Document

KİMYASAL REAKSİYONLAR
ve HESAPLAMALAR
(STOKİYOMETRİ)
V.DERS
Atom kütlesi, Avogadro Sayısı ve Mol Kütleleri
Uluslararası kabullere göre, atom kütlesi atom kütle birimi
(akb) ile verilir. Atom kütle birimi, tam olarak 12C atomunun
kütlesinin 1/12’sine eşittir. Örneğin, hidrojen atomunun
kütlesinin ortalama olarak 12C kütlesinin %8,4’ü olduğu
tespit edilmiştir.
Ancak, karbon atomu kütlesi 12,00 akb olmayıp, aslında
12,01 akb’dir (ortalama atom kütlesi).
2
Lityumun izotopları doğada aşağıdaki
oranlarda bulunur:
7,42% 6Li (6,015 akb)
92,58% 7Li (7,016 akb)
Lityumun ortalama atom kütlesi:
7,42 x 6,015 + 92,58 x 7,016
= 6,941 akb
100
3
3
Atomların kütleleri çok küçük olduğundan, elementler atomik
kütle birimi cinsinden tartılamaz.
SI birim sistemine göre mol (n), 12 g 12C izotopunun içerdiği
atom sayısı (NA = 6,022 x 1023) kadar tanecik (atom, molekül,
vb.) içeren madde miktarıdır. Bu sayı Avogadro sayısı
olarak adlandırılır.
1 tane 12C atomu = 12 akb
1 mol 12C atomu = 12 g
1 mol 12C atomu = 6,022 x 1023 tane 12C atomu
4
S
C
Hg
Cu
Fe
Değişik elementlerin birer molleri
5
1 12C atom
12,00 g
x
12,00 akb
6,022 x 1023 12C atom
1,66 x 10-24 g
=
1 akb
1 akb = 1,66 x 10-24 g ya da 1 g = 6,022 x 1023 akb
Örnekler:
1) FeCl3’ün mol kütlesi (MA) 270,3 g/mol’dür.
2) 1 mol NaCl 58,5 g’dır.
3) 23,3 g Zn 23,3/65,39 = 0,356 mol’dür.
n = g/MA
6
Örnek
Fe2(SO4)3 (demir(II) sülfat) bileşiğinin molekül kütlesini
(akb) bulunuz (Fe : 56, S : 32, O : 16).
7
8
9
10
11
Örnek
Üre [(NH2)2CO] gübre olarak tarımda, hayvan yeminde ve
polimer üretiminde kullanılır. 25,6 g üre içerisinde kaç tane
hidrojen atomu vardır?
Çözüm
gram üre → mol üre → molekül üre → H atomu
Mol = 25,6/60,06 = 0,426 mol
Molekül sayısı = 0,426 x 6,022 x 1023 = 2,567 x 1023
H atomu sayısı = 4 x 2,567 x 1023 = 1,03 x 1024
12
Bileşiklerin Yüzde Bileşimi
Yüzde bileşim, bileşik içerisindeki her bir elementin kütlece
yüzdesidir.
% Element = (n x elementin MA’sı/bileşiğin MA’sı) x 100
Örnek
H2O2’nin yüzde bileşimini bulunuz. ( H : 1 g/mol, O : 16 g/mol)
Çözüm
%H = (2 x 1 / 34) x 100 = % 5,88
%O = (2 x 16 / 34) x 100 = % 94,12
13
Örnek
Deri dökülmesini tedavi eden askorbik asit kütlece %40,92 C,
%4,58 H ve %54,50 O ihtiva ettiğine göre kaba formülünü
bulunuz.
nC = 40,92/12,01 = 3,407 mol → 3,407/3,406 = 1
nH = 4,58/1,008 = 4,54 mol → 4,54/3,406 = 1,33
nO = 54,50/16,00 = 3,406 mol → 3,406/3,406 = 1
Sadeleşmiş moller 3 ile çarpılırsa tam sayılar elde edilir:
C3H4O3 : 88 g/mol
Molekül formülü ise gerçek mol kütlesinin (176 g/mol) kaba
formül kütlesine (88 g/mol) bölünmesiyle bulunabilir: 2
C6H8O6
14
Kaba Formüllerin Deneysel Belirlenmesi
Bir bileşiğin kaba formülünün belirlenebilmesi için, bileşik
içerisindeki elementlerin yüzde bileşimlerinin deneysel olarak
bulunması (kimyasal analiz) gerekir.
Etil alkol yakılırsa, CO2 ve H2O açığa çıkar. Açığa çıkan CO2 ve
H2O kütleleri, CO2 ve H2O tutucularının kütlelerindeki artış ile
belirlenir. Daha sonra bulunan değerlerden C ve H miktarlarına
geçilerek, etil alkolün kaba formülü bulunabilir.
15
Deneysel olarak 11,5 g etil alkol yakıldığında 22 g CO2 ve 13,5 g
H2O oluştuğunu farz edelim.
kütle C = (12 x 22)/44 = 6 g
kütle H = (2 x 13,5)/18 = 1,5 g
kütle O = 11,5 -(6 + 1,5) = 4 g
mol C = 6/12 = 0,5 mol
mol H = 1,5/1 = 1,5 mol
mol O = 4/16 = 0,25 mol
C2H6O
Bu mol değerleri 0,25’e bölünürse etil alkolün kaba formülü
C2H6O olarak bulunur.
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
16
Kimyasal Reaksiyonlar ve Eşitlikler
Kimyasal reaksiyon bileşik ya da bileşiklerin değişerek yeni
bileşik ya da bileşiklerin oluştuğu bir işlemdir. Reaksiyonlar,
eşitliklerle gösterilir.
reaktantlar
İki hidrojen molekülü + Bir oksijen molekülü
ürünler
İki su molekülü
17
Örnek
2 Mg + O2
2 MgO
2 Mg atomu + 2 O atomu = 4 atom (2 MgO)
2 mol Mg + 1 mol O2 = 2 mol MgO
48,6 gram Mg + 32,0 gram O2 = 80,6 g MgO
Bir kimyasal tepkimede (reaksiyonda) girenler (tepkenler) ve
ürünlerin
kütleleri
arasındaki
ilişkilerin
bulunmasına
stokiyometri denir. Stokiyometri mol yöntemine dayanır.
Alıştırma: Aşağıdaki reaksiyonları denkleştiriniz.
KClO3
C2H6 + O2
KCl + O2
CO2 + H2O
18
12
3
4
2
3
4
4
2
19
20
mol su
21
1 mol
2 mol
22
23
24
25
Problemler
1. 1,00 x 1012 tane kurşun atomu (Pb:207,2 g/mol) kaç gramdır?
2. 13,2 akb kaç gramdır?
3. 8,4 gram kaç akb eder?
4. 5,10 mol kükürt (S) içinde kaç kükürt atomu vardır?
5. 77,4 g kalsiyum (Ca:40,08 g/mol) kaç moldür?
6. 0,372 molü 152 g gelen bileşiğin mol kütlesini (MA)
hesaplayınız.
26
7. Suyun yoğunluğu 4 oC de 1,00 g/mL dir. Bu sıcaklıkta 2,56
mL su içinde kaç molekül vardır? (H : 1 ve O : 16 g/mol)
8. SnO2 deki Sn ve O nun kütlece yüzde bileşimlerini
hesaplayınız (Sn : 118,7 ve O : 16 g/mol).
9. %2,1 H, %65,3 O ve %32,6 S içeren bileşiğin kaba
formülünü yazınız (H : 1, O : 16 ve S : 32 g/mol).
10. NaHCO3 ısıtıldığında Na2CO3 ve CO2 çıkararak bozunur.
20,5 g CO2 oluşturan NaHCO3 kütlesi ne kadardır?
(Na : 23, H : 1, C : 12 ve O : 16 g/mol)
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
11. X elementinin mol kütlesi 33,42 g/moldür. 27,22 g X,
84,10 g Y elementi ile XY bileşiğini oluşturmaktadır. Y
elementinin mol kütlesini bulunuz.
27
12. Al2(SO4)3.xH2O bileşiği kütlece %8,20 Al içermektedir. ‘’x’’
sayısını bulunuz (Al : 27, S : 32, O : 16 ve H : 1 g/mol).
13. Fe2O3 içeren 2,62.103 kg lık bir cevher ısıtıldığında
1,64.103 kg Fe elde edilmektedir. Cevherdeki Fe2O3 yüzdesini
bulunuz(Fe : 56 ve O : 16 g/mol).
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
14. Kot pantolonların boyası olan indigo kütlece %73,27 C,
%3,85 H, %10,68 N ve %12,20 O içerir. Molekül kütlesi 262
g/mol olan indigonun molekül formülü nedir? (C: 12,01, H:
1,008, N: 14,01 ve O: 16,00 g/mol)
15. 0,86 mol MnO2 ile 48,2 g HCl reaksiyona sokulduğunda
hangisinden ne kadar artar? Kaç gram Cl2 oluşur? (Mn: 54,94,
O:16,00, H:1,008 ve Cl: 35,45 g/mol)
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
28