Cevap :
Cevap:
Kimyasal tepkime (reaksiyon), bir veya bir kaç maddenin birbirleri ile etkileşerek (tepkimeye girerek) yeni bir bileşik türüne dönüştürülmesi işlemidir. Bir tepkime olduğunu söylemek için renk değişimi, çökelek oluşumu, gaz çıkışı ve ısı salınması ya da soğurulması gibi olaylar olmalıdır. Bir kimyasal tepkime denklemi yazılırken, tepkimeye girenler solda, ürünler de sağ tarafta yazılır.
Tepkimeyi irdelersek şunları görebiliriz:
1- Tepkimede solda 3 oksijen atomu vardır. Sağ tarafta ise 2 tane mevcuttur. Bir tepkimede atomlar yok ya da var edilemeyeceğine göre (kütlenin korunumu ilkesi) eşitlik denkleştirilmelidir.
2- Kimyasal eşitliği elde etmek için atom sayılarını eşitlenir.
CO ve CO2 formüllerinin başına 2 katsayısı eklenip denklik elde edilir. Böylece iki molekül CO ve bir molekül O2 birleşerek 2 molekül CO2 meydana getirmiş olur. Denkleştirmede katsayılar ayarlanarak denkleştirme yapılır. Denklem denkleştirirken formüllerin başına yazılan sayılara stokiyometrik katsayılar ismi veril tepkmeyi 2 şekilde de denkleştirmek mümkündür:
Denkleştirmede kısaca şunlar göz önüne alınmalıdır:
- Denklemin girenler ve ürünler kısmında birer bileşikte aynı element bulunuyorsa önce o denkleştirilir.
- Giren madde ya da oluşan ürünlerden biri serbest element olarak varsa en son o denkleştirilir.
- Katsayılar tam ya da kesirli olabilir. Bir denklem bir ya da daha çok kesirli sayı ile denkleştirilebilir. Ayrıca tüm katsayıları uygun bir çarpanla çarparak tam sayılara dönüştürebiliriz.
Örnek:
Çözüm: İlk önce karbon sayıları eşitlenir: Sağ taraftaki karbon dioksitin (CO2) önüne (soluna) 3 yazılır.
Daha sonra sağ ve soldaki hidrojenler eşitlenir. Bunu için sağdaki suyun başına 4 katsayısı eklenir.
Karbon ve hidrojen sayıları eşitlendi tek oksijen kaldı onun için iki taraftaki oksijenler toplanır karşılaştırılır. Buna göre solda 2 tane sağda 10 tane oksijen mevcuttur. Sol tarafa oksijenin başına 5 yazarsak tepkime denkleşmiş olur.
Not: Tepkimeye giren ve çıkan maddelerin fiziksel durumlarını aşağıdaki simgeleri kullanarak belirtebiliriz: (g) gaz, (s) sıvı, (k) katı, (aq) sulu çözelti
Örneğin; bir tepkime şöyle yazılabilir:
Tepkime koşulları yazılırken çeşitli simgeler kullanılır. Örneğin, yüksek sıcaklık gereksinimini Δ (delta) simgesi ile gösterilir.
Ayrıca gerekli basınç miktarı, kullanılan katalizörler ve diğer gerekli etkenler tepkime oku altı veya üstüne yazılarak belirtilir.
4.2. Kimyasal Eşitlik ve Stokiyometri
Stokiyometri kısaca element ölçüsü anlamına gelir. Kimyasal formül ve denklemlerle ilgili tüm sayısal ilişkileri bu kısım içerir. Bir başka deyişle, kimyasal bir tepkimeye giren ve çıkan maddeler arasındaki kütlesel (bazen de hacimsel) hesaplamalarla ilgilenir. Stokiyometri kavramını aşağıdaki tepkime üzerinde iredeleyelim:
Bu tepkimedeki katsayıların anlamını şöyle açıklarız:
1 CH4 molekülü (1 adet CH4) + 2 O2 molekülü ile reaksiyona girer Reaksiyon sonunda 1 CO2 molekülü ile 2 H2O molekülü oluşur.
