Kimyasal Tepkimeler

Mol kavramında katsayıların madde miktarı oranını gösterdiğini biliyorsun. Peki bir denklemde atom sayıları iki tarafta farklıysa, hangi sayıları değiştirmelisin?

Kimyasal tepkimelerde girenlerin ve ürünlerin atom türü ve sayısının eşitliği ilkesiyle katsayıların belirlenmesi.

Bir mum yandığında mumun büyük kısmı kaybolmuş gibi görünür. Aslında karbon ve hidrojen atomları havadaki oksijenle yeniden düzenlenir. Bu değişimi doğru yazmak için tepkime denklemini denkleştiririz.

Atom sayısını koruma

Bir kimyasal tepkimede atomlar yok olmaz ve yeniden oluşmaz. Sadece farklı taneciklerde yeniden düzenlenir. Bu nedenle tepkime denkleminde her elementin atom sayısı, girenler ve ürünler tarafında eşit olmalıdır.

Denkleştirme yaparken yalnızca katsayıları değiştiririz. Alt indis, formüldeki bir tanecikte kaç atom bulunduğunu gösterir. Alt indisi değiştirmek, maddenin kendisini değiştirmek olur.

Örneğin $H_2O$, iki hidrojen ve bir oksijen atomu içerir. Başına 2 katsayısı yazılırsa $2H_2O$ olur ve toplam dört hidrojen, iki oksijen atomu bulunur. Ancak $H_2O$ ifadesini $H_2O_2$ yapmak, suyu hidrojen peroksite dönüştürür.

[!WARNING] Yaygın hata Alt indisi değiştirerek denkleştirme yapılmaz. Bu işlem atom sayısını eşitlemez, tepkimeye giren maddeyi değiştirir.

Yanma ve atomların yeniden düzenlenmesi

Bir maddenin oksijenle tepkimeye girmesine yanma tepkimesi denir. Karbon ve hidrojen içeren bir bileşiğin yeterli oksijenle yanması çoğunlukla $CO_2$ ve $H_2O$ oluşturur.

Gözle görülen alev ve ısı, taneciklerin yeniden düzenlenmesi sırasında enerji değiştiğini gösterir. Denklem ise bu düzenlenmeyi atom sayıları korunacak biçimde özetler.

Birleşme ve parçalanma

İki veya daha fazla maddenin tek bir ürün oluşturmasına sentez, yani birleşme tepkimesi denir. Genel gösterimi şöyledir:

Bir bileşiğin daha basit maddelere ayrılmasına analiz, yani parçalanma tepkimesi denir:

Örneğin suyun elektrik enerjisiyle hidrojen ve oksijene ayrılması analiz tepkimesidir:

Denkleştirilmiş tepkimede iki tarafta da dört hidrojen ve iki oksijen atomu vardır. Tepkime türünü belirlerken ürün sayısına ve maddelerin birleşip birleşmediğine bakılır.

Bu örnekte katsayılar $1$, $2$, $1$ ve $2$ olarak bulunur. Sınavda önce karbonu, sonra hidrojeni, en son oksijeni saymak genellikle hızlı ve güvenlidir. Sıradaki adımda farklı tepkime görünümlerini karşılaştırarak hangi türün hangi kalıba uyduğunu ayırt edeceksin.

• Denkleştirme sırasında kimyasal formüllerdeki alt indisler değiştirilebilir. Alt indis değiştirilirse maddenin kimliği değişir. Denkleştirme yalnızca maddelerin önündeki katsayılarla yapılır.
• Aşağıdaki tepkimelerden hangisi birleşme tepkimesidir? İki farklı madde birleşerek tek ürün olan suyu oluşturur. Diğer seçeneklerde bir bileşik parçalanır veya yanma gerçekleşir.
• $C_2H_6 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$ tepkimesinin en küçük tam sayı katsayıları sırasıyla ___. Önce iki karbon için $4CO_2$, sonra altı hidrojen için $6H_2O$ yazılır. Ürünlerdeki toplam on dört oksijen için $7O_2$ gerekir.

