KİMYASAL DENKLEMLER

• KİMYASAL DENKLEMLER

• İki ya da daha fazla maddenin birbirleri ile etkileşerek kendi özelliklerini kaybedip yeni özelliklerde bir takım ürünler meydana getirmesine kimyasal olay, bunların formüllerle gösterilmesine kimyasal denklem denir. Kimyasal denklemlerde (®) işaretinin sol tarafında reaksiyona girenler, sağ tarafında da ürünler bulunur.

• Hidroklorik asit ve sodyum hidroksitin reaksiyonundan yemek tuzu ve su meydana gelir. Bu kimyasal olayın denklemi

HCl + NaOH ® NaCl + H₂O

şeklindedir. Bu olayda reaksiyona giren ve çıkan atom sayıları birbirine eşittir.

Kimyasal reaksiyonlarda değişmeyen bazı özellikler.

• Atom sayısı ve cinsi

• Toplam kütle

• Toplam proton sayısı

• Toplam nötron sayısı

• Toplam elektron sayısı

• Kütle numaraları

• Çekirdek kararlılıkları

Kimyasal reaksiyonlarda;

Mol sayısı, molekül sayısı, basınç, hacim, sıcaklık değişebilir.

BASİT DENKLEM DENKLEŞTİRME

Karışık redoks reaksiyonlarının dışındaki denklemleri denkleştirmek için atom sayısı en fazla olan bileşiğin kat sayısı 1 olarak alınır. Diğerlerinin katsayısı buna bağlı olarak sayılarak bulunur.

DENKLEM KATSAYILARININ YORUMU ve ANLAMI

Bir kimyasal denklemde maddelerin baş tarafında bulunan katsayılar mol olarak yorumlanır.

Şayet reaksiyona giren ve oluşan maddelerin tamamı gaz olursa kat sayılar hacim (lt) olarak da yorumlanabilir.

N_2(g) + 3H_2(g) ® 2NH_3(g) denklemi;

1 mol N_2(g) ile 3 mol H₂ tepkimeye girmiş 2 mol NH₃ oluşmuştur. Şeklinde yorumlanır.

Bu denklemde maddelerin tamamı gaz olduğundan 1 hacim N₂ ile 3 hacim H₂ tepkimeye girmiş ve 2 hacim NH₃ oluşmuş şeklinde de yorumlanabilir.

Ya da 1 lt N₂ ile 3 lt H₂ tepkimeye girerse 2 lt NH₃ oluşur da denilebilir.

REAKSİYON TİPLERİ

1. Asit - Baz reaksiyonları

• Asit ve bazların reaksiyonundan tuz ve su oluşur. Olaya nötürleşme denir. Su oluşurken asidin H⁺ iyonu ile bazın OH^- iyonu birleşir.

HCI + NaOH ® NaCI + H₂O

• Asit oksitlerin bazlarla, bazik oksitlerin asitlerle ve asit oksitlerin bazik oksitlerle reaksiyonları da asit baz reaksiyonudur.

  CO₂ + 2NaOH ® Na₂CO₃ + H₂O

   

• Anhidrobaz olan NH₂ ün asitlerle reaksiyonundan yalnız tuz oluşur.

  2NH₃ + H₂SO₄ ® (NH₄)₂SO₄

   

• Na₂CO₃ ve CaCO₃ gibi bazik tuzların asitlerle reaksiyonundan tuz ve su oluşur, CO² gazı açıga çıkar.

CaCO₃ + 2HCI ® CaCI₂ + CO₂(g) + H₂O

2. Metallerin asitlerle reaksiyonu

• Hidrojenden aktif metallerin asitlerle reaksiyonundan tuz oluşur. Hidrojen gazı açıga çıkar.

Mg + 2HCI ® MgCI₂ + H_2(g)

Zn + 2HCI ® ZnCI₂ + H_2(g)

• Soy ve yarı soy metallere oksijensiz asitler etki etmez.

Cu + HCI ® Reaksiyon vermez

Ag + HCI ® Reaksiyon vermez.

