MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

Transkript

1 MOL KAVRAMI I Maddelerin taneciklerden oluştuğunu biliyoruz. Bu taneciklere atom, molekül ya da iyon denir. Atom : Kimyasal yöntemlerle daha basit taneciklere ayrılmayan ve elementlerin yapıtaşı olan taneciklere atom adı verilir. Atomlar, elementlerin özelliklerini taşıyan en küçük taneciklerdir. Örneğin, bakır elementi çok sayıda bakır atomunun bir araya gelmesiyle oluşan bir maddedir. Molekül : İki ya da daha fazla sayıda aynı tür ya da farklı tür atomun kovalent bağlarla birbirine bağlanması sonucunda oluşan nötr taneciklere molekül adı verilir. Farklı tür ametal atomlarının oluşturduğu H 3,, C 6 H 12 O 6, SO 3 gibi bileşikler ve aynı tür ametal atomlarından oluşan O 2, 2, P 4 gibi elementler moleküllerden oluşur. Molekül yapılı bazı önemli elementler şunlardır : Hidrojen : H 2 Beyaz fosfor : P 4 Oksijen : O 2 Kükürt : S 8 Ozon : O 3 Klor : CI 2 Azot : 2 Flor : F 2 Molekül yapılı bazı önemli bileşiklere de birkaç örnek verelim: Karbon dioksit : CO 2 Kükürt dioksit : SO 2 Su : H 2 O Azot monoksit : O Molekül formülünde, sembollerin sağ alt köşesinde yazılı olan sayılar, molekülü oluşturan her elementin atom sayısının kaç tane olduğunu gösterir. Örneğin, metan nın formülü C tür. Öyleyse, 1 tane metan molekülünde, 1 tane karbon (C) atomu ve 4 tane hidrojen (H) atomu vardır. İyon : Pozitif (+) ya da negatif ( ) yüklü atom ve atom gruplarına iyon denir. Metallerin ametallerle oluşturduğu bileşikler, iyonlardan oluşur ve bileşiklere iyonik bileşik adı verilir. Bazı iyonik bileşikler de şunlardır : Sodyum klorür : aci Gümüş karbonat : Ag 2 CO 3 Potasyum sülfat : K 2 SO 4 Demir (II) nitrat : Fe(O 3 ) 2 ÖREK 1 Bir tane C 12 H (H 2 ) 2 COOH molekülünde toplam kaç tane atom vardır. Sembollerin sağ alt köşesinde yazılı olan sayılar, molekülde yer alan taneciklerin kaç tane olduğunu gösterir. Öyleyse, 1 tane C 12 H (H 2 ) 2 COOH molekülünde, (1+2) = 45 tane atom vardır. Yanıt : 45 atom ÖREK 2 Bir tane C 7 H 13 (OH) X molekülünde toplam 26 tane atom bulunduğuna göre, formüldeki X değeri kaçtır? (1+1).X = 26 2X = 6 X = 3 tür. Yanıt : 3 MOL SAYISI VE AVOGADRO SAYISI Günlük yaşantımızda maddi varlıkları sayarken deste, düzine gibi birimleri kullanırız. Örneğin 12 tane kalemi, 1 düzine şeklinde belirtebiliriz. Bu birimler, atom ya da molekülleri saymak için kullanışlı değildir. Bu tanecikler çok küçük olduğundan, düzine ile ifade edilen bir atom ya da molekül topluluğu gözle görülebilecek ya da en hassas teraziyle kütlesi ölçülebilecek bir büyüklük oluşturamaz. Bu nedenle, kimyacılar çok daha büyük bir birim seçmek durumunda kalmışlardır. Bu birim, mol dür. Yapılan deneylerde herbir elementin bağıl atom kütlesi kadar gramındaki atom sayısının birbirine eşit olduğu hesaplanmış ve bu sayının olduğu bulunmuştur. Bağıl Atom Kütlesi Atomların kütlesi ölçülemeyecek kadar küçüktür. Bu nedenle, 12 C izotopunun kütlesi 12 atomik kütle birimi (akb) olarak kabul edilmiş ve diğer atomların kütlesi, 12 C atomunun kütlesi ile karşılaştırılarak hesaplanmıştır. 