Katsayılar değiştiğinde maddelerin kimyasal kimliği korunur, alt indisler değiştiğinde ise farklı maddeler oluşur. Bu ayrım, tepkime türünü belirlerken ve denklemi doğru kurarken temel kontroldür.

Tepkimeleri sınıflandırmanın kısa yolu

Yanma, sentez (oluşum), analiz (ayrışma), asit-baz (nötralleşme) ve çözünme-çökelme tepkimelerinin genel modelleri ve örnekleri.

Bir denklemde maddelerin tepkime öncesi ve sonrası düzenine bakılır. Ürün sayısı ve tepkimeye giren madde türü, sınıflandırma için güçlü ipuçları verir.

Sentez tepkimesinde parçalar birleşerek tek bir bileşik oluşturur. Örneğin magnezyum oksit oluşurken magnezyum ve oksijen tek üründe birleşir.

Analiz tepkimesinde bir bileşiğin yapısındaki türler ayrılır. Elektrik enerjisiyle suyun hidrojen ve oksijene ayrılması buna örnektir.

Yanma tepkimesinde oksijen mutlaka girenlerden biridir. Hidrokarbonların, yani yalnızca karbon ve hidrojenden oluşan bileşiklerin tam yanması sonucunda genellikle $CO_2$ ve $H_2O$ oluşur.…

Bir molün tepkimedeki katsayı oranlarını gösterdiğini kullanarak, denklemin iki tarafındaki atom sayılarını eşitleyebilirsin.

Katsayı ile alt indis arasındaki sınır

Bir kimyasal denklemde amaç, tepkimeye giren ve oluşan maddelerdeki her elementin atom sayısını eşitlemektir. Bunun nedeni atomların tepkime sırasında yok olmaması veya yeni atomlara dönüşmemesidir.

Örneğin hidrojen ve oksijen su oluştururken gözle görülür biçimde yeni bir sıvı oluşur. Tanecik düzeyinde hidrojen ve oksijen atomları yeniden düzenlenir. Denklem düzeyinde bu değişim şöyle yazılır:

Buradaki 2 katsayıları, madde miktarlarını değiştirir. $H_2O$ içindeki alt indisi değiştirmek ise suyu başka bir maddeye dönüştürür. Bu yüzden denkleştirme sırasında yalnızca katsayılar değiştirilir.

Aynı denklemde farklı katsayı yolları

Bazı denklemlerde bir elementi doğrudan eşitlemek hızlıdır. Bazı durumlarda ise önce en karmaşık bileşiği seçmek daha güvenlidir. Son kontrolde her elementin atom sayısını iki tarafta ayrı ayrı saymalısın.

Alüminyumun oksijenle tepkimesini denkleştirme

Denklemi yaz

Al ve O atomlarını içeren iskelet denklem kurulur. Oksijeni eşitle

Sol tarafta 6, sağ tarafta 6 oksijen atomu bulunması için katsayılar seçilir. Alüminyumu eşitle

Sağdaki 2 bileşikte toplam 4 Al atomu bulunduğu için sol tarafa 4 katsayısı yazılır. Atomları kontrol et

Her elementin iki taraftaki atom sayısı karşılaştırılır ve denklem tamamlanır.

Bu denklemde 4 mol alüminyum, 3 mol oksijen molekülüyle tepkimeye girerek 2 mol alüminyum oksit oluşturur. Gözle görülür ürün miktarı değişse de atomların toplamı değişmez.

Tepkime türünü denklem biçiminden ayırma

Bir denklemi denkleştirmek ile tepkime türünü belirlemek aynı işlem değildir. Önce maddelerin nasıl değiştiğini fark eder, sonra katsayıları atom korunumu ile düzeltirsin.

