Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 1 of 41 BÖLÜM 6: GAZLAR Genel Kimya Petrucci Harwood Herring 8.ci Baskı.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 1 of 41 BÖLÜM 6: GAZLAR Genel Kimya Petrucci Harwood Herring 8.ci Baskı."— Sunum transkripti:

1 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 1 of 41 BÖLÜM 6: GAZLAR Genel Kimya Petrucci Harwood Herring 8.ci Baskı

2 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 2 of 41 İçerik 6-1Gazların Özellikleri: Gaz Basıncı 6-2Gaz Kanunları 6-3Gaz Kanunlarının Birleşimi: İdeal Gaz Eşitliği ve Genel Gaz Eşitliği 6-4 İdeal Gaz Eşitliğinin Uygulamaları 6-5Kimyasal Reaksiyonlarda Gazlar 6-6Gaz Karışımları 6-7Gazların Kinetik ve Moleküler Teorisi 6-8 Kinetik ve Moleküler Teorisi ile ilgili Gaz Özellikleri 6-9İdeal olamayan (Gerçek) Gazlar

3 Gaz Basıncı ve Ölçülmesi Barometre: açık hava basıncını ölçmeye yarayan alet Manometre: kapalı bir kaptaki gazın basıncını ölçmeye yarayan alet Gaz basıncı birimleri: Paskal (Pa), milimetre cıva (mmHg veya torr), atmosferik basınç (atm)

4 Açık Hava Basıncı Atmosferik basınç Cıva dolu kap Barometre Deniz seviyesinde hava basıncı: 760mmHg

5 Açık Hava Basıncı Basınç (mmHg) Yükseklik (km)

6 Gaz Basıncı

7 Gaz Basıncı ve Ölçülmesi Açık uçlu manometre hh P gaz = P atm +  h P gaz = P atm -  h hh

8 Gaz Basıncı ve Ölçülmesi Kapalı uçlu manometre =  h mmHg

9 Gaz Basıncı ve Ölçülmesi Boşluk 65 P Ne = 65mmHg

10 Bu gazın basıncı nedir? 1 atm

11 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 11 of Gazların Özellikleri: Gazların Basıncı Gaz Basıncı Sıvı Basıncı P (Pa) = Yüzey (m 2 ) Kuvvet (N) P = g ·h ·d Basınç, birim alana düşen kuvvettir. Paskal, Pa; kilopaskal, kPa

12 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 12 of 41 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

13 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 13 of 41 Manometreler Gaz Basıncı Barometrik Basınca Eşittir Gaz Basıncı Barometrik Basınçtan Büyüktür Gaz Basıncı Barometrik Basınçtan Küçüktür Açık uçlu manometre ile gaz basıncının ölçülmesi

14 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 14 of Basit Gaz Kanunları Boyle 1662 P α 1 V PV = Sabit BasınçBasınç Hacim Sabit sıcaklıkta, sabit miktardaki gazın hacmi basıncı ile ters orantılıdır.

15 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 Şimdi bu olayı sürtünmesiz pistonlu kaplarda görelim...

16 Bu durumda P1.V1 = P2.V2 = P3.V3...

17 Şimdi bu olayın grafiklerini inceleyim Basınç (P)Hacim (V)Basınç (P)1/VPxVBasınç (P)PxVHacim (V)Bu grafiklerin hepsinde n ve T nicelikleri sabit tutulmuştur. Basınç (P) Hacim (V) Basınç (P) 1/V PxV Basınç (P) PxV Hacim (V) Bu grafiklerin hepsinde n ve T nicelikleri sabit tutulmuştur.

18 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 18 of 41 Örnek 5-6 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

19 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 19 of 41 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)

20 "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

21

22 İkinci grafikte -273'ten sonra kesik kesik çizilen kısım; gazların oralarda sıvılaştığını ifade etmektedir. -273' ten daha küçük sıcaklıklarda maddenin gaz halinin bulunmadığı anlamına gelir.

