Bölüm 5: Sulu Çözelti Tepkimelerine Giriş

Transkript

1 Bölüm 5: Sulu Çözelti Tepkimelerine Giriş

2 Sulu Çözeltilerin Doğası: Çözücünün su olduğu durumlarda, iyon veya moleküllerin çözücüde gelişigüzel dağılmaları sonucu sulu çözelti oluşur. Sulu çözeltilerde derişim çok düşük olmadığında iyonlar çözeltide serbest olarak hareket ederken bir miktar elektrik yükünü de taşırlar. Elektriği ileten sulu çözeltilere elektrolit denir. Suda moleküler halde çözünen maddelerin çözeltilerine ise elektrolit olmayan çözeltiler denir.

3 Kuvvetli elektrolit: Sulu çözeltilerinde %100 e yakın iyonlaşan çözeltiler. Zayıf elektrolit: İyonlaşma eğilimi düşük olan çözeltilerdir.

4 KATI İYONLAŞIRMI SUDA TAMAMEN İYONLAŞIRMI

5 Örnek: CH 3 OH, MgCl 2 ve CH 3 COOH sulu çözeltilerinin elektrik iletkenliğini kıyaslayınız. CH 3 OH : MgCl 2 : CH 3 COOH: Alkol iyonlaşmadığı için elektriği iletmez. Mg +2 ve Cl iyonlarına ayrıldığı için elektriği güçlü iletir. Suda az miktarda iyonlaşır çoğunluğu moleküler haldedir, elektriği az ilet CH 3 COOH (suda) H + (H 3 O) + (suda) + CH 3 COO (suda) MgCl 2 (suda) Mg +2 (suda) + 2Cl (suda)

6 METANOL(suda) MgCl 2 (suda) ASETİK ASİT (suda)

7 Örnek: M Al 2 (SO 4 ) 3 sulu çözeletisindeki aluminyum ve sülfat iyonları derişimi nedir? M 2x M 3x M

8 Sulu çözeltilerde meydana gelen tepkimeler: 1.Çökelme Tepkimeleri 2.Asit-Baz Tepkimeleri 3.Yük-İnd tepkimeleri

9 1. Çökelme Tepkimeleri: Bir reaksiyon sonucunda çok az çözünen ya da hiç çözünmeyen bir türün oluştuğu reaksiyonlardır. AgNO 3 (suda) + NaI (suda) AgI (k) + NaNO 3 (suda) (tam eşitlik) Ag + (suda) + NO 3 (suda) + Na + (suda) + I (suda) AgI(k) + Na + (suda) + NO 3 (suda) (iyonik eşitlik) Ag + (suda) + I (suda) AgI(k) (net eşitlik)

10 Çökelme tepkimelerinin öngörülmesi: 1. 1A Grubu katyonları (Li + hariç) ve NH 4+ katyonu tuzları suda iyi çözünür. 2. NO 3 (nitrat), ClO 4 (perklorat) ve CH 3 COO (asetat) tuzları suda çözünürler. 3. Ag (gümüş), Pb (kurşun) ve Hg(I) civa (I) tuzları suda iyi çözünmez. 4. Cl, Br ve I tuzları suda çözünür. 5. Karbonatlar (CO3 2 ), fosfatlar (PO4 3 ), hidroksitler (OH ), oksitler (O 2 ) ve sülfürler (S 2 ) suda çözünmezler, 2A Grubu katyonlarının sülfürleri ile Ca +2, Sr +2 ve Ba +2 hidroksitleri suda az çözünür. 6. Sülfatlar (ile Ca +2, Sr +2 ve Ba +2 hariç) suda çözünürler.

11 2FeCl 3 (suda) + 3H 2 S (g) Fe 2 S 3 (k) + 6HCl (suda) (sülfür tuzu çökmüş) AgNO 3 (suda) + NaCl (suda) Pb(NO 3 ) 2 (suda) + 2NaI (suda) AgCl (k) + NaNO 3 (suda) (gümüş tuzu çökmüş) PbI 2 (k) + 2NaNO 3 (suda) (kurşun tuzu çökmüş)

12 2. Asit-Baz Tepkimeleri: Asitler Ekşi tatta, bazı metalleri ve karbonat minerallerini çözebilen ve asit-baz indikatörleri denen maddelerle renk değişimi sağlayan kimyasal maddedir. Asit, sulu çözeltilerinde hidrojen (H + ) iyonu verebilen bileşiktir. Kuvvetli asitler: Suda %100 e yakın iyonlaşırlar. Aynı zamanda kuvvetli elektrolitlerdir (HCl, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4 gibi). HCl (suda) H + (suda) + Cl (suda) Zayıf asitler: Sulu çözeltilerinde tam olarak iyonlaşamayan asitlere zayıf asit denir. (H + ) iyonu verme eğilimleri zayıftır CH 3 COOH(suda) CH 3 COO (suda) + H + (suda)

