Genel Kimya-Atomun Yapısı-Kimyasal Reaksiyon Çeşitleri

Kimya bölümünde yer alan bu konu SaMeT46 tarafından paylaşıldı.

  1. SaMeT46

    SaMeT46 Moderatör

    Kimyasal reaksiyonlar sonucunda kimyasal değişimler söz konusudur. Bir reaksiyon sonucunda reaksiyona giren reaktantın veya reaktantların yapısı ve enerjisi değişir. Kimyasal reaksiyonları şu şekilde sıralayabiliriz.

    01. Sentez Reaksiyonları (Synthesis Reactions)


    X + YàXYgenel formülü ile ifade edilir. X ve Y reaksiyona giren reaktantları sembolize etmektedir. Reaktantlar, element (N2, O2) olabileceği gibi bileşikte (CO2, CH4) olabilir. Çeşitli sentez reaksiyonları vardır.
    • Herhangi bir elementin, oksijen ile reaksiyonu sonucunda o elementin oksit bileşiği elde edilir.
    2Ba + O2 à 2BaO

    Bazı elementlerin birden fazla oksit bileşiği vardır. Bunun sebebi ise oksijenle reaksiyona giren :):):):)lin farklı yüklere sahip olmasıdır.
    4Cu+ + O2 à 2Cu2O
    2Cu++ + O2 à 2CuO
    • İki tane a:):):):)lin reaksiyonu sonucunda kovalent bağlı bileşik elde edilir.
    2H2 + O2 à2H2O
    • A:):):):)ller oksijen ile reaksiyon verir. Buna örnek olarak karbondioksit gazı eldesini verebiliriz
    C + O2àCO2
    • Bileşiklerin sentez reaksiyonlarına aşağıdaki örnek verilebilir.
    6CO2 + 6H2O à C6H12O6 + 6O2
    • :):):):)l oksitlerin su ile reaksiyonu sonucunda hidroksit bileşikleri elde edilir.
    CuO + H2O à Cu(OH)2

    02. Parçalanma Reaksiyonları (Decomposition)

    XY --> X + Y genel formülü ile ifade edilir. Bir bileşikteki bağlar kırılarak kendini oluşturan elementlere veya basit moleküllere ayrışır.

    2HgO à 2Hg + O2
    Eğer bağ kırma işlemi bileşiğe elektrik akım uygulanarak gerçekleştiriliyorsa bu işleme elektroliz denir. Örneğin suyun kendini oluşturan atomlarına ayrıştırılması bu yolla olur.
    2H2O à 2H2 + O2
    • :):):):)l karbonatlar ısıtıldıklarında , karbondioksit ve :):):):)l oksit şeklinde parçalanırlar
    CaCO3 àCaO + CO2

    Li2CO3 à Li2O + CO2
    • :):):):)l hidroksitler (NaOH ve KOH hariç) ısıtıldıklarında :):):):)l oksit ve su molekülüne ayrışırlar.
    Cu(OH)2 à CuO + H2O
    • :):):):)l kloratlar ısıtıldıklarında :):):):)l klorürleri (tuzları) ve oksijene ayrışırlar.
    2KClO3 à 2KCl + 3O2

    Ba(ClO3)2 à BaCl2 + O2
    • Bazı asitler ısıtıldıklarında :):):):)l olmayan oksitlerine ve suya ayrışırlar
    H2SO4 à SO3 + H2O
    03. Tek Atomun Yerdeğiştirme Reaksiyonları (Single Displacement Reactions)

    Bir elementin, bir bileşiği oluşturan elementlerden birisi ile yer değiştirme reaksiyonudur :):):):)l iyon içeren bileşik suda çözünmelidir. Böylece suda çözünen bileşikteki iyonlar serbest hale geçer ve diğer iyonla yer değiştirebilir. Bu reaksiyonun gerçekleşmesi için gerekli kural aktivitesi yüksek olan :):):):)l aktivitesi kendinden daha düşük bir :):):):)lle yer değiştirebilir.:):):):)llerin aktivesi aşağıda verilmiştir.

    Li>K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Cr>Fe>Ni>Sn>Pb>H2>Cu>Hg>Ag>Pt> Au

    Halojenlerde ise
    F>Cl>Br>I şeklinde yüksek aktiviteye sahip elementten düşük aktiviteye sahip elemente doğru gitmektedir.

