FİZİKSEL VE KİMASAL TEPKİMELER I Maddenin yapısındaki değişmeleri Fiziksel değişmeler Kimyasal değişmeler Çekirdek olayları şeklinde sınıflandırabiliriz. FİZİKSEL DEĞİŞMELER Fiziksel tepkimeler, maddenin fiziksel özelliklerinin değiştiği, kimyasal yapısının değişmediği tepkimelerdir. Bu tepkimelerde, maddenin fiziksel hali, özkütlesi, hacmi gibi nicelikleri değişebilir, ancak kimyasal bağ yapısı, kimyasal özellikleri ve molekül yapısı değişmez. Aşağıda bazı önemli fiziksel değişmeler verilmiştir. Maddenin Hal Değişimleri Maddenin üç fiziksel halinin katı, sıvı ve gaz hali olduğunu biliyoruz. Bu üç fiziksel halin herhangi birinden diğerine dönüşme olayına hal değişimi denir. erime buharlaşma (katı) (sıvı) (gaz) donma yoğunlaşma süblimleşme 1 Bu dönüşümler, 1 yönünde endotermik (ısı alan) olarak gerçekleşir ve maddenin düzensizliği artar, yönünde ise ekzotermik (ısı veren) olarak gerçekleşir ve maddenin düzensizliği azalır. Bu olaylarda, maddenin ısı kapsamı, tanecikler arası uzaklığı, tanecikler arası çekim kuvveti, hacmi, özkütlesi, ısınma ısısı gibi nicelikleri değişir, kütlesi korunur, molekül yapısı ve kimyasal özellikleri değişmez. Maddenin Çeşitli Çözücülerde Çözünmesi Maddelerin iyonik ya da moleküler yapılı oluşu, sudaki çözünmesi sırasındaki davranışını belirler. Suda çözünme sırasında, moleküler maddeler moleküller halinde, iyonik maddeler iyonlar halinde dağılır. Bu dönüşümler, fizikseldir ve maddenin kimyasal özelliklerini değiştirmez. Maddelerin suda çözünme tepkimeleri endotermik ya da ekzotermiktir. (gaz) (suda) + Na S 4(katı) Na + S (suda) 4(suda) C 6 H 1 6(katı) C 6 H 1 6(suda) C H 5 H (sıvı) C H 5 H (suda) ÖRNEK 1 Aşağıdaki olaylardan hangisi dış ortamdan ısı alarak gerçekleşen fiziksel bir olaydır? A) Suyun donması B) Mumun yanması C) Suyun, hidrojen ve oksijene ayrışması D) Alkolün buharlaşması E) Su buharının yoğunlaşması Mumun yanması ve suyun elementlerine ayrışması kimyasal olaylardır. Donma, sıvının katıya; yoğunlaşma, gazın sıvıya dönüşmesidir. Bu olaylar, gerçekleşirken madde dışarıya ısı verir. Buharlaşma, sıvının gaza dönüşmesidir, ısı alarak gerçekleşen fiziksel bir olaydır. anıt : D Not : Gazların basınç uygulanarak sıkıştırılması, maddelerin sıcaklıkla genleşmesi, katı maddelerin toz haline getirilmesi, metal bir telin elektrik akımını iletmesi, maddelerin sıcaklığının değişmesi, karışımların bileşenlerine ayrılması gibi olaylar fizikseldir. KİMASAL DEĞİŞMELER Kimyasal değişmeler, maddenin kimyasal yapısını değiştiren, farklı tür maddelerin oluşması ile sonuçlanan değişmelerdir. anıcı maddelerin yanması, bir metalin asitle etkileşerek hidrojen gazı çıkarması, üzüm suyundan sirke, sütten peynir oluşması, bileşiklerin örneğin suyun elementlerine ayrıştırılması, metallerin nemli hava ortamında bekletildiğinde paslanması gibi olayları, kimyasal olaylara örnek olarak gösterebiliriz. Kimyasal olaylar, denklemlerle gösterilir. Örneğin, kömürün (C nin) yanması olayının denklemi