KİM-117 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

Transkript

1 KİM-117 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü Bu slaytlarda anlatılanlar sadece özet olup ayrıntılı bilgiler ve örnek çözümleri derste verilecektir.

2 BÖLÜM 2 KİMYASAL HESAPLAMALAR Mol Kavramı, Atom kütlesi, mol kütlesi, en basit formül bulma, Reaksiyon denklemlerinin denkleştirilmesi Reaksiyon stokiyometrisi

3 MOL SI birimidir. MOL: 1 mol, tam 12,0000 g 6 izotopunda bulunan, atom sayısı kadar molekül, atom veya iyon içeren madde miktarı olarak tanımlanır. Avagadro sayısı ( 6, ) kadar atom yada molekül içeren maddeye 1 mol denir. 12 C de Avagadro Sayısı (6, ) kadar atom vardır. 12 C

4 1 mol Na atomu 6, Ca atomu ihtiva eder 1 mol Na + iyonu 6, Ca +2 iyonu ihtiva eder 1 mol H 2 SO 4 molekülü 6, H 2 SO 4 molekülü ihtiva eder MOL KÜTLESİ Bir türün t n 1 mol'ünün veya 6, tane taneciğin in gram olarak kütlesidir. k

5 ATOMİK K KÜTLE K BİRİMİ B (akb)-(u) 1 akb nötral tek bir 12 C atomunun kütlesinin k 1/12 sidir. ( 12 C izotopunun kütlesi k 12 akb kabul edilmiştir). SI birim sisteminde u (unit( unit) ile gösterilir. g

6 KİMYASAL FORMÜLLER LLERİN BULUNMASI * Element bileşimi imi ve oluştu tuğu u elementlerin bağı ğıl l atom sayılar ları ile ilgili bilgileri veren formüllere en basit formül *Element bileşimi, imi, oluştu tuğu u elementlerin bağı ğıl l atom sayılar ları ve oluştuğu elementlerin gerçek ek atom sayılar ları ile ilgili bilgileri veren formüllere molekül formül *Maddelerin açık a k yapılar larını veren formüle yapısal formülü denir.

7 AMPİRİK FORMÜL (En basit formül) Ampirik formül= CH 2 O MOLEKÜL FORMÜLÜ Bulunması için, in, türün t mol kütlesinin de bilinmesi gerekir. Formaldehit(CH O), 2 Asetik asit(c 2 H 4 O 2 ), Gliseraldehit(C 3 H 6 O 3 ), Glikoz(C 6 H 12 O 6 ) Ampirik formül= CH 2 O YAPISAL FORMÜL Etanol(C 2 H 5 OH), Dimetileter(CH 3 OCH 3 ) Molekül l formülü= = Ampirik formül= C 2 H 6 O

8 REAKSİYONLAR, REAKSİYON DENKLEMLERİ Tepkime denklemlerinin denkleştirilmesi için i in 2 yöntem y vardır. r. 1) Yükseltgenme sayısı değişmesi yöntemi y (Redoks) 2) İyon-elektron yöntemiy

9 1. Yükseltgenme Y sayısı değişmesi yöntemi y (Redoks) İçinde elektronların n sayısı bakımından değişme yani elektron alış ışverişi olan reaksiyonlara Redoks Reaksiyonları (Yükseltgenme kseltgenme-indirgenme ndirgenme reaksiyonları) ) denir.

10 Yükseltgenme, bir atomun yükseltgenme y sayısının n (basamağı ğının) n) artması (e - kaybetmesi) ; İndirgenme, bir atomun yükseltgenme y sayısının n (basamağı ğının) n) azalması (e - alması) Yükseltgenme basamağı ğı: Bir atomun sahip olmuş göründüğü yüke denir. Yükseltgenme e - kaybetme İndirgenme e - alma

11 Örnek NaI + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 S + I 2 + H 2 O Yükseltgenmiş e - vermiş İndirgenmiş e - almış 2I -1-2e - I o 2 S e - S /2I -1-2e - I o 2 1/ S e - S I S +6 4I o 2 + S -2 8NaI + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O 8NaI + H 2 SO 4 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + H 2 O 8NaI + 5H 2 SO 4 4Na 2 SO 4 + H 2 S + 4I 2 + 4H 2 O

12 Örnek KClO 3 +KI +H 2 SO 4 K 2 SO 4 + KCl +I 2 +H 2 O İndirgenmiş e - almış Yükseltgenmiş e - vermiş Cl e - Cl -1 2I - 1-2e I o 2 Cl e - Cl -1 3/2I -1-6e I o 2 Cl I -1 Cl Cl I o 1 + 6I KClO 3 +6KI +H 2 SO 4 K 2 SO 4 + KCl +3I 2 +H 2 O KClO 3 +6KI +3H 2 SO 4 3K 2 SO 4 + KCl +3I 2 +3H 2 O

13 Örnek KMnO 4 +H 2 O 2 +H 2 SO 4 MnSO 4 + K 2 SO 4 +H 2 O +O İndirgenmiş (e - almış ış) Mn e - Mn 2O -1-2e O o 2 Yükseltgenmiş (e - vermiş) Mn +2 2/Mn e - Mn 5/ 2O -1-10e O o 2 Mn +2 2Mn O -1 2Mn +2 +5O o 2 2KMnO 4 +5H 2 O 2 +3H 2 SO 4 2MnSO 4 + K 2 SO 4 +8H 2 O +5O 2

14 Yöntemde takip edilecek yol: 1) Tepkimeyi 2 yarı reaksiyona ayrılır. 2) Hidrojen ve Oksijen dışıd ışındaki atomlar denkleştirilir. 3) Oksijen eksikliği i olan yere H 2 O, 4) Hidrojen eksikliği i olan tarafa H + eklenir nir. 5) Eksi yük y k eksikliği i olan tarafa gerektiği i kadar elektron (e - ) eklenir nir. 2. İYON- ELEKTRON YÖNTEMY NTEMİ 6) Elektron eşitlie itliğini ini sağlamak için i in iki yarı reaksiyon uygun sayılarla çarpılır r ve toplat oplanır. 7) Toplu tepkimede, her iki taraftaki aynı bileşenler enler silinir r ve sonuçta net iyonik denklem elde edilir.