Tepkimeyi şöyle de gösterebiliriz:
6.02×1023 sayısı Avagadro sayısıdır. x’in Avagadro sayısı kadar olduğunu varsayalım. Bu durumda x molekül sayısı 1 mol demektir (Avagadro sayısı kadar atom ya da molekül 1 mol eder).
Bu durumda kimyasal eşitlik:
Denklemdeki katsayılardan aşağıdaki ifadeleri çıkartabiliriz:
- Tepkimede 1 mol CH4 tüketilir, 1 mol CO2 ve 2 mol H2O oluşur.
- 2 mol O2 tepkimeye girer, 1 mol CO2 ve 2 mol H2O oluşur.
- Tüketilen 1 mol CH4 a karşılık 2 mol O2 tepkimeye girer.
*Bir eşitliğin ister matematiksel, ister kimyasal olsun, sağ ve sol yanı eşit olmalıdır. Formülle ifadeyi, denkleştirilmemiş ise eşitlik olarak adlandıramayız. Kimyasal eşitlik terimi, otomatik olarak denkliğin olduğunu belirtir. Kimyasal eşitliğin başına denkleştirilmiş yazılması gereksizdir.
Örnek 1: 3.52 mol KClO3(k) bozunmasından aşağıdaki denkleme göre kaç mol O2 elde edilir?
Çözüm:
2 mol KClO3 3 mol O2
3.52 mol KClO3 y mol O2
= (3.52 mol KClO3 × 3 mol O2) / (2 mol KClO3 × y mol O2)
y = (3.52 x 3) / 2 = 5.28 mol O2 elde edilir.
Örnek 2: 2.00 kg Ag2O’in bozunmasından kaç mol Ag elde edilir?
Çözüm:
2.00 kg Ag2O = 2000 gram Ag2O
Ag2O’nun molekül ağırlığı: 232 g/mol
Ag2O mol sayısı n = 2000 g / 232 g/mol = 8.62 mol
2 mol Ag2O 4 mol Ag
8.62 mol Ag2O y mol Ag
= (8.62 mol Ag2O × 4 mol Ag) / (2 mol Ag2O × y mol Ag)
y = 17.2 mol Ag elde edilir.
Örnek 3: Aşırı N2 ile 1.61 g Mg’dan kaç gram magnezyum nitrür elde edilir?
Çözüm: 3Mg + N2 Mg3N2
Magnezyumun mol sayısı n = 1.61 g / 24.3 g/mol; n = 0.066 mol
3 mol Mg 1 mol Mg3N2
0.066 mol Mg y mol Mg3N2
= (0.066 mol Mg × 1 mol Mg3N2) / (3 mol Mg × y mol Mg3N2)
y = 0.022 mol Mg3N2 elde edilir.
Örnek 4: Aşağıdaki denkleme göre 1.00 kg metanol üretmek için kaç gram H2(g) gereklidir?
Çözüm: CO + 2H2 CH3OH
Metanolün mol sayısı n = 1000 g / 32 g/mol = 31.25 mol CH3OH vardır.
2 mol H2 1 mol CH3OH
y mol H2 31.25 mol CH3OH
= (31.25 mol CH3OH × 2 mol H2) / (1 mol CH3OH × y mol H2)
y = 62.5 mol H2 (g) gereklidir.
Örnek 5: Kütlece %28.0’lik HCl çözeltisinin yoğunluğu 1.14 g/mL’dir. Aşağıdaki tepkimeye göre 1.87 g Al ile tepkime vermek üzere bu çözeltiden kaç mL almak gereklidir?