aşağıdaki gibidir. C (katı) + (gaz) C (gaz) Kimyasal değişmelerde; Atom çekirdeği, element türü, toplam atom sayısı, toplam elektrik yükü, toplam kütle değişmez. Maddenin kimyasal bağ yapısı, kimyasal ve fiziksel özellikleri değişir. Toplam molekül sayısı, özkütle, gaz basıncı gibi nicelikler tepkimenin türüne bağlı olarak değişebilir ya da değişmez. ÖRNEK 3Cu + 8HN 3 3Cu(N 3 ) + + 4H tepkimesinde yer alan in formülü nedir? Kimyasal tepkimelerde, elementlerin türü ve atom sayıları korunur. Girenlerdeki atom sayıları : Cu 3, H 8, N 8, 4 tür. Ürünlerde bilinen bileşiklerdeki atom sayılarını bulalım. 3Cu(N 3 ) de; Cu 3 N 6 18 4H da ; H 8 4 tür. Ürünlerde, tane N ve tane eksiktir. Öyleyse te, toplam N ve vardır. in formülü N dur. anıt : N
KİMASAL TEPKİME TÜRLERİ 1. er değiştirme tepkimeleri : Bir atom ya da atom grubunun, başka bir atom ya da atom grubuyla yer değiştirmesi tepkimeleridir. Mg + CuS 4 MgS 4 + Cu Fe + HCI FeCI + H. Birleşme (sentez) tepkimeleri : İki ya da daha çok maddeden bir bileşiğin oluşma tepkimeleridir. Ca + C CaC 3 Na + 1/ Na 3. Ayrışma (analiz) tepkimeleri : Bir bileşiğin, başka maddelere ayrışması tepkimeleridir. H H + 1/ NH 4 CI NH 3 + HCI 4. Nötrleşme tepkimeleri : Bir asit ile bir bazın birleşerek tuz ve su oluşturması tepkimeleridir. NaH + HCI NaCI + H Ca(H) + H S 4 CaS 4 + H 5. Çift yönlü (tersinir) tepkimeler : Tam verimle gerçekleşmeyen ve geri dönüşlü tepkimelerdir. Bu tepkimeler, genellikle denge ile sonlanan tepkimelerdir. N (gaz) + 3H (gaz) NH 3(gaz) Cu + Ag + Cu Ag (katı) (suda) + + (suda) (katı) 6. İndirgenme yükseltgenme (redoks) tepkimeleri : Tanecikler arasında elektron alışverişinin gerçekleştiği tepkimelerdir. + + 3 AI (katı) + 3Ag AI + 3Ag (suda) (suda) (katı) Cu (katı) + S (katı) CuS (katı) Bu tepkimelerde, bir ya da birkaç tanecik indirgenirken, bir ya da birkaç tanecik yükseltgenir. İndirgenen tanecik elektron alır, yükseltgenen tanecik ise elektron verir. 7. Katalizörlü tepkimeler : HCH + H + HC + + H HC + H + + C HCH C + H ukarıdaki tepkimelerin birincisinde giren olarak kullanılan ve ikinci tepkimede ürün olarak oluşan H + iyonu katalizördür. Birinci tepkimede ürün olarak oluşan ve ikinci tepkimenin gireni olan HC + ise ara üründür. Üçüncü tepkime, toplam tepkimedir. Bu tepkimedeki HCH giren, C ve H üründür. Not : Katalizörler, tepkimenin izlediği yolu değiştirir ve genellikle tepkime hızını artırır. Tepkime ısısını, tepkime ürünlerinin türünü ve miktarını değiştirmez. ÖRNEK 3 Aşağıda bazı tepkimeler ve bu tepkime türlerinin adı belirtilmiştir. bu tepkimelerden hangisinde tepkime türünün adı yanlış verilmiştir? Tepkime Tepkime türünün adı A) Mg + CI MgCI Sentez B) Ag + + CI AgCI Redoks C) Th Ra + He Radyoaktif bozunma D) U 5 U + 5/ Analiz E) C + C anma Sentez, farklı maddelerden bir bileşik oluşturma; analiz, bir bileşiğin farklı maddelere ayrışmasıdır. Öyleyse, A ve D seçenekleri doğrudur. Radyoaktif bozunmalarda, radyoaktif izotop kendiliğinden ışıma