Kimyasal Tepkime (Kimyasal Reaksiyon) Nedir? (Kimyasal Tepkime Çeşitleri, Özellikleri, Denkleştirme)

Kimyasal tepkime ya da Kimyasal reaksiyon; en az iki elementin birbiriyle etkileşmesi ve elektron alışverişi yapması olayıdır. Bu olay sonucunda bileşikteki atom sayısı, dizilişi, bağ türü (iyonik-kovalent) ve cinsleri değişebilir. Dolayısıyla tepkime sonucunda fiziksel ve kimyasal özellikleri, tepkimeye giren maddelerden tamamen farklı maddeler oluşur.

Günlük hayatta çevremize baktığımızda binlerce kimyasal olayın gerçekleştiği görülebilir. Örneğin; binlerce yıldır insanların yaşamını devam ettirebilmesi için gereken su yanıcı ve gaz olan oksijen ile yakıcı ve yine gaz bir madde olan hidrojen atomlarının belirli bir miktarda birbirleriyle etkileşimi sonucunda söndürücü bir madde olan sıvı su meydana gelir (H2O). Bunun yanında yanma, çürüme, mayalanma gibi olayların her biri kimyasal olaylardır.

Kimyasal tepkimeler, tepkimeye giren elementlerin simgeleri ve bileşik formülleri kullanılarak ifade edilir. Tepkimeye giren maddelere “reaktifler” tepkime sonucu oluşan maddelere ise “ürünler” adı verilir. Bu bilgiler ışığında reaksiyon genel olarak;

  • Reaktifler → Ürünler

şeklinde ifade edilir. Örneğin; A ve B maddeleri tepkimeye giren maddeler, C ve D maddeleri de ürünler olarak kabul edilirse, kimyasal tepkimenin formül olarak gösterimi;

  • xA + yB →  tC + zD şeklinde olur. Burada; x, y, t, z katsayıları ifade eder ve genelde birer tamsayıdır. 

Benzer şekilde 25°C’de hidrojen ve oksijen gazlarından suyun oluşumu;

  • H2(gaz) + 1/2O(gaz) → H2O(sıvı) tepkimesi ile ifade edilir.

Atom ve moleküllerden kaçar tanesinin tepkimeye girdiği, çıktığı veya maddesel hali “katı (k), sıvı (s), gaz (g)” olarak parantez içinde sağ alta yazılır. Kat sayı 1 ise yazılmaz.

Kimyasal Tepkime Çeşitleri

Yanma (oksitlenme) tepkimeleri

Yanma ya da oksitlenme tepkimeleri, oksijen gazı ile etkileşimdir. Birçok element ya da bileşik O2 ile kolayca tepkimeye girerek yanar/oksitlenir. Örnek olarak; C, H2 ve S elementleri sırasıyla CO, CO2, H2O, SO2, SO2 ve SO3 bileşiklerini oluşturarak yanarlar. Bu tepkimeler;

  • C + 1/2O2 → CO (Karbonmonoksit)
  • C + O2 → CO2 (Karbondioksit)
  • 2H2 + O2 → 2H2O (2 adet su molekülü)
  • S + O2 → SO2 (Kükürtdioksit)
  • 2SO2 + O2 → 2SO3 şeklinde ifade edebilirler.

Bu tepkimelere dikkat edilirse her zaman C sayısı kadar CO2, S sayısı kadar SO2 veya SO3, hidrojen atomu sayısının yarısı kadar su oluşmaktadır.

Ayrışma (analiz) tepkimeleri

Bir bileşiğin kendisinden daha basit yapılı bileşiklere ya da elemente ayrıştırma tepkimeleridir. Ayrıştırma reaksiyonlarının gerçekleşebilmesi için enerji gerekir ve endotermik (ısı alan) tepkimeler olarak adlandırılır. Bu tip tepkimelerin bazı örnekleri;

2A grubu karbonatları ve bikarbonatlar ısı ile ayrışırken 1A grubu karbonatları ayrışmaz.

  • CaCo3(k) → CaO(g) + CO2(g)
  • 2NaHCO3(k) → Na2CO3 (k) + CO2(g) + H2O(g)

Ayrıca elektroliz tepkimeleri de bu gruba girer. Örneğin; H2O’nun elektrolizi sonucu H2 ve O2 gazları oluşur.

Birleşme (sentez) tepkimeleri

Birden fazla element ya da bileşiğin etkileşerek yeni bileşikler oluşturduğu tepkimelerdir. Sentez tepkimeleri analiz tepkimelerinin tersi olup genellikle ekzotermik (ısı yayan) tepkimelerdir. Örneğin; H2 ve O2 gazları birleşerek H2O bileşiğini oluşturmaları bir sentez tepkimesidir. Sentez tepkimelerinin bazı örnekleri;

  • 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(s)
  • Fe(k) + S(k) → FeS(k)

Yer değiştirme tepkimeleri

Yer değiştirme tepkimeleri elementlerin aktifliği ile ilgili olan tepkimelerdir. Aktifliği büyük olan elementler, aktifliği küçük olan elementler ile yer değiştirirler. Bu tip reaksiyonların doğru tahmin edilebilmesi için elementlerin aktifliklerinin bilinmesi gerekir. Hidrojen atomundan daha kolay elektron veren metaller aktif metal daha zor elektron veren metaller ise soy ve yarı soy metallerdir. Yarı soy metaller Cu, Hg ve Ag, soy metaller ise Au ve Pt’dir. Soy ve yarı soy metaller dışında kalan diğer metallerin tümü aktif metaldir. Soy ve yarı soy metallerin aktiflik sıralamaları (elektropozitiflikleri);

  • Au < Pt < Ag < Hg < Cu

Yer değiştirme tepkimelerinin bazı örnekleri aşağıda verilmiştir.