Bir tepkimede oksijen bulunması tek başına her zaman yanma anlamına gelmez. Yanma sınıflandırması için bir maddenin oksijenle tepkimeye girerek oksit oluşturması aranır. Örneğin magnezyumun parlak ışık çıkararak yanması şu denklemle gösterilir:

Burada iki magnezyum atomu bir oksijen molekülüyle birleşir ve tek tür ürün oluşur. Bu nedenle denklem hem oksijenle gerçekleşen bir yanma tepkimesini hem de birleşme biçimindeki bir sentezi gösterir.

Buna karşılık kalsiyum karbonat ısıtıldığında tek bileşik iki ürüne ayrılır:

Bu denklem analiz tepkimesidir. Üründe $CO_2$ bulunması, tepkimeyi yanma yapmaz. Çünkü giren madde oksijenle birleşmemiş, tek bileşik parçalanmıştır.

Uygulama: biçimi ve katsayıyı birlikte bulma

Bir metal oksidin ısıtılması sonucunda metal ve oksijen oluştuğunu düşün. Denklem biçimi $AB \rightarrow A + B$ olduğundan bu bir analiz tepkimesidir. Eğer denklem $2HgO \rightarrow 2Hg + O_2$ şeklindeyse cıva ve oksijen atomları iki tarafta da korunur.

Şimdi şu denklemi incele:

Önce karbonu ve hidrojeni eşitlemek, oksijeni en son kontrol etmek uygundur. Üç karbon için $3CO_2$, sekiz hidrojen için $4H_2O$ gerekir. Ürünlerde toplam 10 oksijen atomu bulunduğundan sol tarafa $5O_2$ yazılır:

Bu denklemde oksijenle tepkime gerçekleştiği için yanma, birden fazla girenin ürün oluşturması nedeniyle de sentez görünümü taşır. Ancak ürünlerin iki farklı madde olması, onu tek ürünlü sentez biçiminden ayırır. Sınavda tür belirlerken yalnızca bir kelimeye değil, tüm denklem düzenine bakmalısın.

• Denkleştirme sırasında alt indisler değiştirilerek atom sayıları eşitlenir. Alt indis değiştirmek maddenin kimliğini değiştirir. Denkleştirme yalnızca katsayılar değiştirilerek yapılır.
• $CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2$ tepkimesi hangi türdedir? Tek bileşik iki ürüne ayrıldığı için bu tepkime analizdir. $CO_2$ oluşması tek başına yanma anlamına gelmez.
• $C_3H_8 + O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$ denkleminde oksijenin katsayısı ___. Ürünlerde 6 karbon ve 8 hidrojen yanında toplam 10 oksijen atomu vardır. Bu nedenle girenlerde 5 oksijen molekülü, yani $5O_2$, bulunmalıdır.

Katsayıların mol oranını gösterdiğini kullanarak bir denklemi denkleştirmek, tepkimenin türünü belirlemeyi de kolaylaştırır. Çünkü maddelerin formülleri bize hangi taneciklerin birleştiğini, ayrıldığını veya oksijenle tepkimeye girdiğini gösterir.

Tepkime türünü denklemden çıkarma

Bir denklemle karşılaştığında önce maddelerin dizilişine bak. Ürünlerdeki madde sayısı ve oksijenin rolü, hızlı bir sınıflandırma ipucu verir.

Örneğin kalsiyum karbonat ısıtıldığında tek bileşik iki ürüne ayrılır:

Bu denklem analiz tepkimesidir. Denklem zaten dengelidir. Her iki tarafta bir kalsiyum, bir karbon ve üç oksijen atomu bulunur.

Buna karşılık magnezyum oksijenle birleştiğinde tek ürün oluşur:

Bu tepkime hem sentez hem de yanma özelliği taşır. Magnezyum, oksijenle birleşerek tek bir bileşik oluşturur. Bir tepkime birden fazla sınıfa aynı anda girebilir. Sınıflandırma yaparken birbirini dışlayan etiketler aramak yerine, denklemdeki özellikleri ayrı ayrı kontrol et.

Yanma tepkimesinde atom kontrolü

Bir mumun veya doğal gazın yanması sırasında alev ve ısı gözlenir. Tanecik düzeyinde yakıtın atomları oksijen atomlarıyla yeniden düzenlenir. Karbon içeren bir yakıtın tam yanmasında genellikle $CO_2$ ve $H_2O$ oluşur.

