Bölüm 5: Sulu Çözelti Tepkimelerine Giriş

Transkript

1 Genel Kimya İlkeler ve Modern Uygulamalar Petrucci Harwood Herring 8. Baskıdan Çeviri Bölüm 5: Sulu Çözelti Tepkimelerine Giriş Çeviri Editörleri Tahsin Uyar Serpil Aksoy Slide 1 of 43

2 İçerik 1. Sulu Çözeltilerin Doğası 2. Çökelme Tepkimeleri 3. Asit-Baz Tepkimeleri 4. Yükseltgenme-İndirgeme: Bazı Genel İlkeler 5. Yükseltgenme-İndirgeme Tepkimelerinin Denkleştirilmesi 6. Yükseltgenler-İndirgenler 7. Sulu Çözeltilerin Stokiyometresi: Titrasyonlar Slide 2 of 43

3 5.1 Sulu Çözeltilerin Doğası Sulu çözeltilerin tepkimeleri üç açıdan önemlidir: Su hem çok ucuzdur, hem de bir çok bileşiği çözer Suda çözünen bileşiklerin çoğu iyonlarına ayrılır Sulu çözeltiler deniz suyundan canlı sistemlere kadar her yerde bulunur. Bir çözeltideki moleküllerin büyük bir kısmı genel olarak çözücü molekülleridir. Slide 3 of 43

4 5.1 Sulu Çözeltilerin Doğası Su molekülleri sıvı sı ortamında sıkışık düzen içindedir. a) Çözünen madde parçacıkları moleküller veya iyonlar şeklinde, çözücü molekülleri arasında rasgele dağılmış ve daha az sayıdadır. Suda çözünen oksijen molekülleri birbirinden uzakta ve su molekülleri tarafından ayrı tutulmaktadır. b) Oksijenin sulu çözeltisinin temsili durumu Slide 4 of 43

5 İyon nedir? 5.1 Sulu Çözeltilerin Doğası Daha önceki bölümlerde iyonların, elektron alınması ya da verilmesiyle ortaya çıkan negatif veya pozitif yüklü atom veya atom grupları olduğunu görmüştük. Buna göre: Mg 2+ iyonu: Mg atomunun iki elektron kaybetmesi ile oluşur Cl iyonu: Cl atomunun bir elektron kazanmasıyla oluşur Slide 5 of 43

6 5.1 Sulu Çözeltilerin Doğası Metaller elektriği elektronlar vasıtasıyla iletirler. İletken sulu çözeltileriyse elektrik yükünü iyonlar vasıtasıyla iletirler. Saf su çok az iyon içerir, bu nedenle elektriği iletmez. Ancak bazı çözünenler su içinde iyonlarına ayrışırlar ve sulu çözeltiyi iletken hale getirirler. Bu çözünenlere elektrolitler denir. Şekildeki gibi bir düzenek kullanılarak bir çözeltinin elektriği ne kadar iyi ilettiği ölçülebilir. Slide 6 of 43

7 Elektrolitler Lamba yanmaz: İyon mevcut değil veya derişimi çok düşük. Elektrolit olmayan bir bileşik iyonlarına ayrılmaz ve elektriği iletmez. Lamba parlak ışık yayar: Çözeltide iyon derişimi yüksek. Elektriği iyi iyi iletir (kuvvetli elektrolit) Lambanın ışığı soluktur: Çözeltideki iyon derişimi düşüktür (Zayıf elektrolit) Slide 7 of 43

8 Elektrolit Çeşitleri Kuvvetli elektrolitler tamamen ayrışırlar Elektriği iyi iletirler. Zayıf elektrolitler kısmen ayrışırlar. Elektriği nispeten zayıf iletirler. Elektrolit olmayanlar ayrışmazlar. Elektriği zayıf iletirler. Slide 8 of 43

9 Kimyasal Tepkimeler Vasıtasıyla Elektrolitlerin Tanımlanması Kuvvetli bir elektrolit: MgCl 2 (k) Mg 2+ (aq) + 2 Cl (aq) Zayıf bir elektrolit : CH 3 CO 2 H(aq) CH 3CO 2 (aq) + H + (aq) Elektrolit olmayan: CH 3 OH(aq) Slide 9 of 43

10 Derişim Notasyonu MgCl 2 (k) Mg 2+ (aq) + 2 Cl (aq) M MgCl 2 çözeltisinde MgCl 2 nin tamamen ayrıştığı varsayılırsa: [Mg 2+ ] = M [Cl ] = M [MgCl 2 ] = 0 M Stokiyometri önemli! Slide 10 of 43

11 Örnek 5-1 Kuvvetli bir elektrolit çözeltisinde iyon derişimlerinin hesaplanması : M Al 2 (SO 4 ) 3 çözeltisindeki aluminyum ve sülfat iyonu derişimleri nedir?. Dengedeki kimyasal tepkime: Al 2 (SO 4 ) 3 (k) 2 Al 3+ (aq) + 3 SO 4 2- (aq) Slide 11 of 43