13 Bazlar Acı tatta, kayganlık duygusu veren ve asit-baz indikatörlerinin rengini değiştiren bileşiklerdir. Sulu çözeltide hidroksil (OH ) iyonu veren maddeye baz denir. Kuvvetli bazlar: Suda %100 e yakın iyonlaşan bazlardır. Ayrıca kuvvetli elektrolitlerdir. NaOH (suda) Na + (suda) + OH (suda) Zayıf bazlar: Sulu çözeltide tamamen iyonlaşamayan bazlara denir. Suda çözünerek değil de su ile tepkimeye girerek hidroksil iyonu veren bileşikler de vardır. NH 3 (g) + H 2 O(s) NH 4+ (suda) + OH (suda)

14 Suyun iyonlaşması: H 2 O(s) H + + OH [H + ] su =[OH ] su = 1.0x10 7 M [H + ] < 1.0x10 7 M Bazik çözelti ph > 7 [H + ] > 1.0x10 7 M Asidik çözelti ph < 7

15 3. Nötürleşme Tepkimeleri Bu tepkimede asit ve baz reaksiyona girer. Su ve iyonik bir bileşik olan tuzun sulu çözeltisini meydana getirir. Örnek: HCl (suda) + NaOH (suda) NaCl (suda) + H 2 O (s) (tam eşitlik) (asit) (baz) (tuz) (su) H + (suda)+ Cl (suda) + Na + (suda) + OH (suda) Na + (suda) + Cl (suda)+h 2 O(s) (iyonik eş) H + (suda) + OH (suda) H 2 O(s) (net eşitlik) Örnek: Mg(OH) 2 (k)+ 2CH 3 COOH(suda) Mg+(suda) + 2CH 3 COO (suda) + H 2 O(s)

16 Sulu stronsiyum hidroksit çözeltisi ile nitrik asitin tepkimesinin net iyonik eşitliğini yazınız İyonik hal: Net iyonik eşitlik: Gözlemci iyonlar silinir

17 Katı aliminyum hidroksit ile hidroklorik asitin tepkimesinin net iyonik eşitliğini yazınız Net iyonik eşitlik: Gözlemci iyonlar silinir Baz suda çözünmediği için net iyonik eşittilkte katı olarak kalır ve gösterilir

18 3. Yükseltgenme-İndirgenme Tepkimeleri: İndirgenme Yükseltgenme (Redoks) tepkimeleri yükseltgenme sayılarının matematiksel olarak değiştiği tepkimelerdir. Yükseltgenme sayıları ya gerçek yüklerdir yada elektron transferi sırasındaki alınan-verilen elektron sayısıdır.

19 İndirgenme olmadan yükseltgenme gerçekleşemez. Bir redoks tepkimesinde, yükseltgenen madde elektron kaybeder. Bir redoks tepkimesinde, indirgenen madde elektron kazanır. Bir yükseltgen başka bir tepkeni yükseltgeyen maddedir: kendisi indirgenir. Aynı şekilde, bir indirgen başka bir tepkeni indirgeyen maddedir: kendisi yükseltgenir. Bir disproporsiyonlanma tepkimesi (yarılma) aynı elementin hem yükseltgenip hem de indirgendiği tepkimelerdir.

20 Her hangi bir saf elementin yükseltgenme sayısı sıfırdır. Örneğin, H 2 içerisindeki H ın yükseltgenme sayısı sıfırdır. Nötr bileşiklerde yükseltgenme sayıları toplamı sıfır, veya iyonik bileşiklerde iyonun yüküne eşittir. Alkali metallerin (IA grubu metalleri) bileşiklerindeki yükseltgenme sayıları +1, ve toprak alkali metallerin (IIA grubu metaller) bileşiklerindeki yükseltgenme sayıları +2 dir. H ın yükseltgenme sayısı çoğu bileşiklerinde +1dir. Bu kurala uymayan durumlar H 2 (burada H = 0) ve NaH gibi iyonik hidrürlerdir (burada H = -1). O ın yükseltgenme sayısı çoğu bileşiklerinde -2 dir.. Bu kurala uymayan durumlar O 2 (burada O = 0) ve H 2 O 2 yada Na 2 O 2 gibi peroksitlerdir (burada O = -1).