Örneğin metanın yanması şu şekilde yazılır:

Formüller doğru olsa da atom sayıları henüz eşit değildir. Karbonu korumak için $CO_2$ katsayısı 1 kalır. Dört hidrojen bulunduğu için suyun katsayısı 2 yapılır. Ürünlerde toplam altı oksijen bulunduğundan $O_2$ katsayısı 3 olur:

Bu denklemde karbon, hidrojen ve oksijen atomları iki tarafta da eşittir. Yanma denklemlerinde karbonu, sonra hidrojeni, en son oksijeni kontrol etmek çoğu zaman hızlı sonuç verir.

Katsayı seçerek denklemi tamamlama

Aşağıdaki örnekte amaç hem türü belirlemek hem de atom sayılarını eşitlemektir. Propan oksijenle tepkimeye girdiği için yanma tepkimesidir. Karbon ve hidrojenin oksijenle birleşmesi, ürünlerde $CO_2$ ve $H_2O$ beklenmesini sağlar.

Propanın yanma denklemi

Tepkimeyi yaz

Propanın oksijenle tepkimesinde karbonu $CO_2$, hidrojeni $H_2O$ biçiminde yazıyoruz. Karbonu eşitle

Soldaki üç karbon atomu için $CO_2$ katsayısını 3 yapıyoruz. Hidrojeni eşitle

Sekiz hidrojen atomunu karşılamak için suyun katsayısını 4 seçiyoruz. Oksijeni eşitle

Ürünlerdeki oksijen sayısı $6 + 4 = 10$ olduğu için girenlerde beş $O_2$ gerekir.

Sonuçta denklem şöyledir:

Kontrol edildiğinde iki tarafta üç karbon, sekiz hidrojen ve on oksijen atomu bulunur. Katsayıların en küçük tam sayılar olması gerekir. Tüm katsayıları aynı sayıya bölerek daha küçük tam sayılara indirebiliyorsan denklem henüz sadeleşmemiş demektir.

Yeni bir denklemde karar verme

Bir denklem gördüğünde şu sırayı uygula:

1. Tek giren ve birden fazla ürün varsa analiz özelliğini ara.
2. Birden fazla girenin tek ürün oluşturup oluşturmadığını kontrol et. Bu sentez özelliğidir.
3. Girenlerde $O_2$ varsa ve ürünlerde oksitler oluşuyorsa yanma özelliğini değerlendir.
4. Katsayıları seçerek her elementin atom sayısını iki tarafta eşitle.
5. Son kontrolde formüllerin değişmediğinden ve katsayıların sade olduğundan emin ol.

Kendini dene: $Al + O_2 \rightarrow Al_2O_3$ denklemini denkleştir ve tepkimenin hangi özellikleri taşıdığını belirle. Alüminyumun oksijenle birleşip tek ürün oluşturması, bu denklemin hem yanma hem sentez özelliği taşıdığını gösterir. Doğru katsayılar $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$ biçimindedir. Burada kontrol noktası, iki tarafta dört alüminyum ve altı oksijen atomu bulunmasıdır.

• Tek bir bileşiğin iki veya daha fazla ürüne ayrılması analiz tepkimesidir. Girenlerde tek bileşik bulunup ürünlerde daha basit birden fazla madde oluşuyorsa tepkime analiz olarak sınıflandırılır.
• Aşağıdaki tepkimelerden hangisi hem sentez hem yanma özelliği taşır? Magnezyum oksijenle birleşerek tek ürün oluşturduğu için sentez, oksijenle tepkimeye girdiği için yanma özelliği taşır.
• $C_3H_8 + O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$ denkleminde $O_2$ katsayısı __ olmalıdır. Ürünlerde toplam 10 oksijen atomu vardır. Her $O_2$ iki oksijen taşıdığı için katsayı $10 \div 2 = 5$ olur.