GAZLAR GAZLARIN ÖZELLİKLERİ

Transkript

1 GAZLARDAKİ NİCELİKLER A. MOL SAYISI Saf maddelerin mol sayısı (n), kütlesinin, mol kütlesine bölünmesi ile bulunur. Mol Kütlesi = Kütle Mol Kütlesi Mol sayısı, tanecik sayısından da bulunur. 1 mol saf madde 6,02 x tanecik içerir. B. HACİM SAYISI Maddenin uzayda kapladığı yerdir. Litre, mililitre gibi birimleri vardır. Birimler arasında, 1000 cm 3 = 1000 ml = 1 L = 1 dm 3 eşitliği vardır. Gazların hacmi kabın hacmine eşittir. C. SICAKLIK Sıcaklık ölçen aletlere termometre adı verilir. Kelvin (K) ve selsiyus ( C) çok kullanılan sıcaklık ölçüleridir. Kelvin sıcaklığına mutlak sıcaklık denir. Bu iki ölçek arasında K = C denkliği vardır. 0 K sıcaklığına mutlak sıfır denir. Mutlak sıfır noktasında gaz molekülleri hareketsiz, kinetik enerjileri sıfırdır. 1

2 Mutlak sıfırın değeri, 0 C sıcaklığı ise, K = C K = C = C K = C = 273 dir. K = 273 Olarak bulunur. Şu ana kadar deneysel olarak mutlak sıfır sıcaklığına ulaşılamamıştır. C ile K arasındaki grafikler aşağıdaki gibi olur. SORU 1 Kaynama noktaları aşağıda verilen maddelerden hangisinin kaynama sıcaklığı ( C) en yüksektir? A) 0 C B) 27 C C) 30 K D) 77 K E) 298 K 2

3 SORU 2 Kelvin (K) ve derece selsiyus ( C) çok kullanılan sıcaklık ölçüleridir. Buna göre kelvin ve derece selsiyus cinsinden birimlerle verilen aşağıdaki hangi sıcaklık değeri en yüksektir? A) 273 C B) 27 C C) 77 K D) 546 K E) 300 C 3

4 D. GAZLARIN MOLAR HACMİ Farklı maddelerin katı ve sıvı hâllerinde, aynı şartlarda mol sayıları ile hacimleri arasında bir ilişki yoktur. Ancak gaz hâldeki maddelerin aynı şartlarda eşit molleri, aynı hacimdedir. Buna göre, gaz hâlindeki herhangi bir maddenin Avogadro sayısı kadar taneciğinin, yani 1 molünün kapladığı hacme molar hacim denir. Normal şartlar altında (0 C sıcaklık ve 1 atm basınca normal şartlar veya normal koşullar denir) bulunan bütün gazların 1 er molleri 22,4 L hacim kaplar. 1 mol He gazı normal koşullarda 22,4 L dir. 1 mol H 2 gazı normal koşullarda 22,4 L dir. 1 mol SO 3 gazı normal koşullarda 22,4 L dir. 1 mol H 2 O(s) normal koşullarda 22,4 L değildir. 1 mol C(k) atomu normal koşullarda 22,4 L değildir. 1 mol NaCl(k) normal koşullarda 22,4 L değildir. Normal koşullardaki hacmi bilinen bir gazın mol sayısı (n), n = V 22,4 4

5 SORU 3 Normal koşullarda 6,72 L hacim kaplayan Cl 2 gazı kaç moldür? A) 0,1 B) 0,2 C) 0,3 D) 1,2 E) 1,8 5

6 SORU 4 Normal koşullarda hacmi 13,44 litre olan N 2 O 5 gazı kaç gramdır? (N: 14, O: 16) A) 5,4 B) 10,8 C) 32,4 D) 43,2 E) 64,8 6

7 SORU 5 İdeal pistonlu kapta bulunan He gazının sıcaklığı artırıldığında I. Hacim II. Basıncı III. Tanecik sayısı Niceliklerinden hangileri değişmez? İdeal piston He (g) A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) II ve III 7

