LİSE KİMYA 1 2004 Paşa Yayıncılık Ltd. Şti. Bu kitabın tüm yayın hakları Paşa Yayıncılık Ltd. Şti.ʼne aittir. Yayınevinden yazılı izin alınmadan kısmen veya tamamen alıntı yapılamaz, hiçbir şekilde kopya edilemez, çoğaltılamaz ve yayınlanamaz. Kişi kendisi için bu copyright ibaresi ile birlikte olmak koşuluyla bir basılı kopya ve bilgisayarında bir dijital kopya bulundurabilir. Bunun dışındaki tüm eylemlerde 5/12/1951 TARİH VE 5846 SAYILI FİKİR VE SANAT ESERLERİ KANUNU çerçevesinde tüm hukuksal haklarımız aranır. Tüm hakları saklıdır. DERS KİTABI ÖĞRETMEN KLAVUZU Faruk KARACA KİMYA-I 1
MADDE VE ÖZELLİKLERİ LİSE KİMYA I I BÖLÜM I MADDE VE ÖZELLİKLERİ SORU VE PROBLEMLERİN ÇÖZÜMLERİ 1. Maddenin doğadaki katı, sıvı ya da gaz durumlarından herhangi birine maddenin hâli denir. Doğada maddeler çoğunlukla katı, sıvı ya da gaz hâlinde bulunurlar. Buna göre; katı maddeler sıvı maddeler gaz maddeler toprak su bütan gazı tahta etil alkol doğal gaz taş cıva hidrojen gazı buz azot gazı su buharı olarak sınıflandırılabilir. Eğer maddeler bu tür bir sınıflandırma ile belirli bir sınıf kapsamına alınabilirler ise ait oldukları sınıf özelliklerini göstereceklerinden bazı özelliklerini önceden tahmin etmek olanaklı hâle gelir. Ayrıca bu tür bir sınıflandırmada her durumdaki maddenin tanecikleri arasındaki konumları da belirlenebilir. 2. Çözeltide miktarı görece fazla olan bileşen çözücü, miktarı görece az olan bileşen ise çözünendir. Bir çözeltide bileşenlerin çözen mi yoksa çözünen mi olduğuna karar verebilmek için çözeltideki miktarlarını göreceli olarak kıyaslamak gerekir. Eğer bileşenlerden birisi su ise miktarı diğer bileşenlerden az da olsa çözücü olarak su kabul edilir. 3. Doymuş çözelti: Belli bir sıcaklık ve basınçta çözücünün çözebileceği kadar çözünen madde içeren çözeltiye doymuş çözelti denir. Doymuş çözeltiye çözünen eklenmesi durumunda, eklenen madde çözünmeden kalır. Örneğin; 1 atm basınç ve 20 Cʼta 100 cm 3 suda 36 gram yemek tuzu çözünmesiyle oluşan çözelti doymuştur. Bu çözeltide daha fazla yemek tuzu çözmek olası değildir. Doymamış çözelti: Belli bir sıcaklık ve basınçta bir çözeltide doygunluk miktarının altında madde çözünmüş ise bu çözeytiye doymamış çözelti denir. Örneğin 1 atm ve 20 Cʼta yemek tuzunun çözünürlüğü 36 g/100 cm 3 sudur. Aynı koşullarda eğer 100 cm 3 suda 20 gram yemek tuzu çözünmüş ise bu çözelti doymamıştır. Eğer çözeltide bir miktar daha madde çözülebiliyorsa çözelti doymamış, çözülemiyor ise çözelti doymuştur. 4. Doymamış bir çözelti iki yolla doymuş hâle getirilebilir. Birincisi doymamış çözeltiye çözünen eklemek, ikincisi doymamış çözeltiden bir miktar çözücü buharlaştırmaktır. Doymuş bir çözeytiyi doymamış hâle getirmenin yollarından biri değişik etkenlerden yararlanarak çözüneni çözeltiden uzaklaştırmak ya da çözücü eklemektir. 5. Gazların çoğunun sudaki çözünürlükleri çok az olduğundan, basit yöntemlerle çözünürlükleri bulunamaz. Örneğin gazoz şişesindeki çözeltide yüksek basınç altında bol miktarda gaz çözünmüştür. Gazoz şişesinin kapağının açılmasıyla gazın çözünürlüğü azalır. Ayrıca içinde gaz çözünen bir çözelti ısıtıldığında gazın çözünürlüğü azalır. Buna göre gazların çözünürlüğünde çözücü ve çözünenin türü önemli olmakla birlikte basınç ve sıcaklık etkin rol oynar. Dolayısıyla gazların çözünmesiyle oluşmuş çözeltileri doymuş ya da doymamış hâle getirebilmek için basınç ya da sıcaklığı değiştirmek gerekir. 6. Seyreltik çözelti: Bir başka çözeltiye göre az miktarda çözünmüş madde içeren çözeltilere seyreltik çözelti denir. Derişik çözelti: Seyreltik çözeltiye göre çok miktarda çözünmüş madde içeren çözeltilere derişik çözelti denir. Eşit miktarda su bulunan beherglaslardan 35 cm 3 asit eklenen seyreltik, 70 cm 3 asit eklenen beherglasın çözeltisi ise derişiktir. 2 www. pasayayincilik.com 2004
MADDE VE ÖZELLiKLERi I 7. X için 20 Cʼta; 10 cm 3 suda 1,5 g X çözünmüş 100 cm 3 suda x 100 1,5 x = = 15 gram X çözünür. 10 Xʼin çözünürlüğü 15 g/100cm 3 sudur. Y için 20 Cʼta; 10 cm 3 suda 3,6 g Y çözünmüş 100 cm 3 suda x 100 3,6 x = = 36 gram çözünür. 10 Yʼnin çözünürlüğü 36 g/100cm 3 sudur. katı alınan çözünmeden çözünen madde miktar (g) kalan miktar (g) miktar (g) X 5 3,5 1,5 Y 5 1,4 3,6 Z 5 3,8 1,2 Z için 20 Cʼta; 10 cm 3 suda 1,2 g Z çözünmüş 100 cm 3 suda x 100 1,2 x = = 12 g Z çözünür. 10 Zʼnin çözünürlüğü 12 g/100cm 3 sudur. 8. Farklı iki katı maddenin farklı iki sıvıdaki çözünürlükleri farklı olabileceği gibi aynı da olabilir. Ancak farklı iki katı maddenin farklı iki sıvıda çözünürlüklerinin aynı olması çok düşük bir olasılıktır. Örneğin çay şekeri ve limon tuzu suda çözünür ve çözünürlük değerleri farklıdır. Yine çay şekeri ve limon tuzu bir sıvı olan etil alkolde çözülmeye çalışıldığında şekerin hemen hemen hiç çözünmediği, limon tuzunun ise çözündüğü görülür. 9. a. Yandaki tabloya göre sıcaklık arttıkça maddenin çözünürlüğü de artmıştır. Bu nedenle çözünen madde büyük olasılıkla katı maddedir. b. 60 Cʼta; 50 cm 3 suda 140 g çözünmüş 100 cm 3 suda x 100 140 x = = 280 g çözünmüştür. Buna göre bu maddenin çözünürlüğü 280 g/100 cm 3 sudur. 50 10. Naftalin vb. maddelerin molekül yapıları suya benzemediğinden suda çözünmez. Naftalin benzen ve gaz yağında çözünmesi bu çözücülerin molekül yapılarının naftaline benzemesinden kaynaklanır. 11. Yemek tuzu suda, kauçuk benzende, oje asetonda, iyot karbon tetraklorürde iyi çözünür. Farklı maddelerin farklı çözücülerde çözünebilmeleri maddelerin ayırt edilmesinde kullanılır. Çünkü çözünürlük katı, sıvı ya da gaz maddelerin tümü için ayırt edici bir özelliktir. 12. Çözücülerin günlük yaşamdaki kullanımlarına çok sayıda örnek bulunabilir. Bunlardan bazıları şöyle sıralanabilir. Suda sabunun çözünmesi, Gazoz vb. içinde CO 2 çözünmesi, Suda yemek tuzunun çözünmesi, Çay, gazoz, su vb. içinde şekerin çözünmesi gibi. Yağlı boya ve verniklerin tinerde çözünmesi, sıcaklık ( C) 20 40 60 80 100 50 cm 3 suda gram cinsinden 100 120 140 180 180 çözünen miktarı 13. Sudan başka çözücülere aseton, benzen, tiner, neft, karbon tetraklorür, karbon disülfür, etil alkol, metil alkol, dietil eter örnek verilebilir. Eterik yağ, esans gibi kokulu maddelerin etil alkolde çözülerek kolonya, parfüm ve deodorantların hazırlanması; tiner ya da neft içinde yağlı boya ve verniklerin çözülmesi, tırnak cilâsının aseton ile temizlenmesi bu tür çözücülerin günlük yaşamdaki uygulamalarına örnek verilebilir. KİMYA-I 3