Çözüm: 2 Al (k) + 6HCl (aq) 2AlCl3 (aq)
HCl’nin molaritesi:
M= (%’si × d × 1000 ) / MA = (0.28 × 1.14 × 1000) / 36.5 = 8.75 M
Al’un mol sayısı = 1.87 /27 = 0.07 mol
6 mol HCl 2 mol Al
y mol HCl 0.07 mol Al
= (6 mol HCl × 0.07 mol Al) / (2 mol Al × y mol HCl)
y = 0.21 mol HCl
Harcanacak HCl in hacmi = 0.21 mol / 8.75 mol/L = 0.024 L
= 24 mL HCl çözeltisi alınmalıdır.
4.3. Çözeltide Kimyasal Tepkimeler
Bir çözücü ve içerisinde çözünmüş bulunan maddelerden oluşan homojen karışımlara çözelti denir. Çözelti deyince akla sıvılar gelse de çözeltiler katı, sıvı ya da gaz halinde de olabilir. Ancak biz burada genelde çözücünün su olduğu çözeltiler üzerinde duracağız. Böyle çözeltilere de sulu çözeltiler ismi verilir. Çözeltinin diğer bileşenleri, çözücü içinde çözünmüş olan maddeler olup çözünenler ismini alırlar. Örneğin; NaCl su içinde çözündüğünde oluşan çözelti NaCl(aq) şeklinde gösterilir. Burada su çözücü, NaCl çözünendir. Çözünen maddenin miktarı, derişim (konantrasyon) kavramı ile ifade edilir. En çok kullanılan derişim türlerinden biri Molarite'dir.
4.3.1. Molarite
1 litre çözeltide çözünmüş olarak bulunan maddenin mol sayısına molarite denir. Derişim molarite cinsinden aşağıdaki gibi bulunur.
Molarite (M) = çözünenin mol sayısı / çözeltinin litre cinsinden hacmi
M = n / V
Örneğin; 0.50 mol BaSO4 sulu çözeltinin 1 litresinde çözünmüşse derişimi;
0.50 mol BaSO4 / 1 L çözelti = 0.50 M BaSO4 olarak bulunur.
Ayrıca 250 mL’sinde 0.125 mol BaSO4 bulunursa, bu çözeltinin molaritesi gene 0.50 M olur (Neden?).
Eğer 0.50 mol BaSO4 2 litre çözeltide bulunursa, bu durumda molarite:
M = 0.50 / 2 = 0.25 M olur.
Soru 1: 22.3 gram aseton (CH3)2CO su ile karıştırılarak 125 mL’lik bir çözelti hazırlanıyor. Oluşan bu çözeltinin (aseton çözeltisi) molaritesini bulunuz?
Çözüm: (CH3)2CO’ün molekül ağırlığı:
{[12 + (1×3)] × 2} + 12 + 16 = 58 g/mol
n = 22.3 g / 58 g/mol = 0.385 mol (CH3)2CO
M = 0.385 mol / 0.125 L = 3.1 M (Asetonun molaritesi)
Soru 2: 15.0 mL asetik asit, CH3COOH, (d = 1.048 g/mL) yeterli miktarda suda çözülerek 500 mL çözelti hacminde bir çözelti hazırlanıyor. Bu çöaeltide asetik asitin molaritesi nedir?
Çözüm: d = m / V; 1.048 g/mL = m / 15.0 mL
⇒ m = 15.0 × 1.048 = 15.72 g CH3COOH
Asetik asitin molü: n = 15.72 / 60 g/mol = 0.262 mol
Molaritesi ise M = 0.262 mol / 0.5 L = 0.524 M bulunur.
4.3.2. Çözeltinin Seyreltilmesi
Çözeltileri derişik ve seyreltik çözeltiler olmak üzere 2 gruba ayırmak mümkündür. Bazen derişik çözeltiler hazırlanarak ihtiyaç olduğunda bu çözeltiden bir miktar alınarak seyreltilir ve istenilen derişimde daha seyreltik çözeltiler elde edilebilir. Bu tür derişik çözeltilere «stok çözelti» de denir.