12 C atomunun kütlesinin 12 akb kabul edilerek, hesaplanan atom kütlelerine bağıl atom kütlesi denir. Örneğin, Mg atomunun kütlesi, 12 C atomunun kütlesinin 2 katı, AI atomunun kütlesi ise 12 C atomunun kütlesinin 9 4 katıdır. Öyleyse, Mg nin bağıl atom kütlesi, 12.2 = 24 akb, 9 AI nin bağıl atom kütlesi, = akb dir. Bağıl atom kütlelerini gram türünden söyleyebilir miyiz? Bunun için 1 akb nin gram türünden değerini bilmek gerekir. Deneysel olarak 1 akb nin grama eşit ol- 1 duğu kanıtlanmıştır. Öyleyse, bağıl atom kütlesi 56 akb 56 olan Fe nin 1 tane atomunun kütlesi, gramdır.

2 Avogadro Sayısı Elementlerin bağıl atom kütleleri kadar gramında tane atom bulunduğu deneysel olarak hesaplanmıştır. Örneğin, 12 gram karbonda ( 12 C), 39 gram potasyumda ( 39 K), 1 gram hidrojende ( 1 H) er tane atom vardır. Bu sayıya ( sayısına) Avogadro sayısı denir. Bu sayı, sembolik olarak ya da A ile gösterilir. Kimyacılar, taneyi bir birim olarak kabul etmişler ve bu sayıya 1 mol adını vermişlerdir. Öyleyse, tane He atomuna, 1 mol He atomu; tane H 2 O molekülüne, 1 mol H 2 O molekülü diyebiliriz. ÖREK 3 1 mol OH molekülünde, a) Kaç tane molekül vardır? b) Kaç tane H atomu vardır? c) Toplam kaç tane atom vardır? d) Kaç mol C atomu vardır? e) Kaç mol O atomu vardır? f) Toplam kaç mol atom vardır? ÖREK 5 I. tane atom içeren SO 3 II. tane CI atomu içeren FeCI 3 tuzu III. 0,5 mol O 2 molekülü Yukarıda bazı nicelikleri verilen maddelerin mol sayılarını karşılaştırınız. (Avogadro sayısı = ) I. 1 mol SO 3 molekülü, toplam 4 tane atom içerir. tane atom içeren SO 3, 1 4 moldür. II. 1 mol FeCI 3 tuzu, toplam 3 tane CI atomu içerir. tane CI atomu içeren FeCI 3, 1 3 moldür. 1 III. O 2 nin 0,5 mol olduğu soruda verilmiştir. 2 Öyleyse, mol sayıları III > II > I dir. Yanıt : III > II > I a) 1 mol bileşikte, Avogadro sayısı kadar ( tane) molekül vardır. b) Her molekül 6 tane (5 + 1) H atomu içerdiğine göre, 1 mol ( tane) molekülde, 6. tane H atomu vardır. c) Her molekül 9 tane ( ) atom içerdiğine göre, 1 mol ( tane) molekülde, 9. tane atom vardır. d) Bileşiğin formülünde 2 tane C atomu olduğuna göre, 1 mol bileşik 2 mol C atomu içerir. e) Bileşiğin formülünde 1 tane O atomu olduğuna göre, 1 mol bileşik 1 mol O atomu içerir. f) Bileşiğin formülünde toplam 9 tane atom olduğuna göre, 1 mol bileşik 9 mol atom içerir. ATOM KÜTLESİ VE MOLEKÜL KÜTLESİ Bir tane atomun kütlesine atom kütlesi, bir tane molekülün kütlesine molekül kütlesi denir. Atom ve molekül kütleleri akb ya da gram birimleriyle ifade edilebilir. Örneğin 12 C izotopunun atom kütlesi; akb = gramdır. ÖREK 6 Br 2 O 5 molekülünün kütlesi kaç gramdır? (O = 16, Br = 80) ÖREK 4 3, tane molekülden oluşan bir H 2 O damlacığı toplam kaç mol atom içerir? H 2 O molekülü, 3 atomludur. 