Atom Kütlesi ve Mol Kavramı Kimyasal Formüllerin Bulunması Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Reaksiyon Denklemlerinin Denkleştirilmesi Adlandırma Reaksiyon Verimin Hesaplanması Isı Ölçümleri Atom Kütlesi ve Mol Kavramı Atom Kütlesi Bir atomun kütlesi, o atomu oluşturan parçacıkların tümünün toplamıdır. Çekirdekte bulunan nötron ve protonlarla, çekirdeğin çevresinde bulunan elektronların toplamı atom kütlesini verir. Buna göre Lityum; 3 proton, 4 nötron ve 3 elektrondan ibarettir ve bu parçacıkların kütleleri göz önüne alınarak Lityum' un atom kütlesi 1.169x10-23 g bulunur. Buna benzer olarak hesaplanan civanın atom kütlesi de 3.36 x 10-22 g bulunacaktır. Ancak çekirdek kimyası ile radyoaktiflik konularında incelenecek olan bu ayrı ayrı parçacıkların bir araya gelerek atomu oluşturması esnasında bir miktar kütle kaybı olur bu da E = mc2 bağıntısıyla enerjiye dönüşür. Bu nedenle gerçek kütleler hesaplanan kütlelerine göre çok daha küçük bulunur. Atom kütlelerinin on üzeri eksi yirmilerle ifadesi pek kullanışlı olmamaktadır. Bu nedenle atomların birbirlerine göre göreceli kütlelerini kullanırız. Bunun için önceleri bir hidrojen atomu 1 atomik kütle birimi (akb) olarak seçilmişti. Böylece helyum 4 akb, lityum 7 akb, oksijen 16 akb kütleye sahip olarak kabul edildi. Atom Kütlesi ve Mol Kavramı Atom Kütlesi Ancak bazı bilim adamları da izotoplar karışımı halinde bulunan doğal oksijen atomunu 16 akb seçtiler. Bu yüzden atom kütlelerinde karışıklıklar ortaya çıktı. 1961 yılında karbon-12 izotopunun 12.0000 akb olduğu kabul edildi. Buna göre 1 akb için 12C atomunun onikide biri olarak kesin tanım yapıldı. Bütün diğer atomların kütleleri 12C atomunun kütlesine oranlanarak hesaplandı. Elementlerin atomlarının kütlelerinin 12C atomunun kütlesine oranları kütle spektrometresi cihazında bulunur ve bu oran 12 ile çarpılarak o elementin atom kütlesi hesaplanır. Elementlerin çoğu izotoplarının bir karışımı halinde bulunurlar. Elementin hangi izotoplarından ne kadar içerdiği de kütle spektrometresi cihazı yardımıyla bulunabilmektedir. Tek tek saf izotopların kütleleri de büyük kesinlikte belirlendiği için bugün kullanılan atom kütleleri ortalama bir atom kütlesidir. Ancak bu ortalama değer izotop oranları sabit olduğundan hiç bir yanlışlığa yol açmaz. Atom Kütlesi ve Mol Kavramı Atom Kütlesi Örnek 1: Berilyumun kütlesinin 12C' nin kütlesine oranı 0.751015 olarak bulunmuştur. Berilyumun atom kütlesini hesaplayınız. Çözüm: Bir Be atomunun bağıl kütlesi = 0.751015 Bir 12 C atomunun bağıl kütlesi Bir Be atomu = 0.751015 x 12 = 9.01218 bulunur. Örnek 2: Magnezyum tabiatta %78.7 24Mg (kesin atom kütlesi 23.98 akb), %10.1 25Mg (kesin atom kütlesi 24.98 akb) ve %12.2 26Mg (kesin atom kütlesi 25.98 akb) izotoplarının karışımı halinde bulunur. Buna göre magnezyumun ortalama atom kütlesini hesaplayınız. Çözüm: 0.787 x 23.98 = 18.87226 0.101 x 24.95 = 2.52298 0.112 x 25.98 = 2.79776 + 24.19300 akb Mg’un ortalama atom kütlesi 24.193’dir. Atom Kütlesi ve Mol Kavramı Mol Kavramı 1971 yılında yapılan uluslararası tartılar ve ölçüler genel konferansında bir mol; 0.012kg 12C elementinde bulunan atom sayısı kadar parçacık içeren madde miktarı olarak tanımlanmıştır. 