Kimyasal denge

Kimyasal denge, iki yönlü bir tepkimede ürünlerin meydana geliş hızının, ürünlerden tekrar tepkimeye girenlerin meydana geliş hızına eşit olduğu durumdur. Böyle denklemlerde tepkimenin her iki tarafa olabileceğini göstermek için çift yönlü ok $\leftrightarrow$ kullanılır. Genel olarak şöyle göstermek mümkündür:

$A+B\leftrightarrow C+D$

Burada A ve B tepkimeye giren başlangıç maddeleri, C ve D ise meydana gelen ürünlerdir. Bir denge tepkimesinde çoğu zaman ileri ve geri tepkime hızları birbirine eşittir ve sıfır değildir.

Tarihi

Kimyasal denge kavramı 1803 yılında Berthollet'in, kimyasal tepkimelerin tersinin olabileceğini bulmasıyla ortaya çıktı. A ve B girenler, S ve T de ürünler olmak üzere bir denge tepkimesi katsayılarla birlikte şöyle ifade edilir:

$\alpha A+\beta B\rightleftharpoons \sigma S+\tau T$

1865'te Guldberg ve Waage Berthollet'in fikirlerini geliştirdiler ve tepkime hızlarının derişime bağlı olarak şöyle gösterilebileceğini buldular:

A ve B'nin reaksiyona girme hızı, konsantrasyonlarına (derişimlerine), sıcaklığa ve katalizör mevcudiyetine bağlıdır. Reaksiyon ilerledikçe, A ve B'nin konsantrasyonları ve reaksiyon hızları azalır. C ve D nin konsantrasyonları ve bunların reaksiyona girme hızları da artar. Neticede A ve B'nin reaksiyon hızı, C ve D'nin reaksiyon hızına eşit olur ve eşit hızlarda kesiksiz olarak devam eden reaksiyonlar arasında dinamik bir denge kurulur. Bu, onların konsantrasyonlarının eşit olduğu manasına gelmez. Fakat A, B, C ve D'nin konsantrasyonlarının sabit kalması demektir. Sıcaklık ve basıncın denge üzerinde etkisi vardır. Bunlardan birini veya maddelerden birinin konsantrasyonunun değiştirilmesi halinde, denge sağa veya sola meylederek değişir ve yeni konsantrasyon değerleri meydana gelir.

Reaksiyonların birçoğu iki yönlüdür. Endüstride, istenen ürünlerin lehine reaksiyonu yönlendirmek esastır.

Sıcaklığın artması genellikle her reaksiyonun hızını artırır. Fakat istenen reaksiyonun hızının, ters reaksiyona oranla en yüksek olduğu optimum bir sıcaklık vardır. Eğer gazlar söz konusu ise, basınç değişimi dengeye etki eder. Ürünlerden birinin ortamdan alınması reaksiyonun tamamlanmasına imkân hazırlar.

Denge Sabiti

$aA+bB\leftrightarrow cC+dD$

Yukarıdaki tepkime için denge sabiti:

$K={\frac {[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}}}$