GENEL KİMYA LABORATUVAR DENEYLERİ I Karabük
advertisement
GENEL KİMYA LABORATUVAR DENEYLERİ I www.ziraatfakultesi.net Karabük Üniversitesi Kimya Bölümü Yrd. Doç. Dr. Öznur Demir Ordu 1 www.ziraatfakultesi.net GÜVENLİK KURALLARI 1. Tüm öğrenciler daima laboratuvar önlüğü giymek zorundadır. Önlüksüz öğrenciler laboratuara alınmayacaktır. 2. Tüm öğrenciler daima koruma gözlüğü takmak zorundadır. Gözlüksüz öğrenciler laboratuvara alınmayacaktır. Laboratuvarda kontak lens kullanımına izin verilmemektedir. Asit, organik gibi kimyasalların buharları lens ve göz arasında hapsolup daha büyük sorunlara yol açabilmektedirler. Ayrıca herhangi bir kaza sonucunda lens göze yapıĢabilir ve çıkarılması zorlaĢır. 3. Laboratuvarda bol kıyafetler (özellikle kol kısmı), açık ayakkabılar giyilmemeli, uzun saçlar bağlanmalıdır. 4. Laboratuvara yiyecek-içecekle girmek ve sakız çiğnemek kesinlikle yasaktır. 5. Tüm öğrencilerin yangın söndürücü, ilk yardım dolabı ve duĢ yerini bilmeleri gerekmektedir. 6. Yangın durumunda laboratuardan en hızlı çıkıĢ yolunu öğreniniz. 7. Elbiselerin ya da saçın tutuĢması durumunda hemen duĢu kullanınız. 8. Kimya laboratuarları içinde koĢmaktan ve ĢakalaĢmaktan kaçınınız. 9. Tezgâhların üzerine oturulmamalı ve çanta, mont vb. kiĢisel eĢyalar bırakılmamalıdır. EĢyalarınız için ayrılan yerleri kullanınız. 10. Kimyasal tepkimeler sonucu açığa çıkan duman ve buhar doğrudan koklanılmamalıdır. 11. Kimya laboratuvarında asistan ya da öğretim üyesi yokken çalıĢmak yasaktır. 12. Bunzen bekleri yanıcı, parlayıcı kimyasalların (eter gibi) yanında kullanılmamalıdır. 13. Kimyasalları kullanırken ĢiĢe ya da kabın üzerindeki etiketi lütfen dikkatli okuyunuz. Hangi kimyasalın kullanıldığını bilmeniz önemlidir. 14. Laboratuara gelmeden önce deney prosedürlerini okuyunuz. Deneyi bilmeden gelen her öğrenci kendisi ve arkadaĢları için tehlike oluĢturabilir. 15. Herhangi bir kaza durumunda (cam kesiği, asit-baz-ısı yanığı, bayılma gibi) hemen lab asistanınızı ya da öğretim üyesini mutlaka bilgilendiriniz. 16. Test tüpünü kendinize ve arkadaĢınıza doğru yönlendirmeyiniz. Test tüpü içinde gerçekleĢen bir tepkime tehlikeli olabilir. 17. DeriĢik asitlerin üzerine su ilave edilmemelidir. Asit suya yavaĢ yavaĢ ve karıĢtırılarak eklenmelidir. 18. Kimyasalları koklamak, tatmak ve pipet ile çözelti alırken ağız ile çekmek kesinlikle yasaktır. 2 www.ziraatfakultesi.net 19. Herhangi bir kimyasal (katı, sıvı ya da çözelti) lavaboya ya da çöpe atılmamalıdır. Laboratuardaki atık ĢiĢeler kullanılmalıdır. (Atık ĢiĢelerinin yerlerini öğreniniz) 20. Kırılan cam parçaları için laboratuarda hazırlanmıĢ olan “kırık cam” etiketli kabı kullanınız. 21. Lavabolara kibrit çöpü, turnusol kağıdı atılmamalıdır. 22. Civa buharı görülmez ve zehirlidir. Kırılan termometre içindeki civa son derece tehlikelidir. Mutlaka asistanınıza haber veriniz. 23. Sıcak test tüp, kroze, beher gibi malzemeler elle tutulmamalıdır. Tüp maĢası kullanılmalı ya da amyantlı tel üzerinde bekletilerek soğutulmalıdır. 24. Lütfen deney prosedüründeki miktarda kimyasal kullanınız. Fazla miktarda kullanım tepkimelerin kontrol edilmesini zorlaĢtırabilir ya da yan tepkimeye neden olabilir. 25. Kullanılmayan kimyasallar stok ĢiĢelerine geri koyulmamalı, atık ĢiĢesine atılmalıdır. 26. ÇalıĢtığınız yeri, terazi ve çevresini daima temiz tutunuz. Laboratuvarda temiz ve düzenli çalıĢınız. 27. Deney esnasında kullanılan kimyasalların yerlerini değiĢtirmeyiniz. 28. Deney sonucunda kullandığınız tüm malzemeleri temiz olarak asistanınıza teslim ediniz. 29. Laboratuardan ayrılmadan önce gaz ve su musluklarının kapalı olduğundan emin olunuz. 