12 Örnek 5-1 Aluminyum derişimi : [Al mol Al 2 mol Al ] = 3+ 2 (SO 4 ) 3 = 1 L 1 mol Al 2 (SO 4 ) M Al 3+ Sulfat derişimi: [SO mol Al 3 mol SO 2-4 ] = 2 (SO 4 ) 3 4 = 1 L 1 mol Al 2 (SO 4 ) M SO 4 2- Slide 12 of 43

13 Örnek 5-1 Alıştırma A: Deniz suyundaki başlıca iyonlar Na +, Mg 2+ ve Cl - dir. Deniz suyu yaklaşık M NaCl ve M MgCl 2 içerir. Deniz suyundaki Cl - iyonu molaritesi, yani toplam [Cl - ] nedir? Alıştırma B: Bir su arıtma fabrikasında sudaki florür iyonu derişimi 1,5 mg F/L miktarına ayarlamak için su ortamına florür iyonu ekleniyor. a) Bu sulu ortamda florür iyonunun molaritesi nedir? b) Eğer suda florür iyonu CaF 2 ile sağlanırsa, 1,00x10 6 L suda bulunabilecek CaF 2 nın kütlesi nedir? Slide 13 of 43

14 5-2 Çökelme Tepkimeleri Bazı metal tuzları suda çok iyi çözünür (NaCl gibi), bazılarıysa çok az çözünür veya hiç çözünmezler (AgCl gibi). Bir çökelme tepkimesinde, belirli katyon ve anyonlar birleşerek suda çözünmeyen katyonik bir katı oluştururlar. Çökelme tepkimeleri endüstride bazı kimyasal maddelerin elde edilmesinde kullanılmaktadır. Çözünen iyonlar birleşerek çözünmeyen bir bileşik oluşturabilirler Çökelme görülür. Slide 14 of 43

15 5-2 Çökelme Tepkimeleri Bir sulu çözeltideki gümüş nitrat ve sodyum iyodür tepkimesini göz önüne alalım Genel (Bütüncül) Çökelme Tepkimesi: AgNO 3 (aq) +NaI (aq) AgI(s) + NaNO 3 (aq) Tam iyonik eşitliği: Ag + (aq) + NO 3- (aq) + Na + (aq) + I - (aq) Gözlemci iyonlar AgI(s) + Na + (aq) + NO 3- (aq) Net iyonik eşitlik: Gözlemci iyonlar eşitlikten çıkarılır Ag + (aq) + I - (aq) AgI(k) Slide 15 of 43

16 Net İyonik Eşitlik Net iyonik eşitlik tepkimeyi oluşturan gerçek katılımcı iyonları içerir. İyonlar, ayrı ayrı ve Ag + (aq) gibi, Tüm formülde katı ve çözünmeyen maddeleri ise Ag(k) şeklindeki sembollerle gösterilir Slide 16 of 43

17 Çözünürlük Kuralları Çözünen Bileşikler Alkali metal iyonları ve amonyum tuzlarının iyonları Li +, Na +, K +, Rb +, Cs + NH 4 + Nitratlar, perkloratlar ve asetatlar NO 3 - ClO 4 - CH 3 CO 2 - Slide 17 of 43

18 Çözünürlük Kuralları Büyük oranda çözünen bileşikler: Klorürler, bromidler ve iyodürler: Cl -, Br -, I - Pb 2+, Ag +, and Hg 2 2+ klorür ve bromürleri hariç Sulfatlar: SO 4 2- Sr 2+, Ba 2+, Pb 2+ and Hg 2 2+.sülfatları hariç Ca(SO 4 ) az miktarda çözünmektedir. Slide 18 of 43

19 Çözünürlük Kuralları Çözünmeyen Bileşikler: Hidroksit ve sulfitler : HO -, S 2- Alkali metal ve amonyum tuzları hariç Toprak alkali sülfitler çözünmektedirler Sr 2+ and Ca 2 + hidroksitler az miktarda çözünmektedırler Karbonat ve fosfatlar : CO 3 2-, PO 4 3- Alkali metal ve amonyum tuzları hariç Slide 19 of 43

20 Örnek 5-2 Çökelme Tepkimesini Öngörmede Çözünürlük Kuralarının Kullanılması: Aşağıdaki durumlarda bir tepkime olur mu? Eğer tepkime olursa, net iyonik eşitlik nasıldır? a) NaOH(aq) + MgCl 2 (aq)? b) BaS(aq) + CuSO 4 (aq)? c) (NH 4 ) 2 SO 4 (aq) + ZnCl 2 (aq)? Çözüm: a) Başıca Na bileşikleri suda çözündüğünden, Na + çözeltide kalır. Mg 2+ ile OH - ın birleşmesi suda çözünmeyen Mg(OH) 2 bileşiğini oluşturur. Buna göre Slide 20 of 43