0.012 12C' de (NA) Avogadro sayısı kadar, yani 6.022x1023 tane atom bulunur. O halde bir mol elementte (NA) kadar atom bir mol bileşikte (NA) kadar molekül bulunur. 6.022x1023 tane parçacık (atom, molekül, iyon, elektron) içeren madde miktarı mol tartısı, mol kütlesi olarak ifade edilir. 1 mol O atomu 1 mol O2 molekülü 1 mol Ca atomu 1 mol Ca2+ iyonu 6.022x1023 6.022x1023 6.022x1023 6.022x1023 tane tane tane tane 1 mol BaCl2 molekülünde ise; 6.022x1023 tane 6.022x1023 tane 2 x 6.022x1023 tane BaCl2 Ba2+ Cl- molekülü içerir. iyonu içerir. iyonu içerir. O O2 Ca Ca2+ atomu içerir. molekülü içerir. atomu içerir. iyonu içerir. Atom Kütlesi ve Mol Kavramı Mol Kavramı 1 akb veya Sl simgesi ile 1u, bir tane 12C atomunun kütlesinin 1/12' dir ve bir tane 12C atomunun kütlesi 12u' dur. Bu standartta göre 1 atom O 16u' dur ve 1 mol O(eski deyimle 1 atom gram O) 16 gr' dır. 1 mol atomun (elementin kütlesi, gram cinsinden atomkütlesine eşittir. Benzer şekilde, 1 mol O2' nin (eski deyimle 1 molekül-gram O2 veya 1 mol-gram O2) kütlesi 32 gr' dır. 1 Mol molekülün kütlesi, gram cinsinden molekül kütlesine eşittir. O halde örneğin CCl4' ün molekül kütlesi 12u + 4 x 35.5u = 154u olduğuna göre mol kütlesi 154 g' dır. Mol kütlesi g/mol birimiyle verilir. Kimyasal Formüllerin Bulunması Bileşiklerin kimyasal formülleri, (i) element bileşimi, (ii) içerdiği elementin bağıl atom sayıları, (iii) içerdiği elementlerin gerçek atom sayıları ve (iv) yapıları hakkında bilgi verir. (i) ve (ii) bilgilerini veren formüllere en basit formül (ampirik formül); (i), (ii) ve (iii) bilgilerini veren formüllere molekül formülü ve (iv) bilgisini de veren formüle yapı formülü denir. En basit formüle örnek olarak, NaCl, H2O, CH2 verilebilir. H2O aynı zamanda molekül formülüdür; çünkü 1 molekül suda 2 atom H ve 1 atom O bulunur. C2H4; etilenin molekül formülüdür ve etilenin en basit formülü CH2' dir. Fakat en basit formülü CH2 olan diğer bileşikler de vardır, (C3H6 gibi). Etilen için verilen C2H4 formülünden yapısı hakkında hiç bir şey anlaşılmaz. Etilen için yapı formülü H2C=CH2 şeklindedir. Kimyasal Formüllerin Bulunması Asetik asit için yapı formülü H3C-COOH şeklindedir. O halde asetik asit için molekül formülü C2H4O2' dir ve en basit formül CH2O' dur. En yararlı ve en çok bilgi veren formül yapı formülüdür. En basit formülün bulunması için bileşiğin nicel element analizi sonuçlarının bilinmesi gerekir. Bileşiğin molekül kütlesi veya mol kütlesi (u; g/mol) biliniyorsa molekül formülü bulunabilir. n x En basit formül = Molekül formül (n=tam sayı) veya n x En basit formül kütlesi = Molekül formül kütlesi Kimyasal Formüllerin Bulunması Örnek 1: %43.7 P ve %56.3 O içeren fosfor oksidin en basit formülü nedir? Kütlesi 284.0 u ise molekül formülü nedir? Çözüm: Kimyasal analizlerin sonuçları genellikle yüzde bileşimi olarak verilir. Bu değerlerin gram cinsine dönüştürmek için genellikle temel olarak 100g bileşik temel alınır. 