Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

1 GAZLAR Kaynak: Fen ve Mühendislik Bilimleri için KİMYA Raymond Chang.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "1 GAZLAR Kaynak: Fen ve Mühendislik Bilimleri için KİMYA Raymond Chang."— Sunum transkripti:

1 1 GAZLAR Kaynak: Fen ve Mühendislik Bilimleri için KİMYA Raymond Chang

2 C ve 1 atmosfer de gaz halinde bulunan elementler

3 3

4 4 Gazlar içinde bulundukları kabın şeklini alırlar. Maddenin en fazla sıkıştırılabilen halidir. Gazlar aynı kapta bulundukları diğer gazlar ile her oranda tamamen karışır. Yoğunlukları sıvlardan da katılardan da düşüktür. Gazların Fiziksel Özellikleri NO 2 gazı

5 5 Basınç Birimleri 1 paskal (Pa) = 1 N/m 2 1 atm = 760 mmHg = 760 torr 1 atm = 101,325 Pa Basınç = Kuvvet Alan

6 Barometrik Basınç Standart Atmosferik (Barometrik) Basınç 1.00 atm =760 mmHg, 760 torr kPa bar mbar Atmosferik (Barometrik) Basınç) δHg = g/cm3 (0°C) g = m/s2 Evangelista Torricelli, 1643

7 Manometreler Gaz Basıncı Barometrik Basınca Eşittir Gaz Basıncı Barometrik Basınçtan Büyüktür Gaz Basıncı Barometrik Basınçtan Küçüktür Açık uçlu manometre ile gaz basıncının ölçülmesi

8 Basit Gaz Kanunları Boyle 1662 P α 1 V PV = Sabit BasınçBasınç Hacim Sabit sıcaklıkta, sabit miktardaki gazın hacmi basıncı ile ters orantılıdır.

9 Sıcaklığı ve miktarı sabit olan bir gazın basıncı ile hacminin çarpımı da sabittir. sabit ise P x V = k ( k sabit bir sayı) ya da Sıcaklığı ve miktarı sabit olan bir gazın basıncı ile hacmi ters orantılıdır. sabit ise P a V -1

10 10 P  1/V P x V = sabit P 1 x V 1 = P 2 x V 2 Boyle Yasası Basınç sb. Gaz miktarı sb.

11 11 ÖRNEK 726 mmHg basınç altında 946 mL hacme sahip olan bir klor gazı (Cl 2 ) örneğinin hacmini (sabit sıcaklıkta) 154 mL ye düşürmek için ne kadar basınç uygulanmalıdır? P 1 x V 1 = P 2 x V 2 P 1 = 726 mmHg V 1 = 946 mL P 2 = ? V 2 = 154 mL P 2 = P 1 x V 1 V2V2 726 mmHg x 946 mL 154 mL = = 4460 mmHg P x V = sb.

12 Örnek Gazlarda Basınç-Hacim İlişkisi – Boyle Kanunu. P 1 V 1 = P 2 V 2 V2 =V2 = P1V1P1V1 P2P2 = 694 L V tank = 644 L Başlangıç Koşulları 21.5 atm Son Durum 1.5 atm

13 13 Basınç arttığında Hacim azalır Gaz Basıncı ve Hacmi Arasındaki İlişki

14 Charles Kanunu Charles 1787 Gay-Lussac 1802 V α T V = b T Sıcaklık ( o C) Hacim (mL) Sıcaklık (K) Sabit basınçtaki, belirli miktar bir gazın hacmi sıcaklıkla doğru orantılıdır. Mutlak Sıcaklık eşeli veya Kelvin eşeli: o C veya 0 K, T(K)= t( o C)

15 "Basıncı (P) ve miktarı (n) sabit olan bir gazın; hacmi (V) ile mutlak sıcaklığı (T) doğru orantılıdır.“ Bu olayı şöyle sembolize edebiliriz: sabit ise V a T

16 16 Sıcaklık T arttığındaHacim V artar Sabit basınçta gaz hacmi ve sıcaklık arasındaki ilişki

17 17 Sabit basınçta gaz hacmi ve sıcaklık arasındaki ilişkinin grafiksel olarak gösterimi V  TV  T V = sb. x T yani V/T sabit V 1 /T 1 = V 2 /T 2 T (K) = t ( 0 C) Charles & Gay-Lussac Yasası Sıcaklıklar mutlaka Kelvin cinsinden alınmalıdır.

