Kimyasal Denge

Doğada gerçekleşen olayların büyük bir kısmı iki yönde birden yürür: giren maddeler ürünlere dönüşürken, ürünler de aynı anda geri girenlere dönüşür. Bu tür tepkimelere tersinir (geri dönüşebilir) tepkime denir ve denklemde ileri-geri (⇌) oku kullanılır.

Başta sadece giren maddeler vardır ve ileri yöndeki tepkime hızlıdır. Girenler tükendikçe ileri hız azalır; oluşan ürünler birikmeye başladıkça geri yöndeki tepkime hızlanır. Bir T anından sonra ileri hız = geri hız olur ve sistem dinamik dengeye ulaşır.

Dinamik Dengenin Özellikleri

• Dinamik: Tepkimeler hem ileri hem de geri yönde devam eder; durmuş değildir. Mikroskobik ölçekte moleküller sürekli birbirine dönüşür. Makroskobik (gözle görülebilen) ölçüm aletlerinde ise hiçbir değişim gözlenmez.
• Sabit derişim: Dengedeki her maddenin derişimi sabittir — ancak birbirlerine eşit olmak zorunda değildir.
• Tükenme yok: Hiçbir madde tam olarak tükenmez. Dengede hem girenler hem de ürünler bir arada bulunur. Bir maddenin tükendiği tepkime "tam verimli" tepkimedir, denge tepkimesi değil.
• Eşit hız: İleri tepkime hızı geri tepkime hızına eşittir.

Denge Kurulması İçin Şartlar

1. Kapalı sistem: Tepkime kabının ağzı açıksa oluşan gazlar dışarı kaçar, geri dönüş mümkün olmaz. Denge kurulamaz. Sıvı–buhar dengesi de ancak kapalı kapta oluşur.
2. Sabit sıcaklık: Sıcaklık değişirse K_c'nin sayısal değeri de değişeceği için eski denge bozulur, yeni bir denge kurulur. Denge analizleri "sabit sıcaklıkta" varsayımıyla yapılır.

Minimum Enerji – Maksimum Düzensizlik Kuralı

Doğada her sistem iki eğilim arasında savaşır: minimum enerji (enerjisi düşük, kararlı yapıya geçme isteği) ve maksimum düzensizlik (entropi, serbest hareket isteği).

• Minimum enerji eğilimi: Isı (ΔH) hangi tarafa yazıldıysa, enerji o tarafta daha düşüktür; o yüzden sistem bu yöne doğru gitmek ister. Endotermikte ısı girenlerde → minimum enerji girenler yönü. Ekzotermikte ısı ürünlerde → minimum enerji ürünler yönü.
• Maksimum düzensizlik eğilimi: Gaz mol sayısı hangi tarafta çoksa, o tarafın düzensizliği fazladır. Ayrıca suda çözünmüş yapı katıya göre; gaz katı ve sıvıya göre daha düzensizdir.

Günlük Hayattan Denge Örnekleri

Denge kavramı sadece laboratuvarda değil, çevremizde sürekli karşımıza çıkar:

• Doymuş çözelti: Kapalı kapta katı çözücü ile doymuş çözelti arasında bir denge kurulur. Çözünme hızı çökelme hızına eşittir; dıştan bakıldığında hiçbir şey değişmiyor gibi görünür ama moleküler düzeyde iyonlar sürekli katıdan çözeltiye, çözeltiden katıya geçer.
• Kapalı kapta sıvı–buhar: Bir bardağın ağzı kapatıldığında, sıvının buharlaşma hızı bir süre sonra yoğunlaşma hızına eşitlenir. Sıvının miktarı ve buharın basıncı sabit kalır. Bu "denge buhar basıncı" kavramıdır.
• Atmosferik su döngüsü: Buharlaşan su bulutlarda yoğunlaşır, yağmur olarak yere döner. Yeryüzü ölçeğinde bir fiziksel denge sistemi çalışır.
• Kan pH dengesi: İnsan kanında bikarbonat tamponu kanın pH'ını 7,4 civarında tutan bir kimyasal dengedir. Kan asitlenirse veya bazlaşırsa sistem Le Chatelier ilkesine göre karşı yönde çalışır.

Denge Türleri: Fiziksel ve Kimyasal

Homojen ve Heterojen Denge

• Homojen denge: Denge tepkimesindeki bütün maddeler aynı fiziksel halde. Örnek: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) — hepsi gaz.
• Heterojen denge: Farklı fiziksel hallerdeki maddelerin bir arada olduğu denge. Örnek: CaCO₃(k) ⇌ CaO(k) + CO₂(g) — iki katı ve bir gaz.

