Katlı oranlar kanunu. 2H 2 + O 2 H 2 O Sabit Oran ( 4 g 32 g 36 g. 2 g 16 g 18 g. 1 g 8 g 9 g. 8 g 64 g 72 g. N 2 + 3H 2 2NH 3 Sabit Oran (

Transkript

1 Sabit oranlar kanunu Bir bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında sabit bir oran vardır. Bu sabit oranın varlığı ilk defa 799 tarihinde Praust tarafından bulunmuş ve sabit oranlar kanunu şeklinde ifade edilmiştir. Dolayısıyla bu kanuna göre bir bileşiği oluşturmak üzere birbirleriyle birleşen elementlerin miktarları bu sabit oranın ya ast katları veya üst katları şeklinde olacaktır. Aşağıdaki örneklerde görüldüğü gibi H O ve NH ü oluşturmak üzere birbirleriyle birleşen hidrojen-oksijen ve azothidrojen kütleleri arasındaki oran daima sabittir. H + O H O Sabit Oran ( mh mo ) g g 6 g g 6 g g g g 9 g g 6 g 7 g N + H NH Sabit Oran ( mn mh ) g 6 g g g g 7 g 56 g g 6 g Katlı oranlar kanunu İki element birden fazla bileşik yaptığında, bu bileşiklerin tümünde elementlerden birinin miktarı sabit tutulduğunda, diğer elementin miktarları arasında katlı bir oranın olduğu görülür. Dolayısıyla katlı oranlar kanununun uygulanabilmesi için ; bileşiklerde yalnız iki cins element olmalı ve bileşiklerin basit formülleri aynı olmamalıdır. Aşağıdaki örneklerde görüldüğü gibi azot ve oksijen elementlerinin

2 oluşturduğu bileşiklerde aynı miktar azotla birleşen oksijen miktarları arasında katlı bir oran vardır. Örnekler: / FeO Fe O Bileşikler Aynı miktar azotla birleşen oksijen miktarı N O NO N O N O N O 5 5 CO CO / CH C H 6 X ve Y elementleri arasında oluşan iki ayrı bileşiğin birincisinde 0,7 g X ile 0, g Y, ikincisinde ise, g X ile g Y birleşmektedir. Birinci bileşiğin formülü XY ise ikinci bileşiğin formülünü bulunuz. Çözüm:. bileşikte 0,7 g X ile 0, g Y birleştiğine göre; X 0,7 Y 0,. bileşikte, g X ile g Y birleştiğine göre; X, Y şeklinde yazılarak X miktarları eşitlenir. / X X 0,7, Y Y 0,,6 Aynı miktar X ile birleşen Y miktarlarının oranları her iki bileşikte de aynı miktarda X bulunduğuna göre,. bileşik XY ise. bileşik XY n olur. Buradan Y miktarları birbirine oranlanırsa;,6 n eşitliğinden n=,5 olarak bulunur. n yerine yazılırsa X Y,5, dolayısıyla. bileşiğin formülü X Y 5 olarak bulunur. Stokiyometri

3 Stokiyometri, element ölçme anlamına gelir ve Yunanca, stocheion (element) ve metron (ölçme) kelimelerinden türemiştir. Dolayısıyla stokiyometri kimyasal tepkimelerde reaktant ve ürünlerin nicelikleri (atom sayısı, molekül sayısı, mol sayısı, gazlarda basınç ve hacim) arasındaki sabit orandan faydalanarak hesaplamalar yapmamız demektir. Aşağıdaki tepkimede bu sabit oranlar görünmektedir. Bu oranlardan faydalanılarak kimyasal hesaplamalar rahatlıkla yapılabilir. Ancak stokiyometrik hesaplamaların yapılabilmesi için kimyasal kanunlar ve mol hesaplamalarının iyi bilinmesi gerektiği de unutulmamalıdır. N (g) + H (g) NH (g) Kimyasal tepkimelerde mol mol mol Mol korunmayabilir g 6 g g Kütle korunur P atm P atm P atm Basınç korunmayabilir V lt V lt V lt Hacim korunmayabilir atom 6 atom atom Atom sayısı ve cinsi korunur Mol - Mol Problemleri Mol - Mol Problemlerinde, reaksiyonda yer alan ve mol sayısı bilinen bir maddenin yardımıyla, mol sayısı bilinmeyen başka bir maddenin mol sayısı bulunur. Söz konusu iki madde de reaktant veya ürün olabilir. Bilindiği gibi molekül ve atom sayısı mol ile doğru orantılı olduğundan, bu tip problemlerde mol sayısı kolayca taneciğe çevrilebilir. N (g) + H (g) NH (g) tepkimesine göre 0, mol azot gazı ile yeteri kadar hidrojen gazından tam verimle en çok kaç mol amonyak gazı elde edilir?

4 Mol - Kütle Problemleri Bu tip problemlerde, mol sayısı bilinen bir maddenin mol sayısı yardımıyla tepkimede bulunan başka maddelerin kütleleri arasındaki ilişkiden yararlanılarak hesaplamalar yapılır. Yeteri kadar azot gazı ile 0, mol hidrojen gazından tam verimle en çok kaç gram amonyak elde edileceğini hesaplayınız. Kütle - Kütle Problemleri Kütle - kütle problemlerinde, kütlesi bilinen bir maddenin yardımıyla tepkimede bulunan başka maddelerin kütleleri arasındaki ilişkiden yararlanılarak hesaplamalar yapılır. Yeteri kadar azot gazı ile 0,6 g hidrojen gazından tam verimle en çok kaç gram amonyak elde edileceğini hesaplayınız. Hacim - Hacim ve Basınç - Basınç Problemleri Aynı şartlarda gazların mol sayıları ile hacimleri veya aynı sıcaklık ve hacimde gazların mol sayıları ile basınçları arasında doğru orantı olduğuna göre (Bölüm XX) stokiyometrik hesaplamalarda gazların hacimleri ve basınçları arasındaki sabit oranlardan yararlanılarak hesaplamalar yapılabilir. Bu tip problemlerde, gaz halindeki bir maddenin hacmi veya basıncı yardımı ile gaz halindeki başka maddelerin hacmi yada basıncı arasındaki ilişki yardımıyla hesaplamalar yapılır. Aynı şartlarda 0, lt azot gazı ile yeteri kadar hidrojen gazından tam verimle en çok kaç lt amonyak gazı elde edilebileceğini hesaplayınız. Aynı şartlarda 00 mmhg basınç yapan azot gazı ile yeteri kadar hidrojen gazından tam verimle elde edilen amonyak gazının aynı şartlardaki basıncı kaç mmhg dır?

5 5 Sınırlayıcı Reaktif Problemleri Bir çok kimyasal reaksiyonda reaktantlar denkleştirilmiş denklemdeki oranlarda ortama konulmamış olabilir. Böyle durumlarda reaktantlardan birinin ( den fazla reaktant varsa birden fazlada olabilir) artması söz konusudur. Bir tepkimede ilk tüketilen reaktant oluşacak ürün veya ürünlerin maksimum miktarlarını belirleyeceğinden dolayı "sınırlayıcı reaktif" adını alır. Bu reaktif tüketildiğinde tepkime durduğundan dolayı diğer reaktif artmış olur. Sınırlayıcı reaktif, reaksiyonda ilk önce tüketilen ve dolayısıyla reaksiyonun durmasını sağlayan reaktiftir. 0, mol azot gazı ile 0,6 mol hidrojen gazından tam verimle en çok kaç mol amonyak elde edilir. Hangisinde kaç mol artar? Yüzde Verim Stokiyometri problemlerinde çoğu reaksiyonun yan ürün oluşumu, reaksiyonun tamamlanamaması veya deneysel hatalardan dolayı tam verimle gerçekleşememesinden teorik olarak hesaplanan ürün miktarı, gerçekte elde edilen miktar ile genellikle aynı değildir. Bu faktörlerin hepsi sonuçta ürün miktarında azalmaya neden olur. Bundan dolayı reaksiyonlarda çoğu zaman yüzde verim hesaplanır. Yüzde verimin hesaplanmasında aşağıdaki formülü kullanılır. Gerçek verim Yüzde verim.00 Teorik verim CaF + H SO CaSO + HF Yukarıdaki reaksiyona göre,9 g CaF, aşırı miktarda H SO ile reaksiyona girdiğinde, 0,5 g HF elde edilmektedir. Buna göre yüzde verimi hesaplayınız. Al + O Al O Yukarıdaki denkleme göre, 5 g Al'den 9, g Al O elde edilmiştir. Tepkimenin yüzde verimini hesaplayınız.