Zn(k) → CuSO4(suda) → ZN4(suda) + Cu(k)

K(k) + H2O(s) → KOH(suda) + 1/2H2(g)

Metallerin asitlerle olan tepkimeleri

Aktif metaller asitlerle tepkimeye girerek tuz ve H2 gazı oluştururlar.

  • Aktif metal + Asit → Tuz + H2(g)

Bu tip tepkimelerin bazı örnekleri aşağıda verilmiştir.

  • Na(k) + HCl(s) → NaCl(k) + 1/2H2(g)
  • Mg(k) + H2SO4 → MgSO4(k) + H2(g)

Yarı soy metallerin asitlerle olan tepkimeleri

Yarı soy metaller (Cu, Ag ve Hg) oksijensiz ortamda asitlerle tepkime vermezler ancak oksiasitlerden yükseltgen özellik gösteren H2SO4 ve HNO3 ile tepkime verirler. Bu tepkimelerde H2 gazı açığa çıkmaz çünkü bu metallerin aktifliği H2 den daha düşüktür.

  • Cu(k) + 2H2SO4(suda) → CuSO4(suda) + SO2(g) + 2H2O(s)
  • Ag(k) + 2HNO3(suda,der) → AgNO3(suda) + NO2(g) + H2O(s)

Soy metallerin asitlerle olan tepkimeleri

Soy metaller (Au, Pt) hem oksijensiz asitlerle hem de oksi asitlerden yükseltgen özellik gösteren H2SO4 ve HNO3 ile tepkime vermezler. Ancak Au yalnızca kral suyu (3HCl + HNO3) denilen HCl ve HNO3 karışımıyla tepkimeye girer.

  • Au(k) + 3HCl(suda) + HNO(suda) → AuCl3(suda) + NO(g) + 2H2O(s)

Amfoter metallerin bazlarla olan tepkimeleri

Al, Zn, Cr, Pb ve Sn metalleri hem asitlerle hem de bazlarla tepkimeye girdikleri için amfoter metaller olarak adlandırılırlar. Bu metallerin asitlerle olan tepkimeleri daha önceden verildiği için burada sadece bazlarla olan tepkime örnekleri verilecektir.

  • Amfoter metal + Baz → Tuz + Hidrojen Gazı
  • Zn(k) + 2NaOH(suda) → Na2ZnO(suda) + H2(g)

Nötrleşme tepkimeleri

Asit-baz tepkimeleri nötrleşme tepkimeleri olarak adlandırılır. Bu tepkimeler ekzotermiktir. Tepkimelerde ürün olarak genelde tuz ve su oluşur. Genel olarak aşağıdaki şekilde gösterilen bu tip tepkimelerin bazı örnekleri aşağıda verilmiştir.

  • Asit + Baz → Tuz + Su
  • HCl + NaOH → NaCl + H2O

Kimyasal Tepkimelerde Denkleştirme

Kimyasal tepkimelerde denkleştirme işlemi, kütlenin korunum kanununda faydanalanarak yapılır.

Kütlenin korunumu kanuna göre;

Bir kimyasal tepkimede reaksiyona giren maddenin atom sayısı ve çeşitleri her zaman korunur. Dolayısıyla bir tepkimede her zaman;

  • Reaktiflerin (tepkimeye girenler) atom sayısı ve çeşidi = Ürünlerin atom sayısı ve çeşididir.

Tepkimede atom sayısı ve çeşidi korunduğundan dolayı kütle de korunur. Dolayısıyla her zaman;

  • Reaktiflerin kütlesi = Ürünlerin kütlesi

Atom sayısı ve çeşidinin korunmasından faydalanılarak bir çok kimyasal tepkime kolayca denkleştirilebilir. Örneğin, CH4 ve O2nin CO2ve H2O ya dönüşme tepkimesi;

  • CH4 + O2  → CO2 + H2O şeklinde yazılır.

Daha sonra atom sayılarını eşitlemek için O2 ve H2O’nun başına 2 katsayısı konarak reaksiyon denkleştirilir ve aşağıdaki şekilde yazılır.

  • CH4 + 2O2  → CO2 + 2H2O

Sabit oranlar kanununa göre ise;

Bir kimyasal tepkimede bulunan maddelerin (element, bileşik, iyon) miktarı (mol sayısı, atom sayısı, molekül sayısı, kütle, gazlarda hacim ve basınç) arasında sabit bir oran vardır.

Ayrıca bakın;

Kaynak ve ileri okuma;