    A + XY à AY + X
    A + XY à XA + Y

    Yukarıdaki formülde A, X ve Y element, XY, AY ve XA ise bileşiktir.
    Bu tür reaksiyonlar çeşitli şeklide gerçekleşebilir.
    ·Tek haldeki katyon ile bileşikteki katyon yerdeğiştirebilir.
    2Al + 3Fe(NO3)2à 3Fe + 2Al(NO3)3
    ·Su molekülündeki H atomu :):):):)l ile yerdeğiştirebilir.
    2Na + 2H2O à 2NaOH + H2
    ·Aktivitesi düşük bir :):):):)l su buharı ile reaksiyona girdiği zaman :):):):)l oksit ve hidrojen gazı oluşturacak şeklide bir reaksiyon gerçekleşir.
    3Fe + 4H2O à Fe3O4 + 4H2
    ·Bir asit bileşiği ile :):):):)lin reaksiyonunda, asidin hidrojeni ile :):):):)l yerdeğiştirerek, tuz ve hidrojen gazı oluştururlar.
    Mg + 2HCl àMgCl2 + H2
    ·Halojenlerin yer değiştirme reaksiyonları
    Cl2 + 2KBrà2KCl + Br2
    04. İkili Yerdeğiştirme Reaksiyonları (Double Displacement Reactions)

    İki bileşik reaksiyona girerken birinci bileşiğin katyonu ile ikinci bileşiğin katyonu yer değiştirir.
    AB + XYàAY + BX
    NaCO3 (aq) + BaCl2 (aq) à2NaCl (aq) + BaCO3 (k)
    K3 PO4 (aq) + 3MgF2 (aq) à3KF (aq) + Mg3PO4 (k)
    2NH4 OH(aq) + CuCl2 (aq) à2NH4 Cl(aq) + Cu(OH)2 (k)
    Pb(NO3)2 (aq) + CaBr2 (aq) àCa(NO3)2 (aq) (aq) + PbBr2 (k)

    Aqueous çözelti (aq) bileşiğin suda çözündüğü anlamına gelmektedir. NaCl (k) sodyum klorürün katı halde olduğunu belirtmektedir. NaCl(aq) ise sodyum klorür tuzunun suda çözünmüş halde olduğunu gösterir (çözelti formunda)

    İki atomun yer değiştirildiği reaksiyonlarda reaskiyona giren reaktantlar suda çözünebilmelidirler. Böylelikle bileşiği oluşturan iyonlar serbest hale geçerek yer değiştirme işlemini yapabilirler.


    Çözünürlük bir bileşiğin sudaki çözünebilme kapasitesinin bir ölçüsüdür. Aşağıdaki tabloda elementlerin değişik anyonlarla yapmış olduğu bileşiklerinin çözünürlükleri ile ilgili bilgiler vermektedir.


    Anyon

    Solubility
    Nitrat (NO3-)
    Bütün bileşikleri suda çözünür.
    Asetat (C2H3O2-)
    Bütün bileşikleri suda çözünür.
    Klorat (ClO3-)
    Bütün bileşikleri suda çözünür.
    Nitrit (NO2-)
    Ag+hariç bütün bileşikleri suda çözünür
    Klorür (Cl-)
    Ag+, Hg2+2, Pb+2, Cu+ hariç bütün bileşikleri suda çözünür
    Bromür (Br-)
    Ag+, Hg2+2 , Pb+2 hariç bütün bileşikleri suda çözünür
    İyodür (I-)
    Ag+, Hg2+2, Pb+2 hariç bütün bileşikleri suda çözünür
    Sülfat (SO42-)
    Ag+, Ba+2, Sr+2, Ca+2 hariç bütün bileşikleri suda çözünür
    Sulfid (S2-)
    Alkali :):):):)ller (IA), toprak alkali (IIA) ve NH4+ile yaptığı bileşikler hariç diğer :):):):)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez
    Fosfat (PO43-)
    Alkali :):):):)ller (IA) ve NH4+ ile yaptığı bileşikler hariç diğer :):):):)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez
    Karbonat (CO32-)
    Alkali :):):):)ller (IA) ve NH4+ile yaptığı bileşikler hariç diğer :):):):)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez
    Oksit (O2-2)
    Alkali :):):):)ller (IA) ve toprak alkali :):):):)ller(IIA)ile yaptığı bileşikler hariç diğer :):):):)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez
    Hidroksit (OH-)
    Alkali :):):):)ller (IA), toprak alkali :):):):)ller (IIA)ve NH4+ ile yaptığı bileşikler hariç diğer :):):):)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez

    05. Yanma Reaksiyonları

    Yanma reaksiyonları kimyasal bir bileşiğin oksijen atomu ile reaksiyona girmesi sonucunda gerçekleşir.