100g fosfor oksidi, 43.7 gr P ve 56.3 g O içerir. O halde 1 mol P = 31.0 g ve 1 mol O = 16.0 g olduğu göz önüne alınırsa 43.7 g P x (1 mol/31.0g P) = 1.41 mol P 56.3 g O x(1 mol/16.0g O) = 3.52 mol O ve en basit formül P1.41O 3.52 P1.41 O 3.52 PO 2.5 1.41 1.41 olur. Atom sayılarının tamsayı olması istendiğinden en basit formül P 2O5' dir. Formül kütlesi 2 x 31 + 5 x 16= 142.0 u'dur. Molekül kütlesi 284.0 u olduğuna göre molekül formülünde n x 142.0 = 284.0 n = 2 katı kadar P ve O bulunur. O halde molekül formülü P4O10' dur. Kimyasal Formüllerin Bulunması Örnek 2: 1,60 g demir oksitte 1,12 g Fe olduğu deneysel olarak belirlenmiştir. Bu bileşiğin basit formülünü bulunuz. Çözüm: 1,60 1,12 g 0,48 g oksijen va rdıdı 1 mol O ? mol O 0,48 g O x 0,03 mol O 16 g O 1 mol Fe ? mol Fe 1,12 g Fe x 0,02 mol Fe 56 g Fe Fe0,02O 0,03 Fe1,0O1,5 Fe1,0 x 2 O1,5 x 2 Fe2 O3 Kimyasal Formüllerin Bulunması Örnek 3: Yalnız C,H ve O içerdiği bulunan etilalkolün 0.1000g' lık bir örneği yakılarak 0.1910g CO2 ve 0.1172g H2O elde edilmiştir. Etilalkolün en basit formülü nedir? Çözüm: Yukarıdaki sorunun çözümünde olduğu gibi düşünerek C, H ve O' in gram miktarlarını ve sonra mol sayıları bulunur. Fakat, örneğin içerdiği C ve H, açığa çıkan CO2 ve H2O miktarları bulunduktan sonra O miktarını da bulmak gerekir. C + O2 2H + O 1 mol C = 1 mol CO2 2 mol H = 1 mol H2O Kimyasal Formüllerin Bulunması 12.0 g C = 44.0 g CO2 2.0 g H = 18.0 g H2O O halde, 0.1910g CO2 x (12g C / 44.0g CO2) = 0.0521g C 0.1172g H2O x (2g H / 18gr H2O) = 0.0130g H O' nin kütlesi = 0.1000g-(0.0521g C + 0.0130g H) = 0.0349g C, H ve O' nın mol sayıları; 0.0521g C (1mol/12.0g C) = 4.43x10-3 mol C 0.0130g H (1mol/1 gr H) =13.00x10-3 mol H 0.0349g O (1mol/16g O) =2.17x10-3 mol O En basit formül; C 4.36x10-3 H 13.00x10-3 O 2.17x10-3 C 4.36x10-3 H 13.00x10-3 O 2.17x10-3 C 2 H 6 O 2.17x10-3 2.17x10-3 2.17x10-3 Kimyasal Formüllerin Bulunması Örnek 4: 32,4 g C, 4,2 g H ve 8,4 g N ihtiva eden bileşiğin basit formülünü bulunuz. Çözüm: Maddeni kütlesel verileri verildiğinde öncelikle he rbir elementin mol miktarlarını belirlenir. 1 mol C ? mol C 32,4 g C x 2,7 mol C 12 g C 1 mol H ? mol H 4,2 g H x 4,2 mol H 1g H 1 mol N ? mol N 8,4 g N x 0,6 mol N 14 g N C 2,7H 4,2N 0,6 C 2,7 x 5 H 4,2 x 5 N 0,6 x 5 C14 H 22 N 3 Kimyasal Formüllerin Bulunması Örnek 4: Yüzde bileşimi %56,6 K, %8,7 C ve %34,7 O olan bileşiğin basit formülünü bulunuz. Çözüm: Yüzde bileşimi verilen maddeler için öncelikle temel olarak 100 g madde alınır. Temel olarak 100 g madde alılınırs bu maddenin içinde; 56,6 g K 8,7 g C ve 34,7 g O bulunur. 1 mol K 1,45 mol K 39 g K 1 mol C ? mol C 8,7 g C x 0,73 mol C 12 g C 1 mol K ? mol O 34,7 g O x 2,17 mol O 16 g 0 K1,45C 0,73O 2,17 K1,45/ 0,73C 0,73/ 0,73O 2,17 / 0,73 K1,98C1O 2,97 K 2CO3 ? mol K 56,6 g K x Kimyasal Formüllerin Bulunması İyonik bileşiklerin gerçek molekül formülü yazılamaz. Sadece en basit formülleri yazılabilir. Çünkü katyonların etrafı çok sayıda anyonla, anyonların etrafı da çok sayıda katyonla sarılarak kristal örgü oluşturur. Örneğin sodyum klorür bileşiğinde klorür iyonları 6 sodyum iyonu ile, sodyum iyonları da 6 klorür iyonları ile sarılı bulunmaktadır. Bu yüzden sodyum klorürün en basit formülü NaCl şeklinde yazılabilir. Aynı şekilde ağ kovalent bağlı bileşikler de, sadece en basit formülle gösterilebilmektedir. Örneğin kuvarz SiO2 gibi. Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Denklem; reaksiyona giren (reaktif) ve reaksiyon sonucu oluşan maddelerin (ürünler) cins ve miktarlarını belirten semboller topluluğudur. Denklemlerde yer alan maddelerin formüllerinin arkasına o bileşiğin hangi durumda olduğunu belirten işaretler konur, (k:katı, kristal); (s:sıvı); (g:gaz); (amorf); (aq:sulu çözelti). Bir kimyasal denklemin aşağıdaki sorulara cevap vermesi gerekir. 1- Kaç molekül? 2- Kaç mol? 3- Kaç gram başlangıç maddesi veya maddelerinden? 4- Kaç molekül? (ürün) 5- Kaç mol? (ürün) 6- Kaç gram ürün oluşur? Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Reaksiyon denklemleri elektron alış-verişi olmayan reaksiyonlar ve elektron alış verişi olan reaksiyonlar olmak üzere iki grupta toplanabilir. Elektron alışverişi olan reaksiyonlar yükseltgenme (oksidasyon)-indirgenme (redüksiyon) reaksiyonları veya redoks reaksiyonları olarak adlandırılır. Reaksiyon denklemleri; molekül denklemi ve iyon denklemi olmak üzere iki şekilde yazılabilir. NaCl(aq) + AgNO3(aq) → AgCl(k) + NaNO3(aq) (molekül denklemi) Na+(aq) + Cl-(aq) + Ag+(aq) + NO3-(aq) → AgCl(k) + Na+(aq) + NO3-(aq) (iyon denklemi) Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Redoks içermeyen reaksiyonlar Redoks içermeyen reaksiyonlar, bileşiklerin birleşmesi, ayrışma, yer değiştirme, sulu çözeltilerde eş değiştirme reaksiyonlarıdırlar. 1- Bileşiklerin birleşmesi: SO3(g) + H2O(s) → H2SO4(s) NH3(g) + HCl(g) → NH4Cl(k) SO2(g) + NaOH(g) → NaHSO3(aq) 2- Ayrışma (decomposition): NH4Cl(k) → NH3(g) + HCl(g) CaCO3(k) → CaO(k) + CO2(g) Mg(OH)2(k) → MgO(k) + H2O(g) 3- Redoks olmayan yerdeğiştirme: CaCO3(k) + SiO2(k) → CaSiO3(s)+CO2(g) Daha az uçucu olan oksit (SiO2) daha uçucu olan (CO2)' nin yerine geçer. Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Redoks içermeyen reaksiyonlar Redoks içermeyen reaksiyonlar, bileşiklerin birleşmesi, ayrışma, yer değiştirme, sulu çözeltilerde eş değiştirme reaksiyonlarıdırlar. 4- Sulu çözeltide eş değiştirme reaksiyonları: Na2SO3(aq) + 2 HCl(aq) → 2 NaCl(aq) + SO2(g) + H2O(s) AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(k) + NaNO3(aq) (çökelti oluşumu) 5- Eşdeğiştirme reaksiyonlar: Al2S3(k) + 6 HCl(aq) → 2 AlCl3(aq) + 3 H2S(g) (H2S oluşumu) NaCl(k) + (der)H2SO4(aq) → NaHSO4(k) + HCl(g) (HCl oluşumu) Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Redoks reaksiyonları ve yükseltgenme sayıları Yükseltgenme-indirgenme (redoks) reaksiyonları kimya biliminin bütün dallarında ayrı bir konu olarak incelenmektedir. Redoks reaksiyonlarının stokiometrisi, genel olarak, diğer reaksiyonlarınkinden daha karışıktır. Elektron alış verişi olmayan reaksiyonlar, reaksiyona girenlerin ve ürünlerinin atom ve mol sayıları göz önüne alınarak kolayca denkleştirilebilir. Fakat redoks reaksiyonlarının denkleştirilmesi, daha zor olduğundan iki yöntem geliştirilmiştir: 1- Yüksetgenme sayısı değişmesi yöntemi, 2- İyon-elektron yöntemi, Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Redoks reaksiyonları ve yükseltgenme sayıları Yükseltgenme-indirgenme için kısaca elektron alış-verişi denir. Yükseltgenme; bir atomun veya iyonun yükseltgenme sayısının artması ve indirgenme bir atomun veya iyonun yükseltgenme sayısının azalmasıdır. Yükseltgenme sayısında artma olan atoma veya bunu içeren bileşiğe indirgen, yükseltgenme sayısında azalma olan atoma veya bunu içeren bileşiğe yükseltgen denir. Yükseltgenme sayısı, bir atomun sahip olmuş göründüğü elektron yükü olarak tanımlanır ve yükseltgenme basamağı adı da verilir. Basit redoks reaksiyonları iki elementin birleşmesi, bir bileşik ve bir elementin açığa çıkarılması, bölünme ve iyonlar arasındaki elektron alışverişidir. Basit redoks reaksiyon türlerine örnek vermek gerekirse; Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Redoks reaksiyonları ve yükseltgenme sayıları 1- İki elementin bir bileşik vermek üzere birleşmesi: 2 Mg(k) + O2(g) → 2 MgO Ti (k) + 2 Cl2(g) → TiCl4 2- Bir bileşik ile bir elementin birleşmesi: 4 FeO(k) + O2(g) → 2 Fe2O3(k) 2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2 (g) CO(g) + Cl2(g) → COCl2(g) 3- Ayrışma (decomposition): 2 HgO(k) → 2 Hg(s) + O2(g) 2 KNO3(k) → 2 KNO2(k) + O2(g) (NH4)2Cr2O7(k) → N2(g) + Cr2O3(k) + 4 H2O(g) Kimyasal Reaksiyonlar ve Reaksiyon Denklemleri Redoks reaksiyonları ve yükseltgenme sayıları 4- Bir bileşikten bir elementin başka bir element tarafından açığa çıkarılması: 2 Na(k) + 2 H2O(s) → H2(g) + 2 NaOH(aq) CuO(k) + H2(g) → Cu(k) + H2O(g) 5- Bölünme (Disproportionation): Bir elementin kendi kendini indirgeyip, yükseltgenmesi. Cl2(g) + H2O(s) → HCl(aq) + HOCl(aq) 6- Sulu çözeltide metal iyonlar arasında elektron alışverişi: 2 Fe3+ + Sn2+ → 2 Fe2+ + Sn4+ Reaksiyon Denklemlerinin Denkleştirilmesi Bir kimyasal denklemde kütlelerin korunumu ilkesi geçerlidir. Buna göre denklemin bir tarafındaki atomların toplam sayısı, öbür taraftaki atomların toplam sayısına eşittir. Redoks olmayan denklemlerin denkleştirilmesi, redoks denklemlerinin denkleştirilmesinden daha basittir. Redoks olmayan reaksiyon denklemlerinin denkleştirilmesi Redoks olmayan reaksiyon denklemleri deneme-yanılma yoluyla denkleştirilir. Kimyasal formüllerdeki atom sayıları sabit olduğundan öncelikle kimyasal formüllerin atom sayılarına bakılarak denklem denkleştirilir. Örnek: Ca(OH)2(aq) + HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(s) denklemini denkleştiriniz. Reaksiyon Denklemlerinin Denkleştirilmesi Redoks olmayan reaksiyon denklemlerinin denkleştirilmesi Ca(OH)2(aq) + HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(s) Çözüm: Her iki tarafta da önce kalsiyum atomlarına bakılır. Her iki tarafta da birer tane var. Kütlenin korunumu ilkesine göre zaten her iki tarafta da eşit sayıda kalsiyum atomu bulunuyor. Klorür iyonlarına gelince denklemin sağ tarafındaki kalsiyum klorür iki tane klorür içeriyor ve sol tarafta bir klorür içeren hidrojen klorürden iki tane alarak klorür sayıları eşitlenir. Oksijen atomlarına gelince, kalsiyum hidroksitte iki tane oksijen atomu bulunduğundan, sağ taraftaki sudan iki tane alınır. Hidrojen atomlarının da böylece kendiliğinden eşitlendiği görülür. Denklemin son şekli aşağıdaki gibidir. Ca(OH)2(aq) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + 2 H2O(s) Reaksiyon Denklemlerinin Denkleştirilmesi Redoks denklemlerinin denkleştirilmesi Redoks denklemlerinin denkleştirilmesinde iki yönteme başvurulduğu daha önce belirtilmişti. Bu yöntemlerden sadece yükseltgenme sayılarının değişimi yöntemi burada incelenecektir. İyon-elektron yöntemi ise iyon dengelerini konu alan bölümde incelenecektir. Yükseltgenme sayısı değişmesi yöntemi: Bu yöntem aşağıdaki basamaklar sırasıyla izlenerek uygulanabilir. 1- Her atomun yükseltgenme sayısı, denklemde altına yazarak belirtilir. 2- Yükseltgenme sayısı değişen atomlar bulunur ve atom başına alınan ve verilen elektron sayısı belirlenir. 3- Bileşikte element atomu sayısı birden fazlaysa, bileşik formülü başına alınan ve verilen elektron sayısı bulunur. 4- Alınan ve verilen elektron sayısı, yükseltgen ve indirgen atom ve/veya bileşiklere uygun katsayılar yazarak eşitlenir. 5- Kütlenin korunumu ilkesine göre diğer katsayılar koyulur. Reaksiyon Denklemlerinin Denkleştirilmesi Redoks denklemlerinin denkleştirilmesi Çözüm: Örnek: Cu(k) + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O redoks denklemini denkleştiriniz. Çözüm: 1- Cu + H N O3 Cu ( N O3)2 + N O + H2 O 0 +1 +5 -2 +2 +5 -2 +2 -2 +1 -2 2- Cu0 - 2 e- Cu2+ N5+ + 3 e- N2+ 3- 3/Cu0 - 2 e- Cu2+ 2/N5+ - 3 e- N2+ 3 Cu0 - 6 e- 3 Cu2+ 2 N5+ + 6 e- 2 N2+ O halde; 3 Cu + HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + H2O 4- Sağ tarafta N, hem Cu(NO3)2 de ve hem de NO de olduğundan toplam sayısı, sol taraftaki HNO3'e katsayı verilir; o halde HNO3 katsayısı 8 ve dolayısıyla sağ tarafta H2O katsayısı 4 olmalıdır. 3 Cu + 8 HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O Adlandırma Bileşikleri adlandırmada iki sistem vardır. Bu sistemler IUPAC (Uluslararası Kimyacılar Birliği) tarafından konulan adlandırma sistemi ve geleneksel sistemdir. Her iki adlandırmaya göre katyon adı önce, anyon adı sonra söylenir. Bileşik adı söylenirken iyon, anyon, katyon gibi ekler kullanılmaz. Yükü sabit olan katyonların bileşiklerinin adlandırılması her iki sistemde de aynıdır. NaBr Sodyumklorür CaSO4 Kalsiyumsülfat AlPO4 Aliminyumfosfat BaCl2 Baryumklorür Adlandırma Değişik yükseltgenme sayılarına sahip olabilen katyonların bileşiklerinin adlandırılması; Bileşik IUPAC adlandırması Geleneksel adlandırması FeCl2 demir-II-klorür ferroklorür FeCl3 demir-III-klorür ferriklorür Cu2O bakır-I-oksit kuprooksit CuO bakır-II-oksit kuprioksit SnSO4 kalay-II-sülfat stannosülfat Sn(SO4)2 kalay-IV-sülfat stannisülfat Bazen bileşikteki atom sayıları yunanca örneklerle verilir. Bu sayılar şu şekildedir. 1: mono 2: di 3: tri 4: tetra 5: penta 6: hekza 7: hepta 8: okta 9: nona 10: deka Adlandırma Bu tip adlandırmalara örnek olarak; N2O : diazot monoksit SO2 : kükürtdioksit N2O5 : diazot pentaoksit SO3 : kükürttrioksit ICl : iyot monoklorür MnO2 : mangandioksit(mangan-lV-oksit) ICl3 : iyot triklorür bileşikleri verilebilir. Asitlerin adlandırılmaları anyon adı sonuna asidi kelimesi getirilerek yapılır. HCl : Klorür asidi (klorik asit) HBr :Bromür asidi (bromik asit) H2SO4 : Sülfat asidi (sülfririk asit) H3PO4 : Fosfat asidi (fosforik asit) HNO3 : Nitrit asidi (nitrik asit) Reaksiyon Verimin Hesaplanması Bir kimyasal tepkime hiçbir zaman %100 gerçekleşemez. Tam olarak nitelendirilen denklemler bile kesinlikle çok az da olsa gerçekleşmediği bir miktara sahiptir. Genellikle inorganik maddeler arasındaki çökelme reaksiyonları tam reaksiyonlardır ve pratikte %100 gerçekleşir, verim de %100 olarak söylenir. Ancak tam gerçekleşmeyen reaksiyonlarda teorik olarak beklenen miktarda ürün alınamaz. Bu durumda ele geçen miktarı, teorik elde edilmesi gerekene bölüp yüzle çarparak %verim hesaplanır. Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: (CH3)3COH + HCl → (CH3)3CCl + H2O reaksiyonuna göre 74 gr tersiyer-butil alkolden 85g tersiyer butil klorür elde edilmiştir. Reaksiyon verimini hesaplayınız. Çözüm: Denkleme göre 74g (1 mol) tersiyer butil alkolden 92.5g (1 mol) tersiyer butil klorür elde edilmelidir. Bu durumda; Elde edilen miktar %Verim = x 100 Elde edilmesi gereken miktar 85 %Verim = x 100 %Verim = %91.9 92.5 Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: Bir reaksiyonda hesaplanan teorik verim 9,0 g'dır. Ancak elde edilen ürün ise 7,2 g'dır. Buna göre % verim nedir? Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: Aşağıdaki reaksiyon denklemi uyarınca 40 g klordan 24 g hidrojen klorür elde ediliyorsa reaksiyonun verimini hesaplayınız. H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g) Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: 2Fe (NO3)3 (suda) + 3Na2 S (suda) 2FeS (k) + S (k) + 6Na NO3 (suda) Reaksiyonuna göre, 82,1 g Na2S'den 32,5 g FeS oluşmaktadır. Yüzde verimi hesaplayınız.(Fe=56, S=32, Na=23, O=16, N=14) Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: PbS (k) + 2PbO(k) 3Pb (k) + SO2 (g) Reaksiyonuna göre, 625 g kurşun elde edilmişse, oluşan kükürt dioksit kaç gramdır? Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: KClO3 (k) + 3KNO2 (k) 3KNO3 (k) + KCl (k) Reaksiyonuna göre 25,0 g KClO3 'tan kaç mol KNO3 elde edilir? 10,1 mol KNO2 ile reaksiyona girecek KClO3 'ın gram miktarı nedir? Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: Yukarıdaki reaksiyonu gerçekleştirmek üzere 6,00 kg CaF2 , aşırı miktarda H2SO4 ile reaksiyona sokulduğunda, 2,86 kg HF elde edilmektedir. (a) Teorik, (b) gerçek, (c) yüzde verimi hesaplayınız? Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: Yukarıdaki denkleme göre, 5.00 g Al'dan 8,44 g Al2O3 elde edilmiştir. Yüzde verimi hesaplayınız. Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: Oldukça fazla miktarda suyun içine CaC2 (kalsiyum karbür) karıştırıldığında 28.3 g asetilen gazı (C2H2) elde ediliyor. Aşağıdaki reaksiyona göre asetilenin yüzde verimini hesaplayınız.(CaC2 = 64.10 g/mol, C2H2: 26.04 g/mol) CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2 Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: Cl2 ve F2 fazları arasında gerçekleşen tepkimede 1,5 mol Cl2 kullanıldığı zaman 238,2 g ClF3 gazı elde edilmiştir. Tepkime denklemini yazıp, denkleştirerek teorik ve yüzde verimi hesaplayınız. Reaksiyon Verimin Hesaplanması Örnek: Katı haldeki Al ve I2 arasında gerçekleşen tepkimede katı halde AlI3 elde edilmektedir. Tepkime denklemini yazıp denkleştirerek a) 1,50 mol Al ve 3,0 mol I2 b) 1,5 g Al ve 3,0 g I2 ile başlayan tepkimelerde artan madde var mıdır, varsa hangisinden ne kadar artmıştır. Isı Ölçümleri Kimyasal bir tepkime sırasında enerji soğurulur yada açığa çıkarılır. Bu enerji değişimleri ile ilgili hesaplamalar, tepkimeye giren maddelerin kütleleri ile ilgili yapılan hesaplamalar kadar önemlidir. Kimyanın, kimyasal ve fiziksel değişmeler ile açığa çıkan veya soğurulan ısıyı, diğer bir deyişle ısı değişimlerini inceleyen dalına termokimya denir. Isı enerjisi dahil tüm enerji türlerinin uluslararası sistemde birimi Joule' dür. Bununla beraber kimyacılar geçmişte genellikle ısı birimi olarak kalori kullanmışlardır. Bir maddenin özgül ısısı, bu maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 oC yükseltmek için gerekli olan ısı miktarı olarak tanımlanır. Kalori ise şöyle tanımlanmaktadır. 1 kalori; 1 gram suyun sıcaklığını 14.5 oC' den 15.5 oC' ye yükseltmek için gerekli olan ısı miktarı olarak tanımlanmaktadır. Isı Ölçümleri Joule, suyun özgül ısısından daha iyi bir karşılaştırma birimi olup çok hassas elektriksel yöntemlerle volt-kulon birimi olarak ölçülmektedir. Bugün kalorinin Joule cinsinden eşdeğeri tam olarak 1 kalori = 4.184 Joule eşitliği ile verilmektedir. Ancak burada birkaç noktaya dikkat edilmelidir. 1- Joule ve kalori termokimyasal değerlerin ölçümü için oldukça küçük birimlerdir. Böyle değerler genellikle kilojoule veya kilokalori olarak belirtilir. 2- Uluslararası ağırlıklar ve ölçümler komitesi tüm enerji ölçümlerinin Joule'e dayalı olmasını ve kalori biriminin kullanılmamasını önermektedir. a) Kalori cinsinden bir değer joule'e çevrilirken (4.184 J/1cal) ile çarpılır. b) Kilokalori cinsinden verilen bir değer kilo-joule çevrilirken (4.184 kj/kcal) ile çarpılır. 3- Suyun donma noktası ile kaynama noktası arasındaki herhangi bir sıcaklık aralığında suyun özgül ısısı sabit olarak (4.184 J/goC) veya (1.00 kal/goC) kabul edilebilir. Isı Ölçümleri Herhangi bir maddenin ısı kapasitesi (C), bu maddenin belirli bir kütlesinin sıcaklığını 1 oC yükseltmek için gerekli olan ısı miktarı olarak tanımlanan özgül ısı yukarıdaki tanıma göre 1 gram maddenin ısı kapasitesidir. Buna göre; C= (kütle)(özgül ısı) eşitliği yazılabilir. Suyun özgül ısısı 4.18 J/goC olduğundan 500 g suyun ısı kapasitesi; C = (500 g) (4.18 J/goC) = 2090 J/oC = 2.09 kJ/oC dir Buna göre bu suyun sıcaklığını her bir derece arttırmak için gerekli olan ısı miktarı 2.09 kj dür. Bir genelleme yapıldığında ise; q = C (t2-t1) bağıntısı elde edilir. Burada q, örnek tarafından soğurulan ısıyı, C örneğin ısı kapasitesini, t1 örneğin ilk sıcaklığını ve t2 örneğin son sıcaklığıdır. Bu bağıntı yardımıyla herhangi bir cismin ısı kapasitesi bilindiği taktirde bir sıcaklıktan başka bir sıcaklığa geçmesi için alması veya vermesi gerekli olan ısı miktarı hesaplanabilir. KAYNAKLAR 1- Modern Üniversite Kimyası, C.E. MORTIMER, Çeviri: Prof.Dr. Turhan ALTINATA v.d. Çağlayan Kitabevi, 1989. 2- Temel Üniversite Kimyası, Prof.Dr.Ender ERDİK, Prof.Dr. Yüksek SARIKAYA, Gazi Kitabevi, 2009. 3- Genel Kimya, Prof.Dr. Baki HAZER, Karadeniz Teknik Üniversitesi Yayınları, 3.Baskı, Trabzon, 1995. 4- Temel Kimya, Prof.Dr.Ali Osman AYDIN, Prof. Vahdettin SEVİNÇ, Değişim Yayınları, Sakarya 5- Genel Kimya, Sabri ALPAYDIN, Abdullah ŞİMŞEK, Nobel Yayınları, 2012. 6- Fen ve Mühendislik Bölümleri İçin Kimya, R.CHANG, Çeviri: A.Bahattin SOYDAN ve A.Zehra AROĞUZ, Beta Yayınları, İstanbul, 2000. 7-Muhtelif web sayfaları.