30. Laboratuardan ayrılmadan önce ellerinizi yıkayınız. Aşağıdaki durumlarda öncelikle asistan ya da öğretim üyesine haber verilmelidir. YANIK Yanık bölge musluk suyuna tutulur (5-10 dk). Ġlk yardım uygulanır. KESĠK/ ZEDELENME Su ile yıkanır ve ilk yardım uygulanır. BAYILMA Temiz hava almasını sağlayın. BaĢ vücudundan daha alçak olacak Ģekilde yatırın. YANGIN (Hemen asistana bilgi verilmelidir) Bunzen bekini söndürün. Saç ya da kıyafet tutuĢmasında duĢu kullanın. Gerekli durumlarda yangın söndürücü 3 www.ziraatfakultesi.net kullanılmalıdır. KANAMA Yara üzerine bastırılır, yara kalp seviyesinden yukarıda tutulur hemen tıbbi yardım alınır. KĠMYASAL DÖKÜLMESĠ Kimyasala uygun bir Ģekilde temizlenmelidir. Sulu çözeltiler su ile temizlenebilir. Asistanınıza bilgi veriniz. ASĠT YANIĞI NaHCO3 çözeltisi kullanılır. BAZ YANIĞI Borik asit ya da asetik asit çözeltisi kullanılır. GÖZE KĠMYASAL KAÇMASI Göz hemen en az 15 dk bol su ile yıkanır (Göz yıkama duĢunu kullanınız) . Tıbbi yardım alınır. Yukarıdaki kuralları okudum. Laboratuar güvenliği dersine katıldım. Öğrencinin Onaylayanın Adı Soyadı Adı Soyadı Ġmza Ġmza 4 www.ziraatfakultesi.net BEHER ERLEN BUHARLAġTIRMA KAPSÜLÜ KAPAKLI KROZE KROZE MAġASI HUNĠ TÜP MAġASI TOZ HUNĠSĠ KROZE DAMLALIK SAAT CAMI CIMBIZ SPATULA TURNUSOL KAĞIDI SPATÜL TEST TÜP CAM ÇUBUK FIRÇA 5 www.ziraatfakultesi.net STAND KISKAÇ RAPTĠYESĠ PETRĠ DĠġ BUNZEN BEKĠ KISKAÇ TEST TÜPÜ … VOLUMETRĠK PĠPET AMYANTLI TEL MEZÜR 6 www.ziraatfakultesi.net DENEY 1 SAF MADDELERİN ÖZELLİKLERİ Amaç: Maddelerde meydana gelen fiziksel ve kimyasal değiĢimleri gözlemlemek Teori: Madde aĢağıdaki gibi sınıflandırılabilir: Madde Saf maddeler 1) Elementler (örnek: Na, Fe, Cu) 2) BileĢikler (örnek: NaCl, CaCO3) KarıĢımlar 1) Heterojen karıĢımlar (örnek: kum+su, kireç+su) 2) homojen karıĢımlar (örnek: Ģeker+su, tuz+su) Saf maddelerin kendine özgü kimyasal ve fiziksel özellikleri vardır. Bir bileĢik aĢağıdaki özellikler ile tanımlanabilir: 1) Fiziksel özellikler: Maddenin bileĢimini değiĢtirmeyen özelliktir. Erime noktası, kaynama noktası, yoğunluk, çözünürlük, renk, kristal yapısı, fiziksel durum …. 2) Kimyasal özellikler: Bir bileĢiğin verdiği tepkimelerdir. Bazı durumlarda maddelerde gerçekleĢen değiĢimler kolaylıkla gözlemlenebilir. Fiziksel değişimlerde, maddenin görünümü değiĢir fakat bileĢimi değiĢmez. Örnek olarak: Suyun buharlaĢması ġekerin suda çözünmesi Yüksek sıcaklıkta demirin erimesi Camın kırılması Kimyasal değişimlerde, maddenin bileĢiminde değiĢiklik olur ve yeni ürünler oluĢur. Tersine çevrilemez değiĢimlerdir. Örneğin: Tahtanın su ve CO2 oluĢturmak üzere yanması, Demirin paslanarak demir oksite dönüĢmesi Suyun elektroliz ile O2 ve H2 vermesi Kimyasal bir tepkimenin olup olmadığı aĢağıdaki gözlemlerle anlaĢılabilir: Renk değiĢimi Çökelti oluĢumu Gaz çıkıĢı Isı, ses oluĢumu 7 www.ziraatfakultesi.net Prosedür: Test edilecek olan bileĢiklerin listesi aĢağıda verilmiĢtir: Tuz (NaCl) Okzalik asit (H2C2O4) Hipo (Na2S2O3) Bakır sülfat (CuSO4) ġeker (C6H12O6) Kum (SiO2) Kireç (CaO) Yukarıda verilen her bir madde için aĢağıdaki testler yapılacaktır: 1. Isısal değiĢimler 2. Sudaki çözünürlük 3. Sulu çözeltilerin asilik-bazikliğinin test edilmesi 1) Çok az miktarda madde (bezelye büyüklüğünde) KURU bir test tüp içine alınır ve bunzen beki ile ısıtılır. *Dikkatli bir Ģekilde maddedeki değiĢimi gözlemleyin ve ne tür bir değiĢim olabileceği konusunda düĢünün. (NOT: gözlük takarak gözlerinizi koruyun ve çıkan gazları koklamayın) 2) Çok az miktarda madde (bezelye tanesinin yarısı) bir test tüp içine alınır ve test tüp yarıya kadar su ile doldurulur. Cam çubuk ile karıĢtırın ve gözlemleyin. *Çözelti homojen mi? *Çözelti heterojen mi? *Süspansiyon oluĢumu var mı? Eğer çözelti homojen değilse, hafif ısıtın ve bir değiĢiklik olup olmadığını not edin. (NOT: Çözeltileri 3. Kısım için saklayın!) 3) Cam çubuk yardımı ile 2. kısımda elde edilen çözeltilerden bir damlayı turnusol kağıdına koyun. Renk değiĢimi olup olmadığını not edin. Eğer KIRMIZI turnusol MAVİye dönüyorsa BileĢik BAZİKTİR. Eğer MAVİ turnusol KIRMIZIya dönüyorsaBileĢik ASİDİKTİR. Eğer herhangi bir değiĢiklik yoksabileĢik NÖTRDÜR. 4) Asistanınızdan bilinmeyen maddenizi alın. Maddeyi belirlemek için yukarıda üç kısımda yapılan testleri deneyin. (Bilinmeyen maddeler: kum, bakır sülfat ve Ģeker hariç tümü) (NOT: Bu kısımda kullanılacak tüm test tüplerin temiz olması gerekmektedir. Her hangi bir safsızlık yanlıĢ bileĢiği bulmanıza neden olabilir) 8 www.ziraatfakultesi.net SORULAR 1. Kimyasal ve fiziksel değiĢim nedir? Birer örnek vererek açıklayın. 2. Kimyasal değiĢimin olduğunu belirlememizi sağlayan gözlemler nelerdir? 3. Bir bileĢiğin asidik ya da bazik olduğunu nasıl belirleriz? 