MADDE VE ÖZELLİKLERİ I 14. 20 Cʼta suyun öz kütlesi yaklaşık 1 g ml 1 kabul edilir. Bu nedenle 100 ml su yaklaşık 100 g gelir. 20 Cʼta 180 g çözeltide 80 g X, 100 g su vardır. 180 g çözeltide 80 g X varsa 450 g çözeltide x 450 x 80 x = = 200 g X vardır. 450 200 = 250 g su vardır. 180 15. 1 x 10 3 g = 0,001 g 0,001 g tebeşir için 100 cm 3 su gerekirse 3 g tebeşir için x 3 x 100 x = = 300 000 cm 3 su gerekir. 300 000 cm 3 = 300 litre 0,001 16. 100 cm 3 suda 60 g katı çözünürse 20 cm 3 suda x 20 x 60 x = = 12 g katı çözünür. 100 17. 90 Cʼta; 100 cm 3 suda 200 g katı çözünürse 75 cm 3 suda x 75 x 200 x = = 150 g katı çözünür. 100 Çözeltiyi doymuş hâle getirebilmek için 150 63 = 87 g daha katı çözülmelidir. 18. Grafiğe göre çözünürlük; 80 Cʼta 160 g/100 cm 3 sudur. Çökme 80 Cʼta başladığına göre bu sıcaklıkta çözelti doymuş hâldedir. Çözeltinin doymuş hâlinden yararlanılırsa; 80 Cʼta; 100 cm 3 suda 160 g X çözünürse 50 cm 3 suda x 50 x 160 x = = 80 g X çözünür. 100 19. 400 cm 3 suda 50 g X çözünürse 100 cm 3 suda x 100 x 50 x = = 12,5 g X çözünür. 400 20 cm 3 suda 12 g katı çözünürse 10 cm 3 suda x 10 x 12 x = = 6 g katı çözünür. 20 12 6 = 6 g katı madde filtrede toplanır. 100 cm 3 suyun 12,5 g Xʼi çözebildiği sıcaklık (yani çözünürlüğün 12,5 g X/100 cm 3 su olduğu sıcaklık) grafikten görüldüğü gibi 20 Cʼtur. 20. 60 Cʼta; 100 cm 3 suda 110 g X çözünürse 300 cm 3 suda x 300 x 110 x = = 330 g X çözünür. 100 40 Cʼta; 60 g X 100 cm 3 suda çözünürse 330 g X x 330 x 100 x = = 550 cm 3 suda çözünür. 60 550 300 = 250 cm 3 su eklenmelidir. 4 www. pasayayincilik.com 2004
MADDE VE ÖZELLİKLERİ I 21. 20 Cʼta; 304 g çözeltide 204 g şeker çözünürse 800 g çözeltide x 800 x 204 x = = 536,842 g şeker çözünür. 304 Çözeltide: 800 536,842 = 263,158 g su vardır. TESTLERİN ÇÖZÜMLERİ 1. Kütle maddeler için ortak özellik olup ayırt edici özellik değildir. (Doğru seçenek A) 2. Gazoz bir çözeltidir. Bu çözeltide su çözücü (çözen) şeker ise çözünendir. (Doğru seçenek B) 3. Pudra şekeri, toz şeker ve kesme şekerin aynı sıcaklıkta aynı miktar suda çözünen miktarları eşittir. Ancak çözünme hızları farklıdır. En çabuk çözünen pudra şekeri, en geç çözünen kesme şekerdir. (Doğru seçenek E) 4. Gazoz, içinde açık hava basıncından daha yüksek basınçta karbon dioksit gazı çözülerek hazırlanır. Kapak açıldığında çözelti (gazoz) üzerindeki basınç açık hava basıncına eşit hâle gelir ve azalan basınçla karbon dioksit gazının çözünürlüğü azaldığı için, gazın bir kısmı çözeltiden (gazozdan) ayrılır. (Doğru seçenek A) 5. Çözünürlük her iki grafikte de aynı (60 gram) olduğu için sıcaklığın değişmediği anlaşılmalıdır, I. yargı yanlıştır. Basıncın katıların çözünürlüğüne etkisi olmadığı için II. yargı da yanlıştır. Çözeltiyi karıştırmak çözünmeyi hızlandırdığı için doymuş çözelti daha kısa sürede elde edilir, III. yargı doğrudur. Katının eğer mümkünse daha küçük parçalar hâline ya da toz hâline getirilmesi de çözünmeyi hızlandırır. IV. yargı da doğrudur. (Doğru seçenek E) 6. 60 Cʼta; 100 cm 3 suda 60 g X çözünürse 500 cm 3 suda x 500 x 60 x = = 300 g X çözünür. 100 (Doğru seçenek B) 8. 20 Cʼta; 100 cm 3 suda 40 g X çözünürse 300 cm 3 suda x 300 x 40 x = = 120 g X çözünür. 100 9. 0 Cʼta; 100 cm 3 suda 20 g X çözünürse 40 Cʼta; 250 cm 3 suda x 250 x 20 x = = 50 g X çözünür. 100 35 Cʼta; 100 g suda 50 g Xʼin çözünmesi ile 100 cm 3 su doymuş hâle gelir. 230 g şeker çözünürse 263,158 g suda x 263,158 x 230 x = = 605,263 g şeker çözünür. 100 605,263 536,842 = 68,421 g daha şeker çözülmelidir. 7. 40 Cʼta; 100 cm 3 suda 50 g X çözünürse 200 cm 3 suda x 200 x 50 x = = 100 g X çözünür. 100 100 10 = 90 g daha X çözülmelidir. (Doğru seçenek (E) 80 Cʼta; 100 cm 3 suda 70 g X çözünürse 300 cm 3 suda x 300 x 70 x = = 210 g X çözünür. 100 210 120 = 90 g daha X çözülmelidir. (Doğru seçenek B) 250 100 = 150 cm 3 su buharlaştırılmalıdır. (Doğru seçenek B) KİMYA-I 5
MADDE VE ÖZELLİKLERİ I 10. 90 Cʼta; 500 cm 3 suda 200 g X çözülürse 100 cm 3 suda x 100 x 200 x = = 40 g X çözülür. 500 11. Acı badem yağı suda çözünmez ve bir çözelti elde edilemez. 12. Gazların çözünürlüğü basınçla doğru sıcaklıkla ters orantılıdır. * Aynı basınçta sıcaklığı düşük olan kapta çözünürlük daha fazladır (I>III). * Aynı sıcaklıkta basıncı yüksek olan kapta çözünürlük daha fazladır (III>II). (Doğru seçenek A) * Sıcaklıklığın daha düşük basıncın daha yüksek olduğu kapta daha fazla gazın çözünmesi beklenir (I>III>II). (Doğru seçenek C) 13. Çözünürlük, belirli sıcaklıkta 100 cm 3 çözende çözünen madde miktarıdır. 160 ml suda 54,4 g potasyum klorür çözünürse 100 ml suda X 100 x 54,4 X = = 34 g potasyum klorür çözünür. 160 (Doğru seçenek A) 14. Ortamın sıcak oluşu ve karıştırma işlemi çözünmeyi çabuklaştırır. Çözücünün miktarının da fazla oluşu, X katısının çözücüyle daha çabuk temas etmesini ve daha hızlı çözünmesini sağlar. (Doğru seçenek E) 15. Katıların çözünürlüğü sıcaklıkla değişir (I. yargı doğrudur.). Gazların çözünürlüğü basınçla değişir (II. yargı doğrudur.). Katıların çözünürlüğü değil, çözünme hızı tane büyüklüğü ile değişir (III. yargı yanlıştır.). (Doğru seçenek D) 16. X katısının doymuş çözeltisinde çözen ile çözünen arasındaki oran 100/40ʼtır. Aralarında 100/40 oranı bulunan I. ve III. çözeltiler doymuştur. (Doğru seçenek C) 17. Su miktarının artırılması (A), çözeltinin karıştırılması (B), katı miktarının artırılması (D), katının toz hâline getirilmesi (E) çözünürlüğü belli sıcaklıkta değiştirmez. Çözünme ekzotermik (ısı veren) olduğu için çözeltinin sıcaklığının düşürülmesi (C) çözünürlüğü artırır. (Doğru seçenek C) 18. Piston I yönünde itilirse gazın içinde bulunduğu hacim azalacağı için basınç artar, dolayısıyla daha çok karbon dioksit çözünür (I. yargı doğrudur.). Piston II yönünde çekilirse hacim büyür, basınç küçülür ve karbon dioksit gazının çözünürlüğü azalır (II. yargı yanlıştır). Kap buz kalıpları içine konulduğunda ortamın sıcaklığı düşeceği için karbon dioksit gazının çözünürlüğü artar (III. yargı doğrudur). (Doğru seçenek E) 19. I. Çözücü miktarı artırmak; X katısının çözünme hızını değiştirir. II. Çözeltiyi karıştırmak; X katısının çözünme hızını değiştirir. III. Basıncı artırmak; X katısının çözünürlüğünü etkilemez. Çözelti 90 Cʼta doymamıştır. Çünkü 90 Cʼtaki çözünürlük 70 g X / 100 cm 3 sudur. Çözünürlüğün 40 g/100 cm 3 su olduğu sıcaklık grafikte 20 Cʼtur. Çözelti bu sıcaklıkta doymuş hâle geldiği için ilk çökelme bu sıcaklıkta başlar. (Doğru seçenek C) IV. Çözelti sıcaklığını değiştirmek; X katısının çözünürlüğünü değiştirir. (Doğru seçenek C) 20. fieker çözeltisine sabit sıcaklıkta şeker eklenerek çözünmesi sağlanabiliyorsa çözelti doymamıştır. Çözeltide şeker çözünmesi çözeltinin hem kütlesini hem de yoğunluğunu artırır. Ayrıca çözelti seyreltik hâlden derişik hâle geçer. fiekerin çözünürlüğü çözeltiye şeker eklemekle değişmez. (Doğru seçenek D) 6 www. pasayayincilik.com 2004