Sınavda 5 Saniye Hatırlatma — Akronim Mnemonikler

Aşağıdaki tablo, dengenin en sık karıştırılan kavramlarını tek bakışta hatırlamak için hazırlanmış bir akronim listesidir. Sınava giderken bu tabloyu en az iki kez okumak, kavramsal sorularda saniyeler içinde doğru yöne yönelmenizi sağlar.

Sabit sıcaklıkta, kapalı bir kapta gerçekleşen tersinir bir tepkimede dengeye ulaşıldığında ileri ve geri tepkime hızları eşitlenir. Bu durum matematiksel olarak şu şekilde çözümlenir:

Genel tepkime: aA + bB ⇌ cC + dD

İleri tepkime hızı: vileri = ki·[A]a·[B]b

Geri tepkime hızı: vgeri = kg·[C]c·[D]d

Denge anında vileri = vgeri olduğu için:

ki·[A]a·[B]b = kg·[C]c·[D]d

Denklemi düzenlediğimizde:

Bu K_c, sabit sıcaklıkta sabit bir değerdir ve tepkimenin "derişimler cinsinden denge sabitidir" (c = concentration). Özeti: "Ürünlerin derişimi bölü girenlerin derişimi, katsayılar üst olarak."

Denge Sabitine Yazılmayan Türler

Örnek — K_c İfadelerini Yazma

K_c'nin Anlamı

• K_c >> 1: Denge ürünler yönüne kaymış; tepkime büyük ölçüde ileri yönde ilerler. Girenler neredeyse tükenir.
• K_c << 1: Denge girenler yönünde. Çok az miktarda ürün oluşur.
• K_c ≈ 1: Girenler ve ürünler karşılaştırılabilir miktardadır.

Dikkat: K_c tepkimenin konumu hakkında bilgi verir, ne kadar hızlı dengeye gelindiği hakkında değil. Bir tepkimenin K değeri çok büyük olabilir ama çok yavaş yürüyor da olabilir.

K_c'nin Birimi

Birçok AYT sorusunda K_c "birimsiz kabul edilir" ifadesi kullanılır. Ancak ifadeye dikkatli bakarsak: [C]c·[D]d / ([A]a·[B]b) şeklinde yazılmış bir K_c'nin birimi, MΔn yani mol/L cinsinden bir ifadedir. Eğer Δn = 0 ise (girenlerdeki toplam stokiyometrik katsayı ile ürünlerdekinin eşit olduğu durum) K_c birimsizdir.

Tepkimedeki maddelerin bir kısmı veya tamamı gaz fazındaysa, derişim yerine kısmi basınçları kullanılarak da denge sabiti tanımlanabilir. Buna K_p (p = pressure) denir.

K_p yazarken kural aynı: ürünlerin basınçları bölünür girenlerin basınçlarına, katsayılar üst olarak. Sadece gaz fazındaki maddeler K_p ifadesine girer. Katı, saf sıvı ve suda çözünmüş türler basınç yapmadıkları için K_p'de yer almaz.

Örnek

Tepkime: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

Kp = (PNH₃)² / (PN₂·(PH₂)³)

Tepkime: CaCO₃(k) ⇌ CaO(k) + CO₂(g)

Kp = PCO₂ — iki katı olduğu için onlar yazılmaz; tek gaz olan CO₂'nin kısmi basıncıdır K_p.

K_p'nin Tanımlanabilmesi İçin

Tepkimede hiç gaz yoksa (mesela tamamı sulu çözeltilerden oluşuyorsa) K_p tanımlanamaz; yalnız K_c yazılır.

K_p ile K_c Arasındaki İlişki — Köpek Kaçırtan Formülü

İdeal gaz denkleminden (PV = nRT → P = (n/V)·RT = [X]·RT) yola çıkarak:

Burada:

• R: İdeal gaz sabiti = 0,082 L·atm/(mol·K). (22,4/273 = 0,082)
• T: Kelvin cinsinden mutlak sıcaklık.
• Δn: Ürünlerdeki toplam gaz mol sayısı − girenlerdeki toplam gaz mol sayısı. Sadece gazlar sayılır; katı, sıvı, sulu çözelti hesaba girmez.

Örnek — K_p–K_c İlişkisi Yazımı

Bir sisteme girenler ve ürünlerden belirli miktarlarda koyduk; acaba dengeye hangi yönden ulaşacak? Bu sorunun cevabı Q_c (tepkime bölümü) ile bulunur.