4. Isı her zaman aynı tür değiĢime neden olur mu? Gözlemlerinizi düĢünerek cevaplayın. 9 www.ziraatfakultesi.net RAPOR 1 İsim:___________________ Isı etkisi (Gözlemler) Grup Arkadaşı Adı:__________________ Değişimin çeşidi (kimyasal ya da fiziksel) Sudaki Çözünürlüğü Asitlik/Baziklik Tuz (NaCl) Okzalik asit (H2C2O4) Hipo (Na2S2O3) Bakır sülfat (CuSO4) ġeker (C6H12O6) Kum (SiO2) Kireç (CaO) Bilinmeyen No: Formül: 10 www.ziraatfakultesi.net DENEY 2 MADDELERİN TEPKİMELERİ İLE TANIMLANMASI Amaç: BileĢiklerin verdiği tepkimelerin incelenmesi Teori: Kimyasal tepkimeler dört ana grupta toplanabilir: 1. Birleşme tepkimeleri: Ġki elementin birleĢerek bir bileĢik oluĢturması. A + B AB Fe + S FeS 2. Bozunma tepkimeleri: BirleĢme tepkimelerinin tersidir. Bir bileĢiğin iki ya da daha fazla basit maddeye bozunmasıdır. AB A + B 2HgO 2Hg + O2 3. Tekli yer değişme tepkimeleri: Bir elementin bir bileĢikteki diğer elementle yer değiĢtirme tepkimesidir. A + BC AC + B Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 4. İkili yer değişme tepkimeleri: Artı ya da eksi yüklü iyonlar arasındaki yer değiĢtirme tepkimesidir. Bu tür tepkimeler sadece çözelti içinde gerçekleĢebilir ve a) Çökelti oluĢumu ya da b) Gaz çıkıĢı Ġle sonuçlanabilir. Artı yük değiĢimi AB + CD AD + CB NaCl(aq) + AgNO3(aq) NaNO3(aq) + AgCl(k) Na2CO3(aq) + HCl (aq) NaCl(aq) + H2O(s) + CO2(g) Çökelti oluĢumu aĢağıda verilen çözünürlük kuralları ile belirlenebilir. İyonik bileşiklerin sudaki çözünürlükleri için genel kurallar 1) Tüm Na+, K+ ve NH4+ (amonyum) tuzları suda çözünür. 2) Tüm nitrat (NO3-), asetat (C2H3O2-) ve klorat (ClO3-) tuzları suda çözünür. 11 www.ziraatfakultesi.net 3) Tüm klorür (Cl-), bromür (Br-) ve iyodür (I-) tuzları, Ag+, Pb+2 ve Hg22+ bileĢikleri dıĢında suda çözünür. 4) Tüm sülfat (SO4-2) tuzları, Ba+2, Pb+2 ve Sr2+ bileĢikleri dıĢında suda çözünür. 5) Tüm karbonat (CO3-2) ve fosfat (PO4-3) tuzları, Na+, K+ ve NH4+ bileĢikleri dıĢında suda çözünmez. 6) Tüm hidroksit (OH-) ve oksit (O-2) tuzları, Na+, K+, NH4+ ve Ba+2 bileĢikleri dıĢında suda çözünmez. 7) Tüm sülfür (S-2) tuzları, Na+, K+, NH4+ ve Ba+2 bileĢikleri dıĢında suda çözünmez. Suda çözünmeyen bileşiklerin çözülmesi: Bir bileĢik suda çözünmüyorsa aĢağıdaki yöntemler ile çözünmesi sağlanabilir: 1) Ortamın pH’ı değiĢtirilebilir, 2) Yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri kullanılabilir, 3) Suda çözünen kompleks bileĢik oluĢturulabilir. 1) pH Değişimi: Ortamın pH’ını değiĢtirmenin en kolay yolu kuvvetli asit (HCl (hidroklorik asit), HNO3 (Nitrik asit), H2SO4 (Sülfirik asit)) kullanmaktır. Fakat suda çözünmeyen tuzların tamamının asidik ortamda çözüneceği kesin olarak söylenemez. Bu nedenle suda çözünmeyen bileĢikler iki gruba ayrılmıĢtır: i) i) Asitte çözünmeyenler ii) Asitte çözünenler Eğer bileĢik kuvvetli asit anyonu içeriyorsa (Cl-, Br-, I-, SO4-2 gibi), asit kullanılarak çözünmesi mümkün değildir. Bu tür bileĢikleri çözmek için farklı yöntemler kullanılmalıdır. BaSO4(k) + HCl (aq) tepkime gerçekleĢmez. AgCl(k) + HNO3 (aq) tepkime gerçekleĢmez. ii) Eğer bileĢik zayıf asit anyonu içeriyorsa (CO3-2, S-2, O-2, OH-, SO3-2, PO4-3 gibi), asit kullanılarak çözülebilir. Birçok durumda bileĢiğin anyonu bozunmaya uğrar. CaCO3 (k) + 2HCl (aq) CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(s) ZnS (k) + 2HCl (aq) ZnCl2 (aq) + H2S (g) MgO (k) + 2HCl (aq) MgCl2(aq) + H2O(s) Çözünme olaylarında dikkat edilmesi gereken diğer bir husus da uygun asidin seçimidir. Eğer tepkime sonucu baĢka bir çözünmeyen bileĢik çıkıyorsa seçilen asit uygun değildir. Örneğin; BaCO3(k) + H2SO4 (aq) BaSO4 (k) + CO2 (g) + H2O (s) 12 www.ziraatfakultesi.net (BaCO3 zayıf asit anyonu içermesine rağmen tepkime sonucu BaSO4 çökeltisinin oluĢması nedeni ile istenilen çözünme (Ba+2 ve CO3-2 eldesi) gerçekleĢmez) PbCO3(k) + HCl (aq) PbCl2 (k) + CO2 (g) + H2O (s) PbCO3(k) + H2SO4 (aq) PbSO4 (k) + CO2 (g) + H2O (s) 2) Yükseltgenme-indirgenme tepkimelerinin kullanımı: HNO3 (nitrik asit) çok iyi bir oksitleyici ajan olduğundan çözünme maçlı kullanılabilir. HNO3 tepkimelerde çoğu zaman anyonu etkileyerek bileĢiğin çözünmesini sağlar. 