8 D. BASINÇ Basınç birim yüzeye uygulanan kuvvet olarak tanımlanır. Bir gazın basıncı, bu gazın kabın çeperlerine uyguladığı kuvvetin kabın yüzey alanına bölümüne eşittir. Basınç = Kuvvet Alan Basıncın birimi SI birim sisteminde paskal (Pa) dır ve metrekare başına bir Newton olarak tanımlanır. 1 P = 1 N m 2 Kimyacılar genellikle gaz basınçlarını atmosfer basıncı ile karşılaştırılarak ölçerler. a. Atmosfer Basıncı Normal olarak hava ne kadar yoğun ise uyguladığı basınçta o kadar büyük olur. Atmosfer basıncı dünyanın atmosferi tarafından uygulanan basınçtır. Atmosfer basıncının gerçek değeri, mekâna, sıcaklığa ve hava koşullarına bağlı olarak değişir. Örnek: Atmosfer, dünyanın yüzeyine yakın yerlerinde, yüksek yerlere oranla daha yoğundur. Dolayısıyla yükseklere çıkıldıkça basınç düşer. Barometre, atmosferin yer yüzeyine uyguladığı basıncı ölçmek için kullanılır. Basit bir barometre, bir ucu kapalı ve içi hava dolu uzun bir cam tüpten 8

9 oluşur. Eğer tüp dikkatlice ters çevrilip içine hiç hava girmeyecek şekilde cıva dolu bir kaba konulursa bir miktar cıva tüpten dolu kaba geçer ve tüpün tepesinde bir boşluk oluşturur. Tüpün içinde kalan cıvanın ağırlığı kabın içindeki cıvanın yüzeyine uygulanan atmosfer basıncı ile dengelenir. Standart Atmosfer Basıncı(1 atm): Deniz seviyesinde 0 o C de tam olarak 760 mm yüksekliğinde bir cıva sütunun basıncına eşdeğerdir. Diğer bir deyişle standart atmosfer 760 mmhg lik bir basınca eşittir. Burada mmhg, 1 mm yüksekliğindeki cıva sütunu tarafından uygulanan basıncı gösterir. 1 atm =760 mmhg = 760 torr =76 cmhg Atmosfer basıncı h = 760 mm Tüm sıvılar atmosfer basıncını dengeler. Bu nedenle; P atm = P sıvı = P cıva d cıva.p cıva = d sıvı.p sıvı 1 atm = 76 cmhg = 760 mmhg = 760 torr 1 atm = N/m 2 = Paskal (Pa) 1 bar = 105 Paskal 1 paskal = 1 kg.m 1.s 2 1 atm = 1,01325 bar 9

10 SORU 6 Bir X gazının basıncı 228 cmhg olarak ölçülmüştür. Basıncın atm, paskal ve bar birimlerinden değerleri aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? atm paskal bar A) ,03975 B) ,03975 C) ,03975 D) ,280 E) ,5 10

11 b. Kapalı Kaplardaki Gaz Basıncının Ölçülmesi Manometre atmosfer dışındaki gazların basıncını ölçmede kullanılan bir araçtır. Manometrenin çalışma prensibi barometrekine oldukça benzerdir. İki çeşit manometre vardır. Kapalı-Tüplü manometre: Atmosfer basıncına eşit veya büyük basınçları ölçmek için kullanılır. Gaz h Boş Gaz Boş Xgaz h Ygaz Pgaz = h cıva cıva cıva h = 0 P = 0 Cam balonda gaz yoktur. cıva P X = h cıva + P Y Açık-Tüplü manometre: atmosfer basıncının altındaki basınçları ölçmek kullanılır. P hava P hava P hava Gaz Gaz h Gaz h cıva cıva cıva P gaz = P hava P gaz = h + P hava 11 P gaz + h = P hava