1 mol ( tane) H 2 O molekülü, 3 mol (3. tane) atom içerir. tane molekül 3 mol atom içerirse, 3, tane molekül X mol atom içerir ,01.10 X = = 0,15 mol atom içerir. Yanıt : 0,15 mol atom Br atomunun kütlesi 80 akb, O atomunun kütlesi 16 akb dir. Br 2 O 5 molekülünün kütlesi = = 240 akb dir. 240 Gram türünden kütlesi ise, gramdır. 240 Yanıt : 240 akb ya da gram MOL KÜTLESİ 1 mol ( tane) taneciğin (atom, molekül, iyon ) kütlesine mol kütlesi denir. 1 tane O atomunun kütlesi 16 akb ise 1 mol O atomunun kütlesi 16. akb 16. ya da = 16 gramdır.

3 ot : 1 tane atomun akb türünden kütlesinin sayısal değeri, aynı atomun 1 molünün gram türünden kütlesinin sayısal değerine eşittir. Örneğin, 1 tane Fe atomunun kütlesi 56 akb, 1 mol Fe atomunun kütlesi 56 gramdır. ÖREK 7 OH bileşiğinin mol kütlesi kaç gramdır? (H = 1, C = 12, O = 16) OH bileşiğinin molekül kütlesi, = 46 akb dir. OH bileşiğinin mol kütlesi ise, 46. akb ya da Yanıt : 46 gram ÖREK = 46 gramdır. Bir tane Sc atomunun kütlesi 7,5.10 gramdır. Buna göre, Sc nin mol kütlesi kaç gramdır? (Avogadro sayısı = 6.10 ) 1 tane Sc atomunun kütlesi 7,5.10 gram ise, 6.10 tane (1 mol) Sc atomunun kütlesi, 7, = 45 gramdır. Yanıt : 45 gram ÖREK 9 1 gram C 3 bileşiği, a) Kaç tane C 3 molekül içerir? b) Toplam kaç mol atom içerir? (H = 1, C = 12) C 3 bileşiğinin mol kütlesi, = 40 gramdır. a) 40 gram C 3 molekül içerirse, 1 gram C 3 X molekül içerir. X = tane molekül içerir. 40 b) 1 mol (40 gram) bileşik 3 mol C + 4 mol H = 7 mol atom içerir. 40 gram C 3 7 mol atom içerirse, 1 gram C 3 X mol atom içerir. MOLAR HACİM 1 mol maddenin hacmine molar hacim denir. Katı ve sıvı maddelerin molar hacimleri, maddenin türüne ve sıcaklığına bağlıdır. Aynı sıcaklıktaki farklı türde katı ve sıvı maddelerin molar hacimleri birbirinden farklıdır. Bu nedenle, molar hacim, katı ve sıvı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Gazların molar hacmi, n türüne bağlı değildir, n basıncına ve sıcaklığına bağlıdır. Aynı koşullardaki bütün gazların molar hacimleri birbirine eşittir. Bu nedenle, molar hacim gazlar için ayırt edici özellik değildir. ormal koşullarda (0 C sıcaklık ve 1 atmosfer basınçta) gazların molar hacmi (1 mollerinin hacmi) 22,4 litredir. Örneğin normal koşullarda, 1 mol H 2 nın kütlesi 2 gram, hacmi 22,4 litre, 1 mol CO 2 nın kütlesi 44 gram, hacmi 22,4 litredir. Öyleyse, hacimleri eşit olan bu gazların kütleleri farklı olduğu için, aynı koşullardaki özkütleleri de farklıdır. Maddelerin mol sayısı (n), kütlesi (m), mol kütlesi (M A ), gazların normal koşullardaki hacmi (V) ve tanecik sayısı arasındaki ilişkiyi şöyle formüle edebiliriz. m V Tanecik sayısı n = n = n = M 22,4 A ot : ormal koşullarda özkütlesi bilinen bir n mol kütlesi aşağıdaki bağıntı kullanılarak hesaplanabilir. Gazın mol kütlesi = Özkütle. 22,4 ÖREK 10 ormal koşullarda 3,36 litre hacim kaplayan helyum (He) kaç moldür? ormal koşullarda 3,36 litre hacim kaplayan helyum nın mol sayısı, n = = 0,15 moldür. 3,36 22,4 Yanıt : 0,15 mol ÖREK 11 ormal koşullarda özkütlesi 1,25 gram/litre olan H X nın formülündeki X değeri kaçtır? (H = 1, C = 12) Gazın normal koşullardaki özkütlesi 1,25 gram/litre ise, mol kütlesi M A = d.v = 1,25.22,4 = 28 gramdır. H X için ; X = 28 X = 4 tür. Yanıt : X = 4 X = 7 40 mol atom içerir.