3CuS (k) + 8HNO3(aq) 3Cu(NO3)2 (aq) + 3S (k) + 2NO (g) +4H2O(s) 3) Kompleks oluşumu kullanımı: Çözünmeyen bileĢiğin bazı reaktiflerle tepkimesi sonucu kompleks oluĢur. Komplekslerin iyon halinde olması suda çözünmelerini sağlar. AgCl2 (k) + 2NH4OH (aq) Ag(NH3)2+ (aq) + Cl- (aq) + 2H2O (s) Kompleks Al(OH)3 (k) + NaOH (aq) Al(OH)4- (aq) + Na+ (aq) Kompleks Prosedür: Test edilecek olan bileĢiklerin listesi aĢağıda verilmiĢtir: Bakır sülfat (CuSO4) Sodyum karbonat (Na2CO3) Sodyum sülfat (Na2SO4) KurĢun nitrat (Pb(NO3)2) Amonyum klorür (NH4Cl) Magnezyum oksit (MgO) Magnezyum sülfat (MgSO4) Baryum klorür (BaCl2) Yukarıda verilen her bir madde için aĢağıdaki testler yapılacaktır: 1) Çok az miktarda madde (bezelye büyüklüğünde) KURU bir test tüp içine alınır ve bunzen beki ile ısıtılır. *Dikkatli bir Ģekilde maddedeki değiĢimi gözlemleyin ve ne tür bir değiĢim olabileceği konusunda düĢünün. (NOT: Gözlük takarak gözlerinizi koruyun ve çıkan gazları koklamayın) 2) a) Çözünürlük kurallarını kullanarak her bir maddenin sudaki çözünürlüğünü bulun ve “Çözünür ya da çözünmez” Ģeklinde raporunuza not edin. 13 www.ziraatfakultesi.net b) Suda çözünen bileĢiklerin çözeltilerini hazırlayın. Bunun için çok az miktarda madde (bezelye tanesinin yarısı) bir test tüp içine alınır ve test tüp yarıya kadar su ile doldurulur. Cam çubuk ile karıĢtırılarak çözülür. c) Elde ettiğiniz homojen çözeltileri üç parçaya ayırın. *Birinci test tüpe 2-3 damla Ba(NO3)2 (Baryum nitrat) çözeltisi *Ġkinci test tüpe 2-3 damla HCl (Hidroklorik asit) çözeltisi *Üçüncü test tüpe 2-3 damla H2SO4 (Sülfiirik asit) çözeltisi, ekleyin. DeğiĢiklik olup olmadığını not edin. DeğiĢim gördüğünüz takdirde (çökme, renk değiĢikliği, gaz çıkıĢı, süspansiyon oluĢumu gibi) her bir maddenin verdiği tepkimeyi yazın. 3) a) Madde eğer suda çözünmüyorsa, HNO3 (Nitrik asit) çözeltisinde çözün. Bir değiĢim olup olmadığını not edin. b) 2-c’de yapılan testleri tekrar edin. 4) Asistanınızdan bilinmeyen örnek alarak yukarıda yapılan testleri deneyin. (Bilinmeyen maddeler: bakır sülfat hariç tümü) (NOT: Bu kısımda kullanılacak tüm test tüplerin temiz olması gerekmektedir. Herhangi bir safsızlık yanlıĢ bileĢiği bulmanıza neden olabilir) 14 www.ziraatfakultesi.net SORULAR 1. Bir tepkimenin olduğunu hangi gözlemlerle anlayabiliriz? 2. Laboratuvarda BaSO4 nasıl hazırlanabilir? 3. AĢağıdaki tepkimelerin türünü yazınız a) b) c) d) 2S + 3O2 2SO3 KClO3 KCl + 3/2 O2 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 2KOH + CaCl2 Ca(OH)2 + 2KCl ________________ ________________ ________________ ________________ 4. AĢağıdakiler için kimyasal bir madde formülü veriniz a) b) c) d) KCl’ü çözen fakat AgCl’ü çözmeyen CuCO3’ü çözen fakat BaSO4’ı çözmeyen FeS’ü ve aynı zamanda Ag2O’i çözen MgO’i ve aynı zamanda Ba(OH)2’i çözen ________________ ________________ ________________ ________________ 5. AĢağıdakiler için kimyasal bir madde formülü veriniz a) Hem KCl ile hem de CuCl2 ile çökelti veren b) Hem NaCl ile hem de Na2CO3 ile çökelti veren c) AgNO3 ile çökelti veren fakat Cu(NO3)2 ile vermeyen d) CuCl2 ile çökelti veren fakat KCl ile vermeyen ________________ ________________ ________________ ________________ 6. AĢağıdaki tepkimelerin gerçekleĢip gerçekleĢmediğini düĢünerek tamamlayın. a) b) c) d) e) MgCO3 (k) + HNO3 (sulu) CuBr2 (sulu) + Na2S (sulu) Ba (k) + O2 (g) NaCl (sulu) + Zn(NO3)2 (sulu) BaSO4 (k) + Na2CO3 (sulu) 15 www.ziraatfakultesi.net RAPOR 2 İsim:___________________ Isı etkisi (Gözlemler) Grup Arkadaşı Adı:__________________ Çözünürlük H2O/HNO3 Ba(NO3)2 eklenmesi HCl eklenmesi H2SO4 eklenmesi Sodyum karbonat (Na2CO3) Sodyum sülfat (Na2SO4) KurĢun nitrat (Pb(NO3)2) Bakır sülfat (CuSO4) Magnezyum oksit (MgO) Amonyum klorür (NH4Cl) Baryum klorür (BaCl2) Bilinmeyen No: Formül: 16 www.ziraatfakultesi.net DENEY 3 KARIŞIMLARDA BİLEŞEN YÜZDELERİNİN BULUNMASI Amaç: KarıĢımlarda bileĢen miktarının belirlenmesi Teori: Bir ya da daha fazla maddenin fiziksel olarak karıĢtırılması sonucu karıĢımlar meydana gelir. KarıĢımlar homojen ya da heterojen olabilir. KarıĢımların bileĢenlerine ayrılması kimyada çok önemlidir. Genel olarak bu iĢlem için bileĢenlerin farklı fiziksel özellikte olmasından yararlanılır. Örneğin tuz ve kum, sudaki farklı çözünürlüklerinden dolayı kolaylıkla ayrılabilir. Su, tuzu