yaparak, başka bir izotopa dönüşür. C seçeneğinde Th, He taneciği (α ışıması) yayımlayarak Ra atomuna dönüşmüştür. C seçeneği doğrudur. anıcı maddelerin, ile tepkime vererek ısı açığa çıkarması olayına yanma denir. E seçeneği doğrudur. Redoks tepkimelerinde, taneciklerden en az ikisinin değerliği değişir. Ag + + CI Ag + CI tepkimesinde elementlerin değerlikleri değişmemiştir. Bu nedenle tepkime, redoks tepkimesi değildir. B seçeneği yanlıştır. anıt : B TEPKİME DENKLEMLERİNİN RUMLANMASI Kimyasal tepkimeler gerçekleşirken, süreç içinde tepkimeye giren maddelerin miktarı azalır, ürünlerin miktarı artar. Örneğin, 4N (gaz) + (gaz) N 3(gaz) tepkimesinde N ve tepkimenin gireni, N 3 ise ürünüdür. Tepkimenin gerçekleşme sürecinde; N ve nin miktarı azalır. N 3 miktarı artar. Giren katsayıları toplamı 4 + 1 = 5, ürün katsayıları olduğundan, toplam molekül sayısı azalır. Gaz moleküllerinin sayısı azaldığı için sıcaklık sabit ise, gazın basınç.hacim (P.V) değeri azalır. Sabit sıcaklıkta, basınç sabit ise hacim, hacim sabit ise basınç azalır.
ÖRNEK 4 Mol sayýsý Kapalı bir kapta gerçekleşen bir,4 tepkimede maddelerin mol sayılarının zamana bağlı olarak değişimi,3 grafikte verilmiştir.,,1 Z t I. Tepkime tam verimle gerçekleşmiştir. II. Tepkimenin denklemi 4 + Z dir. III. Tepkime sonunda kapta ve Z maddeleri vardır. Grafiğe göre, maddelerin başlangıçta, t anındaki mol sayıları ve mol sayılarındaki değişmeleri aşağıdaki gibidir. (mol) (mol) Z (mol) Başlangıç,4,4 t anı,3, Değişim,4,1 +, Tepkime sırasında mol sayısı azalan ve maddeleri giren, mol sayısı artan Z ise üründür. Mol sayıları arasındaki,4 /,1 /, ya da 4 / 1 / oranı denklemin katsayıları ile doğru orantılıdır. Öyleyse, tepkimenin denklemi; 4 + Z dir. Tepkimede maddesi tükendiği için, tepkime tam verimle gerçekleşmiştir. Tepkime sonunda kapta,3 mol ve, mol Z vardır. Öyleyse, üç açıklama da doğrudur. anıt : I, II ve III KİMANIN TEMEL ASALARI Sabit ranlar asası : Bir bileşiği oluşturan elementlerin kütlece birleşme oranları ya da kütlece birleşme yüzdeleri sabittir. Bu sabit oran, en küçük tamsayılarla belirtilir. Örneğin, C bileşiğinde bu oran 3/8 dir ve 3 gram C ile 8 gram nun; 6 gram C ile 16 gram nun birleştiği anlamına gelir. ÖRNEK 5 1 luþan Z nin kütlesi (gram) 6 1 3 Eklenen nin kütlesi (gram) Belirli bir miktarda elementi bulunan bir kaba elementi eklenerek Z bileşiği oluştururken, eklenen ile oluşan Z nin kütlesi grafikteki gibi değişmektedir. bu tepkime ile ilgili, aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlıştır? A) Bileşikteki / kütle oranı 3/ dir. B) 3 gram eklendiğinde, 18 gramı artar. C) 3 gram eklendiğinde, gram Z oluşur. D) Kapta başlangıçta 8 gram vardır. E) in tamamı bittiğinde, 1 gram harcanmıştır. Grafik incelendiğinde 1 gram harcandığında, gram Z bileşiğinin oluştuğu gözleniyor. Öyleyse, gram Z de, 1 = 8 gram vardır. / kütlece birleşme oranı = 8 = tür. 1 3 1 gramdan sonra eklenen elementi tepkimeye girmemiştir. 