6. Gazlar Gazların fiziksel davranışlarını 4 özellik belirler. Sıcaklık (K), Hacim (L), Miktar (mol), Basınç (atm, Pa (N/m 2 )). Birbirlerinden bağımsız değiller, herhangi 3 tanesinden 4. hesaplanabilir. Bu makroskopik özellikler arasındaki ilişkiyi verebilecek bir hal denklemi (equation of state) bulmaya çalışalım. Fig:Brown, LeMay, Bursten
F( N) P( Pa), birim yüzeydeki 2 A( m ) kuvvet
Boyle Yasası 1662 P & V Bir gazın basıncı bulunduğu kabın duvarının birim alanına uyguladığı kuvvettir. Sabit sıcaklıkta, sabit miktardaki gazın hacmi, basıncı ile ters orantılıdır. T ve N sabit ise P 1/V ya da P.V = a (sabit) P 1 V 1 = P 2 V 2
Charles Yasası 1787 T & V Sabit basınçtaki, belirli bir miktar gazın hacmi, sıcaklık ile doğru orantılıdır. P ve N sabit ise V T (K) ya da V= b.t V 1 /T 1 = V 2 /T 2 T=0 K = -273,15 0 C V=0 Fig:Brown, LeMay, Bursten
Avogadro Yasası Sabit basınç ve sıcaklıkta; hacim mol sayısı ile doğru orantılıdır. P ve T sabit ise V n ya da V= c. N ********************* 1mol gaz = 22.4 L Standart (Normal) Basınç (STP) 273,15 K ve 1 atm ********************* www.chm.davidson.edu/ronutt/che115
STP - örnek STP de 1,00 L O 2 gazının kütlesi ne kadardır? (O:15,999 g/mol)
Socrative App. Akıllı telefon ve tabletlere indirilebilir. Oda ismi : ETUCHEM101 Sorulara cevap verirken mutlaka isim-soy ad yazıyoruz.
n2>n1 (mol) ise V vs T grafiği hangisidir?
İdeal gaz denklemi Boyle : V 1/P, Charles : V T Avagadro : V n İdeal gaz denklemi V nt P RnT V P PV nrt
İdeal gaz denklemi PV nrt R =? gaz sabiti
Genel gaz denklemi R PV nt Bir gazın iki koşulda tanımlanması halinde : PiVi niti PsVs nsts
Genel gaz denklemi Grönland adasında 1.01 atm ve -20.0 C de toplanan 20,6 L saf hava, hacmi 1.05 L olan bir şişede Avrupa ya gönderilmek için depolanıyor. -A : ilk anda depolandığı şişedeki basınç? -B : Avrupa da 20.0 C lik laboratuvar ortamındaki basınç?
Genel gaz denklemi Grönland adasında 1.01 atm ve -20.0 C de toplanan 20,6 L saf hava, hacmi 1.05 L olan bir şişede Avrupa ya gönderilmek için depolanıyor. -A : ilk anda depolandığı şişedeki basınç? -B : Avrupa da 20.0 C lik laboratuvar ortamındaki basınç?
İdeal Gaz Denklemi Uygulamaları Mol kütlesi (MA) tayini: PV. n. R. T, n m / MA PV. m. R. T MA Gaz yoğunlukları (d) : m. R. T m R. T PV. P P MA V MA d d. R. T MA
Gaz Karışımları Dalton un kısmi basınçlar yasası : Bir gaz karışımının uyguladığı toplam basınç, her bir gazın kısmi basınçlarının toplamına eşittir. Kısmi basınç : O gazın aynı kap ve sıcaklıkta tek başına bulunduğu zaman uygulayacağı basınçtır. P t = P A + P B + P C Gazların mollerinin n A, n B, n C... olduğunu düşünelim. P t n A RT V n B RT V n C RT V ( na nb n C ) RT V
P t n A RT V n B Gaz Karışımları RT V n C RT V ( na nb n C ) RT V Toplam mol sayısı önemli gazın cinsi değil.
Gaz Karışımları- Mol Kesri t A A t A C B A A t A A P x P P P n n n n n n x ) ( Ör: 4.3L lik bir kapta bulunan 4,0 g H 2 ve 10,0 g He gaz karışımı 0 C de tutulmaktadır. Her bir gazın kısmı basıncı ve toplam basınç ne kadardır?
Bir Gazın su üzerinde toplanması Gazların ayrı olarak elde edilmesinde kullanılan bir yöntem. Kaptaki suda çözünmeyen ve tepkime vermeyen gazlar için kullanılır. Su buharının basıncı su sıcaklığına bağlıdır (tablolardan değeri öğrenilebilir) P atm = P t P gas = P atm -P H2O www.chm.davidson.edu/ronutt/che115
Gazların Kinetik-Molekül Kuramı 1.Gazlar gelişi güzel hareketeden çok küçük taneciklerden (atom ya da molekül) meydana gelir. 2.Bu moleküllerin hacmi gazın toplam hacmi düşünüldüğünde çok küçüktür, dolayısıyla bu moleküllerin hacimleri ihmal edilebilir. (Kütlesi olup hacmi olmayan) 3.Gaz molekülleri birbirlerinden bağımsız hareketederler, gaz molekülleri arasında itici ya da çekici bir güç yoktur. 4.Gaz moleküllerinin birbirleri ve içinde bulundukları kabın duvarları ile çarpışmalarında toplam kinetik enerji korunur (elastik çarpışma) 5.Gaz moleküllerinin kinetik enerjileri, gaz moleküllerinin Kelvin cinsinden sıcaklıkları ile doğru orantılıdır.
Gaz Moleküllerinin Hızları Bir gazın K sıcaklığı (T) o gazın moleküllerinin ortalama öteleme kinetik enerjisiyle doğru orantılıdır. R=8,314kg m 2 s -2 mol -1 K -1 R=8,314 J mol -1 K -1 E k 3 2 RT NA Aynı sıcaklıktaki iki farklı gazın Ek si aynı! Öteleme kinetik enerjisi E k = ½ mu 2 Herhangi bir anda bütün moleküller aynı hızla hareket etmezler, basınç farklı hızlardaki bütün moleküllerin ortalamasına bağlı olduğu için : u 2 = hız karaleri ortalaması. Urms u 2 3RT MA m/s Kg/mol
Kütle ve sıcaklığın hıza etkisi
Gazlar Ör: 30,0 C deki Helyum gazının U rms? (He : 4,00 g/mol)
Gazlar
Graham yasası İki farklı gazın dışa yayılma hızları mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır.
X gazı küçük bir delikten 1,08*10-3 mol s -1 hızı ile dışa yayılmaktadır. Aynı koşullarda, metan (CH 4 ) gazının bu delikten dışa yayılma hızı ise 1,43*10-3 tür. X gazının molekül ağırlığını hesaplayınız. Hesapladığınız molekül ağırlığını kullanarak, periyodik cetvelin de yardımıyla X gazının hangi gaz olabileceği hakkında yorum yapınız. (CH 4 MA=16,0 g/mol)
Gerçek Gazlar
van der Waals Denklemi