tamamı ile çözerken kum çözünmeden kalacaktır. Dolayısı ile çözünürlük farkının ayırma iĢlemi için kullanılabilmesi için çözücü seçimi çok önemlidir. Karışımdaki bir bileşeni çözen diğerini çözmeyen bir çözücü bu iĢlem için çok uygundur. Bazı durumlarda ise bileĢenlerin kimyasal özelliklerinden faydalanılır. Örneğin; çinko (Zn) ve kum karıĢımının bileĢenlerine ayrılması için kuvvetli bir asit kullanılabilir. Metallerin çoğu kuvvetli asitlerle tepkime verirken kum vermeyecektir. Zn(k) + 2HCl (aq) ZnCl2(aq) + H2(g) SiO2(k) + HCl(aq) tepkime yok KarıĢımdaki bir bileĢenin yüzdesini bulmak için aĢağıdaki formülden yararlanılır. BileĢenin kütlesi %bileĢen = x 100 KarıĢımın kütlesi Prosedür: Zn-kum karıĢımındaki % Zn ve % kum oranlarının bulunması 1. Zn (çinko)-kum karıĢımı içeren beherinizi asistanınızdan isteyiniz ve hassas bir Ģekilde tartınız. 2. Çinkoyu çözmek için karıĢımın üzerine 6 M HCl çözeltisi ekleyiniz. Gaz çıkıĢını ve reaksiyonu gözlemleyiniz. 3. Gaz çıkıĢı bittiğinde çözelti kısmını dikkatli bir Ģekilde lavaboya dökünüz. (NOT: Kum dökülmemelidir) 4. 5 ml HCl çözeltisi daha ekleyip gaz çıkıĢı olup olmadığını gözlemleyiniz. Eğer gaz çıkıĢı varsa 5 ml HCl çözeltisi ekleyerek aynı iĢlemi tamamlayın. 5. Gaz çıkıĢı olmadığında Zn’nun tamamıyla tepkimeye girdiğinden emin olabilirsiniz. 6. Asidik çözeltiyi dikkatli bir Ģekilde dökünüz ve kalan kumu 2-3 defa su ile yıkayınız. Her defasında sulu kısmı dökünüz. 7. Kum içeren beheri önceden 250-300 0C’ye ısıtılmıĢ fırına koyunuz. 17 www.ziraatfakultesi.net 8. 20-30 dakika sonunda beherinizi fırından çıkarınız ve iyice soğuttuktan sonra hassas bir Ģekilde tartınız. 9. Beher içindeki kumu, hazırlanmıĢ olan “kum kabı” içine dökünüz ve boĢ beheri tartınız. 10. Size verilmiĢ olan karıĢımdaki % Zn ve % kum oranlarını hesaplayınız. 18 www.ziraatfakultesi.net SORULAR 1. Kum ve Zn’yi birbirinden ayırmak için baĢka hangi asitler kullanılabilir? 2. AĢağıdaki karıĢımları bileĢenlerine ayırabilmek için hangi çözücüler uygundur? Nedenini açıklayıp varsa tepkimelerini yazınız. (NOT: Çözünürlük kurallarını düĢününüz) a) b) c) d) NaCl + AgCl BaCO3 + BaSO4 CaCO3 + PbCO3 Mg + PbSO4 3. CaCO3 ısıtıldığında CO2 gazı vererek bozunur. Bu bilgiye dayanarak, CaCO3 ve CaSO4 içeren bir karıĢımın % bileĢimini nasıl bulabilirsiniz? 4. CaCl2, CaCO3 ve AgCl içeren bir karıĢımda her bir bileĢiğin % oranını nasıl bulabileceğinizi yazınız. Prosedürü basamaklar halinde gösteriniz ve her bir basamakta bileĢiklere ne olduğu açıklayınız. 5. AĢağıda verilen bileĢikler için; CuCl2, BaSO4, KCl, PbCO3, Mg(OH)2, AgCl, MnS, ZnO a) Su ile ayırabileceğiniz üç çift bileĢik yazınız. __________ ve ___________ __________ ve ___________ __________ ve ___________ b) HCl ile ayırabileceğiniz üç çift bileĢik yazınız. __________ ve ___________ __________ ve ___________ __________ ve ___________ 19 www.ziraatfakultesi.net RAPOR 3 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ Beher+ karıĢımın kütlesi ______________________ Beher + kumun kütlesi ______________________ Beherin kütlesi ______________________ Kumun kütlesi ______________________ KarıĢımın kütlesi ______________________ Zn’nun kütlesi ______________________ % Zn ______________________ Deneyde gerçekleĢen tepkimeleri yazınız ve hesaplamalarınızı gösteriniz: 20 www.ziraatfakultesi.net DENEY 4 TEPKİME STOKİYOMETRİSİ Amaç: Tepkime stokiyometrisinin belirlenmesi, gerçek ve kuramsal verimin hesaplanması Teori: DengelenmiĢ bir tepkime denkleminden tepken(reaktif) ve ürünlerin mol oranları, fiziksel halleri gibi birçok bilgi elde edilebilir. Örneğin; 2Ag2O (k) 4Ag (k) + O2 (g) AgNO3 (aq) + NaCl (aq) AgCl (k) + NaNO3 (aq) Tüm tepkimelerde, tepken bileĢikler belirli oranlarda birleĢirler. Eğer reaktiflerden biri fazla kullanılmıĢsa, fazla olan kısım tepkimeye girmeden ortamda kalır. Kimyasal tepkimelerde tamamı ile harcanan reaktife sınırlayıcı reaktif (bileşen) denir ve bu bileĢen oluĢan ürünleri miktarını belirler. Bir tepkimenin denkleĢtirilmiĢ denkleminden hesaplanan ürün miktarı kuramsal verim olarak adlandırılır. Fakat tepkimelerin birçoğu tamamıyla sonlanmaz. Böyle durumlarda elde edilen miktar daima kuramsal verimden az olur. Bir tepkime sonucunda elde edilen miktara gerçek verim denir. Tepkimenin yüzde verimi ise aĢağıdaki formülle bulunur: Gerçek verim %verim = x 100 Kuramsal verim Bu deneyde aĢağıdaki tepkime gerçekleĢtirilecek ve yüzde verim hesaplanacaktır. FeCl3(aq) + 3K2C2O4.H2O(aq) K3Fe(C2O4)3.3H2O(k) +3KCl(aq) (Demir(III) klorür + potasyum okzalat potasyum ferritriokzalat trihidrat + potasyum klorür) Prosedür: K3Fe(C2O4)3.3H2O tuzunun sentezi 1. 