    CH4 + O2 à CO2 + H2O
    C2H6 + O2 à CO2 + H2O
    C6H12O6 + O2 à CO2 + H2O
    C2H5OH + O2 à CO2 + H2O

    Aşağıdaki reaksiyonların hangi tip reaksiyonlar olduğunu bulunuz
    • 2Fe + O2 à2FeO ​
    • 4Fe + 3O2 à2Fe2O3 ​
    • 2C4H10 + 13O2 à8CO2 + 10H2O ​
    • Ca(OH)2 + H3PO4 àCa3(PO4)2 + H2O ​
    • 2NaCl à2Na + Cl2 ​
    • 2Na + H2O à2NaOH + H2 ​
    • N2 + 3H2 à2NH3 ​
    • HCl + FeS àFeCl2 + H2S ​
    • Fe + CuSO4 àFeSO4 + Cu ​
    • 2P + 3Cl2 à2PCl3 ​
    • HCl + AgNO3 àHNO3 + AgCl ​
    • C7H16 + 11O2 à7CO2 + 8H2O ​
    • P4O10 + 6H2Oà4H3PO4 ​
    • 3Fe + 4H2O àFe3O4 + 4H2 ​
    • 2H3PO4 àH4P2O7 + H2O ​
    • Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 à2Al(OH)3 + 3CaSO4 ​
    • CaC2 + 2H2O àC2H2 + Ca(OH)2 ​
    • Fe2O3 + 3C à3CO + 2Fe ​
    • 2MgNH4PO4 àMg2P2O7 + 2NH3 + H2O ​
    • 2As + 6NaOH à2Na3AsO3 + 3H2 ​
    • C10H16 + 8Cl2 à10C + 16HCl ​
    • AgNO3 + Cu àCuNO3 + Ag ​
    Cevaplar
    • Sentez reaksiyonları
    • Sentez reaksiyonları
    • Yanma reaksiyonları
    • Çift atom yerdeğiştirme
    • Ayrışma reaksiyonları
    • Tek atom yerdeğiştirme
    • Sentez reaksiyonları
    • Çift atom yerdeğiştirme
    • Tek atom yerdeğiştirme
    • Sentez reaksiyonları
    • Çift atom yerdeğiştirme
    • Yanma reaksiyonu
    • Sentez reaksiyonları
    • Tek atom yerdeğiştirme
    • Ayrışma reaksiyonları
    • Çift atom yerdeğiştirme
    • Çift atom yerdeğiştirme
    • Tek atom yerdeğiştirme
    • Ayrışma reaksiyonları
    • Tek atom yerdeğiştirme
    • Tek atom yerdeğiştirme
    • Tek atom yerdeğiştirme
    06. Yükseltgenme İndirgenme Reaksiyonları

    Elektron transferi ile gerçekleşen bir reaksiyondur.

    Yükseltgenme olayı atomun elektron kaybetmesi ile veya oksidasyon sayısının artması ile gerçekleşirken indirgenme olayı ise atomun elektron kazanması ile veya oksidasyon sayısının azalması ile gerçekleşir.

    S +O2 à S O2
    0 0 4+ 2-

    Yukarıdaki reaksiyonda kükürtün oksidasyon sayısı 0’dan 4+’e yükselmiştir. Kükürt yükseltgenmiştir denir. Oksijenin ise oksidasyon sayısı 0’dan -2’ye azalmıştır (2 elektron kazanmıştır). Oksijen indirgenmiştir. Bu tür reaksiyonlarda bir atom kendi kendine indirgenemez veya yükseltgenemez. Yükseltegenen atom aynı zamanda indirgen ajan olarak bilinir. Tam tersine indirgenen atom aynı zamanda yükseltgen ajandır. Bu tür elektron alış verişi olan reaksiyonlara redoks tepkimeleri denir.