Hazır çözeltiler genelde derişik olurlar. Hazır çözeltilerden daha seyreltik çözeltiler hazırlamak oldukça kolaydır. Derişik bir çözeltiden seyreltik bir çözelti hazırlamak için alınan bir derişik çözelti örneğine istenilen miktarda saf su eklenilir. Seyreltme işleminde molarite tanımındaki seyreltme işlemi sırasında çözünen miktarının değişmeyeceği ilkesinden yararlanılır. Bunun için aşağıdaki formül çok kullanılır.
M1 · V1 = M2 · V2
Örnek 1: 0.450 M K2CrO4 çözeltisinin 15 mL’si ile 100 mL’ye seyreltiliyor. Çözeltinin yeni derişimi nedir?
Çözüm: M1 · V1 = M2 · V2
0.450 · 15 = M2 · 100
M2 = 0.0675 M olur.
Örnek 2: 0.105 M 275 mL NaCl çözeltisi içeren ağzı açık cam bir beher uzun süre bekletildiğinde çözelti hacminin 237 mL’ye düştüğü görülmüştür. Çözeltini yeni derişimi nedir?
Çözüm: M1 · V1 = M2 · V2
0.105 x 275 = M2 x 237
M2 = 0.122 M olur.
4.3.3. Çözelti Tepkimelerinin Stokiyometrisi
Molaritesi bilinen bir çözeltiden belirli hacimde bir çözelti aldığımızda çözünenin mol sayısını da belirlemiş sayılırız. Bu sebeple mol birimini kullandığımız stokiyometrik hesaplamalarda mol yerine hacimler ve molariteleri kullanabiliriz.
Örnek: Aşırı AgNO3(aq) içine 0.5 M 250 mL K2CrO4 çözeltisi ilave ediliyor. Çöken Ag2CrO4(k) kütlesi nedir?
Çözüm: K2CrO4(aq) + 2 AgNO3(aq) Ag2CrO4(k) + 2KNO3(aq)
K2CrO4 ün mol sayısı, n = 0.5 x 0.25 = 0.125 mol
K2CrO4 ile Ag2CrO4’ın mol sayıları aynı olduğu için Ag2CrO4 ın da mol sayısı 0.125 moldür.
http://cdn.c.photoshelter.com/img-get/I0000eqZ8id7m6Wo/s/860/860/Fphoto-31099203G-2RM.jpg
Çöken Ag2CrO4’ın kütlesi şöyle hesaplanır:
m = n · MA = 0.125 mol x 331.7 g/mol
(MA: molekül ağırlığı)
m = 41.46 g Ag2CrO4
Sorular: Aşağıdaki tepkimeleri denkleştiriniz.
a)Na2SO4 (k) + C (k) NaS (k) + CO (g)
b)HCl (g) + O2 (g) H2O (s) + Cl2 (g)
c)PCl5 (k) + H2O (s) H3PO4 (aq) + HCl (aq)
d)PbO (k) + NH3 (g) Pb (k) + N2 (g) + H2O (s)
Cevaplar:
a) Na2SO4 (k) + 4C (k) NaS (k) + 4CO (g)
b) 4HCl (g) + O2 (g) 2H2O (s) + 2Cl 2(g)
c) PCl5 (k) + 4H2O (s) H3PO4 (aq) + 5HCl (aq)
d) 3PbO (k) + 2NH3 (g) 3Pb (k) + N2 (g) + 3H2O (s)
Uygulamalar
1.Demir bir çubuğu açık havada bırakıp birkaç gün sonraki gözleminizi yazınz, gerçekleşen tepkimeyi tahmin etmeye çalışınız.
2.Suyun içine tuz, şeker, kum, kolonya koyunuz ve neler olduğunu gözlemleyiniz, sonuçları yorumlayınız.
Uygulama Soruları
1.Oksitlenme tepkimesi hakkında bilgi veriniz?
2.Su iyi bir çözücü olmasına rağmen suda çözünmeyen maddeler vardır? Bunun sebebini açıklayınız.
Açıklama:
Bunu bilsen yaparsın