100 ml. beher içine 4 gr. K2C2O4.H2O tartınız ve 8 ml saf su ekleyiniz. 2. BileĢiği çözmek için hafifçe ısıtınız.(NOT: Çözelti kaynatılmamalıdır) 3. Mezür yardımı ile 4 ml FeCl3 çözeltisi alın ve sıcak olan çözelti içine ekleyiniz. Çözeltinin rengi yeĢile dönecektir.(NOT: 1 ml çözeltisi 0,4 g FeCl3 içerir) 4. Sentezlenmek istenen maddenin çözünürlüğü sıcaklık ile artar. Bu nedenle bileĢiği çöktürmek için beheri buz banyosunda bir süre bekletiniz. 5. Filtre kağıdını tartınız ve beher içindekileri huni ve filtre kağıdı yardımı ile süzünüz. Süzüntüyü atınız. Filtre kağıdı üzerinde kalan kristalleri çok az miktarda su ile yıkayınız. 6. Filtre kağıdını dikkatli bir Ģekilde huniden alıp bir saat camı üzerine koyun. (NOT: Saat camına adınızı yazdırmayı unutmayınız). 7. Bir sonraki hafta sentezlenen bileĢiği tartınız. 21 www.ziraatfakultesi.net SORULAR 1. Çöktürme tepkimelerinde elde edilen ürünün kütlesi daima beklenenden azdır. Nedenini açıklayınız. 2. 1.5 gr. CaCl2’ün 3.4 gr. AgNO3 ile tepkimesi 2.5 gr. AgCl vermektedir. Bu tepkimenin denklemini yazıp % verimini hesaplayınız. (CaCl2: 111 gr/mol, AgNO3: 170 gr/mol, AgCl: 144 gr/mol) 3. 3 ml, 0.1 M Pb(NO3)2, 12 ml 0.1 M K2CrO4 ile tepkime vermektedir. OluĢan çökeltinin (PbCrO4) miktarını ve çözeltide kalan iyonların deriĢimlerini hesaplayınız. (PbCrO4: 323 g/mol) 22 www.ziraatfakultesi.net RAPOR 4 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ K2C2O4.H2O kütlesi ____________________________ FeCl3 çözeltisinin hacmi ____________________________ Filtre kağıdının kütlesi ____________________________ Filtre kağıdı+ ürün kütlesi ____________________________ Ürünün kütlesi ____________________________ Hesaplamalar FeCl3 kütlesi FeCl3 molü K2C2O4.H2O molü Artan tepken adı ve molü Ürünün molü (Elde edilen) Ürünün molü (teorik miktar) % Verim 23 www.ziraatfakultesi.net DENEY 5 TERMOKİMYA Amaç: Kimyasal ve fiziksel olaylara eĢlik eden ısı değiĢimlerini incelemek. Teori: Termokimya kimyasal olaylara eĢlik eden ısı değiĢimleri (entalpi değiĢimi, H) ile ilgilenir. Bir tepkime çevresine ısı veriyorsa ekzotermiktir ve entalpi değiĢimi, H negatiftir. Çevresinden ısı alıyorsa endotermik tepkimedir ve entalpi değiĢimi, H pozitiftir. Tepkime entalpisi daha detaylı olarak aĢağıdaki sınıflara ayrılır: Oluşum entalpisi, bir mol maddenin standart koĢullarda elementlerinden oluĢumu sırasındaki entalpi değiĢimidir. Yanma entalpisi, bir mol maddenin oksijen ile tepkimesi sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Çözelti, buharlaşma, erime ve süblimleşme entalpisi, maddenin hallerindeki değiĢim (sıvıdan gaz haline geçiĢ gibi) ya da molekül ve iyonların çözünme olayları ile ilgilidir. Nötürleşme entalpisi, asit baz tepkimelerinde bir mol suyun oluĢumu sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Isı ölçümleri kimyasal bir tepkimenin aĢağıdaki Ģekilde görülen “kahve fincanı kalorimetresi”nde gerçekleĢmesi ile yapılabilir. Tepkenler poliüretan köpükten yapılmıĢ bir kap içinde karıĢtırılır ve sıcaklık değiĢimi ölçülür. Poliüretan köpük iyi bir ısı yalıtkanı olduğundan, fincan ve içeriği yalıtılmıĢ olarak düĢünülebilir. termometre kapak Poliüretan Köpük kaplar karıĢtırıcı 24 www.ziraatfakultesi.net Kimyasal tepkimelerde verilen ya da alınan ısı miktarı aĢağıdaki formülle hesaplanabilir: q= m.c.T Bu formülde m, çözelti kütlesi (gr); c, özgül ısı (cal/gr. 0C, J/gr. 0C); T, çözeltinin sıcaklık değiĢimidir (Tson-Tilk). Kalorimetrenin aldığı ısı ise aĢağıdaki formül ile hesaplanır: qkal = kalorimetrenin ısı kapasitesi.T Kalorimetrenin ısı kapasitesi daha hassas ölçümlerin yapılabilmesi açısından cal/0C ya da J/0C olarak verilir. Bu deneyde ilk olarak kalorimetrenin ısı kapasitesi, daha sonra da sırası ile buzun erime entalpisi ve nötürleĢme entalpisi belirlenecektir. Prosedür: A) Kalorimetrenin ısı kapasitesinin bulunması 1. Kalorimetreye 50 ml. su koyun ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. 