Q_c Tanımı

Q_c, K_c ile tam aynı ifadedir; tek farkı, dengede olmayan anlık derişimlerle hesaplanmasıdır.

Q_c ve K_c Karşılaştırması

Mantık basit: Q_c'yi K_c'ye ulaştırmak için sistem hangi yöne kayarsa, o yöne kayar. Q_c küçükse ürün oluşturması (ileri), büyükse ürün harcaması (geri) gerekir.

Bir tepkimenin K değeri biliniyorsa, o tepkimeden türetilen yeni tepkimelerin K değerleri de kolayca bulunabilir. Bu kurallar entalpi (ΔH) kuralıyla benzer görünür ama aralarında önemli fark vardır:

Kural 1 — Tepkime Ters Çevrilirse

Eğer bir tepkimenin K değeri verildiyse ve biz o tepkimeyi ters çevirirsek (girenler ↔ ürünler yer değiştirir), yeni K değeri:

Kters = 1 / Korijinal

Örnek: A ⇌ B, K = 4 ise B ⇌ A, K = 1/4 = 0,25.

Kural 2 — Tepkime n Sayısıyla Çarpılırsa

Tüm katsayıları n ile çarparsak (örneğin 2 ile çarpmak demek tüm türleri 2 ile çarpmak):

Kyeni = Kn

Örnek: A ⇌ B, K = 4 ise 2A ⇌ 2B, K = 4² = 16. Yarıya bölersek (1/2)A ⇌ (1/2)B, K = 41/2 = 2.

Kural 3 — İki veya Daha Fazla Tepkime Toplanırsa

Hess yasasında entalpiler toplanırken, dengede K değerleri çarpılır:

Ktoplam = K₁ · K₂ · K₃ · ...

Örnek (ÖSYM 2022 Tarzı)

Aşağıdaki iki tepkime verilmiş olsun (aynı sıcaklıkta):

• N₂(g) + O₂(g) ⇌ 2NO(g), K₁ = 4·10⁻²
• N₂(g) + 2O₂(g) ⇌ 2NO₂(g), K₂ = ?

Ayrıca: 2NO(g) + O₂(g) ⇌ 2NO₂(g), K₃ = 10.

Eğer K₁ ve K₃'ü toplarsak (taraf tarafa):

• Sol: N₂ + O₂ + 2NO + O₂ → 2NO + 2NO₂
• 2NO'lar sadeleşir → N₂ + 2O₂ ⇌ 2NO₂

K_toplam = K₁ · K₃ = (4·10⁻²)·(10) = 4·10⁻¹ = 0,4

Yani K₂ = 0,4.

Dengedeki bir sisteme dış etki (derişim değişikliği, basınç/hacim değişimi, sıcaklık değişimi) uygulandığında sistem bu etkiyi azaltacak şekilde yeni bir dengeye kayar. Fransız kimyager Le Chatelier tarafından 1884'te ortaya atılan bu ilke, dengenin en önemli pratik uygulamasıdır.

Bu ilkeyi görsel olarak şöyle düşünebiliriz: dengedeki bir sistem bir eşitlik terazisi gibidir. Kefelere dışardan ağırlık koyarsan karşı kefe yükselir; kefelerden ağırlık çekersen boşalan taraf aşağı iner. Sistem her zaman denge konumunu korumak için "karşı tepki" verir. Bu kural sadece kimyasal değil, fiziksel (çözünme, buharlaşma) dengelerde de işler.

6.1. Derişim Etkisi

Bir maddenin derişimi değiştirilirse sistem bu değişimi telafi edecek yöne kayar:

• Girenlere madde eklersen: Sistem ürünleri oluşturma yönüne kayar (ileri yön).
• Girenlerden madde çekersen: Sistem girenleri oluşturmak için geri yöne kayar.
• Ürünlere madde eklersen: Sistem geri yöne kayar (girenler yönüne).
• Ürünlerden madde çekersen: Sistem ileri yöne kayar.

Not: Eklenen/çekilen madde sadece gaz veya sulu çözelti olabilir. Saf katı ya da saf sıvı eklemek dengeyi kaydırmaz, çünkü bunların derişimi zaten sabittir.

6.2. Basınç ve Hacim Etkisi (Sadece Gazlar İçin)

Basınç ve hacim ters orantılıdır (Boyle yasası, sabit sıcaklıkta): hacim azaldıkça basınç artar. Derişim formülü M = n/V'e göre hacim azalırsa tüm gaz türlerinin derişimi artar.