21 Örnek: Yükseltgenme yarı tepkimeleri Mg Mg e - Ce +2 Ce e - 2F - F 2 + 2e - Zn Zn e- Örnek: İndirgenme yarı tepkimeleri Cu e - Cu Fe +3 + e - Fe +2 F 2 + 2e - 2F -

22 İndirgenme-Yükseltgenme Yarı Tepkimeleri Fe +2 + Ce +4 Fe +3 + Ce +3 Reaksiyonunda ind - yük yarı reaksiyonları aşağıdaki gibidir. Fe +2 Fe +3 + e - yükseltgenme yarı reaksiyonu Ce +4 + e - Ce +3 indirgenme yarı reaksiyonu Fe +2 + Ce +4 Fe +3 + Ce +3 REDOKS

23 Örnek: Zn(k) + Cu +2 (suda) Zn +2 (suda) + Cu(k) Zn(k) Zn +2 (suda) + 2e - yük-yarı tepkimesi Cu +2 (suda) + 2e Cu(k) ind-yarı tepkimesi Zn(k) + Cu +2 (suda) Zn +2 (suda) + Cu(k)

24 Örnek: Fe(k) in HCl çözeltisi ile verdiği redoks tepkimesini yazınız. Fe (k) Fe +2 (suda) + 2e yük-tep 2H + (suda) +2e H 2 (g) ind-tep Fe (k) + 2H + (suda) Fe +2 (suda) + H 2 (g) Fe (k) + 2HCl (suda) FeCl 2 (suda) + H 2 (g)

25 İndirgenme Yükseltgenme Tepkimelerinin Denkleştirilmesi Eşitliğin iki tarafı için; Atom sayıları eşitlenmeli Taşınan elektron sayıları eşitlenmeli Girenlerin ve ürünlerin toplam yükleri eşitlenmeli.

26 Asidik Tepkimeleri Denkleştirmede İzlenecek Yollar: SO MnO 4 SO Mn +2 tepkimesini asidik ortamda denkleştirelim. 1. Eşitlik iki yarı tepkimeye ayrılır; SO 3 2 SO 4 2 MnO 4 Mn Her bir yarı tepkimede H ve O dışındaki atomları dekleştirilir. O atomları H 2 O eklenerek denkleştirilir. SO H 2 O SO 4 2 MnO 4 Mn H 2 O H atomları H + eklenerek denkleştirilir. SO H 2 O SO H + MnO 4 + 8H + Mn H 2 O

27 3. Her iki yarı eşitlik yükleri bakımından eşitlenir. Yükseltgenme : SO H 2 O SO H + + 2e İndirgenme: MnO 4 + 8H + + 5e Mn H 2 O 4. Her iki yarı eşitlik için e sayılarını eşitleyerek net tepkime yazılır. 5SO H 2 O 5SO H e 2MnO H e 2Mn H 2 O 5SO H 2 O + 2MnO H + 5SO H + + 2Mn H 2 O 5. Eşitliğin her iki tarafındaki benzer türler arasında sadeleştirme yapılır. 5SO MnO 4 + 6H + 5SO Mn H 2 O 6. Yük eşitliği kontrol edilir = = -6

28 Bazik Tepkimeleri Denkleştirmede İzlenecek Yollar: MnO 4 + CN MnO 2 (k) + OCN tepkimesini bazik ortamda denkleştirelim. 1. Eşitlik iki yarı tepkimeye ayrılır; MnO 4 MnO 2 (k) CN OCN 2. Her bir yarı tepkimede H ve O dışındaki atomları dekleştirilir. O atomları H 2 O eklenerek, H atomları H + eklenerek denkleştirilir. MnO 4 + 4H + MnO 2 (k) + 2H 2 O CN + H 2 O OCN + 2H + 3. Her iki yarı eşitlik yükleri bakımından eşitlenir. MnO 4 + 4H + + 3e MnO 2 (k) + 2H 2 O CN + H 2 O OCN + 2H + + 2e

29 4. Her iki yarı eşitlik için e sayılarını eşitleyerek net tepkime yazılır. 2MnO 4 + 8H + + 6e 2MnO 2 (k) + 4H 2 O 3CN + 3H 2 O 3OCN + 6H + + 6e 2MnO 4 + 8H + + 3CN + 3H 2 O 2MnO 2 (k) + 4H 2 O + 3OCN + 6H + 5. Eşitliğin her iki tarafındaki benzer türler arasında sadeleştirme yapılır. 2MnO 4 + 3CN + 2H + 2MnO 2 (k) + 3OCN + H 2 O 6. Eşitliğin her iki tarafına OH ekleyerek H 2 O oluşturup sadeleştiriniz. 2MnO 4 + 3CN + 2H + + 2OH 2MnO 2 (k) + 3OCN + H 2 O + 2OH 2MnO 4 + 3CN + H 2 O 2MnO 2 (k) + 3OCN + 2OH 7. Yük eşitliği kontrol edilir = = -5

30 Disproporsiyonlanma (yarılma) Tepkimeleri: Bir redoks tepkimesinde aynı elementte hem indirgenme hem de yükseltgenmenin birlikte olduğu tepkimelerdir. Örnek: S 2 O 2 3 den S(k) ve SO 2 (g) oluşumu için asidik ortamdaki yarılma reaksiyonunu denkleştirerek net eşitlikle veriniz. S 2 O 2 3 S(k) + SO 2 (g) O eşitledik H eşitledik S 2 O H 2 O 2SO 2 (g) + 2H + + 4e yük eşitledik S 2 O H + + 4e 2S(k) + 3H 2 O sadeleştirdik 2S 2 O H + 2SO 2 (g) + 2S(k) + 2H 2 O S 2 O H + SO 2 (g) + S(k) + H 2 O Net eşitlik

31 Yükseltgen (indirgenen) Başka maddenin yükseltgenmesini sağlar. Tepkimede yükseltgenme basamağı azalan bir element içerir. Elektron kazanır. İndirgen (yükseltgenen) Başka maddenin indirgenmesini sağlar. Tepkimede yükseltgenme basamağı artan bir element içerir. Elektron kaybeder.