2. 60-70 ml suyu behere koyup 50 0C civarına kadar ısıtın. 3. 50 ml ısıtılmıĢ suyu dikkatli bir Ģekilde alınız ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. 4. Sıcak suyun ölçümü biter bitmez hemen kalorimetre içindeki soğuk suya ekleyiniz. Termometre yardımı ile karıĢtırdıktan sonra sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. 5. Kalorimetrenin ısı kapasitesini hesaplayınız. B) Buzun erime ısısının bulunması 1. 60-70 ml suyu behere koyup 50 0C civarına kadar ısıtın. 2. 50 ml ısıtılmıĢ suyu dikkatli bir Ģekilde alınız, kalorimetreye yerleĢtiriniz ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3-4 defa ölçünüz. 3. BaĢlangıç sıcaklığını bildiğiniz (asistanınızdan öğreniniz) bir adet buz küpünü hemen kalorimetredeki sıcak suyun içine atınız. Termometre ile karıĢtırın ve buz tamamı ile eridiğinde Tson’u ölçün. 4. Erime tamamlandıktan sonraki su hacmini hassas bir Ģekilde ölçün. 5. Buzun erime ısısını hesaplayın. C) Nötralizasyon ısısının bulunması 1. 30 ml 2 M HCl çözeltisini kalorimetreye yerleĢtiriniz ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. (Termometre temiz ve kuru olmalıdır) 25 www.ziraatfakultesi.net 2. 3. 4. 30 ml 2 M NaOH çözeltisini bir behere alınız ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. (Termometre temiz ve kuru olmalıdır) NaOH çözeltisini kalorimetredeki HCl çözeltisine ekleyiniz, termometre ile karıĢtırdıktan sonra her 30 saniyede bir sıcaklık ölçümü yapınız.(4 ölçüm yeterlidir) Nötralizasyon ısısını açığa çıkan 1 mol su için hesaplayınız. (Nötralizasyon sonucu oluĢan çözeltinin yoğunluğu: 1.02 gr/ml, özgül ısısı: 0.95 cal/gr. 0C) 26 www.ziraatfakultesi.net RAPOR 5 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ A) Kalorimetrenin ısı kapasitesinin bulunması Soğuk suyun sıcaklığı Sıcak suyun sıcaklığı _____________ ______________ _____________ ______________ _____________ ______________ KarıĢımın Sıcaklığı _______________ _______________ _______________ Sıcak suyun kaybettiği ısı: _________________________________cal Soğuk suyun aldığı ısı _________________________________cal Kalorimetrenin aldığı ısı _________________________________cal Kalorimetrenin ısı kapasitesi _________________________________cal/0C B) Buzun erime ısısının bulunması Sıcak suyun hacmi __________ Buzun kütlesi __________ Sıcak suyun sıcaklığı __________ Buzun ilk sıcaklığı __________ KarıĢtırma sonrası sıcaklık __________ KarıĢtırma sonrası sıcaklık______ Sıcaklık değiĢimi __________ Sıcaklık değiĢimi __________ Suyun kaybettiği ısı __________ Buzun aldığı ısı __________ Kalorimetrenin kaybettiği ısı __________ 27 www.ziraatfakultesi.net Buzu eritmek için kullanılan ısı ____________________________ cal Erime ısısı ____________________________ cal/gr Molar erime ısısı ____________________________ cal/mol C) Nötralizasyon ısısının bulunması HCl çözeltisinin sıcaklığı NaOH çözeltisinin sıcaklığı ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ KarıĢımın sıcaklığı _______________ _______________ _______________ Çözeltinin aldığı ısı ______________________ cal Kalorimetrenin aldığı ısı ______________________ cal Açığa çıkan toplam ısı ______________________ cal OluĢan suyun molü ______________________ mol Nötralizasyon ısısı ______________________ cal/mol 28 www.ziraatfakultesi.net DENEY 6 DENEY 7 HESS YASASI HESS YASASI Amaç: MgO(Magnezyum oksit)’in oluĢum ısısının Hess yasası kullanarak hesaplanması Teori: Kimyasal bir tepkime meydana geldiğinde ısı ya verilir ya da alınır. Bir tepkimenin ısısı ürün ve tepkenlerin toplam bağ enerjileri arasındaki fark alınarak bulunabilir. H0= (ürünlerin bağ enerjileri)- (tepkenlerin bağ enerjileri) Bir tepkime çok yavaĢ olduğunda ya da yan tepkimeler gerçekleĢtiğinde tepkime ısısını doğrudan ölçmek çok zordur. Böyle durumlarda tepkime ısısı dolaylı yollardan, Hess yasası kullanılarak bulunabilir. Hess yasasının ifadesi Ģöyledir: “Bir iĢlem basamaklar ya da kademeler Ģeklinde yürüyorsa, net iĢlemin entalpi değiĢimi, tek tek basamakların ya da kademelerin entalpi değiĢimleri toplamına eĢittir.” Prosedür: A) Mg’un HCl asit ile tepkimesi 0.10-0.15 gr. Mg Ģeridi alınız. Kalorimetreyi kapağı ile birlikte tartınız. Kalorimetreye, 25 ml 1 M HCl asit çözelitisi ekleyip tekrar tartınız. 