23 Bu kanunu bir örnekle açıklayalım: ÖRNEK 1 Normal koşullarda bulunan bir miktar O 2 gazının hacmi 20 L gelmektedir bu gazın hacmini aynı basınçta 100 L yapabilmek için sıcaklığını kaç 0 C 'ye çıkartmalıyız? ÇÖZÜM N.Ş.A 0 0 C = 273 K ve 1 atm'de gazın hacmi 20 L ise; olduğuna göre; V 1/ V 2 =T 1 /T 2 T 2 = 1365 K Sonuç 0 C olarak istendiğine göre: T 0K = t 0 C ise 1365 = t 0 C = t 0 C 1092 = t 0 C

24 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 yani

25

26

27 Şimdi birde örnek çözelim: ÖRNEK 1 Kapalı bir kapta 2 atm. basınçta bulunan 0 0 C'deki He gazının basıncını 8 atm. yapabilmek için sıcaklığını kaç 0 C' çıkartmalıyız? ÇÖZÜM Kapalı kap demek hacmi sabit olan gaz demek. Ayrıca gazı ısıtmakla mol sayısı da değişmeyeceğinden "n" de sabittir. Bu durumda; Eşitliğinde değerleri yerine koyarsak; Buradan T2 ' yi bulursak; 2T2 = 8 x 273 T2 = 4 x 273 T2 = K ancak sonuç 0 C olarak istendiği için; T 0K = t 0 C K = t 0 C = t 0 C 819 = t 0 C

28 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 28 of 41 Standart(Normal) Basınç ve Sıcaklık Gazların özellikleri şartlara bağlıdır. Normal Koşullar tanımı: P = 1 atm = 760 mm Hg T = 0°C = K

29 DALTON YASASI Hacmi ve sıcaklığı sabit olan bir gazın basıncı ile mol sayısı doğru orantılıdır. Bu ifadeyi şöyle sembolize edebiliriz: sabit ise P a n

30

31

32 AVOGADRO KANUNU Sıcaklığı ve basıncı sabit olan bir gazın hacmi ile mol sayısı doğru orantılıdır. Bu ifadeyi söyle sembolize edebiliriz. sabit ise V a n dir.

33

34

35 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 35 of Gaz Kanunlarının Birleşmesi: İdeal Gaz Eşitliği ve Genel Gaz Eşitliği Boyle Kanunu V α 1/P Charles Kanunu V α T Avogadro Kanunu V α n PV = nRT V α nT P

36 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 36 of 41 Gaz Sabiti R =R = PV nT = L atm mol -1 K -1 = m 3 Pa mol -1 K -1 PV = nRT = J mol -1 K -1 = m 3 Pa mol -1 K -1

37 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 37 of 41 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.

38 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 38 of 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

39 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 39 of 41 Mol Kütlesi Heaplanması PV = nRT ve n = m M PV = m M RT M = m PV RT m( verilen miktar) M(Mol Kütlesi)

40 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 40 of 41 Örnek 6-10 Mol Kütlesinin Ideal Gaz Eşitliği ile Bulunması Polipropilen endüstri için önemli bir kimyasaldır. Organik sentezlerde ve plastik üretiminde kullanılır. Cam bir kabın ağırlığı boş, temiz ve havasız iken g, su ile doldurulduğu zaman g (25°C deki δ= g/cm 3 ) ve polipropilen gazı ile doldurulduğu zaman mm Hg basınç ve 24.0°C de g gelmektedir. Polipropilenin mol kütlesi nedir. Strateji: V kab bulun, m gaz bulun, Gaz denklemini kullanın

41 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 41 of 41 Örnek 5-6 V kab : V kab = m H 2 O x d H 2 O = ( g – g) x ( g cm -3 ) m gaz : = g m gaz = m dolu - m boş = ( g – g) = cm 3 = L

42 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 42 of 41 Example 5-6Örnek 5-6 Gaz Denklemi: PV = nRT PV = m M RT M = m PV RT M = ( atm)( L) ( g)( L atm mol -1 K -1 )(297.2 K) M = g/mol

43 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 43 of 41 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.

44 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 44 of 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.