15 Örnek Cr 2 O H 2 SO 3 Cr +3 + HSO - 4 (asi (asidik ortam) 1) Cr 2 O -2 7 Cr 1) H 2 SO 3 HSO - 4 2) Cr 2 O Cr + 7H 2 O 2) H 2 SO 3 +H 2 O HSO - 4 3) Cr 2 O H + 2Cr + 7H 2 O 3) H 2 SO 3 +H 2 O HSO H + 4) Cr 2 O H + +6e - 2Cr + 7H 2 O 4) H 2 SO 3 +H 2 O HSO H + +2e - Cr 2 O H + +6e - 2Cr H 2 O 3H 2 SO 3 +3H 2 O 3 3 HSO H + +6e - Cr 2 O H 2 SO 3 +3H 2 O+ 14H + +6e - 2Cr H 2 O + 3 HSO H + + 6e - Cr 2 O H 2 SO 3 +5H + 2Cr HSO H 2 O

16 Örnek H 2 Te 2 O 3 Te + HTeO - 4 (asidik ortam) Cevap: H 2 Te 2 O 3 2Te o H 2 Te 2 O 3 2HTeO - 4 H 2 Te 2 O 3 + 4H + + 4e 2Te o + 3H 2 O H 2 Te 2 O 3 + 5H 2 O 2HTeO H + + 8e 2/H 2 Te 2 O 3 + 4H + + 4e 2Te o + 3H 2 O 1/H 2 Te 2 O 3 + 5H 2 O 2HTeO H + + 8e 3H 2 Te 2 O 3 + 2HTeO Te o + 2H + + H 2 O

17 Bazik Ortam İyon Elektron YöntemiY Bazik ortamda iyon elektron yöntemi y asidik ortam ile aynı çözülür. Ancak denklemin her iki tarafı hidrojen (H + ) sayısı kadar OH - ile çarpılır. r. En son toplamda OH - ile H + çarpımı su olarak yazılır.

18 Örnek Cr (OH) 3 + IO - 3 CrO I - (bazik ortam) OH -, H 2 O 1) Cr(OH) 3 + CrO ) IO 3- I - 2) Cr(OH) 3 +H 2 O CrO H + + 3e - 2) IO H + + 6e - I - +3H 2 O 2/ Cr(OH) 3 + H 2 O CrO H + + 3e - IO H + + 6e - I - +3H 2 O 2Cr(OH) 3 + 2H 2 O + IO H + 2CrO H + + I - +3H 2 O Her iki taraf H + sayısı kadar OH - ile çarpılır 4OH - / 2Cr(OH) 3 + IO 3-2CrO H + + I - + H 2 O H + ile OH - çarpımı su oluşturur. 2Cr(OH) 3 +4OH - +IO - 3 2CrO H 2 O +I -

19 Örnek P 4 P 2 H 4 + H 2 PO - 4 (bazik ortam) P 4 + 8H + + 8e - 2P 2 H 4 16H 2 O+ P 4 4H 2 PO H + +20e - 5/ P 4 + 8H + + 8e - 2P 2 H 4 2/ 16H 2 O+ P 4 4H 2 PO H + +20e - 5P H H 2 O + 2P 4 10P 2 H 4 + 8H 2 PO H + 7P H 2 O 10P 2 H 4 + 8H 2 PO H + 8OH - / 7P H 2 O 10P 2 H 4 + 8H 2 PO H + 7P H 2 O + 8OH - 10P 2 H 4 + 8H 2 PO H 2 O 7P H 2 O + 8OH - 10P 2 H 4 + 8H 2 PO 4 -

20 Örnek CN - + OClO - N 2 + CO Cl - (bazik) denklemini denkleştiriniz. Cevap CN - N 2 + CO 2-3 OCl - Cl - 6H 2 O + 2CN - N 2 + 2CO H + 10e - 5/ 2e - + 2H + + OCl - Cl - + H 2 O 6H 2 O + 2CN H + + 5OCl - N 2 + 2CO H + 5Cl - + 5H 2 O 2OH - / H 2 O +2CN - + 5OCl - N 2 + 2CO H + 5Cl - 2OH - + H 2 O + 2CN - + 5OCl - N 2 + 2CO H 2 O + 5Cl - 2OH - + 2CN - + 5OCl - N 2 + 2CO Cl - + H 2 O

21 KİMYASAL STOKİYOMETR YOMETRİ Stokiyometri, reaksiyona giren maddeler ile ürünlerin miktarı arasındaki kantitatif ilişkiyi ifade eder. Sınırlayıcı Reaktif: Reaksiyon ortamında girenler arasında önce tükenen t madde sınırlays rlayıcı bileşendir. endir. Yüzde verim: Bir reaksiyonda deneysel olarak ele ge Bir reaksiyonda deneysel olarak ele geçen en ürün miktarı teorik olarak hesaplanandan her zaman daha azdır. YüzdeVerim = Deneysel Teorik χ100