21 Örnek 5-2 2Na + (aq) + 2OH - (aq) + Mg 2+ (aq) + 2Cl - (aq) Mg(OH) 2 (k) + 2Na + (aq) + 2Cl- (aq) Gözlemci iyonlar çıkarılırsa: 2OH - (aq) + Mg 2+ (aq) Mg(OH) 2 (k) b) Çözünürlük kurallarından Ba 2+, S 2-, Cu 2+, SO 4 2- iyonları bir araya geldiğinde BaSO 4 (k) ve CuS(k) birleşiklerinin oluşturacağını çıkarabiliriz. Buna göre net iyonik eşitlik: Ba 2+ (aq) + S 2- (aq) + Cu 2+ (aq) + SO 4 2- (aq) BaSO 4 (k) + CuS(k) Slide 21 of 43

22 Örnek 5-2 c) Çözünürlük kurallarından dikkatli incelersek bu kısımdaki iyonların bir arada bulunması ile bir çökeleğin oluşmayacağını anlarız. Çünkü olası bileşiklerin hepsi suda çözünür. Buna göre 2NH 4+ (aq) + SO 4 2- (aq) + Zn 2+ (aq) + 2Cl - (aq) Tepkime olmaz Alıştırma A: Aşağıdaki tepkimeleri tamamlayınız ve çökelek oluşup oluşmayacağını gösteriniz Net iyonik eşitlikleri yazınız. Tepkime olmuyorsa belirtiniz a) AlCl 3 (aq) + KOH(aq)? b) K 2 SO 4 (aq) + FeBr 3 (aq)? c) CaI 2 (aq) + Pb(NO 3 ) 2 (aq)? Slide 22 of 43

23 Örnek 5-2 Alıştırma B: Aşağıdaki çözeltiler karıştırıldığı zaman bir çökelmenin olup olmayacağını net eşitlikle gösteriniz. Tepkime olmuyorsa belirtiniz a) sodyum fosfat + aluminyum klorür? b) aluminyum sulfat + baryum klorür? c) amonyum karbonat + kurşun nitrat? Slide 23 of 43

24 5-3 Asit-Baz Tepkimeleri Latincede acidus (ekşi) Ekşi tat Arapçada al-qali (bazı bitkilerin külleri) Acı tat Svante Arrhenius 1884 Asit-Baz kuramı Slide 24 of 43

25 Asitler Asitler sulu çözeltilerinde H + iyonu veren maddelerdir Kuvvetli asitler: HCl(aq) H + (aq) + Cl - (aq) Zayıf asitler: CH 3 CO 2 H(aq) H + (aq) + CH 3 CO 2- (aq) Slide 25 of 43

26 Bazlar Bazlar sulu çözeltilerinde OH - veren maddelerdir. Kuvvetli bazlar: NaOH(aq) H 2 O Na + (aq) + OH - (aq) Zayıf bazlar: NH 3 (aq) + H 2 O(l) OH - (aq) + NH 4+ (aq) Slide 26 of 43

27 Asit ve Bazların Tanınması Asitler iyonize olabilen hidrojen atomları içermektedirler. CH 3 CO 2 H veya HC 2 H 3 O 2 Bazlar, bir metal iyonuyla birleşik halde OH içermektedir. KOH veya Na 2 CO 3 (k) + H 2 O(s) HCO 3 (aq) + 2 Na + (aq) + OH - (aq) Slide 27 of 43

28 Diğer Bazı Asit Baz Reaksiyonlar Magnezyum sütü Mg(OH) 2 Mg(OH) 2 (k) + 2 H + (aq) Mg 2+ (aq) + 2 H 2 O(l) Mg(OH) 2 (k) + 2 CH 3 CO 2 H(aq) Mg 2+ (aq) + 2 CH 3 CO 2- (aq) + 2 H 2 O(l) Slide 28 of 43

29 Diğer Bazı Asit Baz Reaksiyonlar Kireçtaşı ve Mermer: CaCO 3 (kireçtaşında ve mermerde bulunur) suda çözünmeyen ancak kuvvetli ve zayıf asitlerde çözünebilen diğer bir katıdır. Çözündüğünde düşük derişimlerde CO 2-3 iyonu verir. Bu iyon H + ile birleşerek karbonik asit (H 2 CO 3 ) verir. Karbonik asit katının çözünmesini artırır. CaCO 3 (k) + 2 H + (aq) Ca 2+ (aq) + H 2 CO 3 (aq) H 2 CO 3 (aq) H 2 O(l) + CO 2 (g) CaCO 3 (k) + 2 H + (aq) Ca 2+ (aq) + H 2 O(s) + CO 2 (g) Slide 29 of 43

30 Kireçtaşı ve Mermer Slide 30 of 43

31 Örnek 5-3 Gas Forming Reactions Asit-Baz Tepkime denklemlerinin yazılması: a) Sulu stronsiyum hidroksit ile nitrik asidin, b) Katı aluminyum hidroksitle hidroklorik asidin tepkimelerini gösteren net iyonik eşitlikleri yazınız. Çözüm: Önce bileşikleri formül halinde sonra da iyonik halde yazalım. a) Tam formül: HNO 3 (aq) + Sr(OH) 2 (aq)? İyonik formül: 2H + (aq) +2NO 3- (aq) + Sr 2+ (aq) + 2OH - Sr 2+ (aq) + 2NO 3- (aq) + 2 H 2 O(s) Slide 31 of 43