12 Gaz GAZLAR GAZLARIN ÖZELLİKLERİ Pistonlu Kaplarda Gaz Basıncı: İdeal kaygan pistonlu kaplarda, kap gaz basıncı ile açık hava basıncı birbirini dengeler. Phava İdeal kaygan piston Gaz Phava Gaz İdeal kaygan piston Gaz İdeal kaygan piston Phava Pgaz = Phava Pgaz = Phava Pgaz = Phava Not:Pistonun ağırlığı Önemsizdir. Tüp İçine Cıva İle Hapsedilmiş Gazın Basıncı cıva h cıva I.Konum:Tüp dik tutulmuş Pgaz = Phava + hcıva Gaz basıncı açık hava basıncından büyüktür. Gaz h II.Konum:Tüp yatay tutulmuş Pgaz = Phava Gaz basıncı açık hava basıncına eşittir. cıva Gaz h h cıva Gaz III.Konum:Ters çevrilmiş ise, Pgaz = Phava - hcıva Açık hava basıncı gaz basıncından büyüktür. IV. Konum:Tüp açısı ile eğik tutulmuş ise, Pgaz = Phava + hcıva.sin Gaz basıncı açık hava basıncından büyüktür. 12

13 SORU 7 Basıncı 780 mmhg olan H 2 gazı ile dolu bir balon içinde cıva yerine su bulunan açık uçlu bir manometreye bağlanmıştır. Dış basıncın 760 mmhg olduğu bir ortamda, bu manometrenin kollarındaki su düzeyleri aşağıdakilerden hangisinde gösterildiği gibi olur. (d su :1 gr/cm 3, d cıva : 13,6 gr/cm 3 ) (ÖSS 1992) A-) H 2 (g) B-) H 2 (g) C-) H 2 (g) 2,0 cm 2,0 cm (2,0.1,36) cm D-) E-) H 2 (g) (2,0.13,6) cm H 2 (g) 2,0/13,6 cm 13

14 SORU 8 Gaz moleküllerinin kendi öz hacimlerinin moleküller arasındaki boşluk yanında ihmal edildiği ve moleküller arasındaki etkileşimin en az olduğu gazlar aşağıdakilerden hangisidir? A-) Su molekülleri B-) Buhar molekülleri C-) İdeal gaz D-) Sıkıştırılmış gaz E-)Sıvılaştırılmış gaz SORU 9 Barometreler açık hava basıncını ölçen aletlerdir. Barometrelerde kullanılan sıvının borudaki yüksekliği, I. Sıvının yoğunluğuna II. Barometrenin bulunduğu yerin yüksekliğine III. Barometredeki cam borunun çapına Niceliklerinden hangilerine bağlıdır? A-) Yalnız I B-) Yalnız II C-) Yalnız III D-) I ve II E-)I, II ve III 14

15 SORU 10 Gazlarla için, aşağıdaki özelliklerden hangisi yanlıştır? A-) Gazlar sınırsız yayılma özelliğine sahiptirler. B-) Gazların hacmi bulundukları kabın hacmine eşittir. C-) Gazlar bulundukları kabın her tarafına aynı basıncı yaparlar. D-) Gaz molekülleri yüksek basınç ve düşük sıcaklıkta idealden saparlar. E-) Gaz moleküllerinin yayılma hızları sıcaklıkla ters basınçla doğru orantılıdır. SORU 11 Gazlarla ilgili, I. Maddenin en düzensiz halidir. II. Gazların sıvılardaki çözünürlüğü basınçla doğru orantılıdır. III. Öz kütleleri madde miktarına bağlı değildir. Yargılardan hangileri kesinlikle doğrudur? A-) Yalnız I B-) Yalnız II C-) I ve II D-) I ve III E-) II ve III 15

16 SORU 12 Aşağıdaki gazlardan hangisinin basıncı diğer dördünden daha düşüktür? (Açık hava basıncı = 76 cmhg) A-) X (g) Boşluk B-) Y(g) 38 cm Hg Hg C-) D-) Z(g) 10 cm T(g) 30 cm Hg Hg E-) E (g) 38 cm Hg 16

17 I.BOYLE MARİOTTE YASASI (n ve T Sabit İken P V İlişkisi) GAZ YASALARI Bir gaz örneğinin hacmi ile basıncı arasındaki ilişki Robert Boyle tarafından incelenmiştir. Boyle bir gaz örneğinin basıncının artırılması ile bu gazın hacminin basınçla orantılı olarak azaldığını bulmuştur. Eğer basınç iki katına çıkarılırsa, hacim yarıya iner. Eğer basınç üç katına çıkarılırsa, hacmin üçte birine düşer. Boyle yasası sabit sıcaklıkta bir gaz örneğinin hacminin, basınç ile ters orantılı olarak değiştiğini ifade eder. n ve T sabit olduğunda, P 1 V 1 = P 2 V 2 (n ve T sabit) Boyle - Mariotte yasasının grafik yorumu: P n ve T sabit P n ve T sabit P V n ve T sabit V 1 V P 17