4 1. LÜ TEST Madde Kütlesi I 1 tane H 2 O molekülü gram II 1 tane H 2 O molekülü akb III tane H 2 O molekülü gram Yukarıda verilen maddeler ve bu maddelerin kütleleri ile ilgili, açıklamalardan hangileri doğrudur? (H = 1, O = 16, Avogadro sayısı = ) A) Yalnız II B) I ve II C) I ve III 1 mol H 2 O, tane molekül içerir ve gramdır. 1 tane H 2 O molekülü gramdır. 1 akb = 1 gramdır. gram = akb dir. Buna göre, üç açıklama da doğrudur. Yanıt : E 2. Kütlesi bilinen nın, I. ormal koşullardaki hacmi II. ormal koşullardaki özkütlesi III. İçerdiği toplam atom sayısı niceliklerinden hangileri hesaplanır? (H=1, C=12) A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III nın mol kütlesi ve kütlesi bilindiğine göre, mol sayısı hesaplanabilir. 1 mol n normal koşullardaki hacminden, nın hacmi ve özkütlesi hesaplanır. nın 1 molündeki toplam atom sayısı bilindiğine göre, içerdiği toplam atom sayısı hesaplanır. Öyleyse, üç nicelik de hesaplanabilir. Yanıt : E I. ormal koşullarda 1 mol C, 22,4 litredir ve 5 tane atom içerir. 4,48 litre C tane atom içerir. II. 1 mol = tane molekül, 2 tane C + 6 tane H = 8 tane atom içerir. tane molekülü 8 tane atom içerirse, 22 tane molekülü X tane atom içerir. X = 0,8 tane atom içerir. III. 1 mol, 30 gramdır. 8 tane atom içerir. 30 gram 8 tane atom içerirse, 6 gram X tane atom içerir. X = 1,6 tane atom içerir. Buna göre, verilen maddelerin toplam atom sayıları arasındaki ilişki III > I > II dir. Yanıt : A 4. Kapalı bir kapta bulunan 16 gram O 2 na ayrı ayrı uygulanan işlemler ile ilgili, aşağıdaki bilgiler veriliyor. a gram SO 2 eklenince kaptaki molekül sayısı 2 katına çıkıyor. b gram 2 eklenince kaptaki atom sayısı 4 katına çıkıyor. Buna göre, a ve b nicelikleri için aşağıdakilerden hangisi doğrudur? (H = 1, = 14, O = 16, S = 32) a (gram) b (gram) A) B) C) D) E) gram O 2 tane molekül içerirse, 16 gram O 2 0,5 tane molekül içerir. Kaba a gram SO 2 eklendiğinde, molekül sayısı 2 katına çıktığına göre, SO 2 nın molekül sayısı 0,5 dir. molekül SO 2 64 gram ise, 0,5 molekül SO 2 a gramdır. 3. I. ormal koşullarda 4,48 litre C II. 22 molekül III. 6 gram Yukarıda bazı nicelikleri verilen maddelerin içerdikleri toplam atom sayıları için, aşağıdaki karşılaştırmalardan hangisi doğrudur? (H = 1, C = 12, Avogadro sayısı = ) a = 32 gram SO 2 dir. 0,5 molekül O 2, tane atom içerir. Kaba b gram 2 eklendiğinde, atom sayısı 4 katına çıktığına göre, 2 nın atom sayısı 3 dir. 1 mol 2, 6 atom içerir ve 32 gramdır. 6 atom içeren 2 32 gram ise, 3 atom içeren 2 b gramdır. A) III > I > II B) I > II > III C) III > II > I D) II > III > I E) II > I > III Yanıt : B b = 16 gram 2 tür.