3 gram eklendiğinde, 3 1 = 18 gram tepkimeye girmez, gram Z oluşur. anıt : A Katlı ranlar asası : İki farklı element arasında birden fazla türde bileşik oluşabilir. Bu elementlerden birinin eşit miktarları ile birleşen diğer elementin değişik miktarları arasında sabit bir oran vardır. Bu sabit orana, katlı oran denir. Örneğin, N, N, N 3 bileşiklerinde aynı miktar N ile birleşen lar arasındaki katlı oran; 1 mol N N : mol, : 1 mol mol N N : mol, : mol 1 mol N 3 N : mol, : 3 mol Katlı oran; 1 : : 3 tür. ÖRNEK 6 ve elementleri arasında oluşan iki farklı bileşiğin içerdikleri ve kütleleri arasındaki ilişki grafikteki gibidir. I. bileşiğin formülü 3 ise, II. bileşiğin formülü aşağıdakilerden hangisi olabilir? 14 7 kütlesi (gram) 6 1 16 I. bileþik II. bileþik kütlesi (gram) A) B) C) D) 3 4 E) 5 kütlesi kütlesi Bileşik formülü I. bileşik 14 gram 1 gram 3 II. bileşik 14 gram 16 gram? Grafikteki bilgilere göre, aynı miktar (14 gram) ile birleşen kütleleri arasındaki oran; 1/16 = 3/4 tür. II. bileşik n olsa, aynı miktar ile birleşen nin iki bileşikteki miktarlarının oranı, 3 = 3 tür. n = 4 bulunur. n 4 II. bileşiğin formülü, 4 dir. anıt : C
1. 3Mn + LÜ TEST + 8HCI MnCI + + 4H ukarıdaki tepkime denklemlerinde yer alan ve nin formülleri aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? A) Mn 3 4 MnCI B) Mn 3 MnCI C) Mn 3 4 MnCI 3 D) Mn 3 MnCI 3 E) Mn 3 MnCI 4 Bir kimyasal tepkimede atomların türü ve sayısı korunur. in yapısında 3 tane Mn ve 4 tane atomu olacağından, in formülü Mn 3 4 tür. nin yapısında 1 tane Mn atomu ve 3 tane CI atomu olacağından, nin formülü MnCI 3 tür. anıt: C. C 3 (gaz) + 5 (gaz) 3C (gaz) + 4H (sıvı) tepkimesi ile ilgili, I. 1 mol gazı harcandığında,,8 mol H oluşur. II. gram C 3 harcandığında, 1,5 mol C gazı oluşur. III. 3 litre gazı harcandığında, aynı koşullarda 18 litre C gazı oluşur. (H = 1, C = 1, = 16) A) alnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III C 3 + 5 3C + 4H 1 mol 5 mol 3 mol 4 mol Tepkime denklemindeki oranlara göre, 1 mol gazı harcandığında,,8 mol H oluşur. 44 gram C 3 harcandığında, 3 mol C gazı oluştuğuna göre; gram C 3 harcandığında, 1,5 mol C gazı oluşur. Aynı koşullarda iki gazın hacimleri, mol sayıları ile orantılıdır. 5 litre gazı harcandığında, 3 litre C gazı oluştuğuna göre; 3 litre gazı harcandığında, 18 litre C gazı oluşur. Öyleyse, üç açıklama da doğrudur. anıt: E 3. Sabit hacimli kapalı bir kapta homojen gaz fazında, sabit sıcaklıkta gerçekleşen bir tepkimede maddelerin mol sayılarının zamanla değişimi grafikteki gibidir.,4,3,,1 Mol sayýsý Z I. Tepkimenin denklemi 4 + Z dir. II. Son durumdaki gaz basıncı, başlangıçtaki gaz basıncının yarısına eşittir. III. Başlangıçtaki toplam molekül sayısı, son durumdaki toplam molekül sayısına eşittir. A) alnız I B) alnız II C) alnız III D) I ve II E) I ve III Grafikten, in mol sayısının,4 ve nin mol sayısının,1 azaldığı, Z nin mol sayısının, arttığı görülür. Bir tepkimede maddelerin mol sayısındaki değişme, tepkime denkleminin