• Yarısoy metallere (Cu - Hg - Ag) HNO₃ ve H₂SO₄ gibi asitler yükseltgen özellikte etki ederler. Reaksiyon sonucu H₂ gazı açıga çıkmaz.

Derişik H₂SO₄ kullanıldığında SO₂ gazı açığa çıkar. Seyreltik H₂SO₄ reaksiyon vermez. Derişik HNO₃ den NO_2(g), seyreltik HNO₃ den NO_(g) elde edilir.

3. Metallerin bazlarla reaksiyonu

Kuvvetli bazlarla yalnızca anfoter metaller (Al, Zn, Sn, Pb ...) reaksiyon verir. Tuz oluşur. Hidrojen gazı açığa çıkar.

Zn + 2NaOH ® Na₂ ZnO₂ + H_2(g)

AI + 3NaOH ® Na₃AIO₃ + 3/2 H_2(g)

4. Organik bileşiklerin yanma reaksiyonu

Hidrokarbon; yapısında C ve H atomu bulunduran bileşiklerdir. Bazı organik bileşiklerin yapısında C - H - O atomları bulunur. Organik bileşiklerin yanmasından CO₂ ve H₂O oluşur.

C₃H₆ + 9/2 O₂ ® 3CO₂ + 3H₂O

C₂H₅ OH + 3O₂ ® 2CO₂ + 3H₂O

5. Yer değiştirme reaksiyonları

Aktiflik: Metallerin elektron verebilme, ametallerin elektron alabilme kabiliyetine aktiflik denir.

Aktif olan bir metal daha pasif olan metal katyonu ile yer değiştirir.

Fe_(k) + 2AgNO_3(ag) ® Fe(NO₃)_2(ag) + 2Ag_(k)

• Aktif olan bir ametal daha pasif olan ametal anyonu ile yer değiştirir.

2NaI + Br₂ ® 2Na Br + I₂

• Anyon ve katyon her ikisi de yer değiştirir.

AgNO₃ + NaCI ® AgCI + NaNO₃

6. Aktif metallerin su ile reaksiyonu

Li K Ba Sr Ca Na gibi aktif metallerin su ile reaksiyonundan hidrojen gazı açıga çıkarken metal hidroksit oluşur.

Na + H₂O ® NaOH + 1/2 H_2(g)

7. Analiz (Ayrışma) Reaksiyonları

Bir bileşiğin kendisinden daha basit maddelere ayrıştırılmasına analiz denir.

Aşağıdaki denklemler analiz reaksiyonlarına örnek olarak verilebilir.

CaCO₃ + ısı ® CaO + CO_2(g)

        _elektroliz

H₂O ¾¾¾® H₂ + 1/2 O₂

8. Sentez (Birleşme) reaksiyonları

Birden fazla maddenin birleşerek yeni özellikte yeni bir madde oluşturması olayına sentez denir.

H₂ + 1/2 O₂ ® H₂O

N₂ + 3H₂ ® 2NH₃

Redoks Reaksiyonları

Kimyasal reaksiyonların birçoğunda reaksiyona giren maddeler arasında elektron alışverişi olur. Böyle reaksiyonlara redoks reaksiyonları denir.

Redoks, yükseltgenme (elektron verme) ve indirgenme (elektron alma) olaylarının birleşimidir.

Elektron veren atom kendisi yükseltgenirken karşısındakini indirgediğinden dolayı indirgendir. Elektron alan atom kendisi indirgenirken karşısındakini yükseltgediği için yükseltgendir.

Yükseltgenme (Elektron verme)

İndirgenme (Elektron alma)

Redoks Denklemlerinin Denkleştirilmesi

Sırası ile şu işlemler yapılmalıdır;

1. Değerlik değiştiren elementler tespit edilerek her iki taraftaki değerlikleri bulunur.

2. Yükseltgenme ve indirgenme yarı tepkimeleri ayrı ayrı yazılır.

3. Verilen elektron sayısı alınan elektron sayısına eşit olması gerektiğinden uygun katsayılar kullanılarak elektron eşitliği sağlanır.