MADDE VE ÖZELLİKLERİ I DENEY 1.1: Aynı miktar çeşitli katı maddelerin çözünen miktarlarının karşılaştırılması Deney Sonu Sorularının Yanıtları 1. 20 Cʼta 10 cm 3 suda yemek tuzu 3,6 g, yemek sodası 0,96 gram çözünür. Dolayısıyla tüplerde bir miktar tuz çözünmeden kalır. 2. Tüplerde çözünmeden kalan madde miktarları (yemek tuzu 1,4 g, yemek sodası 4,04 g) birbirinden farklıdır. 3. Tüplerde çözünmeden kalan madde miktarı ile çözünmüş hâlde bulunan madde miktarı arasında bir ilişki yoktur. 4. Aynı miktar su içinde yemek tuzu ve yemek sodasının çözünme miktarları aynı değildir. Dolayısıyla farklı katı maddelerin aynı miktar sudaki çözünürlükleri farklıdır ve çözünürlük maddeler için ayırt edici bir özelliktir. yemek tuzu yemek sodası 5. Yemek tuzunun bulunduğu tüpe 5 cm 3 daha su eklenmesi çözünmemiş tuzun bir miktarının daha çözünmesini sağlar. DENEY 1.2: Sıvıların suda çözünürlüklerinin araştırılması Deney Sonu Sorularının Yanıtları 1. Hayır. 2. Etil alkol ve aseton suda her oranda çözünebildiği hâlde karbon tetraklorür çözünmez. Dolayısıyla etil alkol, aseton ve karbon tetraklorür çözünürlüklerinden yararlanılarak ayırt edilebilir. 3. Evet. Genellikle sıvıların çözünürlükleri geniş bir aralık içinde değişir. sirke etil alkol çözeltisi çözeltisi su karbon tetraklorür DENEY 1.3: Gazların sudaki çözünürlüğünün araştırılması Deney Sonu Sorularının Yanıtları 1. Gazoz kapağı açıldığında şiddetli gaz çıkışının nedeni gazoz çözeltisi içinde bol miktarda çözünmüş gaz bulunuyor olmasıdır. 2. Evet. Her gaz az ya da çok miktarda sıvıda çözünür. 3. Evet. Bu durum, gazların çözünürlüğünün basınçla doğru orantılı olarak değiştiğini ve gazoz üzerindeki basınç kalktığında gazın çözünürlüğünün azaldığını gösterir. KİMYA-I 7
MADDE VE ÖZELLİKLERİ I DENEY 1.4: Sıcaklığın çözünürlüğe etkisinin incelenmesi Deney Sonu Sorularının Yanıtları 1. Aynı sıcaklıkta yemek sodası ve sodyum sülfat tuzunun çözünürlükleri aynı değildir. 2. Genel olarak sıcaklığın artırılması ile katıların çözünürlüğü artar. Deneyimizde yemek sodasının çözünürlüğü sıcaklığın artması ile artarken, sodyum sülfatın çözünürlüğü azalır. sodyum sülfat yemek sodası sodyum sülfat yemek sodası 3. Sıcaklık arttıkça bazı katıların çözünürlüğü artarken bazı katıların çözünürlüğünün azaldığı söylenebilir. DENEY 1.5: Farklı katı iki maddenin farklı iki sıvıdaki çözünürlüklerinin incelenmesi (fieker ve sitrik asidin suda ve etil alkoldeki çözünürlükleri) çay şekeri sitrik asit çay şekeri sitrik asit çay şekeri sitrik asit Deney Sonu Sorularının Yanıtları 1. Çay şekeri ve sitrik asidin sudaki çözünürlükleri arasında belirgin bir fark görülmez. Çünkü çay şekeri ve sitrik asit suda tamamen çözünür. 2. Çay şekeri ve sitrik asidin etil alkoldeki çözünürlükleri tamamen birbirinden farklıdır. 3. Değişik çözücüler maddelerin ayırt edilmesinde kullanılabilir. Örneğin kauçuk suda çözünmez fakat başka bir çözücü olan karbon disülfürde çözünür. Çay şekeri etil alkolde çözünmediği hâlde sitrik asitte tamamen çözünür. 8 www. pasayayincilik.com 2004
LİSE KİMYA I BÖLÜM II MADDELERİN AYRILMASI SORU VE PROBLEMLERİN ÇÖZÜMLERİ 1. Bardağın alt kısmında katı yemek tuzu bulunurken, bunun üstünde homojen tuzlu su çözeltisi vardır. Dolayısıyla bardağın içinin tamamı iki fazlı heterojen bir karışımdır. 2. Karışımı oluşturan bileşenlerin dağılımı, karışımın her noktasında aynı ise homojen karışım denir. Karışımı oluşturan bileşenlerin dağılımı, karışımın her yerinde aynı değilse buna heterojen karışım denir. Buna göre karışımlar; homojen karışım heterojen karışım tuzlu su, çay süt gazoz çikolatalı kek hava ayran, toprak çeşme suyu vişne reçeli, portakal suyu olarak sınıflandırılabilir. 3. Toz karabiber, naftalin, tuz, nikel karışımını bileşenlerine ayırmak için karışımı oluşturan maddelerin ayırt edici özelliklerine bakılır. Buna göre karışıma mıknatıs yaklaştırıldığında nikel, sonra elektrik yüküyle yüklenmiş ebonit çubuk yaklaştırıldığında toz karabiber ayrılır. Naftalin ve tuz karışımı önce suda çözülür ve sonra süzülür. Süzgeç kâğıdında naftalin kalır. Kalan süzüntü ise tuzlu sudur. Tuzlu su buharlaştırılarak katı hâlde tuz elde edilir. 4. Su, odun talaşı, alkol ve zeytin yağından oluşan karışımı bileşenlere ayırmak için bileşenlerin ayırt edici özelliklerine bakılır. Karışımın üzerinde odun talaşı toplandığından süzgeç ya da kaşıkla toplanır. Kalan karışım ayırma hunisine alınır. Öz kütle farkından yararlanarak ayırma hunisi ile zeytinyağı ayrılır. Su ve alkol karışımı da kaynama noktaları farkından ayrımsal damıtma ile bileşenlerine ayrılır. 5. Demir, yemek tuzu, bakır ve kurşundan oluşan bir karışımı bileşenlerine ayırmak için; I. Karışıma mıknatıs yaklaştırılırsa demir tozu karışımdan ayrılır. II. Yemek tuzu, bakır ve kurşundan oluşan karışıma su eklenirse sadece yemek tuzu çözünür. Karışım süzülürse yemek tuzu çözelti hâlinde ayrılır. Çözelti buharlaştırılarak yemek tuzu elde edilir. III. Bakır ve kurşundan oluşan karışım porselen krozeye alınır. Kurşunun erime sıcaklığı bakırdan daha düşük olduğundan hâl değiştirme sıcaklığı farkından yararlanılarak kurşun erimiş hâlde ayrılır. 6. I. Karışıma mıknatıs yaklaştırılırsa demir tozu karışımdan ayrılır. II. Kükürt + limon tuzu + şekerden oluşan karışıma etil alkol ilâve edilirse sadece limon tuzu çözünür, karışım süzülürse limon tuzu çözelti hâlinde süzgeçten geçer. Geride kükürt ve şeker kalır. III. Kükürt + şekerden oluşan karışıma su ilâve edilirse şeker suda çözünür, kükürt çözünmez; karışım süzülürse şeker çözelti hâlinde süzgeçten geçer. Süzgeçte kükürt kalır. 7. Bu amaçla havadaki toz taneciklerinin tutulmasını sağlayan hava filtresi kullanılır. Filtrenin çok ince gözeneklerinden toz tanecikleri geçemezken, hava geçer ve uygun bir benzin hava karışımı elde edilir. Bu filtrelerin belli aralıklarla temizlenmesi ya da değiştirilmesi gerekir; yoksa zamanla toz tanecikleri filtrenin gözeneklerini tıkayacağı için bir süre sonra gazlar da geçemeyebilir. 8. Öncelikle hava yoğunlaştırılır (sıvılaştırılır). Sıvı hava daha sonra ayrımsal damıtmaya tâbi tutulur. 183 Cʼta toplama kabında elde edilen gaz oksijen gazıdır. 9. Tuzlu tereyağı ısıtılır ve erime noktası, tuzunkine oranla çok düşük olan tereyağı öncelikle erir. Katı yemek tuzu yağda çözünmez. Sıvı tereyağı ve katı tuzdan oluşan karışım, sıvı kısmın dikkatlice başka bir kaba aktarılmasıyla ya da uygun bir süzme aracının yardımıyla süzülerek bileşenlerine ayrılır. Ya da tuzlu tereyağı su ile yıkanır. Tuz suda çözünerek tereyağından ayrılır. KİMYA-I 9