katsayıları ile orantılıdır. Öyleyse, tepkimenin denklemi 4 + Z dir. Tepkime kabında : Başlangıçta :,4 mol +, mol =,6 mol gaz, Son durumda :, mol Z +,1 mol =,3 mol gaz vardır. Hacim ve sıcaklık sabit olduğundan gaz basıncı, mol sayısı ile orantılıdır. Son durumdaki mol sayısı, başlangıçtaki mol sayısının yarısı ise son durumdaki gaz basıncı da başlangıçtaki gaz basıncının yarısına eşit olur. Öyleyse, I. ve II. açıklamalar doğru, III. açıklama yanlıştır. anıt: D 4. C (katı) + (gaz) C (gaz) tepkimesi sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta gerçekleştiriliyor. bu tepkime ile ilgili, aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlıştır? A) Katı madde kütlesi azalır. B) Gaz kütlesi artar. C) Gaz hacmi azalır. D) Toplam kütle değişmez. E) Gaz molekülleri sayısı değişmez. Kimyasal tepkimelerde kütle korunur. C katısı ile gazı tepkimeye girerek, C gazı oluşturduğuna göre, katı madde kütlesi azalır. Başlangıçtaki gaz kütlesi, nin kütlesidir. Tepkime sonundaki gaz kütlesi ise C nin kütlesidir. C kütlesi, C ile kütlesinin toplamına eşittir. Bu nedenle gaz kütlesi artar. Tepkimede 1 mol gazı harcanırken, 1 mol C gazı oluşuyor. Öyle ise, gaz molekülleri sayısı değişmez. Basınç, sıcaklık ve molekül sayısı sabit olduğundan gaz hacmi değişmez. anıt: C
KNU TESTİ 1. N 3, N ve N 5 bileşikleri için, 5. Şekildeki sistemde sabit sıcaklıkta (gaz) + (gaz) (gaz) tepkimesi gerçekleştiriliyor. Hava Sürtünmesiz piston. I. İçerdikleri N miktarları eşit ise, atomları arasında 3 : 4 : 5 oranı vardır. II. İçerdikleri miktarları eşit ise, N atomları arasında : 15 : 1 oranı vardır. III. Kütleleri eşit ise, mol sayıları N >N 3 >N 5 tir. (Belirtilen oranlar, bileşiklerin veriliş sırasındadır.) A) alnız I B) alnız II C) alnız III D) I ve II E) I, II ve III 4 35 Kütle (gram) bu sistem ile ilgili, aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlıştır? A) Toplam kütle değişmez. B) Molekül sayısı azalır. C) Atom sayısı değişmez. D) Özkütle değişmez. E) Hacim azalır. 6. Kapalı bir kapta bulunan elementi üzerine elementi eklenerek gerçekleştirilen tepkimeden bileşiği elde ediliyor. luşan bileşiği ile eklenen elementi kütlesinin değişim grafiği aşağıdaki gibidir. 15 kütlesi (gram) Bir kaptaki ve elementlerinin tam verimle tepkimesinden bileşiği oluşturuluyor. Bu tepkimede kaptaki kütlesi ile oluşan kütlesinin değişimi grafikteki gibidir. elementlerin atom kütlelerinin oranı aşağıdakilerden hangisidir? 8 9 Eklenen kütlesi (gram) I. Başlangıçtaki kütlesi 14 gramdır. II. Son durumda kaptaki toplam kütle 3 gramdır. III. Son durumda kaptaki kütlesi 1 gramdır. A) 5 4 B) 5 6 C) 4 5 D) 6 5 E) 5 3 3. As x S y + 9 As 3 + zs ukarıdaki denkleştirilmiş tepkime denkleminde yer alan x, y ve z değerleri aşağıdakilerin hangisinde doğru olarak verilmiştir? x y z A) 4 6 3 B) 3 4 C) 3 6 D) 3 6 E) 4 6 4. Cr +3 + 3N + H + 3N + H ukarıdaki tepkime denkleminde yer alan in formülü aşağıdakilerden hangisidir? A) Cr 4 B) D) Cr C) 4 