32 Örnek 5-3 Gas Forming Reactions Net iyonik eşitlik: Gözlemci iyonlar (Sr 2+ ve NO 3 - ) 2H + (aq) + 2OH - (aq) 2H 2 O(s) ve daha basit: H + (aq) + OH - (aq) H 2 O(s) b) Tam formül: Al(OH) 3 (k) + HCl(aq)? İyonik formül: Al(OH) 3 (k) +3 H + (aq) + 3 Cl - (aq) Al 3+ (aq) + 3Cl - (aq) + 3H 2 O(s) Net iyonik eşitlik: Gözlemci iyonlar (Cl - ) atılır Al(OH) 3 (k) + 3H + (aq) Al 3+ (aq) + 3H 2 O(s) Slide 32 of 43

33 Örnek 5-3 Alıştırma A: Propiyonik asitle, HC 3 H 5 O 2, sulu amonyak çözeltisinin tepkimesini net iyonik eşitlikle yazınız. Sonuçta oluşan tuzun formülü ve adı nedir? Alıştırma B: Kalsiyum karbonat, sert suyun ana bileşenidir ve çaydanlık ve otomatik kahve cezvelerinin dibinde birikir. Bu tip birikimleri uzaklaştırmak için seyreltik bir asit çözeltisi olan sirke kullanılır. Bu tepkimenin net iyonik eşitliğini yazınız. (İp ucu: (5.9) ve (5.10) eşitliklerini anımsayınız). Slide 33 of 43

34 Gas Forming Reactions Gaz Üreten Bazı Genel Tepkimeler İyon Tepkime Slide 34 of 43

35 5-4 Yükseltgeme-İndirgeme: Bazı genel İlkeler Demir cevherlerinin en tanınmışlarından bir tanesi hematittir (Fe2O3) Hematit yüksek fırınlarda demire dönüştürülmektedir. D Fe 2 O 3 (k) + 3 CO(g) 2 Fe(s) + 3 CO 2 (g) Yükseltgenme ve indirgenme daima birlikte görülmektedir. Fe 3+ metalik demire indirgemektedir CO(g) karbon dioksite yükseltgenmektedir Slide 35 of 43

36 Yükseltgeme Basamağı Değişimleri Yükseltgenme durumu: D Fe 2 O 3 (s) + 3 CO(g) 2 Fe(l) + 3 CO 2 (g) Fe 3+ metalik demire indirgendi CO(g) karbon dioksite yükseltgendi Slide 36 of 43

37 Örnek 5-4 Gas Forming Reactions İndirgenme-Yükseltgenme Tepkimelerinin Tanınması. Aşağıdaki tepkimelerin indirgenme-yükseltgenme tepkimeleri olup olmadığını araştırınız a) MnO 2 (k) + 4 H + (aq) + 2 Cl - (aq) Mn 2+ (aq) + 2 H 2 O(s) + Cl 2 (g) b) H 2 PO 4 (aq) + OH (aq) HPO 4 2- (aq) + H 2 O(s) Çözüm: Eşitliklerin her iki tarafındaki elementlerin yükseltgenme basamaklarını bulunuz ve değişme olup olmadığını araştırınız. Slide 37 of 43

38 Örnek 5-4 Gas Forming Reactions a) Mn atomunun yükseltgenme basamağı (YB) MnO 2 de +4 den Mn 2+ de +2 ye azalır. Eşitliğin her iki tarafında O nun YB -2, H nın YB +1 dir. Cl un YB ise Cl - de -1 den Cl 2 de sıfıra değişmektedir. Yani bu tepkimede Mn indirgenmiş, Cl - yülseltgenmiştir ve bu bir indirgenme-yükseltgenme tepkimesidir. b) H nın YB eşitliğin her iki tarafında +1 dir. O nun YB değişmemiştir. Fosforun YB ise hem H 2 PO 4 - hem HPO 4 2- de +5 dır. Burada hiçbir YB değişmesi olmadığından, tepkime bir indirgenme-yükseltgenme tepkimesi değildir. Yalnızca bir asit-baz tepkimesidir. Slide 38 of 43

39 Örnek 5-4 Alıştırma A: Aşağıdaki tepkimelerin indirgenme-yükseltgenme tepkimesi olup olmadığını araştırınız. a) b) (NH 4 ) SO 4 (aq) + Ba(NO 3 ) 2 (aq) BaSO 4 (k) + NH 4 NO3 (aq) 2Pb(NO 3 ) 2 (k) 2 PbO(k) + 4NO 3 (g) + O 2 (g) Alıştırma B: Aşağıdaki tepkimede yükseltgenen maddeyi belirleyiniz. 4VO 2+ (aq) + MnO 4 (aq) + H 2 O 5VO 2+ (aq) + Mn 2+ (aq) + 2H + (aq) Slide 39 of 43