3 dakika boyunca, 30 saniye aralıklarla asit çözeltisinin sıcaklığını ölçerek not ediniz. 5. Mg Ģeridini asit çözeltisi içine ekleyiniz ve kalorimetre kapağını kapatınız. Mg asit çözeltisi ile tepkime verecektir. KarıĢımı termometre yardımı ile karıĢtırınız ve tepkime baĢlangıcından itibaren 10 dk. süresince, her 30 sn. de bir sıcaklık ölçümü yapınız. 6. Kalorimetre içindeki çözeltiyi döküp temizleyiniz. 1. 2. 3. 4. B) MgO’in HCl asit ile tepkimesi 1. Kalorimetreyi kurulayıp kapağı ile birlikte tartınız. 2. 25 ml. HCl çözeltisi ekleyip tekrar tartınız. 3. 3 dakika boyunca, 30 saniye aralıklarla asit çözeltisinin sıcaklığını ölçerek not ediniz. 4. 0,20-0.25 gr. MgO tartınız ve kalorimetre içindeki asit çözeltisine ekleyiniz. Kalorimetrenin kapağını kapatınız. 5. KarıĢımı termometre yardımı ile karıĢtırınız. Tepkime baĢlangıcından itibaren 10 dk. süresince, her 30 sn. de bir sıcaklık ölçümü yapınız. (Sıcaklık düĢmeye baĢlayıncaya kadar) Çözeltinin özgül ısısı: 1 cal/gr 0C (4.18 J/gr 0C) 29 www.ziraatfakultesi.net SORULAR 1. Deneyde gerçekleĢen tepkime denklemlerini yazınız. Hess yasasını kullanarak MgO’in oluĢum ısısının nasıl bulunacağını gösteriniz. 2. AĢağıdaki verileri kullanarak 1 mol PH3(g)’ün oluĢma ısısını hesaplayınız. P4(k) 4P (g) H= 300.8 kcal H2(g) 2H (g) H= 104.0 kcal PH3(g) P (g) + 3H(g) H= 223.0 kcal 3. 24 gr. C(k) ve 24 gr. O2(g) kalorimetre içinde aĢağıdaki tepkimeyi vermektedir. C(k) + O2(g) CO2(g) H= -94.0 kcal Tepkime sonrası kalorimetrenin sıcaklığı 20 0C’den 35 0C çıkmıĢtır. Açığa çıkan ısı sadece suyun sıcaklık değiĢimi için harcanırsa kalorimetre kabı içindeki suyun miktarını hesaplayınız. (C= 12 gr/mol, O= 16 gr/mol, Csu= 1 cal/gr 0C) 30 www.ziraatfakultesi.net RAPOR 6 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ A) Mg’un HCl asit ile tepkimesi 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. HCl çözelti molaritesi HCl çözelti hacmi BoĢ kalorimetre kütlesi(kapağı ile birlikte) Kalorimetre+kapak+asit kütlesi Mg Ģerit kütlesi HCl çözelti sıcaklığı Çözelti sıcaklığı (Tepkime sonrası) _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ Hesaplamalar: Hesaplamalarınızı kısaca gösteriniz. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Asit + Mg Kütlesi T = Tmax - TbaĢlangıç Kalorimetre ısı kapasitesi Kalorimetrenin aldığı ısı Çözeltinin aldığı ısı Tepkimenin verdiği ısı Sınırlayıcı reaktif Sınırlayıcı reaktif molü Tepkimenin molar ısısı __________________ gr. __________________ 0C _________________ cal/0C _________________ cal _________________ cal _________________ cal _________________ _________________ mol ________________cal/mol 31 www.ziraatfakultesi.net B) MgO’in HCl asit ile tepkimesi 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. HCl çözelti molaritesi HCl çözelti hacmi BoĢ kalorimetre kütlesi(kapağı ile birlikte) Kalorimetre+kapak+asit kütlesi MgO kütlesi HCl çözelti sıcaklığı Çözelti sıcaklığı (Tepkime sonrası) _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _____________________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ Hesaplamalar: Hesaplamalarınızı kısaca gösteriniz. 1. Asit Kütlesi 2. MgO Kütlesi 3. T = Tmax - TbaĢlangıç 4. Kalorimetre ısı kapasitesi 5. Kalorimetrenin aldığı ısı 6. Çözeltinin aldığı ısı 7. Tepkimenin verdiği ısı 8. Sınırlayıcı reaktif 9. Sınırlayıcı reaktif molü 10. Tepkimenin molar ısısı 11. MgO molar oluĢum ısısı __________________ gr. __________________gr. __________________ 0C _________________ cal/0C _________________ cal _________________ cal _________________ cal _________________ _________________ mol ________________cal/mol ________________cal/mol 32 www.ziraatfakultesi.net KAYNAKLAR 1. Eliza Kalvo, “Laboratory experiments in general chemistry”, Boğaziçi University, 2008. 2. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, “Genel kimya, ilkeler ve modern uygulamalar, 1”, Palme Yayıncılık, 2002. 3. C. E. Mortimer, “Modern üniversite kimyası”, Çağlayan Kitapevi, 1990. 33 www.ziraatfakultesi.net