• Hacim azalır (basınç artar): Tüm gazların derişimi artar. Sistem artan toplam molü azaltmak için az mollü tarafına kayar.
• Hacim artar (basınç azalır): Tüm gazların derişimi azalır. Sistem azalan mol sayısını artırmak için çok mollü tarafına kayar.
• Girenler ve ürünlerin gaz mol sayıları eşitse: Basınç/hacim değişimi dengeyi hiç kaydırmaz; ancak tüm gazların derişimleri aynı oranda değişir.

Örneğin H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) tepkimesinde girenler toplamı 2, ürünler toplamı 2'dir. Hacmi ister yarıya düşür ister iki katına çıkar, denge ne ileri ne geri yöne kayar. Gazların mol sayıları sabit kalır, yalnızca derişimleri hep birlikte artar ya da azalır. K_c'nin sayısal değeri de aynı kalır çünkü pay ve payda eşit oranda değişir.

Hacim değişiminin mol sayısı ile derişim arasındaki ilişkiye özellikle dikkat edilmelidir. Hacim azaldığında dengeyi ürünlere kaydıran bir tepkimede ürünün mol sayısı artar; ancak kabın hacmi de azaldığı için diğer türlerin bile derişimleri başlangıca göre yine artmış olarak kalır. Mol sayısı ile derişim farklı yönlerde değişebilir. AYT soruları bu ayrımı sıkça test eder.

6.3. İnert Gaz Eklenmesi

Helyum, argon, neon gibi tepkimeye girmeyen bir gaz eklendiğinde:

• Sabit hacimli kapta: Toplam basınç artar, ancak tepkimeye giren gazların kısmi basınçları ve derişimleri değişmez. Denge hiçbir yöne kaymaz.
• Hareketli pistonlu kapta (sabit basınç): İnert gaz hacmi genişletir, tepkimeye giren gazların kısmi basınçları azalır. Bu basınç düşüşü, hacim artışı gibi etki eder → sistem çok mollü tarafına kayar.

6.4. Sıcaklık Etkisi — K_c'yi Değiştiren Tek Faktör

Sıcaklık etkisini analiz ederken ısıyı tepkime denkleminin bir reaktifi gibi yazarız:

• Endotermikte (ΔH > 0): Isı girenlere yazılır. ısı + girenler ⇌ ürünler
• Ekzotermikte (ΔH < 0): Isı ürünlere yazılır. girenler ⇌ ürünler + ısı

Sonra Le Chatelier ilkesi uygulanır:

Grafiklerden Sıcaklık Etkisini Okuma

Derişim-zaman grafiklerinde sıcaklık etkisi diğer etkilerden farklı görünür: tüm türlerin derişimleri aynı anda yavaş yavaş (parabolik) artar veya azalır. Bir türün derişiminde ani sıçrama veya düşüş varsa derişim (madde ekleme/çıkarma) etkisi vardır; tüm gazların derişimlerinde ani ortak hareket varsa basınç/hacim etkisi vardır; bütün türlerde yavaş parabolik değişim varsa sıcaklık değişmiştir. Bu üç pattern AYT grafik sorularının ayırt edici özelliğidir.

6.5. Katalizör Etkisi

Katalizör tepkimenin aktivasyon enerjisini düşürerek hem ileri hem geri yönün hızını eşit oranda artırır. Bu nedenle:

• Katalizör dengenin konumunu değiştirmez.
• Katalizör K_c'nin sayısal değerini değiştirmez.
• Katalizör ürün verimini değiştirmez.
• Katalizör sadece sistemin dengeye daha hızlı ulaşmasını sağlar.

K_c, K_p, Q_c kavramları sık karıştırılır. Aşağıdaki tablo aralarındaki farkları özetler:

Dengeye Etki Eden Faktörlerin Özeti

AYT Kimyada sayısal denge soruları neredeyse her yıl karşımıza çıkar. Çözüm yöntemi BDS tablosu (Başlangıç – Değişim – Denge) üzerine kurulur. Tepkime hızı konusunda kullandığımız "Başlangıç – Değişim – Sonuç" tablosunun dengedeki karşılığıdır.

Örnek 1 — Basit K_c Hesabı

2 litrelik sabit hacimli bir kapta başlangıçta 5 mol CO ve 2 mol Cl₂ bulunmaktadır. Sistem aşağıdaki tepkimeye göre dengeye ulaştığında kapta 1 mol Cl₂ kalmıştır. Derişimler cinsinden denge sabiti K_c kaçtır?