MADDELERİN AYRILMASI II 10. Çeşme suyu içinde bazı minerallerin; deniz suyu ise birçok tuzun çözündüğü homojen karışımlardır. Yağmur suyunda ise bir miktar azot dioksit, kükürt dioksit ve karbon dioksit gazı çözünmüştür. Yani çeşme suyu, deniz suyu ve yağmur suyu birer homojen karışımdır. Dolayısıyla ayıt edici özellikleri bir saf madde olan saf suyla aynı olmadığı gibi; içerdikleri madde miktarları farklı olduğu için ayırt edici özellikleri de birbirinin aynı değildir. Söz gelimi; kaynamaya başlama sıcaklıkları birbirinden farklıdır (Hiçbiri 100 Cʼta kaynamaz.) ve bu farklılıktan yararlanılarak birbirlerinden farklı oldukları anlaşılabilir. 11. Çeşme suyu damıtılırsa içinde çözünmüş mineraller ve gazlardan ayrılır ve bu yolla saf su elde edilebilir. 12. Kirli kaya tuzu önce toz hâline getirilip, uygun eleklerden geçirilerek iri taneli yabancı maddelerden (taş, toprak vb.) arındırılır. Sonra geri kalan kısma su ilâve edilip kaya tuzunun suda çözünmesi sağlanır, çözünmeyen kısım yine süzülerek ayrılır. Son işlem ayrımsal kristallendirme ile içinde çözünmüş hâlde bulunan diğer maddelerden arındırmaktır. 13. Bir kum türü olan silisyum dioksit, soda ve kireç taşı belirli oranlarda karıştırılır. Bu karışım herhangi bir değişime uğramadağından fiziksel değişmedir. Karışımın fırınlanması ve cam hâline getirilmesi kimyasal bir değişmedir. Çünkü karışımdan yeni bir madde olan cam elde edilmiştir. Doğada cam parçalarının yıkanıp, kurutulması, küçük parçalar hâline getirilmesi, kırma ve erime gibi işlemler camın yapısında herhangi bir değişiklik yapmadığından olayların tümü fiziksel değişmedir. 14. Kimyasal değişmelerde görece daha büyük bir enerji değişimi söz konusudur. Kimyasal değişmeler sonucu oluşan maddenin başlangıçtaki maddeye dönüştürülmesi çoğu kez mümkün değilken, fiziksel değişim geçiren madde çoğu kez başlangıçtaki hâline dönüştürülebilir. Kimyasal değişmeler sonucu başlangıçtaki maddeninkinden farklı ayırt edici özelliklere sahip başka bir madde oluşur. Fiziksel değişmelerde maddenin ayırt edici özellikleri başlangıçtaki maddeninkiyle aynıdır, yani madde aynı maddedir. 15. Homojen karışımların özellikleri her yerinde aynıdır, heterojen karışımlarda ise aynı değildir. Homojen karışımlar tek fazlıdır, heterojen karışımlar ise en az iki fazlıdır. Homojen karışımlarda çoğu kez bileşenlerden birinin diğerinin içinde karışmasının bir sınırı (çözünürlük) vardır. Oysa bileşenlerinin miktarı farklı olan sonsuz sayıda heterojen karışım elde edilebilir. 16. I. Karışım süzülürse su ve etil alkol, demir tozu ve kumdan ayrılır. II. Demir tozu + kum karışımına mıknatıs yaklaştırılırsa bu iki madde birbirinden ayrılır. III. Etil alkol + su karışımı damıtılırsa (ya da ayrımsal damıtmaya tâbi tutulursa) bu iki madde de birbirinden ayrılır. 17. Birbirinin içinde çözünen bu üç madde ayrımsal damıtmaya tâbi tutulursa sırasıyla önce metil alkol (k.n. 65 C), sonra izopropil alkol (k.n.82 C) en son olarak da su (k.n.100 C) elde edilir. 18. Karışım süzülürse etil alkol ayrılır. Yemek tuzu ve potasyum nitrattan oluşan heterojen katı-katı karışımı ise bu iki maddenin çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişiminin farklı olması nedeniyle ayrımsal kristallendirmeye tâbi tutulur. 19. Havadan oksijen ve azot gazı elde etme fiziksel bir değişmedir. Oksijen gazı; mumun yanmasında ve solunumda kullanılması ise kimyasal değişmedir. Oksijen gazı başka maddelerle tepkimeye girerek ve yeni maddeler oluşmuştur. Azot gazının amonyağa dönüştürmesi, amonyaktan da gübre elde edilmesi kimyasal, gübrenin su da çözünmesi fiziksel değişmedir. 20. 20 Cʼta; 30 g X 100 cm 3 su çözünürse 75 g X x 75 x 100 x = = 250 cm 3 suda çözünür. 30 250 cm 3 su ilâve edilirse Xʼin tamamı çözünür ve suda çözünmeyen naftalin süzülerek karışımdan ayrılır. 10 www. pasayayincilik.com 2004
MADDELERİN AYRILMASI II 21. a. Elektrolizde açığa çıkan maddenin miktarı elektroliz süresiyle doğru orantılıdır (Faraday yasası). 30 dakikada 16 cm 3 hidrojen gazı toplanırsa 60 dakikada x 60 x 16 x = = 32 cm 3 hidrojen gazı toplanır. 30 V O2 1 b. Suyun elektrolizinde açığa çıkan gazların hacim oranı = ʼdir. V H2 2 32 cm 3 H 2 toplanırsa 16 cm 3 O 2 toplanır. TESTLERİN ÇÖZÜMLERİ 1. Z gazı, X sıvısı ile Y katısıdan oluştuğuna göre kesinlikle element olamaz. (Doğru Seçenek E) 2. Suyun buz hâline gelişi donma, atmosferde yağmur damlalarının oluşması yoğunlaşma, kolonyanın kokusunun duyulması buharlaşma, ısınan suyun her yerinden kabarcıklar çıkararak gaz hâline geçişi kaynama dır. (Doğru Seçenek B) 3. X, A ve Bʼye ayrışabildiğine göre kesinlikle bileşiktir. C maddesi de Y maddesinin ısıtılarak havadaki oksijen ile birleşmesinden oluşturulduğuna göre kesinlikle bileşiktir. (Doğru Seçenek D) 4. Elementlerin en temel özelliği başka maddelere ayrışmamalarıdır. (Doğru Seçenek E) 5. X 110 Cʼta kaynadığı için 10 Cʼta gaz hâlindedir. Y 15 Cʼta kaynadığı için 10 Cʼta gaz hâlindedir. Z 18 Cʼta erir, 86 Cʼa kadar ( 10 Cʼta) sıvıdır. W 15 Cʼta eridiği için 10 Cʼta katı hâldedir. (Doğru Seçenek B) 6. Süzme ile ayırma tekniği bileşenlerinden birinin çözündüğü, diğerinin çözünmediği bir sıvı yardımıyla çözünürlük farkından yararlanılarak yapılır. (Doğru Seçenek D) 7. Çözünmüş gazı belirlemek için çözeltiyi ısıtıp (çözünürlük sıcaklıkla azaldığından) gaz çıkışını gözlemlemeye çalışmak gerekir. Katıların sudaki çözeltileri soğutulup (genellikle çözünürlük azaldığında) çökmenin gözlenmesi gerekir. (Doğru Seçenek A) 8. Çinkonun hidroklorik asitle tepkimesinden çinko klorür elde edilir. Bu bileşiğin sulu çözeltisinin buharlaştırılmasıyla da katı çinko klorür elde edilir. Çinko klorürle çinko aynı özellikte değildir. Hidrojen gazı yakılırsa su buharı oluşur. Buhar, yoğunlaşırsa su elde edilir. Hidrojen gazı ile suyun özellikleri farklıdır. Yemek tuzu çözeltisinin suyu buharlaştırılırsa katı yemek tuzu elde edilir. Yemek tuzunun özellikleri çözelti içindeki yemek tuzunun özellikleri ile aynıdır. (Doğru Seçenek C) 9. Harmanda buğdayın samandan ayrılması işlemi, buğday ve samanın öz kütlelerinin farklı olmasından yararlanarak yapılır. Deniz suyundan tuzun ayrılması, damıtma ve ayrımsal kristallendirme yöntemleriyle yapılır. Ham petrolden benzin eldesi, bileşenlerin kaynama noktalarının farklı olmasından yararlanılarak yapılır. 10. Toz biber, elektrik yüklü cisimler tarafından çekilirken, yemek sodası bu özelliğe sahip değildir. (Doğru Seçenek A) (Doğru Seçenek C) KİMYA-I 11