Cr E) Cr 4 3 Cr 4 A) alnız II B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 7. Aşağıdaki değişimlerden hangisinde değişimin türü yanlış verilmiştir? Değişim A) Uranyum atomunun alfa ışıması yapması B) Alkol su karışımının ayrımsal damıtma ile ayrılması C) Soğutulan şekerli sudaki şekerin çökmesi D) Aside batırılan demir çubuğun aşınması E) Gazoz dolu cam şişenin kapalı açıldığında gaz çıkması Değişimin türü Radyoaktif bozunma Fiziksel Kimyasal Kimyasal Fiziksel
8. Eşit kütlelerdeki ve elementlerinin tepkimesinden, 15 gram bileşiği oluşuyor ve 1 gram artıyor. I. bileşiğinde elementlerin kütlece birleşme m oranı 7 = dir. m 8 II. Başlangıçta, ve nin kütleleri 8 er gramdır. III. Atom kütlelerinin oranı = 4 tür. 7 1. Isıca yalıtılmış sabit hacimli kapalı bir kapta bulunan ve gazları arasında, (gaz) + 3 (gaz) 3(gaz) tepkimesi gerçekleştiriliyor. bu sistem ile ilgili çizilen aşağıdaki grafiklerden hangisi yanlıştır? A) Molekül sayýsý B) Özkütle C) 3 moleküllerinin sayýsý A) alnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III D) Atom sayýsý E) Sýcaklýk 9. (katı) + (gaz) Z (gaz) + T (gaz) tepkimesinde oluşan Z gazının normal koşullardaki hacmi bilinmektedir. I. luşan T kütlesi II. Harcanan nin mol sayısı III. katısının normal koşullardaki hacmi niceliklerinden hangileri kesinlikle hesaplanabilir? A) alnız I B) alnız II C) alnız III D) I ve II E) I ve III 1. ve elementlerinden oluşan iki farklı bileşikten birincinin formülü 3 8, ikincinin formülü ise n m dir. Aynı miktarda elementi ile birleşen birinci bileşikteki miktarının, ikinci bileşikteki miktarına oranı 8 dur. 9 ikinci bileşiğin formülü aşağıdakilerden hangisi olabilir? A) 8 9 B) 4 C) 3 4 D) 6 E) 3 6 11. Sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta kapalı bir sistemde, gerçekleştirilen bir kimyasal tepkimede aşağıdakilerden hangisi gerçekleşemez? A) Taneciklerin düzensizliğinin artması B) Gaz basıncının değişmesi C) üksek enerjili maddelerden daha düşük enerjili maddelerin oluşması D) Toplam kütlenin değişmesi E) Toplam molekül sayısının azalması 13. Normal koşullardaki gazı ile katısı arasında, (katı) + (gaz) Z (gaz) + T (sıvı) tepkimesi gerçekleştiriliyor. Bu tepkimede oluşan Z nin normal koşullardaki hacmini hesaplayabilmek için aşağıdakilerden hangisinin bilinmesi yeterli değildir? A) Tepkimede harcanan in kütlesi ve in mol kütlesi B) Tepkimeye giren nin normal koşullardaki hacmi C) Tepkimede oluşan T nin normal koşullardaki hacmi D) Tepkimede oluşan T nin molekül sayısı E) Tepkimeye giren in mol sayısı 14. 1. 3 (gaz) 3(gaz). C (katı) + (gaz) C (gaz) ukarıdaki tepkimeler sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta gerçekleştiriliyor. Bu tepkimelerdeki gaz özkütlelerinin değişimi aşağıdakilerin hangisinde doğru olarak verilmiştir? (C = 1, = 16) 1. tepkimede. tepkimede A) Artar Azalır B) Değişmez Azalır C) Artar Artar D) Değişmez Artar E) Artar Değişmez 1.E.A 3.C 4.C 5.D 6.E 7.C 8.B 9.B 1.D 11.D 1.E 13.C 14.A