45 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 45 of 41 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)

46 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 46 of 41 Örnek 6-10 Ideal gaz Eşitliğinin Reaksiyon sitokiyometrisi hesaplamalarında kullanılması Yüksek sıcaklıkta sodyum azid, NaN 3, bozunarak azot gazı N 2 (g) oluşturur. Gerekli reksiyon başlatıcı araçların kullanılması ve oluşan sodyum metalinin tutulmasıyla bu reksiyon sistemleri hava yastıklarında kullanılır g NaN 3 in bozunmasıyla 735 mm Hg basınç ve 26°C sıcaklıkta ne kadar hacimde N 2 (g), elde edilir. 2 NaN 3 (s) → 2 Na(l) + 3 N 2 (g)

47 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 47 of 41 Örnek 6-10 N 2 nin molünü hesaplayın: N 2 :nin hacmini hesaplayın n N 2 = 70 g N 3 x 1 mol NaN g N 3 /mol N 3 x 3 mol N 2 2 mol NaN 3 = 1.62 mol N 2 = 41.1 L P nRT V = = (735 mm Hg) (1.62 mol)( L atm mol -1 K -1 )(299 K) 760 mm Hg 1.00 atm

48 Gazlarda Difüzyon Yayılma Bir gaz karışımında gazlar birbirleri içerisinde yayılırken (Yol alırken) yaptıkları hız ya da aldıkları yol molekül kütlelerinin kareköküyle ters orantılıdır. 1. Bir gazın sıcaklığı artırıldığında kinetik enerjisi artar, dolayısıyla da yayılma hızı artar. 2. Aynı sıcaklıkta bulunan gazların kinetik enerjileri eşit olacağından yayılma hızı molekül kütlesinden etkilenir. 3. Molekül kütlesi küçük olan gaz daha hızlı hareket eder. 4. Molekül kütlesi büyük olan gazın özkütlesi de büyük olacağından hızları özkütlesiyle ters orantılıdır. V  Bir gazın yayılma hızı Bağıntısı yazılabilir.

49 Helyum gazından 4 defa daha yavaş hareket eden (yayılan) gaz hangisidir? (C= 12, H= 1, O= 16, S= 32) A) CH4 B) O2 C) C3H4 D) SO2 E) SO3 Gaza X dersek. Bu gazı tanıyabilmek için mol kütlesini bulalım. her iki tarafın karesini alalım. M x = 64 g/mol Mol kütlesi 64 gram olan gaz SO 2 ’dir. Cevap (D)

50 Örnek Şekildeki gibi cam borunun A ucundan H 2, B ucundan O 2 gazları aynı anda bırakılıyor. Bu gazlar A ucundan itibaren kaçıncı metrede karşılaşır? (H= 1, O= 16) Gazların yayılma hızları oranını bulalım. Çünkü hız oranları aldıkları yol oranıyla doğru orantılıdır. Bu durumda 5 m lik yolda H2 4 m gider. O2 1 m gider 4 kat 4 kat 4 kat 20 m lik yolda 16 m 4 m

51 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 51 of Gazların Karışımı Kısmi Basınç –Aynı kab içerisindeki bir gaz karışımındaki herbir gaz bileşeni kendi kısmi basıncını uygular. P top = Pa + Pb + Pc Gaz kanunları gaz karışımlarına uygulanabilir. Basit bir yaklaşımla n toplam, fakat....

52 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 52 of 41 Dalton Kısmi Basınç Kanunu

53 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 53 of 41 Kısmi Basınç P top = P a + P b +… V a = n a RT/P top ve V top = V a + V b +… VaVa V top n a RT/P top n top RT/P top = = nana n top PaPa P top n a RT/V top n top RT/V top = = nana n top nana =  a (Mol Kesiri) Hatırlayın

54 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 54 of 41 Gazların Su üzerinde toplanması P top = P bar = P gaz + P H 2 O

55 PROBLEM Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 55 of mol NO 2 gazı kenar uzunluğu 13,5 cm olan bir kübün içine doldurulup sıcaklığı 40°C olduğunda gazın basıncını bulunuz. Çözüm yolu: V:a 3 PV = n RT P. (13,5 ) 3 x10 -3 L = 0.03 mol L/mol.K. (40+273)K

