kendisi gibi
yeni ara ürünler oluflturur. Böylece bir dizi paralel
ve ard›fl›k reaksiyon oluflur ve zincir reaksiyonlar›
olarak isimlendirilir.
Reaksiyon h›z›n› artt›ran maddelere katalizör
denir. Katalizör olarak enzim kullan›ld›¤›nda
reaksiyona enzim katalizli reaksiyon denir.
Gaz faz›ndaki basit reaksiyonlar için, reaksiyon
h›zlar› çarp›flma teorisinden yararlan›larak kolayca
belirlenebilir. Çözeltideki reaksiyonlar difüzyon
ve aktivasyon kontrollü olmak üzere iki
farkl› s›n›fa ayr›labilir. Difüzyon kontrollü bir
reaksiyonun h›z sabiti difüzyon denklemine göre
ifade edilebilir. Aktifleflmifl kompleks teorisi
ise reaksiyon h›zlar›na termodinamik bir yaklafl›m
getirir. ‹lgili h›z sabiti termodinamik de¤iflkenler
cinsinden ifade edilir. Her iki teori ile de
kimyasal reaksiyonlar tam olarak aç›klanamaz,
fakat bu teoriler sayesinde reaksiyon mekanizmalar›
ayd›nlat›labilmektedir. En basit ve ilk
kimyasal kinetik h›z teorisi Arrhenius teorisidir.
Bir reaksiyonun bafllayabilmesi için reaksiyona
giren reaktantlar›n sahip olmalar› gereken en
düflük enerjiye aktivasyon enerjisi (Ea) denir.
Arrhenius teorisi, reaksiyon h›z›n›n s›cakl›¤a
ba¤l›l›¤› ile ilgilidir. Bir çok reaksiyonda s›cakl›k
artt›kça, reaksiyon h›z› artar ve Arrhenius eflitli¤i
E
= −
a
k Ae RT fleklinde ifade edilir. Reaksiyona giren
moleküller yeterli aktivasyon enerjisine sahip
oldu¤u zaman, bu moleküllerin çarp›flmalar›
ürün oluflumuna yol açar. Bununla birlikte her
çarp›flman›n bir reaksiyonla sonuçlanabilmesi