40 Yükseltgenme ve İndirgenme Yarı Tepkimeleri Yükseltgenme Bazı elementlerin yükseltgenme basamağının artmasıdır. Yitirilen elektronlar yarı-eşitliğin sağ tarafında gösterilir. İndirgenme Bazı elementlerin yükseltgenme basamağının azalmasıdır. Kazanılan elektronlar yarı-eşitliğin sol tarafında gösterilir. Yükseltgenme ve indirgenme yarı tepkimeleri birlikte yürür ve yükseltgenmeyle ortaya çıkan elektronların sayısı, indirgenmeyle alınan elektron sayısına eşittir. Slide 40 of 43

41 Bakır Sülfat içindeki Çinko Bu şekilde gösterilen tepkime bir yükseltgenmeindirgenme tepkimesidir. Zn(k) + Cu 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Cu(k) Slide 41 of 43

42 Yarı-Reaksiyonlar Bu tepkime aynı zamanda iki yarı-tepkime şeklinde düşünülebilir. Net tepkime bu iki yarı tepkimenin toplamıdır. Yükseltgenme: Zn(k) Zn 2+ (aq) + 2 e - İndirgenme: Net: Cu 2+ (aq) + 2 e- Cu(k) Cu 2+ (aq) + Zn(k) Cu(k) + Zn 2+ (aq) İlk yarı-tepkimede çinkonun yükseltgenme basamağı 0 dan +2 ye artmıştır. Her Zn(k) iki elektron vermiştir. İkinci yarı-tepkimede bakırın yükseltgenme basamağı +2 den 0 a azalmıştır. Her Cu 2+ (aq) iyonu iki elektron kazanmıştır. Böylece Cu 2+ indirgenmiştir. Slide 42 of 43

43 Örnek 5-5 Demirin hidroklorik asit ile tepkimeye girerek Fe 2+ (aq) ve H 2 verdiği tepkimenin net iyonik eşitliğini yazınız. Yükseltgenme: Fe(s) Fe 2+ (aq) + 2 e - İndirgenme: Net: 2H + (aq) + 2 e- H 2 (g) Fe(k) + 2H + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2 (g) Alıştırma A: Aluminyumun hidroklorik asitle tepkimesini yükseltgenme ve indirgenme yarı-eşitlikleri ve net eşitlikle gösteriniz. Alıştırma B: Klor gazının sulu sodyum bromür ile sıvı brom ve sulu sodyum klorür verdiği tepkimeyi yükseltgenme-indirgenme Slide 43 of 43 yarı-eşitlikleri ve net eşitlikle yazınız.

44 5.5 Yükseltgenme-İndirgenme Eşitliklerinin Denkleştirilmesi Bazı eşitlik denkleştirme ilkelerini indirgenmeyükseltgenme (redoks) tepkimeleri için de kullanabiliriz. Bu ilkeler atom sayılarının ve elektriksel yüklerin denkleştirilmesidir. Yani bu bilgilerle redoks denklemlerinin bir kısmı denkleştirilebilir. Oysa daha kapsamlı bir yönteme gerek vardır. Bunun için çeşitli yöntemler bulunmakla birlikte, biz burada yalnızca Yarıtepkime (iyon-elektron yöntemi) üzerinde duracağız. Slide 44 of 43

45 Yarı-Tepkime (İyon-Elektron Yöntemi) Bu yöntemde redoks eşitliğini denkleştirme ana basamakları aşağıda verilmiştir. Yükseltgenme-indirgenme yarı-eşitliklerini ayrı ayrı yazınız ve denkleştiriniz Her iki yarı eşitlikteki katsayıları her ikisinde aynı sayıda elektron bulunacak şekilde ayarlayınız Denkleştirilmiş net eşitliği elde etmek için iki yarı tepkimeyi toplayınız. Slide 45 of 43

46 Örnek 5-6 Redoks tepkimelerinin Asidik Çözeltide Denkleştirilmesi. Aşağıda verilen tepkime kağıt sanayi atık sularında sülfit iyonlarının saptanmasında kullanılmaktadır. Bu tepkime için asidik çözeltide denkleştirilmiş eşitliği yazınız. SO 3 2- (aq) + MnO 4- (aq) SO 4 2- (aq) + Mn 2+ (aq) Slide 46 of 43

47 Örnek 5-6: Çözüm Basamak 1: İndirgenen-Yükeltgenen (I-Y) maddeleri içeren yarı-eşitlikleri yazınız SO 2-3 (aq) + MnO 4- (aq) SO 2-4 (aq) + Mn 2+ (aq) Yarı-tepkimeler: SO 3 2- (aq) SO 4 2- (aq) + 2 e - (aq) 5 e - (aq) +MnO 4- (aq) Mn 2+ (aq) Slide 47 of 43