18 18 ÖRNEK Bir karbon monoksit gazı (CO) örneği C de3,20 L hacim kapladığına göre basınç sb. Tutulmak şartıyla hangi sıcaklıkta 1,54 L yer kaplar? V 1 = 3.20 L T 1 = K V 2 = 1.54 L T 2 = ? T 2 = V 2 x T 1 V1V L x K 3.20 L = = 192 K V 1 /T 1 = V 2 /T 2 T 1 = 125 ( 0 C) (K) = K

19 Gay – Lussac Kanunu "Hacmi ve miktarı sabit olan bir gazın, basıncıyla (P) mutlak sıcaklığı (T) doğru orantılıdır.“ Bunu şöyle formüle edebiliriz; sabit ise P a T

20 Standart (Normal) Basınç ve Sıcaklık Gazların özellikleri şartlara bağlıdır. Normal Koşullar tanımı: P = 1 atm = 760 mm Hg T = 0°C = K

21 21 Avogadro Yasası V  mol sayısı (n) Bir gazın hacmi ile mol sayısı ile doğru orantılı olup V = sb x n yada V/n=sb. V 1 / n 1 = V 2 / n 2 Sabit sıcaklık Sabit basınç

22 22 Örnek Amonyağın oksijen ile yanması sonucu aşağıdaki reaksiyon gereği azot oksit (NO) gazı oluşur. 1 mol amonyağın yanması sonucunda sabit sıcaklık ve basınçta oluşan NO hacmini bulunuz. 4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2 O 1 mol NH 3 1 mol NO T ve P sabit 1 hacim NH 3 1 hacim NO

23 23 GAZ KANUNLARINA TOPLU BAKIŞ Boyle Kanunu

24 24 Charles Kanunu

25 25 Avogadro Kanunu

26 26 Ideal Gaz Denklemi Charles Kanunu: V  T  (n ve P ) Avogadro Kanunu: V  n  (P and T) Boyle Kanunu: P  (n ve T sabit) 1 V V V  nT P V = sabit x = R nT P P R gaz sabiti PV = nRT

27 C ve 1 atm standart sıcaklık ve basınç olarak kabul edilir. PV = nRT R = PV nT = (1 atm)(22,414L) (1 mol)(273,15 K) R = 0, L atm / (mol K) Deneyler bu koşullarda 1 mol ideal gazın 22,414 L hacim kapladığını göstermiştir.

28 Genel Gaz Eşitliği R =R = = P2V2P2V2 n2T2n2T2 P1V1P1V1 n1T1n1T1 = PsVsPsVs nsTsnsTs PiViPiVi niTiniTi Bu denklem genellikle bir veya iki gaz özelliği sabit olduğu koşullarda uygulanılır ve denklem bu sabitler yok edilerek basitleştirilir.

29 İdeal Gaz Eşitliğinin Uygulaması Mol veya Kütle olarak gaz miktarı veriliyormu veya soruluyormu Genel Gaz Denklemini birleşik gaz denklemine indirgeyerek kullanınız. PiVi = PsVs Ti Ts Vi=Vs Pi = Ps Ti Ts Hayır Evet Eğer Gaz kütlesi sabitse İdeal Gaz Denklemini Kullanınız PV=nRT Eğer Gazın kütlesi değişiyorsa Genel Gaz denklemini kullanınız PiVi = PsVs niTi nsTs Boyle Kanunu PiVi = PsVs Ti=Ts Vi = Vs Ti Ts Pi = Ps

30 30 Örnek Standart koşullarda 49,8 g HCl (g) nın hacmini L cinsinden hesaplayınız. PV = nRT V = nRT P T = 0 0 C = K P = 1 atm n = 49.8 g x 1 mol HCl g HCl = 1.37 mol V = 1 atm 1,37 mol x 0,0821 x 273,15 K Latm molK V = 30,7 L

31 31 Argon ampullarde flmanın buharlaşmasını engellemek için kullanılan bir inert gazdır C de 1,20 atm basınçta Ar içeren bir ampul ışık verirken ısınıyor ve sıcaklığı 85 0 C ye ulaşıyor. Ar gazının son basıncını atm cinsinden bulunuz. PV = nRT n, V ve R SABİTTİR. nR V = P T = sabit P1P1 T1T1 P2P2 T2T2 = P 1 = 1.20 atm T 1 = 291 K P 2 = ? T 2 = 358 K P 2 = P 1 x T2T2 T1T1 = 1,20 atm x 358 K 291 K = 1,48 atm

32 Mol Kütlesi Heaplanması PV = nRT ve n = m M PV = m M RT M = m PV RT m( verilen miktar) M(Mol Kütlesi)

33 Gazların Yoğunlukları PV = nRT ve d = m V PV =PV = m M RT MP RT V m = d =, n = m M Katı ve sıvı yoğunlukları ile gaz yoğunluğu arasında önemli iki fark vardır. 1- Gaz yoğunlukları önemli ölçüde basınç ve sıcaklığa bağlıdır; basınç arttıkça artar ve sıcaklık arttıkça azalır. Sıvı ve katıların yoğunlukları da sıcaklığa bağlı olmakla birlikte basınca çok az bağlıdır 2- Bir gazın yoğunluğu onun mol kütlesi ile orantılıdır. Sıvı ve katıların yoğunlukları ile mol kütleleri arasında hiçbir ilişki yoktur.