    Bu tür reaksiyonlarda hesap yapılabilmesi için öncelikle atomların veya bileşiklerin oksidayon sayılarının bilinmesi gerekmektedir. Genel olarak şu şekilde sınıflandırılabilir.
    • Elementel haldeki ( O2, Na, H2, P4) tüm atomların oksidasyon sayısı 0 dır
    • Basit iyonlarda oksidasyon sayısı iyonun sahip olduğu yüke eşittir (Cl- = -1, Na+ = +1)
    • Hidrojen bir çok reaksiyonda +1 oksidasyon sayısına sahiptir.
    • Oksijen içeren bileşiklerde oksijen genellikle -2 oksidasyon basamağına sahiptir. Fakat peroksit bileşiklerinde oksijen -1 oksidasyon basamağına sahiptir.
    • Flor -1 oksidasyon sayısına sahiptir.
    Yukarıdaki temel kurallar eşliğinde bileşiği oluşturan atomların oksidayon basamakları hesaplanabilir. Burada öncelikle bileğin toplam oksidasyon sayısına bakılmalıdır. Yani eğer yüksiz bir bileşikse toplam oksidasyon sayısı o’ dır. Veya (-) yüklü bir bileşikse toplam oksidasyon basamağı (-1) dir.

    K2CO3 yüksüz bir bileşik olduğu için toplam oksidasyon basamağı 0’ dır. Yani bileşiği oluşturan elementlerin elektronlarının toplamı 0 olmalıdır. Oksijenin -2 oksidasyon basamağına sahip olduğunu söylemiştik. Bileşikte 3 tane oksijen olduğundan ,oksijenden gelen elektron sayısı 3 x (-2)= -6 dır.
    K 1+ oksidasyon basamağına sahiptir. Potasyumdan gelen elektron sayısı 2 x (+1)= +2. Buradan karbonun oksidayon sayısını bulabiliriz.

    (-6) + (+2) + (x) = 0

    x = +4 olmalıdır.

    HSO4 - örneğinde ise bileşiğin toplam oksidasyon sayısı -1 dir .

    Hidrojenin oksidasyon basamağı +1, oksijenin oksidasyon basamağı (-2) x 4 = 8

    Kükürtün oksidasyon basamağı bulunabilir. (+1) + (-8) + (x) = -1

    x = +6

    Eğer kükürt S2 şeklinde olsaydı o zaman (2x) demeliydik.

    Yukarıda bahsedilenleri bir örnek üzerinde uygulayabiliriz.

    Fe2O3 + 3CO à 2Fe + 3CO2

    Fe2O3 bileşiğinde oksijenin oksidasyon sayısının -2 olduğunu ve bileşiğin toplam oksidayon sayısının 0 olduğunu biliyoruz
    3 x (-2) + (2x)= 0
    x= +3 (demirin oksidasyon basamağı)

    Fe’ nin oksidasyon sayısı +3’den 0’ azalmış, yani elektron kaybetmiş, yani indirgenmiş, bu nedenlede yükseltgen ajan

    CO bileşiğindeki karbonun oksidasyon sayısı (-2) + (x) = 0
    X= +2 (karbonun oksidasyon sayısı)

    CO2 bileşiğindeki karbonun oksidasyon sayısı 2 x (-2) + (x) = 0
    X= +4 (karbonun oksidasyon sayısı)

    C’ nin oksidasyon sayısı +2’den +4’ e yükselmiş , yani elektron kazanmış, yani yükseltgenmiş, bu nedenlede indirgen ajan.

    06.01 Redoks Tepkimelerinin Eşitlenmesi

    06.01.01 Reaksiyon Asidik çözeltide gerçekleşiyor ise

    1. Öncelikle verilen reaksiyonun yarı basamak reaksiyonları yazılarak atomların gerekli stokiyometrik dengeleri sağlanır.