48 Örnek 5-6: Çözüm Basamak 2: Her iki yarı-eşitliğin atomlarını denkleştiriniz. H ve O dışındaki atomları denkleştiriniz: O atomlarını, H 2 O ya uygun bir katsayı ekleyerek denkleştiriniz. H atomlarını, H + a uygun katsayı ekleyerek denkleştiriniz. Diğer atomlar (S ve Mn) iskelet yarı-eşitliklerinde zaten eşitlenmiştir. Slide 48 of 43

49 Örnek 5-6 H 2 O ekleyerek O denkleştirilmesi: H 2 O(s) + SO 2-3 (aq) SO 2-4 (aq) + 2 H + (aq) + 2 e 5 e - (aq) +MnO 4- (aq) Mn 2+ (aq) + 4 H 2 O(l) H + eklenerek hidrojenin denkleştirilmesi: H 2 O(l) + SO 2-3 (aq) SO 2-4 (aq) + 2 e - (aq) + 2 H + (aq) 8 H + (aq) + 5 e - (aq) +MnO 4- (aq) Mn 2+ (aq) + 4 H 2 O(s) Slide 49 of 43

50 Örnek 5-6 Basamak 3: Her iki yarı-eşitliği elektrik yükü bakımından denkleştiriniz. Yarı-eşitliklerde yükler eşit olacak şekilde, uygun tarafa elektron ekleyiniz. Yükseltgenme: SO 3 2- (aq) + H 2 O (s) SO 4 2- (aq) + 2H + (aq)+ 2e - (aq) (her iki tarafta net yük, -2) İndirgenme: MnO 4- (aq) +8 H + (aq) + 5 e - (aq) 2 Mn 2+ (aq) + 4 H 2 O(s) (her iki tarafta net yük, +2) Slide 50 of 43

51 Örnek 5-6 Basamak 4: Yarı-eşitlikleri (Y-E)toplayarak net redoks eşitliğni elde ediniz. Yükseltgenme Y-E ni 5 ile, indirgenme Y-E ni 2 ile çarpınız. 5 SO 3 2- (aq) +5 H 2 O(s) 5 SO 4 2- (aq) + 10 H + (aq) + 10 e - (aq) 2 MnO 4- (aq) +16 H + (aq) + 10 e - (aq) 2 Mn 2+ (aq) + 8 H 2 O(s) 5 SO 3 2- (aq) + 2 MnO 4- (aq) + 5 H 2 O + 16H + (aq) 5 SO 4 2- (aq) + 2 Mn 2+ (aq) + 8 H 2 O(s)+ 10 H + (aq) Yüklerin dengede olduğunu kontrol ediniz! Slide 51 of 43

52 Örnek 5-6 Basamak 5: Sadeleştiriniz Net eşitlikte her iki tarafta aynı maddeler bulunmamalıdır. Basamak 4 de elde edilen eşitliklerde her ki taraftan 5 H 2 O çıkarılırsa, sağda üç H 2 O kalır. Yine, her iki taraftan on H + çıkarılırsa solda 6 H+ kalır. 5 SO 3 2- (aq) + 2 MnO 4- (aq) + 6H + (aq) 5 SO 4 2- (aq) + 2 Mn 2+ (aq) + 3 H 2 O(s) Basamak 6: Doğrulayınız. Son net eşitlikte atomların ve yüklerin eşitliğini kontrol ediniz. Örneğin, Basamak 5 de her iki tarafataki yükler -6 dır: (5x2-) + (2x1-) + (6x1 +) = (5x2-) + (2x2+) = -6 Slide 52 of 43

53 Örnek 5-6 Alıştırma A: Asidik çözeltideki şu tepkimeyi denkleştiriniz. Fe 2+ (aq) + MnO4 - (aq) Fe 3+ (aq) + Mn2+ (aq) Alıştırma B: Asidik çözeltideki şu tepkimeyi denkleştiriniz. UO 2+ (aq) + Cr 2 O 7 2- (aq) UO 2 2+ (aq )+ Cr 3+ (aq) Slide 53 of 43

54 Yarı-Tepkime Yöntemi Kullanarak Asidik Çözeltilerde Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi : Özet Yükseltgenme ve indirgenme yarı-tepkimeleriyle ilgili eşitlikleri yazınız Her bir yarı-eşitlikte: 1. H and O hariç tüm atomları denkleştiriniz 2. H 2 O kullanarak oksijeni denkleştiriniz. 3. H + kullanarak hidrojeni denkleştiriniz. 4. e - kullanarak yük denkliğini denkleştiriniz. Elektron sayılarını denkleştiriniz. Yarı-tepkimeleri toplayınız. Daha sonra net eşitliğin her iki tarafındaki ortak türleri sadeleştiriniz. Atom sayıları ve yük dengelerini kontrol ediniz. Slide 54 of 43

55 Bazik Çözeltilerde Redoks Eşitliklerinin Denkleştirilmesi Bazik çözeltilerdeki redoks eşitliklerini denkleştirmek için Önek 5-6 daki sürece bir yada iki basamak daha eklemek gerekebilir. Buradaki sorun şudur: OH ve H 2 O nun her ikisi de O ve H içerdiklerinden, bunların yarı-eşitliklerin hangi tarafına ekleme yapmalıyız? Bu sorunu çözmek için: Slide 55 of 43