34 34 ÖRNEK 2,10-L lik bir tankta 1,00 atm ve 27 0 C de bulunan 4,65 g lık gazın mol tartısını hesaplayınız. dRT P M = d = m V 4,65 g 2,10 L = = 2,21 g L M = 2,21 g L 1 atm x 0,0821 x 300,15 K Latm molK M = 54,5 g/mol

35 Kimyasal Reaksiyonlarda Gazlar Stokiyometrik faktörlerin gaz miktarlarıyla olan ilişkisi diğer girenler veya ürünlerinki ile aynıdır. Ideal gaz eşitliği gazların kütle, hacim, sıcaklık ve basınç hesaplamalarında kullanılır. Birleşik gaz kanunu diğer gaz kanunları ile geliştirilebilir.

36 Birleşen Hacimler Kanunu Tepken ve ürünlerin yada bunların bazılarının gaz olduğu tepkimelerde stokiyometrik hesaplamalar oldukça basittir. 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) 2 mol NO + 1 mol O 2 (g) 2 mol NO 2 (g) T ve P nin sabit olduğunu varsayınız, bu durumda bir mol gaz belli 1V hacmini, 2 mol gaz 2V hacmini ve 3 mol gaz 3V hacmini kaplayacaktır 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) 2 L NO(g) + 1 L O 2 (g) 2 L NO 2 (g)

37 37 Dalton’un Kısmi Basınçlar Yasası V ve T sabittir. P1P1 P2P2 P total = P 1 + P 2

38 38 Hacmi V olan bir kapta A ve B gibi iki gaz olduğunu varsayalım. P A = n A RT V P B = n B RT V n A A nın mol sayısı n B B nin mol sayısı P T = P A + P B X A = nAnA n A + n B X B = nBnB n A + n B P A = X A P T P B = X B P T P i = X i P T Mol fraksiyonu (X i ) = nini nTnT

39 39 ÖRNEK Bir doğal gaz örneği 8,24 mol metan (CH 4 ), 0,421 mol etan (C 2 H 6 ) ve 0,116 mol propan (C 3 H 8 ) içermektedir. Toplam basınç 1,37 atm ise propanın kısmi basıncını bulunuz. P i = X i P T X propan = 0,116 8,24 + 0, ,116 P T = 1,37 atm = 0,0132 P propan = 0,0132 x 1,37 atm= 0,0181 atm

40 2KClO 3 (s) 2KCl (s) + 3O 2 (g) P T = P O + P H O 22 Daltonun Kısmi Basınçlar Kanunu ile su üzerinde toplanan bir gazın hacmi belirlenebilir. Potasyum klorat ın mangan dioksit varlığında ısıtılması sonucunda oksijen gazı elde edilir. Şişe O 2 ile dolmaya başlar ve gaz hacmi kadar su dışarıya itilir. Bu şekilde elde edilen O 2 (g) bir miktar da su buharı içermektedir.

41 41 Sıcaklığın fonksiyonu olarak suyun buhar basıncı

42 42 Gaz Kanunlarının Uygulanması Gazların Sıkıştırılabilirliği = BOŞLUK Boyle Kanunu P  kabın duvarına çarpma hızı Çarpma hızı  yoğunluk Hacim ile yoğunluk ters orantılıdır. P  1/V Hacim azaldıkça basınç artar. Charles Kanunu P a kabın duvarına çarpma hızı Çarpma hızı  ortalama kinetik enerji Ortalama kinetik enerji  T P  TP  T

43 43 Avogadro Kanunu P α kabın duvarına çarpma hızı Çarpma hızı  yoğunluk Yoğunluk  n P  nP  n Dalton un Kısmi Basınçlar Yasası Moleküller birbirini çekmiyor ve itmiyorsa, bir gazın basıncı diğer gazın varlığından etkilenmez. Toplam basınç tek tek gaz basınçlarının cebirsel toplamına eşittir. P total =  P i

44 44 İdeal Davranıştan Sapma 1 mol ideal gaz PV = nRT n = PV RT = 1.0 Repulsive Forces Attractive Forces

45 45 Moleküller arası etkileşimin gaz basıncına etkileri

46 46 Van der Waals denklemi İdeal olmayan gaz için P + (V – nb) = nRT an 2 V2V2 () } Düzeltilmiş basınç } Düğzeltilmiş hacim


"1 GAZLAR Kaynak: Fen ve Mühendislik Bilimleri için KİMYA Raymond Chang." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları