temel yasalar

2.1.1 Kimyanın Temel Kanunları
2.1.1 Kütlenin Korunumu Kanunu
2.2.1 Sabit oranlar Kanunu
2.3.1 Katlı Oranlar Kanunu
2.4.1 Birleşen Hacim Oranları Kanunu
2.1.1 Kütlenin Korunumu Kanunu
Lavoisier'i unutulmaz yapan en önemli özelliği nesnelerin kimyasal değişimlerini
ölçmede gösterdiği olağanüstü duyarlılıktı. Bu özelliği ona "Kütlenin Korunumu
Yasası" diye bilinen çok önemli bilimsel bir ilkeyi ortaya koyma olanağı sağlar.
Lavoisier kimi kez kendi adıyla da anılan bu ilkeyi şöyle dile getirmiştir: “Madde
yoktan var edilemediği gibi, vardan da yok edilemez. Sadece birinden
ötekine dönüşe bilir”
Lavoisier yaptığı bir deneyde şu sonuca varır. Cıva oksidin ısı altında cıvaya
dönüşmesiyle kaybettiği ağırlık ile çıkan gazın ağırlığı denkti.
“Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren maddelerin kütleleri toplamı, çıkanların
kütleleri toplamına eşittir.” Bu olaya kütlenin korunumu kanunu denir.
Bu olayı bu gün bildiğimiz denklemle gösterirsek;
HgO → Hg + ½ O2
m1
m2
m3
m1=m2+m3
2.1.2 Kütlenin Korunumu Kanunu (Etk)
Fe + S → FeS
DN
Fe (kütlesi) S (kütlesi)
1
56
32
2
14
8
3
4
12
28
16
BİLEŞİĞİN Kütlesi
33
2.1.2 Kütlenin Korunumu Kanunu (Etk)
H2 + O2 → H2O (Denklem denkleştirilecek) (H:1, O:16)
DN
H2 (kütlesi) O2 (kütlesi)
BİLEŞİĞİN Kütlesi
1
1
x
9
2
2
16
x
3
4
x
x
4
8
x
x
2.1.3 Sabit oranlar Kanunu
Maddeleri bir birleriyle birleşme oranlarını tam olarak hesaplama işini; Joseph
Louıs Proust (1754-1826) Fransız Kimyacı; Claude Louis Berthollet (1748-1821)
Fransız Kimyacı; Jeremias Benjaim Richter (1762-1807) başardılar.
Bu bilginler stokiyometrinin ilk prensiplerini ortaya koyan kişiler olarak bilinirler.
Yaptıkları çalışmalarda bileşikleri oluşturan elementlerin hep belli bir oranda
birleştiklerini tespit ettiler. Bu şekilde “sabit oranlar kanunu” olarak bildiğimiz
kanun bulunmuş oldu.
Fakat henüz atom kavramı tam olarak bilinmediği için ortaya atılan düşünceler
biraz varsayım ve teoriden ibaretti.
Ancak bizler bu gün biliyoruz ki; “Bir bileşik hangi yolla elde edilirse edilsin,
bileşiği oluşturan maddelerin (atomların) kütleleri arasında basit tam
sayılarla ifade edilen sabit bir oran vardır. Bu orana Sabit Oranları Kanunu
denir.”
Sabit oranlar kanununun 1807 de ortaya atılması, Dalton’un düşündüğü atom
teorisi fikrini kuvvetlendirdi.
2.1.4 Sabit oranlar Kanunu
Bileşik
Mol Kütlesi
Sabit Oran
FeS
Fe:56, S:32
7/4
H2O
H:1, O:16
NH3
Bileşik
Mol Kütlesi
Sabit Oran
Al2O3
Al:27, O:16
7/4
?
Fe 2O3
F:56, O:16
?
N:14, H:7
?
FeO
F:56, O:16
?
CO
C:12, O:16
?
NO2
N:14, O:16
?
CO2
C:12, O:16
?
SO2
S:32, O:16
?
CuO
Cu:64, O:16
?
SO3
S:32, O:16
?
CaO
Ca:40, O:16
?
P2O5
P:31, O:16
?
2.1.5 Katlı Oranlar Kanunları
Dalton bir bakıma kimyayı ve kimyasal çözümlemeyi tanımlayan ilk kişidir. Ona
göre, kimyanın başlıca işlevi; “maddesel parçacıkları birbirinden ayırmak ya
da birbiriyle birleştirmektir.” Onun sözünü ettiği bu parçacıklar maddenin, o
zaman bölünmez, parçalanmaz sayılan en ufak öğeleri, yani atomlarıydı.
J.Dalton, yaptığı çalışmaların sonucundan “iki element aralarında birden fazla
bileşik oluşturuyorsa, bunlardan birinin sabit miktarıyla birleşen
ikincisinin değişen miktarları arasında basit tam sayılı bir oran bulunur.”
Bu şekilde “Katlı Oranlar Yasası” olarak bildiğimiz yasa bulunmuş oldu.
“Elementler; sabit oranları ya da katlı oranları sağlayan tanecikler, yani
atomlar yoluyla kimyasal olaya katılırlar. Her elementin, kütle, büyüklük,
kimyasal özellik yönünden kendine özgü ve özdeş yapılı atomları vardır.”