56 Bazik Çözeltilerde Redoks Eşitliklerinin Denkleştirilmesi Sanki asidik çözeltisindeymiş gibi denklem denkleştirilir. Sonra redoks eşitliğinin her iki tarafına H + iyon sayısı kadar OH eklenir. Eşitliğin her iki tarafında görünen H 2 O u uzaklaştırınız (her iki taraftan aynı sayı da su molekülleri çıkarınız) Denkleştirme işlemini kontrol ediniz. Slide 56 of 43

57 Örnek 5-7 Bazik Çözeltilerde Bir Redoks Tepkimesinin Denkleştirilmesi Bazik bir çözeltide siyanür iyonunun permanganatla siyanata yükseltgenme tepkimesi eşitliğini denkleştiriniz. Bu tepkimede permanganat, iyonu MnO 2 (k) ye indirgenmektedir. MnO 4- (aq) + CN - (aq) MnO 2 (k) + OCN - (aq) Slide 57 of 43

58 Örnek 5-7: Çözüm Başlangıçta, yarı-tepkimeler ve net tepkime bir asidik çözeltide oluyormuş gibi işlem yapınız ve son olarak net eşitliği bazik çözeltide durumuna çeviriniz. Basamak 1: İki iskelet yarı-eşitlikleri yazınız ve Mn, C ve N atomlarının denkleştiriniz. MnO 4 (aq) MnO 2 (k) CN (aq) OCN (aq) Mn, C ve N atomlarının başlangıçta yazılan iskelet yarıeşitliklerinin denkleşmiş olduğuna dikkat ediniz. Slide 58 of 43

59 Örnek 5-7: Çözüm Basamak 2: O ve H atomları için yarı-eşitlikleri denkleştiriniz. Gerekiyorsa H 2 O ve/veya H + ekleyiniz MnO 4 (aq) + 4 H + (aq) MnO 2 (k) + 2H 2 O(s) CN (aq) + H 2 O(s) OCN (aq) + 2 H + (aq) Basamak 3: Uygun sayıda elektron ekleyerek yarıeşitlikleri elektron yükü bakımında denkleştiriniz. İndirgeme: MnO 4 (aq) + 4 H + (aq) + 3 e - MnO 2 (k) + H 2 O(s) Yükseltgeme: CN (aq) + 2H 2 O(s) OCN (aq) + 2 H + (aq) + 2 e- Slide 59 of 43

60 Örnek 5-7: Çözüm Basamak 4: Net redoks eşitliğini ede etmek için, yarı-eşitlikleri toplayınız. 2MnO 4 (aq) + 8 H + (aq) + 6 e- 2MnO 2 (k) + 4H 2 O(s) 3CN (aq) + 3H 2 O(s) OCN (aq) + 6 H + (aq) + 6 e- Net: 2MnO 4 (aq) + 3CN (aq) + 2 H + (aq) 2MnO 2 (k) + 3OCN (aq) + H 2 O(s) Basamak 5: Net redoks eşitliğinin her iki yanına 2OH - ekleyerek asidik ortamda bazik ortama dönüş yapınız. Slide 60 of 43

61 Örnek 5-7: Çözüm 2MnO 4- (aq) + 3CN- (aq) +2 H + (aq) + 2 OH - (aq) 2MnO 2 (k) + 3 OCN- (aq) + H 2 O(s) + 2 OH - (aq) 2MnO 4- (aq) + 3CN - (aq) + 2H 2 O(s) 2MnO 2 (k) + 3OCN - (aq) + H 2 O(s) + 2 OH - (aq) Her iki taraftan bir H 2 O molekülü çıkarırsak, redoks eşitliğinin denkleşmiş ve net şeklini elde ederiz. 2MnO 4- (aq) + 3CN - (aq) + H 2 O(s) 2MnO 2 (k) + 3 OCN - (aq) + 2 OH - (aq) Slide 61 of 43

62 Örnek 5-7: Çözüm Basamak 6: Son eşitliğin doğru olup olmadığını anlamak için atom sayılarını ve elektrik denkliğini kontrol ediniz. Alıştırma A: Bazik çözeltideki şu tepkimeyi denkleştiriniz. S(k) + OCl - (aq) SO 3 2- (aq) + Cl - (aq) Alıştırma B: Bazik çözeltideki şu tepkimeyi denkleştiriniz. MnO 4- (aq) + SO 3 2- (aq) MnO 2 (k) + SO 4 2- (aq) Slide 62 of 43

63 Yarı-Tepkime Yöntemi Kullanarak Bazik Çözeltilerde Redoks Tepkimelerinin Denkleştirilmesi : Özet Asidik sulu çözeltiler için kullanılan yöntem kullanılarak, tepkime asidik ortamda oluyormuş gibi denkleştiriniz. Elde edilen net eşitliğin iki yanına, H + iyonların sayısına eşit OH - ekleyiniz. Net eşitliğin iki yanında yer alan, H + ve OH - iyonlarını H 2 O oluşturmak üzere birleştiriniz. Eğer net eşitliğin her iki tarafında H 2 O görünüyorsa, sadeleştiriniz. Atom sayıları ve yük dengelerini kontrol ediniz. Slide 63 of 43