MADDELERİN AYRILMASI II 11. Mıknatıs tarafından çekilen metaller; demir, kobalt ve nikeldir. Verilen ikili karışımlardan ancak nikel-plâtin karışımı mıknatısla ayrılabilir. (Doğru Seçenek E) 12. Ayrımsal damıtma sıvı-sıvı karışımlarına (bileşenlerinin kaynama noktalarının arasındaki fark yeterince büyük olmadığı için) uygulanır. (Doğru Seçenek E) 13. Lehim, çinko ve alüminyum mıknatıstan etkilenmezken, demir mıknatıs tarafından çekilir ve söz konusu karışımdan mıknatısla ayrılabilir. (Doğru Seçenek A) 14. Etin kokması, gümüşün kararması, yeşil yaprağın sararması kimyasal değişmedir. 15. Oda sıcaklığında katı olması, kömürün fiziksel özelliğidir. (Doğru Seçenek D) (Doğru Seçenek A) 16. Etil alkol ve aseton bir sıvı-sıvı karışımdır ve bileşenlerini ayrı ayrı elde edebilmek için ayrımsal damıtma yöntemi kullanılmalıdır. (Doğru Seçenek B) 17. Gaz yağı suda çözünmez ve bu iki madde bir kapta iki ayrı fazdan oluşan heterojen karışım oluşturur. (Doğru Seçenek C) 18. Amonyak-hidrojen gazlarının karışımı soğutulursa yoğunlaşma noktası yüksek olan amonyak (y.n. 33 C) önce yoğunlaşır ve yoğunlaşma noktası çok düşük olan hidrojen gazından (y.n. 253 C) kolayca ayrılır. Yakma yöntemi hızlıdır ancak ekonomik değildir. (Doğru Seçenek B) 19. Kireç (sönmemiş), kireç taşının 900 C - 1000 C sıcaklıkta ısıtılmasıyla elde edilir. (900 C - 1000 C) Kireç taşı + Isı Sönmemiş kireç + Karbon dioksit (Doğru Seçenek B) 20. Bir bileşik olan yemek tuzunu (sodyum klorür) fiziksel yollarla sodyum ve klor elementlerine ayrıştırmak mümkün değildir. Bunu sağlamak için kimyasal bir işlem olan elektroliz uygulanmalıdır. DENEY 2.1: Katı iki madde karışımının elektriklenme ile ayrılması (Doğru Seçenek D) 1. Elektriklenme ile ayırma işleminin tam olabilmesi, bileşenlerin nemli olmamasına ve ayırma işleminin birkaç kez tekrarlanmasına bağlıdır. Deneyde ayırma işleminin tam olarak gerçekleştiği söylenemez. 2. Elektriklenme ile ayırma işlemi küçük ölçekli işlemler için uygun bir yöntem olarak düşünülebilir. Ancak teknik güçlükler nedeniyle büyük çapta ayırma işlemlerinde kullanışlı bir yöntem değildir. 3. Yemek tuzu-pul biber, şeker-kükürt tozu, yemek tuzu-karabiber gibi sınırlı sayıda karışım elektriklenme yoluyla bileşenlerine ayrılabilir. 12 www. pasayayincilik.com 2004
MADDELERİN AYRILMASI II DENEY 2.2: Katı iki madde karışımının mıknatıs ile ayrılması 1. Demir tozu ile kükürt tozu karışımının bileşenlerine ayrılmasında bu maddelerin manyetik olma ya da olmama özelliklerinden yararlanılır. 2. Karışımdaki bir maddeyi mıknatısla çekerek ayırmak işlemi çoğu kez olanaklı olmakla beraber oldukça zaman alıcıdır. Ayrıca bu yöntemle maddelerden birini diğer maddeden her zaman tam olarak ayrılmayabilir. Bu nedenle mıknatısla ayırma yöntemi sanayide daha çok bir ön ayırma işlemi olarak görülür. DENEY 2.3: Katı iki madde karışımının öz kütle farkı ile ayrılması 1. Karışımı oluşturan her iki maddenin özkütlelerinin suyun özkütlesinden küçük ya da büyük olması ayırma işlemini olanaksız hâle getirir. Bir karışımdan ayrılacak iki maddeden birinin öz kütlesinin suyunkinden küçük, diğerinin ise büyük olması, karışımın bu yöntemle ayrılmasını kolaylaştırır. Öz kütlesi küçük olan madde suyun üstünde yüzerken, diğer madde dibe çöker. hızar talaşı 2. Hızar talaşı ve kum karışımı su içine atılacağından hızar talaşının öz kütlesinin suyunkinden küçük, kumun öz kütlesinin suyunkinden büyük olması gerekir. d kum > d su > d hızar talaşı 3. Bu yöntemle bileşenler tam olarak birbirinden ayrılamaz. Buna rağmen öz kütle farkına dayanan ayırma yöntemlerine, çeşitli sanayi kollarında sık sık başvurulur. kum hızar talaşı kum karışımı hızar talaşı kum DENEY 2.4: Bulanık suyun süzme ile temizlenmesi 1. Yemek tuzu ve toprak sudaki çözünürlüklerinin farklı oluşundan yararlanılarak birbirinden ayrılır. 2. Yemek tuzu suda çözünerek çözelti hâlinde geçtiğinden süzgeç kâğıdı tarafından tutulamaz. Çünkü çözeltiler süzme ile bileşenlerine ayrılamaz. 3. Kaynak sularının berrak olmasının nedeni, yer altında ince kum, çakıl taşı ve çeşitli boyutlarda kaya parçaları arasından geçerken doğal olarak süzülerek yer yüzüne çıkmasıdır. KİMYA-I 13
MADDELERİN AYRILMASI II DENEY 2.5: Katı iki madde karışımının çözünürlük farkı ile ayrılması 1. Yemek tuzu ve naftalin sudaki çözünürlüklerinin farklı oluşundan yararlanılarak karışımdan ayrılır. 2. Süzme işlemi sonrası süzgeç kâğıdında kalan madde suda çözünmeyen naftalindir. 3. Süzme ile ayırma yöntemi çözünürlükleri farklı olan katıların oluşturduğu karışımları ayırmak için uygun bir yoldur. DENEY 2.6: Çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi farklı olan iki katı maddenin ayrılması 1. Oda sıcaklığında 15 ml suda, onar gram potasyum nitrat ve sodyum klorürün tamamı çözünmez. 2. 80 Cʼta potasyum nitratın tamamı çözünür. Ancak sodyum klorürün çözünürlüğü sıcaklıkla pek değişmez. Dolayısıyla 7,7 gram sodyum klorür çözünmeden kalır ve süzme işlemi sırasında süzgeç kâğıdı tarafından tutulur. 3. 30 Cʼta süzgeç kâğıdından geçen çözeltide potasyum nitratın tamamı ile sodyum klorürün bir kısmı bulunur. 4. Karışımda bulunan iki maddenin büyük bir kısmı ayrı ayrı saf hâlde elde edilebilmektedir. Ancak ayırma işlemi tamamen yapılamamaktadır. 5. Deney sonunda kalan sıvı saf su değildir. Bu sıvı buharlaştırıldığında geride katı madde kalması saf olmadığını gösterir. DENEY 2.7: Suda çözünmüş bir katı maddenin, suyun buharlaştırılması ile elde edilmesi 1. Su-limon tuzu çözeltisinden limon tuzunun ayrılabilmesi suyun düşük sıcaklıklarda buharlaşabilme özelliğinden yararlanılarak gerçekleştirilir. 2. Bu yöntemle şekerli ya da tuzlu sudan şeker ya da tuzu ayırmak olanaklıdır. Bu tür karışımlar ayrımsal kristallenme yöntemiyle bileşenlerine ayrılabilir. 3. Çözeni sıvı olan çözeltilerden katı maddeleri ayırmanın bir yolu da çözeni buharlaştırmak olabilir. 14 www. pasayayincilik.com 2004