5 KOU TESTİ 5. 2 tane H atomu içeren C 3 için, 1. Bir tane H 2 O molekülünün, gram cinsinden ve atomik kütle birimi (akb) cinsinden kütlesi aşağıdakilerin hangisinde doğru olarak verilmiştir? (H = 1, O = 16, Avogadro sayısı = ) Gram cinsinden A) B) akb cinsinden C) D) E) 2. Avogadro sayısının bilinen değeri tür. Avogadro sayısı, bilinen değeri yerine 24 alındığında bir n 1 molünün normal koşullardaki hacmi ve 1 molekülünün gram cinsinden kütlesi için, aşağıdakilerden hangisi söylenebilir? 1 molünün hacmi 1 molekülünün kütlesi A) Değişmez On katına çıkar B) Değişmez Onda birine iner C) Onda birine iner Değişmez D) On katına çıkar Değişmez E) On katına çıkar Onda birine iner I. ormal koşullardaki hacmi 11,2 litredir. II. gram C içerir. III. Kütlesi, 80 gramdır. açıklamalarından hangileri doğrudur? (H = 1, C = 12, Avogadro sayısı = ) A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III 6. I. 6 gram H 2 O II. 0,2 mol P 2 O 3 III. ormal koşullarda 11,2 litre CI 2 Yukarıda bazı nicelikleri verilen maddelerden hangileri Avogadro sayısı kadar atom içerir? ( H = 1, O = 16) A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II 7. ve C 4 H 8 gazları için, I. Eşit kütlelerindeki toplam atom sayıları II. ormal koşullardaki özkütleleri III. 1 er gramlarındaki C atom sayıları niceliklerinden hangileri aynıdır? (H = 1, C = 12) 3. 1 tane X atomunun kütlesi 5.10 gramdır. Buna göre, I. 1 tane X atomunun kütlesi 30 akb dir. II. 1 mol X atomunun kütlesi 30 gramdır. m.10 III. m gram X elementi tane X atomu içerir. 5 açıklamalarından hangileri doğrudur? (Avogadro sayısı = 6.10 ) A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I, II ve III 4. Eşit sayıda molekül içeren CO 2 ve SO 2 gazlarının, I. Mol sayıları II. Toplam atom sayıları III. Kütlece oksijen yüzdeleri niceliklerinden hangileri eşittir? (C = 12, O = 16, S = 32) A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III 8. I. 1 mol atom içeren C II. 1 mol C atomu içeren III. 0,4 mol H atomu içeren Yukarıda bazı nicelikleri verilen gazların, normal koşullarda hacimleri arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? A) I > II > III B) II > I > III C) I = II > III D) II > III > I E) I > III > II 9. Aynı sayıda atom içeren bileşiklerden H 2 O nun molekül sayısının, OH nin molekül sayısına oranı aşağıdakilerden hangisidir? D) I ve III E) II ve III A) 5 B) 4 C) 3 D) 1 3 E) 1 5