64 5-6 Yükseltgenler ve İndirgenler Redoks tepkimelerindeki bazı tepkenler yükseltgen bazılarıysa indirgen olarak nitelenmektedir. Yükseltgen (oksitleyici): Redoks tepkimesinde başka bir bileşiği yükseltgeyen bileşiklerdir. Kendisi indirgenir. Redoks tepkimesinde yükseltgenme basamağı azalan bir element içerir. Elektron kazanır (yarı-eşitliğin sağ yanında elektronlar bulunur) Slide 64 of 43

65 5-6 Yükseltgenler ve İndirgenler İndirgen: Başka bir bileşiği indirgeyen bileşiklerdir. Kendisi yükseltgenir Redoks tepkimesinde yükseltgenme basamağı artan bir element içerir. Elektron yitirir (yarı-eşitliğin sağ yanında elektronlar bulunur) Slide 65 of 43

66 Redoks Azotun yükseltgenme basamakları Slide 66 of 43

67 Örnek 5-8 Yükseltgen ve indirgenin belirlenmesi. Hidrojen peroksit, H 2 O 2, çok yönlü bir bileşiktir. Kullanıldığı alanlardan bazıları odun hamuru ve tekstil maddelerinin beyazlatılması ve suyun arıtılmasında klor yerine kullanılır. Çok yönlü olmasının nedenlerinden biri, hem yükseltgen hem de indirgen olmasıdır. Aşağıdaki tepkimelerde hidrojen peroksitin indirgen mi, yoksa yükseltgen mi olduğunu bulunuz a) H 2 O 2 (aq) + 2 Fe 2+ (aq) + 2 H + 2 H 2 O(s) + 2 Fe 3+ (aq) b) 5 H 2 O 2 (aq) + 2 MnO 4- (aq) + 6 H + Slide 67 of 43 8 H 2 O(s) + 2 Mn 2+ (aq) + 5 O 2 (g)

68 Örnek 5-8: Çözüm a) H 2 O 2 (aq) + 2 Fe 2+ (aq) + 2 H + 2 H 2 O(s) + 2 Fe 3+ (aq) Demir yükseltgenmiştir, peroksit indirgenmiştir. b) 5 H 2 O 2 (aq) + 2 MnO 4- (aq) + 6 H + (aq) 8 H 2 O(s) + 2 Mn 2+ (aq) + 5 O 2 (g) Manganez indirgenmiştir, peroksit oksitlenmiştir. Slide 68 of 43

69 Örnek 5-8: Çözüm Alıştırma A: Aşağıdaki tepkimede H 2 (g) indirgen mi, yoksa yükseltgen mi?. Açıklayınız Bazik çözeltideki şu tepkimeyi denkleştiriniz. 2NO 2 (g) + 7 H 2 (g) NH 3 (g) + 4H 2 O (g) Alıştırma B: Aşağıdaki tepkimede indirgen ve yükseltgenleri belirleyiniz 4 Au(k) + 8CN - (aq) + O 2 (g) + 2H 2 O (s) 4[Au(CN) 2 ] - (aq) + 4OH - (aq) Slide 69 of 43

70 5-7 Sulu Çözelti Tepkimelerinin Stokiyometrisi: Titrasyonlar Titrasyon Bir çözeltinin diğerine dikkatli ve kontrollü bir biçimde eklenmesi ile oluşturulan tepkime Eşdeğerlik noktası Her iki tepkenin de tükendiği nokta Indikatör Eşdeğerlik noktasında veya çok yakınında renk değiştiren maddeler Slide 70 of 43

71 Indikatörler Slide 71 of 43

72 Örnek 5-10 Bir çözeltinin redoks titrasyonu ile ayarlanması g demir tel Fe 2+ iyonuna çevrildikten sonra ml KMnO 4 (aq) çözeltisi ile titre edilmiştir. KMnO 4 (aq) çözeltisinin molaritesini bulunuz? 5 Fe 2+ (aq) + MnO 4- (aq) + 8 H + (aq) 5 Fe 3+ (aq) + Mn 2+ (aq) 4 H 2 O(s) Slide 72 of 43

73 Örnek Fe 2+ (aq) + MnO 4- (aq) + 8 H + (aq) 5 Fe 3+ (aq) + Mn 2+ (aq) 4 H 2 O(s) Titrasyonda harcanan KMnO 4 miktarını hesaplayınız: n H O g Fe 1mol Fe g Fe 1mol Fe 1mol Fe mol MnO 5 mol Fe 1mol KMnO 1mol MnO mol KMnO 4 Derişimi belirleyiniz: mol KMnO4 [ KMnO4 ] M KMnO L 4 Slide 73 of 43