Doğada gerçekleşen her olayda enerjiyi düşürme ve düzensiz olma isteği vardır. Bu durum fiziksel ve kimyasal değişimlerle gerçekleşir. Kimyasal türler aralarındaki etkileşimin en az olmasına maksimum düzensizlik, düşük enerjili durumu tercih etmelerine ise minimum enerji eğilimi denir. Örneğin su gaz halindeyken en düzensiz durumda; katı halindeyken en düzenli durumda bulunur
Kavram Olarak Denge
Doğada genellikle maksimum düzensizlik ve minimum enerji arasında bir denge gözlemlenir. Örneğin su döngüsü fiziksel bir denge olmak ile birlikte suyun gaz hali ile sıvı hali arasındaki bir denge olayıdır. Suyun bu dengesi yoğuşmalı kombilerde gözlemlenebilir.
Fiziksel Denge
Belirli koşullarda maddenin farklı fiziksel hâlleri arasında kurulan dengeye fiziksel denge denir. Örneğin kapalı bir sistem olan yoğuşmalı kombilerde su sıvı-gaz ilişkisi yönünden fiziksel dengede bulunmaktadır.
Kimyasal Denge
Tepkimeler şu ana kadar önümüze çıktığı gibi tek taraflı gerçekleşmez. Doğadaki ve çoğu sistemde gerçekleşen tepkimeler çift taraflı bir şekilde gerçekleşir. Çift taraflı tepkimelerde;
- Öncelikle ileri yönlü tepkime gerçekleşir.
- İleri yönlü tepkimenin hızı zamanla azalır ve bu süreç içerisinde geri yönlü tepkimenin hızı yavaş yavaş artar.
- İleri yönlü ve geri yönlü tepkimenin hızı birbirine eşitlendiğinde kimyasal denge sağlanmış olur.
- Kapalı bir sistemde oluşmuş olan kimyasal dengede renk değişimi, ph değişimi veya sıcaklık değişimi gözlemlenmemektedir.
Kapalı bir sistemde gerçekleşen tepkimeye; girenlerin ve ürünlerin derişimlerinin zamanla net değişim göstermediği duruma kimyasal denge denilir. Denge tepkimelerine tersinir tepkime de denilmektedir.
Denge Sabiti
Denge tepkimelerini kolay bir şekilde ifade etmek için denge sabiti adında bir kavram tanımlanmıştır. Denge sabiti, tepkime hızlarındaki hız sabiti gibi tepkimeden tepkimeye değişen bir değer alır ve Kc ile gösterilir.
Denge Sabitinin İspatı
Kimyasal denge tepkimeleri iki taraflı (tersinir) gerçekleşen tepkimelerdir. Bu sayede ileri yönde gerçekleşen tepkime ve geri yönde gerçekleşen tepkime için ayrı ayrı hız denklemleri yazılabilir.
- İleri yönlü tepkime denklemi =
- Geri yönlü tepkime denklemi =
Denge olayının gerçekleşmiş olması için ileri yönlü tepkime hızının geri yönlü tepkime hızına eşit olması gerekmektedir. Bu yüzden
şeklinde sabiti bulunur.
Denge Sabitinin Kısmi Basınçlar Cinsinden İfadesi
Denge sabitini kısmi basınçlar cinsinden ifade () edeceğimizde oluşan ileri yönlü tepkime hızının geri yönlü tepkime hızına eşit olmasını kullanarak şu denklemi elde ederiz:
Kp ile Kc Arasındaki İlişki
Kp ile Kc arasında;
bağıntısı vardır.
Denge Kesri
Tepkimedeki ürünlerin ve girenlerin anlık derişimine göre bulunan denge oranına denge kesri denilir. Denge kesri sayesinde molar derişimleri bilinen ve denge sabiti bilinen bir tepkimenin, dengeyi sağlayıp sağlamadığını öğrenebiliriz. Bu özelliğinden dolayı denge kesrine yalancı denge sabiti de denilmektedir. Denge kesri ile gösterilir.
Denge Kesri ile Denge Sabiti Arasındaki İlişki
değerinin değerine göre durumuna bakarak sistemin dengede olup olmadığı yorumlanabilir;
- = ise tepkime dengededir.
- > ise sistemin dengeye ulaşabilmesi için tepkime ürünler yönüne hareket eder.
- < ise sistemin dengeye ulaşabilmesi için tepkime girenler yönüne hareket eder.