18 II. CHARLES VE GAY LUSSAC YASASI (n ve P Sabit İken T V İlişkisi) Sıcaklığın gaz hacmi üzerinde etkisini ilk defa Fransız bilim adamları J.Charles ve J.Gay Lussac tarafından incelendi. Onların çalışmaları sabit basınçta bir gaz örneğinin hacmi ısıtıldığında artığı ve soğutulduğunda düzenli olarak azaldığını göstermiştir. Sabit basınçta sıcaklık-hacim grafiği çizildiğinde düz bir doğru elde edilir. Hacim sıfır olduğu değere kadar getirildiğinde ise, sıcaklık eksenini -273 o C olarak keser. V (ml) t o C Lord Kelvin bu olayın önemini fark etti ve gazların teorik olarak ulaşılabilecek en düşük sıcaklığı Mutlak Sıcaklık olarak tanımladı. Gazların matematiksel hesaplamalarında sıcaklık daima Kelvin cinsinden alınır. Kelvin (K) = t o C o C Charles ve Gay Lussac yasası: Bir gazın belirli bir hacminin sabit basınçta gazın mutlak sıcaklığı ile doğru orantılı olarak değişir. Sabit basınçta iki farklı hacim sıcaklık şartlarını karşılaştırıldığımızda aşağıdaki bağıntı elde edilir. V 1 / T 1 = V 2 /T 2 ( n ve P sabit) 18

19 Sabit hacimde iki farklı basınç sıcaklık şartlarını karşılaştırıldığımızda ise aşağıdaki bağıntı elde edilir. P 1 / T 1 = P 2 /T 2 ( n ve V sabit) Charles ve Gay Lussac yasası grafik yorumu: V V P P n, P sabit n, P sabit n, V sabit n, V sabit t o C K K t o C SORU 13 İdeal bir gaz sabit basınçta 27 C sıcaklıkta 15 L hacim işgal etmektedir. Sıcaklık 227 C a çıkarılırsa gazın hacmi kaç L olur? A) 5 B) 10 C) 15 D) 20 E) 25 19

20 SORU 14 Sabit hacimli bir kaptaki ideal bir gaz 0 C sıcaklıkta 38 cmhg basınç yapıyor. Sıcaklık 273 C a çıkarılırsa gazın basıncı kaç atm olur? A) 0,4 B) 0,5 C) 1,0 D) 1,5 E) 2,0 20

21 III. AVOGADRO YASASI (P ve T Sabit İken n V İlişkisi) İtalyan bilim adamı Amedeo Avogadro hipotezine göre: Aynı basınç ve sıcaklıkta farklı gazların eşit hacimleri aynı sayıda molekül/atom içerir. Verilen bir gazın hacmi mevcut moleküllerinin mol sayısı ile orantılıdır. V 1 / n 1 = V 2 /n 2 ( P ve T sabit) Uyarı: Avogadro yasasına göre iki gaz birbiriyle reaksiyona girdiğinde onların reaksiyona giren hacimleri arasında basit bir oran vardır. Örnek: 3H 2 (g) + N 2 (g) 2NH 3 (g) 3 mol 1 mol 2 mol 3 molekül 1 molekül 2 molekül 3 hacim 1 hacim 2 hacim Aynı sıcaklık ve basınçta gazların hacimleri mol sayısı ile orantılıdır. dolayısıyla mol yerine hacim, hacim yerine mol kullanılabilir. 21

22 Avogadro Yasası grafik yorumu: V P ve T sabit n Doğrunun eğimi gazın molar hacmini verir. SORU gram C 3 H 8 gazının 40 litre hacim kapladığı şartlarda 36 gram CH 4 gazı kaç litre hacim kaplar? (C: 12, H: 1) A) 48 B) 56 C) 64 D) 72 E) 80 22