CO(g) + Cl₂(g) ⇌ COCl₂(g)

BDS tablosu:

Hacim 2 L olduğu için derişimler: [CO] = 4/2 = 2 M; [Cl₂] = 1/2 = 0,5 M; [COCl₂] = 1/2 = 0,5 M.

Kc = [COCl₂] / ([CO]·[Cl₂]) = 0,5 / (2·0,5) = 0,5 / 1 = 0,5

Sonuç: K_c = 0,5.

Örnek 2 — Dengede Miktarları Doğrudan Verilmiş

1 litrelik kapta şu denge kurulmuştur:

X(g) + 2Y(g) ⇌ 2Z(g)

Dengede 2 mol X, 4 mol Y, 4 mol Z bulunmaktadır. K_c kaçtır?

Hacim 1 L olduğu için mol sayısı doğrudan molarite verir: [X] = 2 M, [Y] = 4 M, [Z] = 4 M.

Kc = [Z]² / ([X]·[Y]²) = 4² / (2·4²) = 16 / (2·16) = 16/32 = 0,5

Sonuç: K_c = 0,5.

Hesap ipucu: Kare/küp alırken 4² yerine "4·4" yazmak faydalıdır; çünkü payda ile çarpanlar sadeleşince işlem kolaylaşır. Burada 4² paydada, 4² paydada — birbirini götürür ve geriye 1/2 kalır.

Örnek 3 — Heterojen Denge

Aşağıdaki tepkime için K_c ifadesini yazın:

CaCO₃(k) ⇌ CaO(k) + CO₂(g)

Katılar K_c ifadesine yazılmaz. Dolayısıyla:

Kc = [CO₂]

Bu tepkimede K_p = P_CO₂'dir. K_p–K_c ilişkisi: Δn = 1 − 0 = +1 → Kp = Kc·RT.

Yorum: Heterojen dengelerde K_c ifadesi yalnız gaz ve sulu çözelti derişimlerini içerir. Dolayısıyla bu tür tepkimelerde denge, içindeki gazın kısmi basıncı/derişimi ile tanımlanır. Örneğin dipte kalsiyum karbonat ve kalsiyum oksit ne kadar olursa olsun, CO₂'nin kısmi basıncı belli bir sıcaklıkta aynı değere oturur.

Örnek 4 — Le Chatelier ile Niteliksel Yorum

Aşağıdaki ekzotermik denge tepkimesine sıcaklık artırılırsa N₂O₄'in derişimi ve K_c'nin sayısal değeri nasıl değişir?

2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) + ısı

Çözüm: Ekzotermik tepkimede ısı ürünlere yazılır. Sıcaklık artırınca sistem ısıyı azaltmak için geri yöne (girenlere) kayar. Yani N₂O₄ harcanır, NO₂ oluşur.

• N₂O₄'in derişimi azalır.
• NO₂'nin derişimi artar.
• K_c = [N₂O₄] / [NO₂]²; pay azalır, payda artar → K_c azalır.

Örnek 5 — Hacim Değişiminin Etkisi

Aşağıdaki dengede kabın hacmi yarıya düşürülürse denge hangi yöne kayar?

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

Çözüm: Girenler toplamı: 1 + 3 = 4 mol gaz. Ürünler toplamı: 2 mol gaz.

Hacim yarıya düşünce tüm gazların derişimi 2 katına çıkar. Sistem artan derişimi azaltmak için az mollü tarafa, yani ürünlere (2 mol tarafına) kayar.

• N₂ ve H₂ harcanır — mol sayıları azalır.
• NH₃ oluşur — mol sayısı artar.
• Ama derişim olarak her üçünün de başlangıca göre derişimi artmıştır (hacim azaldığı için).
• K_c değişmez (sıcaklık sabit).

Örnek 6 — Heterojen Dengede Gaz Ekleme (Çeldirici)

Şu dengede sistem kapalı kapta kurulmuş durumda:

CaCO₃(k) ⇌ CaO(k) + CO₂(g)

Kaba bir miktar CO₂ eklenirse sistemde ne olur?

Çözüm: CO₂ eklendiğinde Le Chatelier'e göre sistem girenlere (CaCO₃ tarafına) kaymalıdır. Buna göre:

• CaCO₃'in mol sayısı artar.
• CaO'nin mol sayısı azalır.
• CO₂'nin mol sayısı eklemeden sonra azalır, ancak eski değerine döner (çünkü dengede sadece CO₂ gaz fazında ve K_c = [CO₂] olduğu için [CO₂] aynı kalmalıdır).