32 Redoks tepkimesini denkleştiriniz (Asidik Çözeltide)

33 Redoks tepkimesini denkleştiriniz. (Bazik Çözeltide)

34 Sulu Çözelti Tepkimelerinin Stokiyometrisi (Titrasyonlar) Titrasyon çözelti içindeki bir maddenin derişimini bulmak için, onunla tepkime verebilen derişimi bilinen bir çözeltiden belirli hacimlerde ekleyip, tepkimenin bitim noktasını (eşdeğerlik noktası) çözeltinin bazı özelliklerindeki (renk degişimi, çökme, iletkenlik v.b) değişimi gözleyerek gerçekleştirilen bir analiz yöntemi. Eşdeğerlik noktasında iki tepken de stokiyometrik oranlarda birleşmiş yani maddelerin aşırısı kalmamıştır. Titrasyon sırasında eşdeğerlik noktasına ulaşıldığı uygun cihazlarla takip edilebildiği gibi, eşdeğerlik noktasında renk değiştiren (indikatör) maddelerle de takip edilir. Titrasyon işlemleri, derişimi yaklaşık olarak hazırlanmış bir çözeltinin derişiminin tam olarak belirlenmesinde de kullanılır. Bu işleme çözeltinin ayarlanması denir.

35

36 Sirke, elma ve üzüm gibi bazı meyvelerin suyunun bakterilerle mayalanması sonucu Sulu seyreltik asetik asit çözeltisi oluşumunun ürünü olan bir gıda maddesidir. Sirkede yasal olarak en az bulunabilecek asetik asit miktarı % 4 dür. Bir işletme ürettiği sirkeyi analiz ettiğinde: 5 ml sirke örneği için 0.1 M NaOH ile yapılan titrasyon sonucunda NaOH sarfiyatını ml olarak bulmuştur. Sirkenin yoğunluğunu ise 1.01 g/ml olarak tespit etmiştir. Bu durumda bu şirket ürününü piyasaya sürebilir mi?

37 g demir tel parçası Fe +2 (suda) iyonuna dönüştürüldükten sonra ml KMnO 4 çözeltisi ile titre edilmiştir.kmno 4 çözeltisinin Molaritesi nedir?

38 g Na 2 C 2 O 4 suda çözülüp ml KMnO4 çözeltisi ile titre ediliyor. Potasyum permanganat çözeltisinin konsantrasyonu nedir

39 Kütlece %92.5 NaOH ve %7.5 Ca(OH) 2 içeren 0.235g lık bir katı örneğinin titrasyonu için 45.6 ml HCl harcanıyor. HCl çözeltisinin molaritesi nedir

40 6. Gazlar

41 1. Gazların Özellikleri: Gaz Basıncı Gazlar bulundukları kabın şeklini alırlar. Gazlar birbirleri içinde her oranda yayılarak karışırlar. Gaz molekül ve atomları birbirinden oldukça uzak ve çok hızlı hareket halindedirler. Gazlar kolaylıkla sıkıştırılabilirler. Bulundukları kap içerisinde bütün yönlerde aynı basıncı uygularlar. Yoğunlukları katı ve sıvıya göre çok küçüktür. Kolaylıkla bir ortamda yayılırlar.

42 Basınç: Gaz molekülleri hareketleri sırasında birbirlerine ve bulundukları kabın çeperlerine çarparlar. Kabın çeperlerine çarpmaları sırasında uyguladıkları kuvvet gaz basıncını meydana getirir. Gazların bulundukları kabın birim yüzeyine uyguladıkları kuvvet gazın basıncını verir. N= 1 kg m /s 2 = 1 kg m s -2 1 Pa = kg m -1 s -2 Sıvı Basıncı: Gaz moleküllerinin oluşturduğu toplam kuvveti ölçmek zor olduğundan sıvı basıncıyla kıyaslanarak ölçüm yapılır. d=m/v m=dxv d: sıvının yoğunluğu h: yüksekliği g: yer çekim ivmesi ( m s -2 )

43 Barometre Basıncı: Barometre içindeki civa yüksekliğidir ve birimi mmhg dir. 0 o C de civanın yoğunluğu g cm -3 için civanın kolondaki yüksekliği 760 mm dir. Bu deneyi Toricelli yaptığı için 760 Torr olarak da birimlendirilir. 1 atm = 760 mmhg= 760 Torr = Pa Basınç = dxhxg Basınç = ( x10 4 kg m -3 ) x (0.760 m) x ( m s -2 ) Basınç = kg m -1 s -2 = Pa

44 Manometreler: Gazların basıncını ölçmeye yarayan aletlerdir. Açık uçlu manometre Kapalı uçlu manometre

45 Basınç Birimleri: 1 atm = 760 mmhg = 760 Torr = Pa = bar

46 76 cm yükseklikteki civa sütununun basıncına eşdeğer basıncı oluşturabilecek Su sütununun yüksekliği ne olmalıdır. P=gxhxd

47 Bir barometre civa yerine dietilen glikol (d=1.118 g/cm3) ile doldurulmuştur. Sıvı Yüksekliği ise 9.25m olarak bulunmuştur. Barametre basıncı mm Hg cinsinden?

48 Bir barometre civa ile doldurulduğunda barometreden okunan basınç 748,2 mmhg dır. İli koldaki civa sevileleri farkı 8,6 mmhg olarak bulunmuşdur. Gaz basıncı Pgaz? Pgaz= Pbar + P Yukarıdaki örnekte manometre civa yerine sıvı gliserin (d=1.26 g/cm3) doldurulursa. Sıvının iki koldaki seviye farkı ne olmalıdır.

49 2. Basit Gaz Yasaları: Boyle Yasası: Sabit sıcaklıkta belirli miktardaki bir gazın basıncı ile hacmi ters orantılı olarak değişir.

50 Örnek: 50.0 L lik bir tank içindeki 21.5 atm lik N2 gazı başka bir tanka boşaltılıyor ve basıncı 1.55 atm oluyor. Yeni tankın hacmini hesaplayınız. P 1 V 1 = P 2 V atm x 50.1 L= 1.55 atm x V 2 V2 = L

51 Charles Yasası: Sabit basınçtaki belirli miktar gazın hacmi, sıcaklıkla doğru orantılıdır.

52 Sıcaklığı 24 C olan bir odada bir balon hava ile 2.5 L ye şişiriliyor. Sonra çok soğuk Olan bir kış gününde -25 C olan dışarıya çıkartılıyor. Balonun hacmi ne olur. Balon içinde-dışında basınçların sabit olduğunu varsayınız.

53 Avogadro Yasası: Aynı sıcaklık ve basınçta, farklı gazların eşit hacimleri eşit sayıda molekül içerir. Aynı sıcaklık ve basınçta, farklı gazların eşit miktarı eşit hacim kaplar. Sabit sıcaklık ve basınçta, gazların hacmi miktarı ile doğru orantılıdır. Normal Şartlarda (0 o C 1 atm) 1 mol gaz L hacim kaplar. Standart Şartlarda (0 o C 1 bar) 1 mol gaz L hacim kaplar. Basınç Birimleri: 1 atm = 760 mmhg = 760 Torr = Pa = bar

54 3. Gaz Yasalarının Birleştirilmesi ve İdeal Gaz Denklemi: 1. Boyle Yasası (basınç-hacim ilişkisi): 2. Charles Yasası (sıcaklık-hacim ilişkisi): 3. Avogadro Yasası (miktar-hacim ilişkisi): Bu üç denklem birleştirilirse; İdeal Gaz Denklemi

55 Gaz sabitinin hesaplanması: Normal şartlar için; Genel Gaz Denklemi: Gazın ilk hali Gazın son hali Genel Gaz Denklemi

56 İdeal Gaz Denkleminde Mol Kütlesi ve Yoğunluk Tayini:

57 745 mm Hg basınçta, 45 C de, 13.7 g Cl2 gazının kapladığı hacim? (Cl:35,455 gr/mol) P= atm V= L n= mol R=(atm x L) / (mol x K T=K 7.5 L kaptaki aynı miktar Cl2 gazı hangi sıcaklıkta 745 mmhg basınç oluturur?

58 5 L lik bir tankı 30 C de ve 10.5 atm basınçta Helyum gazı ile doldurmak için Kaç mol Helyum gazı gerekir.

59 Helyum gazının 298K ve atm deki yoğunluğu nedir?

60 36.2 C ve2.14 atm de, 1 ml azot gazı 37.8 C ye ısıtıldığında basıncı 1.02 atm e düşmektedir. Gazın son hacmi nedir?

61 NO yada NO2 olduğu sanılan 1.27 g azot oksit 25 C ve 737 mmhg da 1.07 L Hacim kaplamaktadır... Bu gaz hangi oksittir.

62 Gaz ve Sıvı Yoğunlukları Arasındaki Farklar: 1. Gazların yoğunluğu basınç ve sıcaklığa önemli ölçüde bağlıdır. Sıvıların yoğunlukları sıcaklığa bir miktar bağlı iken basınca çok az bağlıdır. 2. Gazların yoğunluğu molekül kütlesi ile doğru orantılıyken, katı ve sıvılarda böyle bir ilişki yoktur.

63 5. Kimyasal Tepkimelerde Gazlar: Gay-Lussac Birleşen Hacimler Yasası: Tepken ve ürünlerin yada bunların bazılarının gaz olduğu tepkimelerde stokiyometrik hesaplamalar oldukça basittir. 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) 2 mol NO + 1 mol O 2 (g) 2 mol NO 2 (g) Sabit T ve P ta bir mol gaz belli 1V hacmini, 2 mol gaz 2V hacmini ve 3 mol gaz 3V hacmini kaplayacaktır. Buna göre 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) 2 L NO(g) + 1 L O 2 (g) 2 L NO 2 (g) a) Kimyasal tepkimeye giren gazlarla, tepkimede oluşan gaz halindeki ürünlerin aynı T ve P ta hacimleri arasında sabit bir oran vardır. b) Aynı koşullarda gazların hacimleri mol sayıları ile doğru orantılıdır.

64 75 g sodyum azit (NaN 3 ) in parçalanmasıyla oluşan N 2 gazının 735 mmhg ve 26 o C de hacmi ne kadardır? (NaN 3 : g/mol) 2 NaN 3 2Na+3N 2(g)

65 N 2(g) + H 2(g) NH 3(g) tepkimesinde bütün gazlar aynı sıcaklık ve basınçta Ölçüldüğünde, 225 L hidrojen gazı harcandığında oluşan amonyak gazı hacmi ne kadardır

66 6. Gaz Karışımları: Gaz karışımlarına ideal gaz denklemini uygularken gazların toplam mol sayısı (n T ) hesaplanarak işlem yapılır. n T = n A + n B +. Dalton un Kısmi Basınçlar Kanunu: Sabit sıcaklıkta belirli hacimdeki gaz karışımlarının kaba uyguladıkları basınç toplamı, her bir gazın kaba tek tek yapmış oldukları basınca eşittir. Bir gaz karışımında gazlardan her birinin kendi yaptığı basınca ise kısmi basınç denir. Kısmi basınç, gazın kapta yek başına bulunduğunda uyguladığı basınca eşittir. P T = P A + P B +.

67 1 g H 2(g) ve 5 g He karışımı 20 o C de 5 L lik bir kaba konduğunda karışımın uyguladığı basınç kaç bardır Bu gaz karışımına 12.5g Ne katılıp sıcaklık 55 o C ye yükseltildiğinde toplam gaz Basıncı ne olur

68 1 g H 2(g) ve 5 g He karışımı 20 o C de 5 L lik bir kaba konduğunda karışımın her bir gazın kısmi basınçları ne olur

69 0.197 mol CO 2(g) ve mol H 2 O (g) karışımı 30 o C ve 2.5 atm basınçta Tutulmaktadır. Herbir gazın kısmi basıncı nedir.

70 Dalton kısmi basınçlar kanunu, gaz karışımlarının kısmi hacimleriyle ilişkilidir. Buna göre; karışımın toplam hacmi, karışımdaki her bir gaz kısmi hacimleri toplamı kadardır. V T = V A + V B +. Gaz karışımlarında hacim ile ilgili olarak genellikle hacim yüzdesi kullanılır. A gazının hacim yüzdesi B gazının hacim yüzdesi

71 Mol Kesri (x): Karışımdaki bir bileşenin kendi mol sayısının, gazların toplam mol saylarına oranıdır. Bir gaz karışımındaki gazların mol kesirleri toplamı 1 dir.

72 Havanın hacimce yüzde bileşimi %78.08 N 2, %20.95 O 2 %0.93 Ar %0.036 CO 2 dir 748 mmhg basınçda bu dört gazın kısmi basınçları nedir.

73 Bir gazın su üstünde toplanması: Reaksiyon sonucu oluşan gaz, kendi hacmi kadar suyu dışarı boşaltır ve kaptaki su üzerinde gaz ve su buharı birikir. (g)

74 Aşağıdaki tepkimede 23 o C ve 751 mmhg basınçta 81.2 ml oksijen gazı toplanmaktadır. Bozunan Ag 2 O kütlesi ne kadardır. (Ag 2 O: g/mol) (Suyun 23 o C deki buhar basıncı 21 mmhg dır) 2Ag 2 O (k) 4 Ag (k) + O 2(g)

75 Al ve HCl in reaksiyonundan Hidrojen gazı oluşur 755 mmhg basınç ve 26 o C de Su üzerinde 35.5 ml H 2(g) toplanması için kaç mol HCl gerekir 2Al (k) + 6HCl (suda) 2AlCl 3(suda) + 3H 2(g)

76 7. Gazların Kinetik-Moleküler Kuramı: Gazlar sürekli olarak doğrusal ve gelişi güzel hareketler yapan çok sayıda molekül veya atomdan oluşmuştur. Bu tanecikler birbirinden oldukça uzak olduğundan, hacmi olmayan fakat kütlesi olan tanecikler olarak kabul edilir. Tanecikler birbirinden çok uzakta olduğundan moleküller arası çarpışmalar yok denecek kadar azdır. Moleküller arası çarpışmalar sırasındaki kuvvetler çok zayıf olduğundan ihmal edilir. Böylece moleküller arası etkileşimlerin olmadığı kabul edilir. Moleküllerin yaptığı esnek çarpışmalarda enerji kazanırlar ya da kaybederler ancak tüm moleküler göz önüne alındığında toplam enerji sabit kalır.