    MnO4- + As4O6à Mn2+ + H3AsO4 (ana reaksiyon)

    MnO4- à Mn2+ (Mn +7 den +2 ye indirgeniyor)

    As4O6à 4H3AsO4 (As +3 den +5e yükseltgeniyor)

    2. Reaksiyondaki Oksijen ve hidrojen dengeleri sağlanır.
    • Eğer reaksiyon asidik ortamda oluşuyorsa her oksijen atomu için reaksiyonun karşı tarafına 1 H2O molekülü eklenir. Hidrojen dengesini sağlamak içinde su eklenen tarafın zıt tarafına gerektiği kadar H+ iyonu eklenir.
    8H+ +MnO4- à Mn2+ + 4 H2O

    10 H2O + As4O6à 4H3AsO4 + 8H+
    (reaksiyonun sağ tarafında 16 oksijen, sol tarafında 6 oksijen bulunmaktadır. Bu nedenle sol tarafa 10 H2O eklenmelidir)

    3. Herbir ara reaksiyondaki, reaksiyonun sağında ve solundaki yükü eşitlemek için gerekli tarafa elektron eklenir.
    8H+ +MnO4- à Mn2+ + 4 H2O

    8 + (-1) = +7
    +7= +2 à 5e + (+7) =+2à ( +2) = +2

    5e + 8H+ +MnO4- à Mn2+ + 4 H2O
    10 H2O + As4O6à 4H3AsO4 + 8H+ + 8e

    4. İki yarı tepkimenin elektronlarını aynı yapıp yok edebilmek için gerekli katsayı ile çarpılır ve yarı tepkimelere taraf tarafa toplanır

    8x ( 5e + 8H+ +MnO4- à Mn2+ + 4 H2O )
    5 x( 10 H2O + As4O6à 4H3AsO4 + 8H+ + 8e)

    40e + 64H+ +8MnO4- à 8Mn2+ + 32H2O )
    50 H2O + 5As4O6à 20H3AsO4 + 40H+ + 40e
    _________________________________________
    24H+ +8MnO4- + 5As4O6 + 18 H2O à 8Mn2+ + 20H3AsO4

    06.01.02 Reaksiyon Bazik Çözeltide Gerçekleşiyor ise

    1. Öncelikle verilen reaksiyonun yarı basamak reaksiyonları yazılarak atomların gerekli stokiyometrik dengeleri sağlanır.

    MnO4- + N2H4à MnO2 + N2 (ana reaksiyon)

    MnO4- à MnO2

    N2H4à N2

    2.
    Reaksiyondaki Oksijen ve hidrojen dengeleri sağlanır.
    • Eğer reaksiyon bazik ortamda oluşuyorsa ise her oksijen atomu için reaksiyonun karşı tarafına 1 H2O molekülü eklenir. Eklenen suda bulunan hidrojen sayısı kadar diğer tarafa H2O molekülü eklenir. Tekrar oksijen, hidrojen eşitliğini sağlamak için eklenen su molekül kadar diğer tarafa OH- eklenir.
    • MnO4- à MnO2 + 2 H2O

    4H2O +
    MnO4- à MnO2 + 2 H2O

    4H2O +
    MnO4- à MnO2 + 2H2O + 4OH- (sağdaki ve soldaki su molekülleri birbirini götürür)

    2H2O + MnO4- à MnO2 + 4OH-

    N2H4à N2 + 4H2O (her H atomu için 1 mol H2O gerekli)

    4OH- +N2H4à N2 + 4H2O (her eklenen 1 molH2O molekülü için 1 mol OH- ters tarafa eklenir)

    3.
    Herbir ara reaksiyondaki, reaksiyonun sağında ve solundaki yükü eşitlemek için gerekli tarafa elektron eklenir.

    2H2O +
    MnO4- à MnO2 + 4OH-

    (-1) = - 4
    (-1) + 3e = - 4

    3e + 2H2O + MnO4- à MnO2 + 4OH-

    4OH- +N2H4à N2 + 4H2O

    (-4) = O
    (-4) = O +4e
    4OH- +N2H4à N2 + 4H2O + 4e

    4. İki yarı tepkimenin elektronlarını aynı yapıp yok edebilmek için gerekli katsayı ile çarpılır ve yarı tepkimelere taraf tarafa toplanır

    4 x (3e + 2H2O + MnO4- à MnO2 + 4OH-)
    3 x (4OH- +N2H4à N2 + 4H2O + 4e)
    12e + 8H2O + 4 MnO4- à 4 MnO2 + 16OH-)
    12OH- + 3N2H4à 3N2 + 12H2O + 12e

     
    Son düzenleme moderatör tarafından: 16 Şubat 2008