6 10. Bir miktar X ile ilgili, aşağıdaki bilgiler veriliyor : Kütlesi m gramdır. ormal koşullardaki hacmi V litredir. Buna göre, X için 22,4.m değeri aşağıdakilerden hangisine eşittir? V. (Avogadro sayısı = ) A) 1 tane X molekülünün gram cinsinden kütlesi B) 1 litre X nın gram cinsinden kütlesi C) 1 mol X nın gram cinsinden kütlesi D) 1 gram X nın normal koşullardaki hacmi E) ormal koşullardaki 1 litre X nın molekül sayısı 11. İçinde 10 gram HF bulunan sabit hacimli bir kaba 10 gram He ekleniyor. 14. I. 0,1 mol O 3 II. 0,1 mol X III. 0,2 mol Y Yukarıdaki maddelerin içerdikleri toplam atom sayıları arasındaki ilişki, III > II > I dir. Buna göre, X ve Y maddeleri aşağıdakilerden hangisi olabilir? X Y A) SO 2 O 2 B) SO 3 O C) 2 SO 2 D) SO 3 O 2 E) CO 2 C Buna göre, kaptaki, I. Toplam atom sayısı 3 katına çıkar. II. Gaz özkütlesi 2 katına çıkar. III. Gaz molekülü sayısı 6 katına çıkar. yargılarından hangileri doğrudur? (He = 4, HF = 20) 12. C 3 ve CO 2 gazlarını içeren bir karışımda 0,4 mol hidrojen (H) atomu ve 0,5 mol karbon (C) atomu bulunmaktadır. Buna göre, bu karışımla ilgili, I. CO 2 nin mol sayısı 0,2 dir. II. 0,4 mol oksijen (O) atomu içerir. III. C 3 ün mol sayısı 0,1 dir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II 13. CuSO 4.5H 2 O bileşiğinin 25 gramında tane hidrojen (H) atomu vardır. Buna göre, 25 gram CuSO 4.5H 2 O bileşiğinin içerdiği toplam oksijen (O) atomu sayısı aşağıdakilerden hangisine eşittir? (Avogadro sayısı = ) A) 0,9. B) 9. C) 9 D) E) ormal koşullarda X soy ile dolu olan bir kabın hacmi 22,4 litredir. Bu kaba aynı sıcaklıkta 10 mol H 2 eklenirse, toplam kütle 2 katına çıkmaktadır. Buna göre, I. X in atom kütlesi II. Kaptaki gaz karışımının özkütlesi III. Kaptaki gaz karışımının toplam atom sayısı niceliklerinden hangileri hesaplanabilir? (H = 1) D) I ve III E) I, II ve III 16. I. tane C molekülü ve 0,5 mol oksijen II. Kütlesi 56 akb olan Fe metali ve 1 mol C 4 H 8 III. 11 tane atom içeren C 3 H 8 ve 1 mol CO Yukarıda bazı nicelikleri verilen madde çiftlerinden hangilerinin kütlesi eşittir? (H = 1, C = 12, O = 16, Avogadro sayısı = ) Madde ormal koşullarda özkütlesi (g/ml) X katısı 1,5 Y 0,0025 Z sıvısı 1,2 Yukarıda X, Y ve Z maddelerinin normal koşullardaki özkütleleri verilmiştir. Buna göre, X, Y ve Z maddelerinden hangilerinin mol kütleleri hesaplanabilir? A) Yalnız X B) Yalnız Y C) Yalnız Z D) X ve Y E) X ve Z 1.A 2.D 3.E 4.C 5.B 6.E 7.C 8.B 9.C 10.A 11.D 12.E 13.A 14.D 15.E 16.C 17.B