77 Molekül Hızları Dağılımı: Molekül sayısı çok fazla olduğundan her bir molekül için hız belirleyemeyiz. Bu nedenle en olası hız (u eo ) kullanılır, moleküllerin çoğu bu hıza sahiptir. Ancak molekül ağırlığı hesaplarken hız kareleri ortalamasının karekökü ( ) kullanılır Molekül hızları sıcaklık ve molekül kütlesine bağlıdır. O 2 (g) moleküllerinin 273K ve 1000K deki hız dağılımına bakıldığında yüksek sıcaklıkta yüksek hız dağılımına kaymaktadır. Daha hafif olan H 2 (g) molekülleri için ise hız dağılımı daha yüksek hızlara ulaşmaktadır. R = j mol -1 K -1 u = ms -1 1j = kg m 2 s -2

78 M-16 tüfeğinden atılan bir mermi (2180 mil/saat) mi yoksa 25 o C de ki H 2 moleküllerinin hız kareleri ortalamasının karekökümü daha hızlıdır. H 2 : g/mol R : kgm 2 s -2 1 mil: 2,234 km

79 Gazların Difüzyon ve Efüzyon Özellikleri: Rastgele molekül hareketi sonucu moleküllerin göç etmesi difüzyon (yayılma) ( kolonyanın kokusunun odaya yayılması) olayıdır. Moleküllerin küçük bir delikten dışarı çıkması ise efüzyon olarak adlandırılır. Efüzyon hızı molekül hızları ile orantılıdır. Graham Yasası

80 2.2 x 10-4 mol N 2(g) küçük bir delikten 105 sn de efüzlenmektedir. Aynı delikten aynı sürede ne kadar H 2(g) ı efüznelir 28, =3.728 X 2.2x10-4 = 8.2x10-4

81 9. İdeal Olmayan (Gerçek) Gazlar: Bir gazın ideallikten ne kadar saptığı sıkıştırılabilirlik faktörü ile belirlenir. Sıkıştırılabilirlik faktörü = PV/nRT PV/nRT = 1 ise İdeal gaz PV/nRT > 1 ise ideallikten pozitif sapma. Bu durumda PV > nrt dir. Çok yüksek basınçlarda moleküller çok yakın olduğundan itme kuvvetleri baskındır ve gaz moleküllerinin hacmi toplam gaz hacmi yanında ihmal edilemez. Bu durumda; Gaz daha fazla sıkıştırılamaz. PV/nRT < 1 ise ideallikten negatif sapma. Bu durumda PV< nrt dir. Orta dereceli basınçlarda çekim kuvvetleri etkilidir. Bu durumda; Gaz daha fazla sıkıştırılabilir.

82 Gerçek gazlar, yüksek sıcaklık ve düşük basınçlarda idealliğe yaklaşırlar. Gerçek gazlar, düşük sıcaklık ve yüksek basınçlarda ideallikten saparlar.

83 Gerçek gaz (van der Waals) Eşitliği: a ve b van der Waals sabitleridir ve moleküle göre değişir. b mol başına sıkıştırılamayan hacim ya da 1 mol gaz sıvılaştığında kaplayacağı hacimdir. P ger < P ideal Moleküller arası etkileşimlerden dolayı gerçek gaz moleküllerinin basınç düşmesi değerini veren (an 2 /V 2) düzeltme terimi ilave edilir. a ve b terimlerinin büyüklüğü gerçek gaza yakınlığı gösterir.

84 1 mol Cl 2 gazı 273 K de 2 L hacim kaplıyor. Gerçek basıncı van der Waals Denklemini kullanarak hesaplayınız. a: 6.49 L 2 atm mol -2 b: L mol -1

85 7. Bölüm: Termokimya

86 Termokimya: Fiziksel ve kimyasal değişimler sürecindeki enerji (ısı ve iş) değişimlerini inceler. sistem + çevre evren

87 Enerji: İş yapabilme kapasitesi. İş(w): Bir kuvvetin bir cismi belirli bir yol boyunca etkilemesi ile yapılır. Hareketli bir cisim yavaşladığında ya da durduğunda iş yapar. Bir bilardo topu diğerine çarptığında onu harekete geçirir ve bir iş yapılır. Hareketli cismin enerjisi, kinetik enerji dir Depolanmış ya da konum enerjisi ise potansiyel enerji dir. e k = ½ mu 2 m: kütle (kg) u: hız (ms -1 ) w= m x g x h g: ivme (ms -2 ) h: yükseklik (m) e k = kg (ms -1 ) 2 = kgm 2 s -2 (j) w = kg.ms -2.m = kgm 2 s -2 (j)