56 ÖRNEK Helyum ve Neon gaz karışımı 28 o C sıcaklık ve 745 mmHg basınçta, su üserinde toplanmıştır. Eğer helyumun kısmi basıncı 368 mmHg ise neonun kısmi basıncı nedir? (28 o C de suyun buhar basıncı 28,3 mmHg’dır) Çözüm yolu: Pt:Pneon+Phelyum+Psu

57 ÖRNEK Bir çinko metali örneği aşırı HCl ile tamamen tepkimeye sokulmuştur. Oluşan hidrojen gazı 25 o C de bir balonda toplanmıştır. Oluşan gazın hacmi 7,80 L ve basıncı 0,980 atm dir. Tepkimede oluşan çinko metalinin miktarını hesaplayınız. Çözüm yolu: Zn + 2HCl  ZnCl 2 + H 2(g) Oluşan hidrojen gazının mol sayısını PV=nRT den bul ve stokiyometrik orantı kurarak Zn mol sayısını ve gramını bul.

58 ÖRNEK Saf olmayan 3 gram kalsiyum karbonat örneği hidroklorik asit çözeltisinde çözüldüğünde 20 o C sıcaklıkta ve 792 mmHg basınçta, 0,656 L karbondioksit gazı açığa çıkmıştır. Kalsiyum karbonatın saflık yüzdesi nedir? Çözüm yolu: CaCO 3 + 2HCl  CaCl 2 + CO 2 + H 2 O Karbondioksitin mol sayısını PV=nRT den bul Bu mol sayısına göre kalsiyum karbonatın tepkimeye girmesi gereken mol sayısı ve gramını bul. Başlangıçta konan miktar ile orantıla ve yüzdeyi hesapla.

59 ÖRNEK Hidrojen Bromür gazının 733 mmHg basınç ve 46 o C sıcaklıkta yoğunluğunu hesaplayınız? MP RT d =

60 ÖRNEK 6,11 gram Cu-Zn alaşımı hidrojen gazı oluşturmak üzere hidroklorik asit ile tepkimeye girmektedir. 22 o C ve 728 mmHg de hidrojen gazının hacmi 1,26 L ise alaşımdaki Zn yüzdesi nedir?

61 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 61 of Kinetik MolekülerTeori Gaz partikülleri noktasal kütleli, sabit, rastgele ve doğrusal hareket yaparlar. Gaz partikülleri birbirlerinden çok uzak mesafededirler. Tüm çarpışmalar hızlı ve elastiktir. Gaz partikülleri arasında herhangi bir kuvvet yoktur. Toplam enerji sabit kalır.

62 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 62 of Kinetik Molekül Teorisine Bağlı Gaz Özellikleri Yayılma( Difüzyon) -Rastgele molekül hareketi sonucu moleküllerin göç etmesidir. Dışa Yayılma(Efüzyon) –Gaz moleküllerinin bulundukları kaptaki küçük bir delikten kaçmasıdır.

63 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 63 of 41 Graham Kanunu Yalnızca düşük basınçtaki gazlar içindir (tabii kaçma,). Küçük bir delikten Difüzyona uygulanmaz. Oran: –Efüzyon hızı –Moleküler hızlar –Efüzyon zamanı –Moleküllerin aldığı yolu –Efüzyon olmuş gaz miktarları. İki farklı gazın dışa yayılma hızları mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır

64 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 64 of Gerçek Gazlar Sıkıştırılabilirlik faktörü: PV/nRT = 1 Gerçek gazlardan sapma. –PV/nRT > 1 – Moleküler hacim büyük ise. –PV/nRT < 1 – moleküller arası etkileşim kuvveti.

65 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 65 of 41 Gerçek Gazlar

66 Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 66 of 41 van der Waals Denklemi P + n2an2a V2V2 V – nb = nRT

67 Örnek: a = 5.46 l 2.atm/mol 2 ve b = 0,0304 l/mol olduguna göre 500 K sıcaklıkta 5 mol su buharının 8 litrelik bir kapta yapacagı basıncı van der Waals denklemi yardımıyla hesaplayın. Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 67 of 41


"Prentice-Hall © 2002General Chemistry: Chapter 6Slide 1 of 41 BÖLÜM 6: GAZLAR Genel Kimya Petrucci Harwood Herring 8.ci Baskı." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları