kimyasal hesaplamalar konu anlatımı-1

1
KİMYASAL HESAPLAMALAR KONU ANLATIMI-1
MOL KAVRAMI
Bağıl Atom Kütlesi
Maddeyi oluşturan taneciklerin (atom, molekül ve iyon) kütleleri, bilinen yöntemlerle tek tek ölçülemeyecek kadar küçüktür. Bu nedenle bir
karşılaştırma atomu seçilerek diğer atomların kütleleri karşılaştırma atomuna göre belirlenir. Karşılaştırmayla bulunan atom kütlelerine bağıl atom
kütlesi denir. Bağıl atom kütlesi yerine kısaca atom kütlesi ya da atom kütlesi ile eş anlamlı olan atom ağırlığı terimleri de kullanılır. Karşılaştırma
atomu olarak hidrojen elementi seçilmiş ve 1 gram hidrojenle birleşen diğer elementlerin hangi oranda birleştiği incelenerek bulunmuştur.
Örneğin HF bileşiğinde 1 gram hidrojenle birleşen flor elementi 19 gramdır. Bu durumda hidrojen atomunun kütlesi 1 birim kabul edilirse F
elementinin bağıl atom kütlesi 19 birim olur.
Hidrojenle bileşik yapmayan elementlerin bağıl atom kütlelerini hidrojenle bileşik yapan ortak başka atomun bağıl atom kütlesi ile karşılaştırılarak
buldular. Ayrıca bağıl atom kütlesi hesaplamasında hidrojenin kullanılması sağlıksız sonuçlar verdiğinden bir süre sonra oksijen elementi
karşılaştırma olarak kullanılmıştır. Fakat oksijen doğada 16O, 17O, 18O kütle numaralarına sahip atomların karışımı olarak bulunmasından dolayı
oksijen elementinin de kullanılmasından vazgeçilmiştir.
Atomların kütlelerini ölçmek için standart kütle birimleri çok büyük olacağından atom kütlelerini ölçmek amacıyla yeni bir kütle birimi
geliştirilmiştir. 1 atomik kütle birimi (akb) bir tane karbon-12 atomunun kütlesinin on ikide biri olarak tanımlanır.akb, Dalton veya evrensel kütle
birimi olarak da bilinir. Buna göre 1 karbon atomunun kütlesi 12 akb,1 hidrojen atomunun kütlesi 1 akb, 1 oksijen atomunun kütlesi 16 akb'dir.
Laboratuvarlarda incelenebilen miktarlardaki maddelerin pek çok sayıda atom ya da molekül içerdiğini biliyoruz. Kimyacılar, belirli sayıdaki taneciği
(atom, molekül, iyon) belirli bir birimle ifade etmişlerdir. Nasıl ki bir çift, bir düzine, bir deste gibi sayı sayma birimleri kullanılıyorsa, kimya
biliminde de sayı sayma birimi olarak mol kullanılır. Bağıl atom kütlesi kadar gram elemente bir mol denir.
Örneğin;
 6,02.1023 tane 24Mg atomu 24 gramdır.
 16 gram oksijen, 1 mol oksijendir.
6,02.1023 sayısına Avogadro sayısı denir. NA ile gösterilir.
6,02.1023 tane taneciğe (atom, molekül, iyon) yani Avogadro
 1 gram hidrojen, 1 mol hidrojendir.
sayısı kadar taneciğe 1 mol denir. Buna göre,
Mol birimi, Avogadro sayısı temel alınarak da tanımlanır. Avogadro 12C izotopunun
 6,02.1023 tane H2 molekülü 1 moldür.
12,00 gramında 6,02.1023 tane atom bulunduğunu belirlemiştir.
 6,02.1023 tane 12C atomu 12 gramdır.
 6,02.1023 tane CH4 molekülü 1 moldür.
6,02.1023 tane 14N atomu 14 gramdır.
 6,02.1023 tane NaCl taneciği 1 moldür.
Bazen mol yerine; tek atomlu elementlerde atom-gram, kovalent yapılı bileşiklerde molekülgram, iyonik yapılı bileşiklerde formül-gram, iyonlarda
iyon-gram kavramları kullanılır.
1 atom - gram H = 1 mol H atomu = 6,02.1023 tane H atomu
 6,02.1023 tane 24Mg atomu 24 gramdır. 1 molekül - gram H2 = 1 mol H2 molekülü = 6,02.1023 tane H2 molekülü
 6,02.1023 tane 24Mg atomu 24 gramdır. 1 formül-gram NaCl = 1 mol NaCl bileşiği = 6,02.1023 tane NaCl formül birimi
 6,02.1023 tane 24Mg atomu 24 gramdır. 1 iyon - gram H+ = 1 mol H+ iyonu = 6,02.1023 tane H+ iyonu
Bütün elementlerin 1 mollerinde 6,02.1023 tane atom vardır. Bazı maddeler ise moleküler yapıdadır. Oksijen elementi denildiğinde ''O''
anlaşılırken, oksijen molekülü denildiğinde ''O2'' anlaşılır. Her O2 molekülü 2 tane oksijen atomu içerir.
1 mol C2H4 = NA tane C2H4 molekülü molekülü = 2 mol C atomu =
2 mol CO2 = 2.NA tane CO2 molekülü molekülü = 2 mol C atomu = 2.NA tane
2 . NA tane C atomu = 4 mol H atomu = 4 . NA tane H atomu = 6
C atomu = 4 mol O atomu = 4. NA tane O atomu = 6 mol atom
mol atom = 6 . NA tane atom içerir.
= 6.NA tane atom içerir.
MOL KÜTLESİ
Bir elementin 1 mol atomunun (6,02.1023 tane atomunun) gram olarak kütlesine o elementin atom kütlesi denir. Atom kütlesinin değerleri sabittir.
Bu değerlerin o elementin atom-gram değerine eşit olduğu unutulmamalıdır. MA şeklinde gösterilen bu değerlerin birimi g/mol dür. Bir elementin
𝑀𝐴
1 tane atomunun kütlesine o atomun gerçek atom kütlesi denir. 1 tane atomun kütlesi ise
değerine eşittir.
𝑁𝐴
Atom kütlesi
Gerçek atom kütlesi (1 tanesinin kütlesi)
C
12 g/mol
12/NA gram
O
16 g/mol
16/NA gram
S
32 g/mol
32/NA gram
He
4 g/mol
4/NA gram
''Atom kütlesi'' ve ''bir atomun kütlesi'' kavramları birbirine karıştırılmamalıdır. Atom kütlesi, bir element için, ''1 mol atomunun kütlesi'' anlamında
kullanılmaktadır. Buna mol kütlesi de denilmektedir. Örneğin, 6,02.1023 tane C atomu = 1 mol C atomu = 12 gram C eşitliği yazılabilir. Oysa 1 tane C
atomunun kütlesi 12/6,02.1023 gramdır
1 C atomunun kütlesi 12 akb veya 12/6,02.1023 gramdır. Bu bilgilerden, 12 akb = 12/6,02.1023 gram 1 akb =1/6,02.1023 gram
6,02.1023 akb = 1 gram eşitliği elde edilir.
Proton sayısı aynı, nötron sayısı farklı atomlara izotop atomlar denir. Doğadaki elementlerden bir çoğu izotopları halinde bulunur. Bir elemente ait
bağıl atom kütlesi hesaplanırken tüm izotoplarının kütlesi dikkate alınır. Her bir izotopun kütlesi doğada bulunma yüzdesi oranında alınarak bu
değerler toplanır ve ortalama bağıl atom kütlesi elde edilir. Bir atomun bağıl atom kütlesi yaklaşık olarak o atomun kütle numarasına eşittir.
%𝑲𝑵𝟏+%𝑲𝑵𝟐+⋯.
Xort =
%𝑻
(%1 : 1. izotopun doğada bulunma yüzdesi) (KN1 : 1. izotopun kütle numarası)
Bir bileşiğin bir molünün kütlesi o bileşiğin mol kütlesidir. Bileşiğin mol kütlesi bileşiğin kimyasal formülünde bulunan atomların mol kütleleri ile
atom sayılarının çarpımlarının toplamına eşittir.
1 mol CO2 = (C : 12, O : 16)  12+ 16.2=44g’dır. 1 mol C2H6 = (C : 12, H : 1) 12 . 2 + 6 . 1 = 30 g'dır.
C2H6 bileşiğinin mol kütlesi 30 g/mol'dür. 6,02.1023 tane C2H6 molekülü 30 gramdır. 1 molekül-gram C2H6 30 gramdır.  1 tane C2H6 molekülü 30
akb'dir.1 tane C2H6 molekülü 30 / NA gramdır.
MOL HESAPLAMALARI
Tanecik Sayısı - Mol Sayısı İlişkisi
Tanecik sayısı verilirse;
Mol sayısı=
Verilen atom sayısı
Avogadro sayısı
Mol sayısı=
Verilen molekül sayısı
Avogadro sayısı
Mol Sayısı - Kütle İlişkisi
Kütleden yola çıkarak, kütlesi verilen bir taneciğin molü ya da molü verilen bir taneciğin kütlesi
Verilen kütle
n
Mol sayısı=
n=
bağıntısı ile hesaplanır.
Mol kütlesi
MA
Kütle ile ilgili hesaplamalarda yukarıdaki formül kullanılabileceği gibi oran - orantı kurularak işlem yapılabilir.
https://hasanfirat.com
2
KİMYASAL HESAPLAMALAR KONU ANLATIMI-1
Hacim - Mol Sayısı İlişkisi
Sıcaklığı 0°C, basıncı 1 atmosfer olan gazlara normal koşullardaki gazlar denilir. Sıcaklığı 25°C, basıncı 1 atmosfer olan gazlara oda koşullarındaki gazlar
denilir. Aynı koşullarda (aynı sıcaklık ve basınçta) hacimleri eşit olan gazların mol sayıları da eşittir. Avogadro kuralına göre, normal koşullarda gazların
1 molü 22,4 litre hacim kaplar. Bu kuraldan yararlanarak, normal koşullarda hacmi bilinen gazların molü hesaplanır.
Normal koşullarda ise;
Oda koşullarında ise;
Verilen hacim(L)
Verilen hacim(L)
Mol sayısı =
Mol sayısı =
22,4
Normal koşullarda, bir gazın öz kütlesi (g/L)  d =
n=
V
22,4
24,5
MA
22,4
bağıntısı, sadece normal koşullarda ve gazlar için uygulanabilir. Sıvı ya da katılar için uygulanamaz. Bir maddenin bir molünün hacmine molar
hacim denir. Katılar ve sıvıların molar hacimleri maddeden maddeye değişirken, gazların molar hacimleri aynı sıcaklık ve basınç şartlarında sabittir.
Karışım Problemleri
Birbirleri ile tepkime vermeyen ve farklı maddelerden oluşan karışımlara ait kütle, mol sayısı, tanecik sayısı gibi niceliklerden birinin toplamı verilerek,
o niceliğin karışımdaki maddeler için ayrı ayrı bulunması istenir. Verilen değerlerden yola çıkılarak iki bilinmeyenli iki denklem kurulur ve sorunun
çözümü yapılır.
KİMYASAL TEPKİMELER VE HESAPLAMALAR
Bir kimyasal değişme süreci olan kimyasal tepkimelerde, kimyasal bağların kırılması ve yeni kimyasal bağların oluşumu söz konusudur. Kimyasal
tepkimeler, atomların veya moleküllerin birbirleriyle etkileşmeleri sonucu gerçekleşir
Kimyasal Tepkime Denklemleri
Bir kimyasal tepkimede tepkimeye girenlerin ve oluşan ürünlerin semboller ile belirtilerek bir eşitlik halinde yazılmasına kimyasal denklemler adı
verilir. Kimyasal denklemlerde ok () işareti tepkimenin gerçekleştiği yönü, ok işaretinin solundaki maddeler tepkimeye girenleri (reaktif) ve sağındaki
maddeler ise tepkimede oluşan ürünleri (reaktan) ifade eder. Maddeler arasındaki etkileşim sonucu ısı çıkışı, renk değişimi, gaz çıkışı ve çökelek
oluşumu varsa kimyasal tepkime vardır denilebilir. Tepkimede yer alan maddelerin fiziksel halleri, denklemdeki sembol veya formüllerin sağ alt
köşesinde parantez içinde belirtilir.
Kimyasal tepkimeler denkleştirilirken;
 Atom sayıları, giren ve ürünlerdeki sembol ya da formüllerin önüne uygun katsayılar yazılarak eşitlenmeye çalışılır.
 En fazla sayıda atom içeren bileşiğin katsayısı 1 alınır. Daha sonra deneme yanılmayla maddelerin sadece katsayıları değiştirilerek atomların sayıları
eşitlenir.
 Denklemde farklı elementler haricinde oksijen (O) ve hidrojen (H) atomları da varsa bunların eşitlenmesi en sona bırakılır. Çift atomlu elementel
moleküllerde (O2, N2, F2, ...) atom sayısını bire indirecek kadar kesirli sayılar kullanılabilir.
Kimyasal tepkimelerde;
 Molekül sayısı dolayısıyla gaz tepkimelerinde aynı koşullarda hacim korunmayabilir.
Atomların sayısı ve cinsi korunur.
H2(g) + Cl2(g)  2HCl(g)
 Toplam kütle korunur.
(Molekül sayısı korundu.)
 Toplam proton sayısı ve nötron sayısı korunur.
2H2(g) + O2(g)  2H2O(g)
 Toplam elektron sayısı korunur.
(Molekül sayısı korunmadı.)
 Toplam yük korunur.
TEPKİME TÜRLERİ
Yanma Tepkimeleri
Bir maddenin oksijenle gerçekleştirdiği tepkimeye yanma denir. Yanma
Tüm organik bileşikler yanabilir. Yapısında C, H ve C, H, O içeren bileşikler
sonucunda yananmaddedeki elementlerin oksijenli bileşikleri elde edilir.
yakıldığındaCO2 ve H2O oluşur.
2Fe(k) +3/2O (g) Fe2O3(k)
C3H4(g) + 4O2(g)  3CO2(g) + 2H2O(g)
CS2(k) + 3O2(g) CO2(g) + 2SO2(g)
C2H5OH(s) + 3O2(g)  2CO2(g) + 3H2O(g)
H2S(k) 3/2O (g) H2O(g) + SO2(g)
C yakıldığında CO2 veya CO oluşurken, CO yakıldığında CO2 oluşur. S yakıldığında SO2 veya SO3 oluşur. CO2, SO3 ve soy gazlar yanmazlar.
Çözünme - Çökelme Tepkimeleri
Suda çözünen iyonik yapılı bileşikler karıştırıldığında çözeltide bulunan iyonlar etkileşerek suda çözünmeyen ve çökerek ayrılan katı bir madde
oluşturur. Bu olaya çökelti oluşumu, bu tür tepkimelere de çözünme - çökelme tepkimesi denir.
Pb(NO3)2(suda) + Na2S(suda)  PbS(k) + 2NaNO3(suda)
NaCl(suda) + AgNO3(suda)  AgCl(k) + NaNO3(suda)
Asit - Baz Tepkimeleri
Asit ve baz çözeltileri karıştırıldığında asit çözeltisindeki H+ iyonu ile baz çözeltisindeki OH– iyonu etkileşerek H2O oluşurken, çözeltide geri kalan
asidin ve bazın iyonları birleşerek tuz oluşturur. Yani bir asit ile bir bazın etkileşerek, tuz ve su oluşturduğu tepkimelerdir.
HNO3(suda) + NaOH(suda)  NaNO3(suda) + H2O(s)
2H3PO4(suda) + 3Ca(OH)2(suda)  Ca3(PO4)2(suda) + 6H2O(s)
Yükseltgenme - İndirgenme Tepkimeleri (Redoks Tepkimeleri)
Elektron alış - verişi ile yürüyen tepkimelere, yükseltgenme - indirgenme tepkimeleri veya redoks tepkimeleri adı verilir. Yanma tepkimelerinin tamamı
ile birleşme ve ayrışma tepkimelerinin büyük bir bölümü bu sınıfa girer.
https://hasanfirat.com