4. Reaksiyon, iyon reaksiyonu ise (asidik ortamda ya da bazik ortamda gerçekleşen bir tepkime ise) H⁺ ya da OH^- iyonları ekleyerek veya denklem üzerinde H⁺ ya da OH^- iyonları gözüküyorsa bunların katsayıları değiştirilerek yük denkliği sağlanır. Gerekli tarafa H₂O yazılır.

5. Reaksiyona giren atomların cins ve sayısı, reaksiyondan çıkan atomların cins ve sayısına eşit olması gerektiğinden dolayı atom eşitliği sağlanmamış atomlar uygun katsayılarla eşitlenir.

Örnek - 1

KMnO₄ + HCI ® KCI + MnCI₂ + CI₂ + H₂O

denklemini en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

Çözüm

Elementlerin denklemde değerliklerini bulalım.

Değerlik değiştiren elementler Mn ve CI dir. Mn⁺⁷ den Mn⁺² ye indirgenmiş, CI- den CI₂⁰ a yükseltgenmiştir. indirgenme ve yükseltgenme yarı reaksiyonlarını yazalım.

Mn⁺⁷ + 5e^- ® Mn⁺² (indirgenme)

2CI^- ® CI0₂ + 2e^– (yükseltgenme)

Elektron sayılarını eşitlemek için indirgenme yarı reaksiyonunu 2, yükseltgenme yarı reaksiyonunu 5 ile çarpalım.

2/ Mn⁺⁷ + 5e^- ® Mn+2 (indirgenme)

5/ 2CI^- ®CI₂ + 2e^– (yükseltgenme)

2Mn⁺⁷ + 10CI^– ® 2Mn⁺² + 5CI₂

ürünlerin katsayılarını esas denkleme yazalım.

KMnO₄ + HCI ® KCI + 2MnCI₂ + 5CI₂ + H₂O

Sağ tarafta 2 tane Mn vardır. KMnO₄ ün katsayısı 2 olursa sol taraftaki Mn’de 2 tane olur.

Solda 2K vardır, sağdaki KCI nin katsayısı 2 olmalıdır.

Klor atomları sağ tarafta toplam 16 tane vardır. HCI nin katsayısı 16 olmalıdır.

Solda 16 tane H atomu varsa, H₂O nun katsayısı 8 olmalıdır.

Denklemin denkleştirilmiş hali;

2KMnO₄+16HCI ® 2KCI + 2MnCI₂ + 5CI₂ + 8H₂O

şeklinde olur.

Örnek - 2

Asidik ortamda gerçekleşen

tepkimesini en küçük katsayılarla denkleştiriniz?

Çözüm

Elementlerin değerlikleri bulunur.

Değerlik değiştiren elementler Sb, S ve N’dur.

Sb ve S yükseltgenirken verdikleri elektronları N alarak indirgenmiştir.

N⁺⁵ + e^– ® N⁺⁴

Elektron sayılarını eşitlemek için yükseltgenme yarı reaksiyonlarını 1 ile, indirgenme yarı reaksiyonunu 28 ile çarpalım.

1/Sb₂⁺³ ® Sb₂ + 4e’. (Yükseltgenme)

1/S₂^-2 ® 3.S⁺⁶ + 24e (Yükseltgenme)

28/N⁺⁵ + le’ ® N⁺⁴ (İndirgenme)
_______________________________

ürünlerin kat sayılarını esas denkleme yazalım.

İyonik olduğu için yük denkliği eşitlenmeli. Soruda verilen iyonlar esas alınarak asitli ortam olduğu için H⁺ ve H₂O yazılacak. Girenlerin yük toplamı (– 28), çıkanların yük toplamı (–6). Yükleri eşitlemek için girenler tarafına 22 H⁺ yazılmalıdır. 22 H⁺ yazılınca H eşitliğini sağlamak için çıkanlar tarafına 11 H₂O yazılmalıdır.

Denklemin denkleşmiş hali,

şeklinde olur.