ÖRNEK:
NO2
N2O
Katlı oranı 4/1
N2O
N2O3
Katlı oranı 1/3
NO2
N2O4
Kat.Or.Kan. Uymaz
C2H4
C3H6
Kat.Or.Kan. Uymaz
NO2
H2O
Kat.Or.Kan. Uymaz
2.1.6 Katlı Oranlar Kanunları
Bileşik Çifti
Mol Kütlesi
Katlı Oranları
MnO /MnO2
Mn:55, O:16
7/4
NO2 / N2O5
N:14, O:16
?
H2O/H2O2
H:1, O:16
?
SO2/ SO3
S:32, O:16
?
CO/CO2
C:12, O:16
?
CH4/C2H6
C:12, O:16
?
C2H2/C4H8
C:12, O:16
?
2.1.7 Katlı Oranlar Kanunları (Müfredat dışı-Etk)
DALTON ATOM MODELİ
1.Maddelerin en küçük yapıtaşı atomdur.
2.Atomlar içi dolu taneciklerdir.
3.Atomlar parçalanamazlar.
4.Aynı cins elementlerin atomları, büyüklük ve kütlece birbirinin aynıdır.
5.Farklı cins elementlerin atomları da farklıdır.
6.Bir bileşiği oluşturan atomların kütleleri arasında basit tam sayılarla ifade edilen
bir oran vardır.
Dalton Atom Modelinin yanlışları:
1.Maddelerin en küçük yapıtaşı atom değildir.
2.Atomların içi tamamen dolu değildir. Büyük oranda boşluklar vardır. Ayrıca
sadece küresel olmayıp farklı yapılara sahiptirler.
3.Atomlar nükleer yollarla parçalanabilirler.
4.Aynı cins elementlerin atomları, büyüklük ve kütlece birbirinin aynısı değildir.
(İzotop atom)
5.Farklı cins elementlerin atomları da farklıdır.
6.Bir bileşiği oluşturan atomların kütleleri arasında basit tam sayılarla ifade edilen
bir oran vardır.
Dalton, o zamana kadar bulunan bazı atomlar belli geometrik işaretlerle de
simgeledi. Ancak sembolleri çok kaba ve büyüktü. Dalton elementlerin molekül
yapısını henüz düşünememişti:
Dalton’ dan sonra kimya biliminde süratli bir gelişme gözlenmeye başlandı.
2.1.8 Birleşen Hacim Oranları Kanunu
Gay-Lussac (1778-1850); aynı sıcaklık ve basınçta gazların, ancak belirli ve
tamsayılı oranda tepkimeye girdiklerini gösterdi.
Örneğin;
N2 +3H2 → 2NH3 tepkimesinde
ile 1 hacim azot,
3 hacim hidrojen tepkimeye girerek 2hacim amonyak
oluşturmuştur.
Örneğin;
N2 +O2 → 2NO tepkimesinde
1 hacim azot 1 hacim oksijen tepkimeye girerek 2 hacim azot monoksit
oluşturmuştur.
Anlaşıldığı gibi; “Sabit sıcaklık ve basınçta, tepkimeye giren gaz
maddelerin hacimleri arasında basit ve tam sayılarla ifade edilen bir
oran vardır. Bu orana sabit hacim oranları kanunu denir.”
Gay-Lussaca avagadro hipotezinden de esinlenerek böylece molekül
kavramına açıklık getiriyor ve hesaplamalara sokuyordu.
Dalton suyun formülünü; H + O → HO şeklinde düşünürken, Gay-lussak
yaptığı çalışmalarla bunun 2H2 + O2 → 2H2O şeklinde olması gerektiğini
savundu. Çünkü suyun birleşme oranı 1/16 değil 1/8 dir.
2.1.8 Birleşen Hacim Oranları Kanunu
X(g)
+
Y(g) → Z(g)
1 hacim X ile, 1 hacim Y tepkimeye girerek, 1
hacim Z oluşur.
H2 (g) + I2 (g) → 2 HI(g)
H2 (g) + Cl2 (g) → 2 HCl(g)
Ca(k) + HCl(aq) → CaCl2(k) + H2(g)
CO2 (g) + NaOH(aq) → Na2CO3(aq) + H2O(s)
C2H4(g) + 3 O2 → 2 CO2(g) + 2 H2O(s)
C6H12O6(k) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(s)
CS2(k) + 2O2(g)
→ CO2(g) + 2 SO2(g)
C2H5OH(s) + 7/2O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(s)
N2O4(g) → 2 NO2(g)
2.1.9 Avagadro Hipotezi
AVAGADRO HİPOTEZİ
Amedeo Avagadro (1778-1856); “Aynı sıcaklık ve basınçta, gazların eşit
hacimlerinde eşit sayıda molekül bulunur.” Diyerek, bildiğimiz avagadro hipotezini
ortaya attı.
Avagadro gaz halinde bulunan atomların 2 atomlu halde yani moleküler halde
olabileceğini savundu. Dolayısıyla kimya tarihine bu şekilde “molekül” kavramı da girmiş
oldu.
Daha sonraki yıllarda bu nicel olarak hesaplanmıştır.
“0 0C de ve 1 atmosfer basınçta 22,4 litre hacimde, 6.02.1023 tane tanecik bulunur.”
Bu sayı, meşhur Avagadro Sayısıdır.
ATOM-MOLEKÜL
Elementin özelliğini taşıyan en küçük birimine atom denir. Sembollerle gösterilirler.
Örnek: Na, K, Mg, Al… gibi.
Ancak bazı elementler, bileşiklere benzer biçimde, iki ve daha fazla atomlu olabilirler. Bu
duruma “MOLEKÜL”diyoruz. Örnek: H2, O2, N2, P4, S8…gibi.