Bu çeldirici bir sorudur: eklemeden sonra CO₂'nin derişimi aynı kalır ama kapta toplam miktarı (mol sayısı) da aynıdır çünkü ekstra eklenen kısım hemen CaCO₃'e dönüşmüştür.

Örnek 7 — K_p–K_c İlişkisi Hesaplama

327 °C'de (600 K) aşağıdaki tepkimenin K_c değeri 2,0'dir. Aynı sıcaklıkta K_p kaçtır?

PCl₃(g) + Cl₂(g) ⇌ PCl₅(g)

Çözüm: Δn = 1 − 2 = −1.

Kp = Kc·(RT)Δn = 2,0 · (0,082·600)−1

RT = 0,082·600 ≈ 49,2

Kp = 2,0 / 49,2 ≈ 0,041

Bu örnek gösteriyor ki Δn < 0 olan tepkimelerde K_p sayısal olarak K_c'den çok daha küçük çıkabilir. Aynı dengeyi iki farklı birim sistemiyle (derişim vs kısmi basınç) tanımladığımız için sayısal değerleri farklıdır — ama her ikisi de aynı dengeyi betimler.

Örnek 8 — Denge Sabiti Manipülasyonu (K'lerle İşlem)

Aşağıdaki iki tepkimenin K_c değerleri aynı sıcaklıkta verilmiştir:

• 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g), K₁ = 4
• 2NO₂(g) ⇌ 2NO(g) + O₂(g), K₂ = 9

Aynı sıcaklıkta 2SO₂(g) + 2NO₂(g) ⇌ 2SO₃(g) + 2NO(g) tepkimesinin K değeri kaçtır?

Çözüm: İkinci tepkime ile birinci tepkimeyi toplarsak:

2SO₂ + O₂ + 2NO₂ ⇌ 2SO₃ + 2NO + O₂

İki tarafta da O₂ sadeleşir → 2SO₂ + 2NO₂ ⇌ 2SO₃ + 2NO. İstenen tepkime elde edildi.

K_toplam = K₁ · K₂ = 4 · 9 = 36

Örnek 9 — ÖSYM Tarzı Kavramsal Soru

Aşağıdaki denge tepkimesi için hangi ifade yanlıştır?

PCl₅(g) ⇌ PCl₃(g) + Cl₂(g), ΔH > 0

1. Sabit hacimli kaba inert argon eklenirse denge hiçbir yöne kaymaz.
2. Sıcaklık artırılırsa K_c'nin sayısal değeri artar.
3. Kabın hacmi yarıya düşürülürse denge girenlere kayar.
4. Katalizör eklenirse PCl₅'in dengedeki derişimi azalır.
5. Kaba PCl₃ eklenirse denge girenlere kayar.

Çözüm:

• A: İnert gaz sabit hacimde kısmi basınçları değiştirmez → denge kaymaz. Doğru.
• B: Endotermik (ΔH > 0) tepkimede sıcaklık artışı K_c'yi artırır. Doğru.
• C: Girenlerde 1 mol, ürünlerde 2 mol gaz var. Hacim azalınca sistem az mollü tarafa, yani girenlere kayar. Doğru.
• D: Katalizör dengenin konumunu değiştirmez, sadece hızlandırır. PCl₅'in dengedeki derişimi aynı kalır. Yanlış.
• E: PCl₃ ürün tarafında. Ürün eklendi, sistem geri yöne kayar. Doğru.

Cevap: D yanlıştır.

Kimyasal denge AYT Kimyada her yıl 1–2 soruyla karşılaşılan, kavramsal ve sayısal sorularla zenginleştirilmiş bir konudur. Aşağıda ÖSYM'nin en sık tekrarlanan 12 kalıbı tek tek ele alınmış ve çözüm-yorumları paylaşılmıştır. Tablo, son 10 yılda gözlenen soru tiplerinin damıtılmış halidir.

Örnek 1 — K_c İfadesi Yazma (Heterojen Denge)

"Aşağıdaki tepkime için K_c ifadesi nasıl yazılır?"