88 e k = ½ mu 2 w= m x g x h Top düşerken potansiyel enerji kinetik enerji ye dönüşür. Top yükselirken kinetik enerji potansiyel enerji ye dönüşür. Eğer top esnek çarpışma yapsaydı KE+PE sabit kalır top sonsuza kadar aynı seviyeye zıplamaya devam ederdi. Ancak her zıplamada potansiyel ve kinetik enerji toplamı düşer çünkü çarpma anında sürtünme kuvvetinin etkisiyle enerjinin bir kısmı havanın ya da yüzeyin moleküllerine aktarılır. Aktarılan bu enerjiye ısı (termel) enerjisi denir.

89

90 o

91 o o

92 Δ Δ o o -1 o -1 Δ -1 o -1 o o

93 sistem çevre sistem çevre

94 sistem çevre kurşun o su -1 o -1 o -1 o -1

95 100 o C de, 1 Kg kurşun (c:0.13 J/g o C), 28.5 o C de bir miktar suya atılıyor. Son sıcaklık 35.2 o C olduğuna göre, suyun kütlesi nedir? sistem kurşun çevre su Δ

96 tep kalorimetre kalorimetre Δ

97 1 g sakkarozun ( C 12 H 22 O 11 ) yakılması kalorimetre sıcaklığını o C den o C ye çıkartmaktadır. Kalorimetrenin ısı kapasitesi 4.90 kj/ o C olduğuna göre A) Sakkarozun yanma ısısı kj/mol? B) Bir çay kaşığı şekerin(4.8g) kaç kalori içerir kalorimetre Δ tep kalorimetre

98 B) Bir çay kaşığı şekerin(4.8g) kaç kalori içerir

99 Vanilin ( C 8 H 8 O 3 ) vanilyanın doğal bileşenidir g vanilinin kalorimetrede Yakılması sonucusıcaklık o C den o C ye yükseldiğine göre vanilin in Yanma ısısını kj/mol cinsinden bulunuz C calorimetre :4.90kJ/ o C tep kalorimetre kalorimetre Δ Δ

100 24.52 o C de 100mL 1.02 M HCl ile 50 ml M NaOH çözeltileri poliüretan Köpükle yalıtılmış bir kalorimetrede karıştırılıyor. Karışımın son sıcaklığı ne olur. q nöt =q tep =-56 kj/mol tep kalorimetre kalorimetre Δ Δ

101 3 2

102 dış Δ dış s i s s i i Δ dış iç

103 1.20 atm 2.40 atm Şekilde gösterilen gaz 298 K de 0.1 mol He dur. Sabit sıcaklıkta bu gaz Genleştirildiğinde yapılan iş kaç J? w= -P dış x (V s -V i )

104 Δ Δ Δ Δ sis Δ çev

105 Bir gaz genleşirken 25 J ısı almakta ve dışarıya 243 J iş yapmaktadır. Gazın U değeri nedir.

106 Bir sistemin iç enerjisi 125 J azalırken sistem 54 J ısı alırsa Sistem iş mi yapar yoksa sisteme iş mi yapılır. İşin miktarı nedir

107 Δ Δ Δ

108 i s s i tep tep V=0 yani herhangi bir iş yapılmaz w= -P x ΔV tep v Sabit hacimde q

109 p p p p buh 2 2 er

110 1 kg sakkarozun (C 12 H 22 O 11 ) tam yanması sonucunda açığa çıkan ısı ne kadardır? H= kj/mol kj ısı açığa çıkması için yakılması gereken sakkarozun kütlesi nedir

111 o o o o

112

113

114 50 g suyun 10 o C de sıvı halden 25 o C de buhar haline geçmesi işlemindeki H entalpi değişimini hesaplayınız. (25 o C de suyun molar buharlaşma entalpisi= 44kJ/mol) İşlem 2 basamakta meydana gelir 1- su 10 0 C den 25 o C ye çıkartılır 2-50 g su tamamen buharlaştırılır Δ

115 Kenar uzunluğu 2cm olan bir buz küpünün 10 0 C den 23.2 o C ye getirilmesinde Entalpi değişimi nedir? d buz : 0.917g/cm 3 C buz : 2.01 J/g o C Molar erime antalpisi: 6.01 kj/mol

116 Etan ın (C 2 H 6 ) standart yanma entalpisini hesaplayınız

117 Benzenin ( C 6 H 6(s) ) standart oluşum entalpisini çizelgedeki verileri kullanarak hesaplayınız

118 Fotosentezin oluşan glukozun 298 K de standart oluşum entalpisini bulunuz

119 Olduğuna göre BaSO 4 çökmesinde standart entalpi Değişimi nedir