MADDELERİN AYRILMASI II DENEY 2.8: Erime sıcaklıkları farkı ile katı karışımların ayrılması 1. Porselen krozede erime noktası düşük olan kurşun ya da kalay demirden önce erir. 2. Karışımı oluşturan katıların erime noktaları birbirine yakın ise bu maddeleri erime noktalarının farkından yararlanılarak birbirinden ayırmak olanaklı olmayabilir. 3. Katı-katı karışımında ikiden fazla madde varsa bu maddeler elenerek, süzülerek, mıknatıs tutarak, çözünürlük ya da erime noktalarının farklılığından yararlanılarak karışımlarından ayrılabilir. DENEY 2.9: Kaynama sıcaklıkları farkı ile sıvı karışımların ayrılması 1. Sıcaklığın sabit kaldığı anlarda karışımı oluşturan sıvılar kaynar. Karışımda önce kaynama noktası düşük olan sıvı kaynar. Bu sıvının tamamı buhar hâline geçene kadar sıcaklık sabit kalır. Bu sıvı tamamen buharlaştıktan sonra sıcaklık tekrar yükselmeye başlar. Bu yükselme ikinci sıvının kaynama noktasına kadar devam eder. 2. Ayrı ayrı yoğunlaştırılan maddeler karıştırıldıklarında başlangıçtaki karışımı oluşturabiliyorsa karışımın bileşenleri olmaları gerekir. 3. Damıtma sırasında ısıtma kabının çeperlerinde yoğunlaşarak geriye dönen sıvı kaynama noktası daha yüksek olan sıvıdır. termometre soğutma suyu girişi 4. Damıtma ile elde edilen sıvılar birbiriyle karıştırıldıklarında ilk sıvı karışımı elde edilir. soğutma suyu çıkışı Liebig soğutucu damıtma ürünü DENEY 2.10: Gaz hâlden sıvı hâle geçiş sıcaklıkları farkı ile gaz karışımlarının ayrılması 1. Oksijen; renksiz, kokusuz ve yakıcı bir gazdır. Azot dioksit ise sarımtırak renkli keskin kokulu bir gazdır. U borusunda yoğunlaşan sarımtırak renkli gaz azot dioksittir. Azot dioksit gazının sıvı hâle geçiş sıcaklığı oksijen gazınınkinden yüksektir. 2. Deney tüpünde toplanan gaz oksijendir. Bu gazın sıvılaşma sıcaklığı -183 C olduğundan oda koşullarında sıvılaşmaz. 3. Oksijen gazını sıvı hâle getirebilmek için yüksek basınç altında soğutmak gerekir. KİMYA-I 15
MADDELERİN AYRILMASI II DENEY 2.11: Katı bir bileşiğin ısı enerjisiyle ayrıştırılması 1. Potasyum klorat ısıtıldığında önce erir sonra bozunur. Bozunma sonucu beyaz bir katı ve bir gaz ürün oluşur. 2. Potasyum klorat ve cıva(ii) oksidin ısıtılmasıyla elde edilen gazda kibrit çöpünün parlak alevle yanması bu gazın oksijen gazı olduğunu gösterir. Çünkü oksijen gazı yanmayı sağlayan yakıcı bir gazdır. 3. Potasyum kloratın ısıtılması sonucu tüp içinde kalan maddenin çözünürlüğü ile potasyum klorürün çözünürlüğü karşılaştırılarak farklı maddeler olduğu anlaşılır. 4. Bazı bileşikler ısı enerjisi ile elementlerine kadar ayrıştırılabilir. Ancak bu tepkimelerde oluşan ürünler ile artık maddeler birleştirilerek başlangıçtaki madde elde edilemez. DENEY 2.12: Suyun elektrik enerjisi ile ayrıştırılması (suyun elektrolizi) 1. Güç kaynağının eksi kutbuna bağlanan tüpte daha fazla gaz toplanır. 2. Tüplerde toplanan iki gaz hacimleri arasında 1/2 oranı vardır. 3. Suyun elektrik enerjisi ile ayrıştırılması kimyasal değişmedir. DENEY 2.13: Bir metal tuzu çözeltisinden metalin elde edilmesi 1. Bakır levhanın çözeltiye verdiği elektronları alan gümüş iyonları nötr hâle geçer ve elementel gümüş hâlinde bakır levha üzerinde birikir. 2. Gümüş nitrat çözeltisi ile bakır levha arasında gerçekleşen olaylar elektron alış verişine dayalı olduğundan kimyasal değişmedir. a b 16 www. pasayayincilik.com 2004
LİSE KİMYA I BÖLÜM III ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER SORU VE PROBLEMLERİN ÇÖZÜMLERİ 1. Öncelikle maddenin saf olup olmadığı denetlenmelidir. Bunun için en pratik yol, hâl değişim sıcaklıklarından (erime, donma, kaynama, yoğunlaşma noktaları) herhangi birini saptamak üzere deney düzenlemektir. Hâl değişimi sabit sıcaklıkta gerçekleşiyorsa madde saftır, yani element ya da bileşiktir. Hâl değişimi sırasında sıcaklık sabit kalmıyorsa maddenin bir karışım olduğu düşünülmelidir. Çünkü karışımların belirli ayırt edici özellikleri yoktur; bu özellikler bileşenlerin karışımdaki oranlarına bağlı olarak değişir. Maddenin saf olduğu saptanmışsa, ısı etkisiyle ya da elektrolizle daha basit maddelere ayrışıp ayrışmadığını öğrenmek için bir deney daha düzenlenebilir. Eğer bu tür işlemlerle madde daha basit olduğu düşünülen maddelere ayrıştıysa bileşiktir. Bu ve benzeri yöntemlerle daha basit maddelere ayrıştırılamıyorsa saf maddenin element olduğu düşünülmelidir. Çünkü bileşikler kendisinden daha basit maddelere ayrıştırılabilen, elementler ise hiçbir teknikle daha basit maddelere dönüştürülemeyen saf maddelerdir. 2. Benzin bir bileşik değil çok sayıda organik bileşikten oluşan bir karışımdır. Ham petrolün bileşimi çıkarıldığı yere, dolayısıyla benzinin bileşimi de elde edildiği kaynağa göre değişir. Bu yüzden farklı istasyonlardan alınan benzinin de farklı olması beklenebilir. 3. Gerek sabit oranlar yasası gerekse katlı oranlar yasası bileşiklerin atom denilen ve kimyasal tepkimelerde bölünmeyen birimlerden oluştuğunu kanıtlar. Her element atom denilen belli kütledeki ve büyüklükteki birimlerden oluşmamış olsaydı, bir bileşikteki elementlerin kütlelerinin oranı ya da elementlerin kütlece yüzdeleri tam sayılarla ifade edilemezdi. Gerek bir bileşikte gerekse aynı element çiftinin oluşturduğu iki farklı bileşikte söz konusu kütle oranlarının ondalıklı (ya da kesirli) sayılarla değil de tam sayılarla ifade edilmesi bir rastlantı değil, madelerin atomlardan oluşmasındandır. 4. a. AgNO 3, b. Al(OH) 3, c. Ca 3 (PO 4 ) 2, d. SnO 2, e. FeCl 3, f. N 2 O 4 5. a. Alüminyum sülfat, b. Magnezyum hidroksit, c. Cıva(II) klorür, d. Bakır(II) nitrat, e. Demir(III) karbonat m H 1 6. = ise; 1 gram H ile 8 gram Oʼden 9 gram H 2 O oluşur. m O 8 9 gram su için 8 gram O gerekirse 108 gram su için x 108 x 8 x = = 96 gram O gerekir. 9 m H = m H2 O m O m H = 108 96 m H = 12 gram H gerekir. KİMYA-I 17
ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER 7. Bileşiğin kütlece %70ʼi X, %30ʼu Y ise bileşiği 100 gram kabul edilip elementlerin sabit kütle oranı bulunabilir (Elementlerin kütlelerinin arasındaki sabit kütle oranı bileşiğin miktarına bağlı değildir.). 100 gram bileşikte 70 g X ve 30 g Y var demektir. m X 70 m X 7 = = m Y 30 m Y 3 III a. 7 g X ile 3 g Y birleşirse 12,4 g X ile x 12,4 x 3 x = = 5,31 g Y birleşir. 7 20 5,31 = 14,69 gram Y artar. b. 70 g Xʼten 100 g X 2 Y 3 oluşursa 12,4 g Xʼten x 12,4 x 100 x = = 17,71 g X 2 Y 3 oluşur. 70 8. 1. bileşiğin 100 gramında 80 g X 20 g Y, 2. bileşiğin 100 gramında 20 g X 80 g Y vardır. Aynı miktar denildiği için yandaki tabloda 1. bileşik ve 2. bileşikteki X kütlelerinin aynı olmasını sağlamak gerekir. Bunun için ya 1. bileşikteki kütle değerlerini 4ʼe bölmek ya da 2. bileşikteki kütle değerlerini 4 ile çarpmak gerekir. m X m Y 1. bileşik 80 g 20 g 2. bileşik 20 g 80 g m X m Y m X m Y 1. bileşik 20 g 5 g 2. bileşik 20 g 80 g ya da 1. bileşik 80 g 20 g 2. bileşik 80 g 320 g 1. bileşikteki m Y 5 g 1 1. bileşikteki m Y 20 g 1 = = = = 2. bileşikteki m Y 80 g 16 2. bileşikteki m Y 320 g 16 m Fe 7 9. 1. bileşikte = ʼtür. m S 4 Yani 7 g Fe ile 4 g Sʼten, 11 g 1. bileşik oluşur. 11 g 1. bileşik için 7g Fe gerekiyorsa 44 g 1. bileşik için x 44 x 7 x = = 28 g Fe gerekir. 11 m Fe 7 2. bileşikte = ʼdir. m S 8 Yani 7 g Fe ile 8 g S, 15 g 2. bileşik oluşturur. 7 g Feʼden 15 g 2. bileşik oluşursa 28 g Feʼden x 28 x 15 x = = 60 g 2. bileşik oluşur. 7 m N 14 10. = m H 3 3 g H ile 14 g N birleşirse 1,5 g H ile x 1,5 x 14 x = = 7 g N birleşir. 14 g arttığına göre başlangıçta 14 + 7 = 21 g azot gazı vardır. 3 18 www. pasayayincilik.com 2004
ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER m C 3 11. = m O 4 Eğer 4 g C ile 4 g O tepkimeye sokulursa kütle oranına göre 4 g O ile 3 g C tüketilecek, 1 g C artacaktır. 4 g Cʼdan 3 g tüketilirse 12. 100 g Cʼdan x 100 x 3 x = = 75 g C tüketilir. Başlangıçtaki C miktarının %75ʼi tüketilir. 4 13. Bakır havada ısıtıldığında havanın oksijeniyle birleşir ve bakır(ii) oksit oluşur. 1. bileşikteki m Y 50 g 1 = = 2. bileşikteki m Y 200 g 4 a. 100 gram bakır(ii) oksidin 80 gramı Cu olduğuna göre 20 gramı da oksijendir. b. 100 g CuO için 80 g Cu gerekirse 300 g CuO için x 300 x 80 x = = 240 g Cu gerekir. 100 14. Verilen tablo incelendiğinde; a. Proton ve elektron sayıları birbirine eşit olan atomlar nötrdür. Buna göre A, B ve E atomları nötrdür. b. Proton ve elektron sayıları farklı olan atomlar iyon hâlindedir. Buna göre; iyon yükü = proton sayısı elektron sayısıdır. C C +2 artı iki yüklü iyondur. D D 2 eksi iki yüklü iyondur. c. Atom numaraları aynı, kütle numaraları farklı olan atomlar birbirinin izotopudur. Tablo incelendiğinde A ile Bʼnin ya da C ile Bʼnin atom numaralarının aynı (12) kütle numaralarının (24 26) farklı olduğu görülür. 15. Bazı karbon atomlarında kütle numarasının farklı olması bu atomların farklı sayıda nötron içermesinden ileri gelir. m X 16. Dalton atom teorisi, atomun iç yapısı (elektronlar, protonlar, nötronlar) ile ilgili hiçbir bilgi vermemesi bakımından günümüzdeki bilgilere göre oldukça geridedir. Ancak insanlık tarihinin deneysel verilerle desteklenen ilk bilimsel atom modelini ileri sürme onuru Daltonʼa aittir. Bu eksiklikler bir yana Daltonʼun temel yanlışı, bir elementin bütün atomlarının birbirinin aynı olduğunu ileri sürmektir. Daltonʼdan sonra bir elementin farklı kütledeki atomlarının (izotoplarının) varlığı kanıtlanmıştır. 17. X için atom numarası (Z) 15ʼtir, yani Xʼin 15 protonu vardır. X için Y için İyon yükü = p e İyon yükü = p e 3 = 15 e +1 = p 18 e = 18 p = 19 p = Z = 19 m Y 1. bileşik 50 g 50 g 2. bileşik 20 g 80 g Her iki bileşikteki X için sabit miktar 50 g seçilirse; KİMYA-I 19 m X m Y 1. bileşik 50 g 20 g 2. bileşik 50 g 200 g atomlar III olur. elektron proton nötron sayısı sayısı sayısı A 12 12 12 B 12 12 14 C 10 12 12 D 10 8 8 E 9 9 20
ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER III 18. a. Z = p = 21 n = A Z n = 45 21 n = 24 iyon yükü = p e +3 = 21 e e = 18 b. 21 Sc +3 : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 19. a. 11 Na : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 12 Mg : 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 15 P : 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 18 Ar : 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 b. Temel hâlde yarı ya da tam dolu orbitallerde elektron dizilişi küresel simetriktir. 20. İyon yükü = p e A = p + n 2 = p e 18 = p + (p + 2) (n = e olduğu soruda verildi.) e = p + 2 18 = 2p + 2 2p = 16 p = 8 bulunur. p = Z = 8 İzotop % si İzotop % si 21. a. Ortalama atom kütlesi = A 1 + A 100 100 2 Bağıntıdaki A 1 ile simgelenen 35 Cl ve yüzdesi x alınırsa, A 2 ile simgelenen 37 Cl izotopunun yüzdesi 100 x olur. Bu değerler yerine konulursa; x 100 x 35,5 =. 35 +. 37 100 100 35x + 3700 37x 35,5 = 100 3550 = 3700 2x 2x = 150 x = 75 22. A Z X Böyle bir gösterimde X element atomunun simgesini gösterir. A kütle numarasını, Z atom numarasını göstermektedir. 23. X elementi atomu SO 4 2 ile X 2 (SO 4 ) 3 bileşiği oluşturduğunda X atomunun iyon yükü +3ʼtür. İyon yükü = proton sayısı elektron sayısıdır. 3 = p 10 p = 10 + 3 p = 13 Xʼin atom numarası 13ʼtür. 24. X elementi atomu oksijen ile XO bileşiği oluşturuyorsa bileşikteki X atomunun iyon yükü +2ʼdir. X +2 iyonunun NO 3 iyonu ile yapacağı bileşiğin formülü; X +2 NO 3 X(NO 3 ) 2ʼtır. 20 www. pasayayincilik.com 2004
ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER TESTLERİN ÇÖZÜMLERİ 1. KCO 3 formülü yanlıştır. Doğru formül K 2 CO 3 şeklindedir. 2. Diazot tetraoksit bileşiğinin formülü N 2 O 4 şeklinde yazılır. III (Doğru seçenek D) (Doğru seçenek C) 3. Demir(II) oksit bileşiğinde demir, +2 yüklü iyonları hâlinde bulunur. Formülü; Fe +2 O 2 Fe 2 O 2 FeO şeklindedir. (Doğru seçenek D) m X 8 4. = 8 g X ile 3 g Yʼden, 11 g bileşik oluşur. m Y 3 Kütle oranında kütlesi daha büyük olan Xʼe göre çözüm yapılır. 11 g bileşik için 8 g X gerekiyorsa 44 g bileşik için x 44 x 8 x = = 32 g X gerekir. 11 m X 1,68 3 5. 1. bileşikte 2,24 0,56 = 1,68 g X vardır. = = ʼdir. m Y 0,56 1 m X 60 3 2. bileşiğin 100 gramında 40 g Y vardır. = = ʼdir. m Y 40 2 3 g X ile; 1. bileşikte 1 gram Y, 2. bileşikte 2 gram Y birleşmektedir. (Doğru seçenek E) 1. bileşikteki Y kütlesi 1 = (Doğru seçenek C) 2. bileşikteki Y kütlesi 2 m Mg 3 6. = 3 g Mg ile 2 g Oʼden, 5 g MgO oluşur. m O 2 3 g Mgʼdan 5 g MgO oluşursa 6 g Mgʼdan x 6 x 5 x = = 10 g MgO oluşur. 3 m H 1 7. = 1 g H ile 8 g Oʼden, 9 g H 2 O oluşur. m O 8 Eşit kütle denildiğine göre Yʼden de 32 g alınmış demektir. m X + m Y = m bileşik 32 + m Y = 44 m Y = 12 g Artan Y, 32 12 = 20 gramdır. (Doğru seçenek B) 8 g O ile birleşen H, 1 gramdır. 7 gram H arttığına göre başlangıçtaki Hʼin kütlesi, 1 + 7 = 8 gram olmalıdır. m N 14 7 8. 1. bileşikte = = m O 8 4 m N 7 2. bileşikte = m O 8 4 1 Aynı miktar (burada 7 gram) azotla birleşen O kütlelerinin oranı, = ʼdir. 8 2 (Doğru seçenek C) (Doğru seçenek B) KİMYA-I 21
ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER 9. Z = p = 18 Atom nötr olduğuna göre p = e = 18 n = A Z n = 40 18 n = 22 p = e < n 10. A = p + n A = 21 + 23 A = 44 11. İyon yükü = p e A = p + n +2 = p 22 A = 24 + 24 p = 24 A = 48 12. Z = p = 15ʼtir (Proton sayısı hiçbir zaman değişmez, diğer veriler çeldiricidir.). III (Doğru seçenek A) (Doğru seçenek D) (Doğru seçenek E) (Doğru seçenek B) 13. X: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 Orbital simgelerinin üzerine yazılan elektronların toplamı, atom nötr hâldeyken, proton sayısını dolayısıyla atom numarasını verir. 2 + 2 + 6 + 2 + 6 + 2 + 10 + 6 = 36 Z = 36 (Doğru seçenek D) 14. α tanecikleri pozitif (+) yüklüdür ve atomdaki + yüklü kısım tarafından itilirler. α ışınlarının küçük bir kısmının yansıması, atomdaki + yükün çok küçük bir hacimde toplandığını gösterir. (Doğru seçenek D) X elementi Y elementi 15. iyon yükü = p e iyon yükü = p e +1 = 19 e 4 = p 18 e = 18 p = 14 Z = 14 (Doğru seçenek A) 16. Elektron dizilişi 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 şeklinde olan iyonda 2 + 2 + 6 + 2 + 6 = 18 elektron var demektir. X 3 X +3 İyon yükü = p e iyon yükü = p e 3 = p 18 +3 = 15 e p = 15 e = 12 15 X+3 : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 (Doğru seçenek B) X elementi 17. Y elementi Z elementi iyon yükü = p e iyon yükü = p e iyon yükü = p e iyon yükü = 12 10 iyon yükü = 15 18 iyon yükü = 17 17 iyon yükü = 2 iyon yükü = 3 iyon yükü = 0 Yukarıdaki sonuçlara göre X ve Y iyon, Z nötr hâldedir (I. yargı doğrudur.). Y, 3 iyonu hâline gelmek için 3 tane e almalıdır (III. yargı doğrudur.). Kimyasal tepkimelerde proton alınıp verilmez (II. yargı yanlıştır.). (Doğru seçenek C) 22 www. pasayayincilik.com 2004
ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER III İzotopun % si İzotopun % si 18. Ortalama atom kütlesi = A 1 + A 2 100 100 69,1 30,9 Ortalama atom kütlesi =. 63 +. 65 100 100 = 43,533 + 20,085 = 63,618 ( 63,62) (Doğru seçenek C) 19. X için Y a için iyon yükü = p e iyon yükü = p e 1 = 17 e a = 20 18 e = 18 a = 2 20. iyon yükü = p e bağıntısında Xʼin iyon yükü a, Yʼnin iyon yükü b ile simgelenirse; X için Y için a = 15 e b = 8 e bağıntıları yazılabilir. Y için yazılan eşitlikte işaret değiştirip iki bağıntı taraf tarafa toplanırsa; a = 15 e + b = 8 + e a b = 7 bulunur. a b = 7 koşulunu sağlayan; aʼın +5, bʼnin 2 değere sahip olduğu X +5 ve Y 2 durumlarıdır. (Doğru seçenek E) (Doğru seçenek B) DENEY 3.1: Metal oksit elde edilmesi 1. Deney öncesi kroze ve bakır levha kütlelerinin toplamı ile deney sonrası kroze ve içindekilerin kütlelerinin toplamı birbirine eşit değildir. Çünkü bakır ısıtılınca havanın oksijeniyle birleşir ve bakır(ii) oksit bileşiğini oluşturur. 2. İkinci tartının farklı oluşu bakır levhanın havanın oksijeni ile birleştiğinin bir kanıtıdır. Bakır + Oksijen Bakır(II) oksit 3. Bakır(II) oksit bileşiği 10 gram oluştuğuna göre bunun 8 gramı bakır 2 gramı da oksijen olmalıdır. m Buna göre bakır ve oksijenin kütlece birleşme oranı ( ) Cu ʼdir. 4 m O 1 4. Bulunan oranların genellikle 4/1 olması bakırın oksijen ile bakır(ii) oksit oluşturmak üzere daima 4/1 oranında birleştiğini gösterir. KİMYA-I 23
ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER III DENEY 3.2: Demir(II) sülfür elde edilmesi demir tozu kükürt ve demir tozu demir(ii) sülfür 1. Demir ve kükürt karışımı ısıtıldığında, özellikleri demir ve kükürdün özelliklerinden tamamen farklı olan maddenin görünüşü ne demire ne de kükürde benzer. Ayrıca demir mıknatıs tarafından çekildiği hâlde oluşan madde mıknatıs tarafından çekilmemektedir. Oluşan madde demir ve kükürt karışımı değil demir ve kükürdün kimyasal bir değişimle birleşmesinden oluşmuş bir bileşiktir. 2. Deneyde başlangıçta aldığımız demir ve kükürdün tamamı tepkimeye girdiğinden oluşan bileşik ne mıknatıs ne de karbon tetraklorürde çözünmez. Oysa deneyin ikinci aşamasında 2 gram demir, 3,3 gram kükürt tozu kullanarak elde edilen maddenin bir kısmının karbon tetraklorürde çözündüğünü belirlendi. Bu durum deneyin ikinci aşamasında belirli bir oran dışında alınan kükürdün tepkimeye katılmamış olmasıyla açıklanır. 3. Isıtma öncesi deney tüpü ve içindekilerin kütlesi, ısıtma sonrası deney tüpü ve içindekilerin kütlesiyle aynıdır. Kütlenin korunumuna göre maaddeler ister tepkimeye girsin ister girmesin kütlenin korunumuna göre madde miktarı değişmez. DENEY 3.3: Sabit Oranlar Kanununun gösterilmesi 1. Deney sonucu elde edilen bakır(ii) sülfür bileşiği, ısıtma öncesi bakır ve kükürt karışımına benzememektedir. Artık bakır ve kükürdün bir karışım değil, bakır ve kükürtten kimyasal bir değişimle oluşmuş bir bileşiktir. 2. Deney tüpündekiler kimyasal değişmeye uğradığından yeni bir madde oluşmuştur. 3. Isıtma öncesi ile sonrası deney tüpü ve içindekilerin kütlelerinin eşit olması kütlenin korunduğunu gösterir. 4. Deneyin ilk aşamasında 4 gram bakır, 2 gram kükürtle birleşerek 6 gram bakır(ii) sülfür oluştu ve deney tüpü içinden çıkarılanlar karbon tetraklorürde çözünmedi. Bu m durum, 4 gram bakır ile 2 gram kükürdün artansız ve belirli kütle oranlarında ( S = ) 1 birleştiğini m Cu 2 kanıtlar. 24 www. pasayayincilik.com 2004
ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER III DENEY 3.4: Kapalı kutu ile bir model geliştirilmesi 1. Deneyde, kapalı bir kutunun içinde ne gibi cisimlerin olduğu kutunun içindeki cisimlerin çeşitli davranışlarından hareketle anlaşılmaya çalışılır. 2. Sizin bulgularınızla arkadaşlarınızın bulguları arasında farklılık, gözlemlerinizin iyi değerlendirilememesinden kaynaklanır. 1 2 3 DENEY 3.5: Maddenin yapısında elektrik yükü bulunduğunun gösterilmesi 1. Bakır(II) klorür çözeltisinde artı yüklü bakır ve eksi yüklü klorür iyonları vardır. Elektroliz olayında bakır(ii) klorür çözeltisinden akım geçişi bu iyonlarla sağlanır ve ampul ışık vermesinin nedeni de devreden elektrik akımının geçtiğinin bir kanıtıdır. 2. Katot elektrodun kütlesi artar. Katot elektroda artı yüklü bakır iyonları gelerek burada nötrleşir ve elementel hâlde elektrot üzerinde birikir. 3. Bakır(II) klorür çözeltisinde iyonların varlığı atomların elektriksel yapıda olduğunu gösterir. İyonların artı ve eksi yüklü olmaları onların elektron içerdiklerinin bir kanıtıdır. DENEY 3.6: Isıtılan bazı maddelerin ışıma yaptığının gösterilmesi lityumun alev rengi sodyumun alev rengi potasyumun alev rengi kalsiyumun alev rengi stronsiyumun alev rengi baryumun alev rengi 1. Değişik sodyum tuzu içeren bileşiklerin alev renginin sarı olması sodyum elementi için karakteristik bir özelliktir. 2. Ocak üzerinde taşan tencerenin alev rengini önce sarıya boyamasının nedeni çözeltide çözünmüş sodyum iyonların varlığından ileri gelir. 3. Bakır(II) klorür ve bakır(i) klorür tuzlarının alev rengi yeşildir. Bu renk bakır için belirgin (ayırt edici) bir özelliktir. 4. Elementlerin alevi farklı renklere boyamaları, her rengin belli bir enerjiye sahip ışınlardan oluşmasından ileri gelir. Yani her atom ısıtıldığında kendine özgü bir enerjiye sahip ışın yayınlar. Dolayısıyla her defasında alevin farklı renge boyanması elementlerin belirgin bir özelliğidir. KİMYA-I 25