2NaHCO₃(k) ⇌ Na₂CO₃(k) + H₂O(g) + CO₂(g)

A) [Na₂CO₃]·[H₂O]·[CO₂] / [NaHCO₃]²   B) [H₂O]·[CO₂]   C) [CO₂]   D) [H₂O]²   E) 1 / [NaHCO₃]²

Cevap: B) [H₂O]·[CO₂]. NaHCO₃ ve Na₂CO₃ saf katı olduğu için K_c ifadesine yazılmaz. Geriye yalnız iki gaz türü kalır; ikisi de ürün tarafında ve katsayıları 1'dir. Çarpılarak yazılır. ÖSYM'nin en sık tuzaklarından biri katı ya da saf sıvıyı paya/paydaya yazmaktır.

Örnek 2 — K_c–K_p Dönüşümü (Δn Hesabı)

"Aşağıdaki tepkimede K_p ile K_c arasındaki bağıntı hangisidir?"

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)

A) K_p = K_c   B) K_p = K_c·RT   C) K_p = K_c·(RT)²   D) K_p = K_c/(RT)   E) K_p = K_c/(RT)²

Cevap: D) K_p = K_c/(RT). Δn = 2 − (2 + 1) = −1. Formül K_p = K_c·(RT)^Δn = K_c·(RT)⁻¹ = K_c/(RT). ÖSYM Δn negatif olduğunda E şıkkına benzer çeldirici koyar; üs işaretine dikkat edilmelidir.

Örnek 3 — Le Chatelier ile Basınç Etkisi

"Aşağıdaki tepkimede sabit sıcaklıkta kabın hacmi yarıya düşürüldüğünde denge hangi yöne kayar?"

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

A) İleri (ürünlere)   B) Geri (girenlere)   C) Kayma olmaz   D) Önce ileri, sonra geri   E) Sıcaklık verilmedikçe yorumlanamaz

Cevap: A) İleri. Girenler 1+3=4 mol gaz, ürünler 2 mol gaz. Hacim azaldığında sistem az mollü tarafa, yani ürünlere kayar. Soruda gaz mol sayıları eşit olsaydı (Δn=0) cevap C olurdu.

Örnek 4 — Sıcaklık Etkisi (Endo/Ekzo Ayrımı)

"Aşağıdaki ekzotermik denge tepkimesine sıcaklık artırılırsa K_c'nin sayısal değeri nasıl değişir?"

2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g), ΔH < 0

A) Artar   B) Azalır   C) Değişmez   D) Önce artar, sonra azalır   E) Yorumlanamaz

Cevap: B) Azalır. Ekzotermikte ısı ürünlerde varsayılır. Sıcaklık artırıldığında sistem ısıyı azaltmak için geri yöne (girenlere) kayar; pay (N₂O₄) azalır, payda (NO₂) artar → K_c azalır. Endotermik bir tepkimede sıcaklık artışı K_c'yi artırırdı.

Örnek 5 — Q_c ile Yön Belirleme

"Sabit sıcaklıkta K_c = 4 olan A(g) ⇌ 2B(g) tepkimesinin gerçekleştiği 1 L kapta başlangıçta 1 M A ve 4 M B vardır. Sistem hangi yöne ilerler?"

A) İleri (ürünlere)   B) Geri (girenlere)   C) Zaten dengede   D) Tepkime durur   E) Yorumlanamaz

Cevap: B) Geri. Q_c = [B]² / [A] = 4² / 1 = 16. Q_c (16) > K_c (4) olduğu için sistem ürün fazlasını harcamak amacıyla geri yöne kayar.

Örnek 6 — Katalizör Trap'i

"Dengedeki bir tepkimeye uygun bir katalizör eklendiğinde aşağıdakilerden hangisi gerçekleşmez?"

A) İleri tepkimenin hızı artar   B) Geri tepkimenin hızı artar   C) Sistem dengeye daha hızlı ulaşır   D) Aktivasyon enerjisi düşer   E) Denge ürünler yönüne kayar

Cevap: E) Denge ürünler yönüne kayar. Katalizör ileri ve geri tepkimenin hızını eşit oranda artırır; bu yüzden denge konumunu, K_c'yi ve ürün verimini değiştirmez. Sistem yalnızca dengeye daha kısa sürede ulaşır. ÖSYM bu kalıbı en sık tekrar eden tuzaklardan biridir.

Örnek 7 — Derişim Değişikliği (NH₃ Ekleme)

"N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) dengesine bir miktar NH₃ eklenirse aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlış olur?"

A) Denge girenlere kayar   B) [N₂] artar   C) [H₂] artar   D) K_c azalır   E) [NH₃]'ün son değeri başlangıçtan büyüktür

Cevap: D) K_c azalır. Derişim değişiklikleri K_c'nin sayısal değerini değiştirmez; sadece sistemi yeni bir denge konumuna kaydırır. NH₃ eklendiğinde sistem girenlere kayar (A doğru), N₂ ve H₂ derişimleri artar (B, C doğru). NH₃ ekleme sonrası bir kısmı tükeneceği için son değeri başlangıçtan biraz fazla, eklenen miktardan biraz az kalır (E doğru).

Örnek 8 — İnert Gaz (Sabit Hacim)

"Sabit sıcaklık ve sabit hacimli kapta gerçekleşen H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) dengesine asal Ar gazı eklenirse ne olur?"

A) Denge ileri kayar   B) Denge geri kayar   C) Hiçbir değişiklik olmaz   D) Tepkime hızı azalır   E) K_c artar

Cevap: C) Hiçbir değişiklik olmaz. Sabit hacimli kapta inert gaz eklenmesi toplam basıncı artırır ancak tepkimeye giren gazların kısmi basınçları ve derişimleri değişmez. Denge kaymaz, hızlar değişmez, K_c de değişmez. Hareketli pistonlu (sabit basınç) kapta cevap farklı olurdu.

Örnek 9 — BDS Tablosuyla K_c Hesabı

"5 L kapalı kapta başlangıçta 4 mol H₂ ve 4 mol I₂ bulunmaktadır. H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g) dengesine ulaşıldığında kapta 1 mol H₂ kaldığına göre K_c kaçtır?"

A) 4   B) 9   C) 16   D) 36   E) 81

Cevap: D) 36. BDS: H₂ değişim −3, I₂ değişim −3, HI değişim +6 (stokiyometri 1:1:2). Dengede H₂ = 1 mol, I₂ = 1 mol, HI = 6 mol. Hacim 5 L olduğu için derişimler [H₂] = 0,2; [I₂] = 0,2; [HI] = 1,2 M. K_c = (1,2)² / (0,2 · 0,2) = 1,44 / 0,04 = 36. Δn = 0 olduğu için K_p = K_c.

Örnek 10 — K Manipülasyonu (Ters Çevirme + Çarpma)

"A(g) + B(g) ⇌ C(g), K = 9 ise aynı sıcaklıkta 2C(g) ⇌ 2A(g) + 2B(g) tepkimesinin K' değeri kaçtır?"

A) 1/9   B) 1/81   C) 9   D) 81   E) 1/3

Cevap: B) 1/81. Önce ters çevir: C ⇌ A + B, K'' = 1/9. Sonra 2 ile çarp: K' = (1/9)² = 1/81. Ters çevirme + çarpma kombinasyonu ÖSYM'nin sevdiği bir kalıptır; iki işlem ayrı ayrı uygulanır.

Örnek 11 — Heterojen Dengede CO₂ Ekleme

"CaCO₃(k) ⇌ CaO(k) + CO₂(g) dengesine bir miktar CO₂ eklendiğinde aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?"

A) [CaCO₃] artar   B) [CaO] artar   C) [CO₂]'nin son derişimi başlangıçtan büyük olur   D) CaCO₃'in mol sayısı artar   E) K_c değişir

Cevap: D) CaCO₃'in mol sayısı artar. Heterojen dengede K_c = [CO₂] olduğu için sistem yeni dengede [CO₂]'yi başlangıç değerine geri getirmek zorundadır. Eklenen CO₂'nin bir kısmı CaO ile birleşip CaCO₃'e dönüşür → CaCO₃ mol sayısı artar, CaO mol sayısı azalır, [CO₂] aynı kalır. K_c değişmez (sıcaklık sabit).

Örnek 12 — Denge Konumu ve Verim Yorumu

"2X(g) + Y(g) ⇌ 2Z(g), ΔH < 0 dengesinin Z verimini artırmak için aşağıdakilerden hangisi yapılmalıdır?"

A) Sıcaklık artırılmalı   B) Hacim büyütülmeli   C) Hacim küçültülmeli   D) Katalizör eklenmeli   E) Sabit hacimde inert gaz eklenmeli

Cevap: C) Hacim küçültülmeli. Girenler 3 mol, ürünler 2 mol gaz; hacim küçültüldüğünde sistem az mollü tarafa (ürünlere) kayar → Z verimi artar. Sıcaklık artırılırsa ekzotermik tepkime girenlere kayar (verim azalır). Katalizör verimi değiştirmez. Sabit hacimde inert gaz dengeyi etkilemez.

Hızlı Dizin — Denge Konusu Sınav Öncesi Tek Sayfa Özeti