23 SORU 16 Pistonlu bir silindirde, ideal davranıştaki X gazı sabit sıcaklıkta piston itilerek sıkıştırılıyor. Sıkıştırma işlemi sonunda kimyasal değişime uğramayan bu gaz ile ilgili aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? A-)Moleküllerinin ortalama hızı azalır. B-)Moleküller arası uzaklık azalır. C-)Birim hacmindeki molekül sayısı artar D-)Moleküllerinin sayısı değişmez E-)Basınç artar. (ÖSS 2000) 23

24 SORU 17 Üflenerek biraz şişirilip ağzı iple bağlanmış elastik bir balon, bulunduğu ortamdan alınarak, I. Aynı basınçta daha soğuk II. III. Aynı sıcaklıkta yükseltisi daha fazla Aynı sıcaklıkta havası boşaltılmış Ortamlardan hangilerine konulduğunda, balonun hacminin artması beklenir. A)Yalnız I B-)Yalnız II C-)Yalnız III D-)I ve II E-)II ve III (ÖSS 2002) 24

25 SORU 18 Aynı sıcaklık ve basınçtaki gazlarla ilgili bazı genellemeler şunlardır. I. Moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri eşittir. II. Hacimleri arasındaki oran, molekül sayıları arasındaki orana eşittir. III. Eşit hacimlerinin kütleleri arasındaki oran, molekül kütlelerinin arasındaki orana eşittir. Bu genellemelerden hangileri Avogadro hipotezinin sonucudur. A-)Yalnız I B-)Yalnız II C-) I ve II D-)II ve III E-)I, II ve III (ÖSS 2000) 25

26 Hacim GAZLAR GAZLARIN ÖZELLİKLERİ SORU 19 Grafikteki M ve N doğruları bir miktar ideal gazın farklı basınçlarda hacim sıcaklık değişmelerini göstermektedir. N M A 0 Sıcaklık ( o C) Bu grafikle ilgili; I. A noktası mutlak sıfır noktasıdır. II. A noktası -273 o C yi göstermektedir. III. M doğrusu daha düşük basınçta elde edilmiştir. Yargılarından hangileri doğrudur? A-)Yalnız I B-)Yalnız II C-) I ve II D-)II ve III E-) I,II ve III (ÖSS 1994) 26

27 Hacim Hacim Hacim GAZLAR GAZLARIN ÖZELLİKLERİ SORU 20 Gazların hacmi ile ilgili üç grafik şöyledir. n ve T sabit n ve P sabit P vet sabit Basınç I -273 II Mutlak sıcaklık Mol sayısı III İdeal davranıştaki gazlar için bu grafiklerden hangileri doğrudur? A-)Yalnız I B-)Yalnız II C-)I ve II D-)I ve III E-)II ve III (ÖSS 2000) 27

28 He (g) He (g) GAZLAR GAZLARIN ÖZELLİKLERİ SORU 21 Hg 5 cm 90 cm 60 cm Hg 5 cm Şekil I Şekil II Şekil I deki helyum gazı bulunan kap aynı koşullarda ters çevirilince şekil II deki durum gerçekleşiyor. Buna göre, kapların bulunduğu ortamda açık hava basıncı kaç cmhg dir? A) 45 B) 40 C) 35 D) 30 E) 25 28

29 X (g) X (g) GAZLAR GAZLARIN ÖZELLİKLERİ SORU 22 A Hg h 20 cm 90 cm 60 cm Hg h 20 cm H Şekil I Şekil II Yukardaki sistemde bir miktar X gazı şekil I deki gibi ince bir tüpte, 20 cm yükseklikteki cıva sütunu ile hapsedilmiştir. Kap aynı sıcaklıkta ve aynı ortamda ters çevrildiğinde şekil II deki durum elde ediliyor. Buna göre, tüplerin bulunduğu A kabı içerisindeki basınç kaç cmhg dir? A) 100 B) 90 C) 94 D) 85 E) 75 29

30 SORU 23 Yukarıdaki verilenlere göre sabit sıcaklıkta X gazının bulunduğu tüp I. durumdan II. duruma getirilirse h kaç cm olur? (Sin:37º=0,6) A) 8,40 B) 9,50 C) 10,5 D) 11,2 E) 15 30