2.1.1 Kimyanın Temel Kanunları

... konulu sunumlar: "2.1.1 Kimyanın Temel Kanunları"— Sunum transkripti:

1 2.1.1 Kimyanın Temel Kanunları
2.1.1 Kütlenin Korunumu Kanunu 2.2.1 Sabit oranlar Kanunu 2.3.1 Katlı Oranlar Kanunu 2.4.1 Birleşen Hacim Oranları Kanunu

2 2.1.1 Kütlenin Korunumu Kanunu
Lavoisier'i unutulmaz yapan en önemli özelliği nesnelerin kimyasal değişimlerini ölçmede gösterdiği olağanüstü duyarlılıktı. Bu özelliği ona "Kütlenin Korunumu Yasası" diye bilinen çok önemli bilimsel bir ilkeyi ortaya koyma olanağı sağlar. Lavoisier kimi kez kendi adıyla da anılan bu ilkeyi şöyle dile getirmiştir: “Madde yoktan var edilemediği gibi, vardan da yok edilemez. Sadece birinden ötekine dönüşe bilir” Lavoisier yaptığı bir deneyde şu sonuca varır. Cıva oksidin ısı altında cıvaya dönüşmesiyle kaybettiği ağırlık ile çıkan gazın ağırlığı denkti. “Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren maddelerin kütleleri toplamı, çıkanların kütleleri toplamına eşittir.” Bu olaya kütlenin korunumu kanunu denir. Bu olayı bu gün bildiğimiz denklemle gösterirsek; HgO → Hg ½ O2 m m2 m3 m1=m2+m3

3 2.1.2 Kütlenin Korunumu Kanunu (Etk)
Fe + S → FeS DN Fe (kütlesi) S (kütlesi) BİLEŞİĞİN Kütlesi 1 56 32 2 14 8 3 12 33 4 28 16

4 2.1.2 Kütlenin Korunumu Kanunu (Etk)
H2 + O2 → H2O (Denklem denkleştirilecek) (H:1, O:16) DN H2 (kütlesi) O2 (kütlesi) BİLEŞİĞİN Kütlesi 1 x 9 2 16 3 4 8

5 2.1.3 Sabit oranlar Kanunu Maddeleri bir birleriyle birleşme oranlarını tam olarak hesaplama işini; Joseph Louıs Proust ( ) Fransız Kimyacı; Claude Louis Berthollet ( ) Fransız Kimyacı; Jeremias Benjaim Richter ( ) başardılar. Bu bilginler stokiyometrinin ilk prensiplerini ortaya koyan kişiler olarak bilinirler. Yaptıkları çalışmalarda bileşikleri oluşturan elementlerin hep belli bir oranda birleştiklerini tespit ettiler. Bu şekilde “sabit oranlar kanunu” olarak bildiğimiz kanun bulunmuş oldu. Fakat henüz atom kavramı tam olarak bilinmediği için ortaya atılan düşünceler biraz varsayım ve teoriden ibaretti. Ancak bizler bu gün biliyoruz ki; “Bir bileşik hangi yolla elde edilirse edilsin, bileşiği oluşturan maddelerin (atomların) kütleleri arasında basit tam sayılarla ifade edilen sabit bir oran vardır. Bu orana Sabit Oranları Kanunu denir.” Sabit oranlar kanununun 1807 de ortaya atılması, Dalton’un düşündüğü atom teorisi fikrini kuvvetlendirdi.

6 2.1.4 Sabit oranlar Kanunu Bileşik Mol Kütlesi Sabit Oran FeS
7/4 Al2O3 Al:27, O:16 H2O H:1, O:16 ? Fe 2O3 F:56, O:16 NH3 N:14, H:7 FeO CO C:12, O:16 NO2 N:14, O:16 CO2 SO2 S:32, O:16 CuO Cu:64, O:16 SO3 CaO Ca:40, O:16 P2O5 P:31, O:16

7 2.1.5 Katlı Oranlar Kanunları
Dalton bir bakıma kimyayı ve kimyasal çözümlemeyi tanımlayan ilk kişidir. Ona göre, kimyanın başlıca işlevi; “maddesel parçacıkları birbirinden ayırmak ya da birbiriyle birleştirmektir.” Onun sözünü ettiği bu parçacıklar maddenin, o zaman bölünmez, parçalanmaz sayılan en ufak öğeleri, yani atomlarıydı. J.Dalton, yaptığı çalışmaların sonucundan “iki element aralarında birden fazla bileşik oluşturuyorsa, bunlardan birinin sabit miktarıyla birleşen ikincisinin değişen miktarları arasında basit tam sayılı bir oran bulunur.” Bu şekilde “Katlı Oranlar Yasası” olarak bildiğimiz yasa bulunmuş oldu.  “Elementler; sabit oranları ya da katlı oranları sağlayan tanecikler, yani atomlar yoluyla kimyasal olaya katılırlar. Her elementin, kütle, büyüklük, kimyasal özellik yönünden kendine özgü ve özdeş yapılı atomları vardır.” ÖRNEK: NO2 N2O Katlı oranı 4/1 N2O N2O3 Katlı oranı 1/3 NO2 N2O4 Kat.Or.Kan. Uymaz C2H4 C3H6 Kat.Or.Kan. Uymaz NO2 H2O Kat.Or.Kan. Uymaz

8 2.1.6 Katlı Oranlar Kanunları
Bileşik Çifti Mol Kütlesi Katlı Oranları MnO /MnO2 Mn:55, O:16 7/4 NO2 / N2O5 N:14, O:16 ? H2O/H2O2 H:1, O:16 SO2/ SO3 S:32, O:16 CO/CO2 C:12, O:16 CH4/C2H6 C2H2/C4H8

9 2.1.7 Katlı Oranlar Kanunları (Müfredat dışı-Etk)
DALTON ATOM MODELİ 1.Maddelerin en küçük yapıtaşı atomdur. 2.Atomlar içi dolu taneciklerdir. 3.Atomlar parçalanamazlar. 4.Aynı cins elementlerin atomları, büyüklük ve kütlece birbirinin aynıdır. 5.Farklı cins elementlerin atomları da farklıdır. 6.Bir bileşiği oluşturan atomların kütleleri arasında basit tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır. Dalton Atom Modelinin yanlışları: 1.Maddelerin en küçük yapıtaşı atom değildir. 2.Atomların içi tamamen dolu değildir. Büyük oranda boşluklar vardır. Ayrıca sadece küresel olmayıp farklı yapılara sahiptirler. 3.Atomlar nükleer yollarla parçalanabilirler. 4.Aynı cins elementlerin atomları, büyüklük ve kütlece birbirinin aynısı değildir. (İzotop atom) Dalton, o zamana kadar bulunan bazı atomlar belli geometrik işaretlerle de simgeledi. Ancak sembolleri çok kaba ve büyüktü. Dalton elementlerin molekül yapısını henüz düşünememişti: Dalton’ dan sonra kimya biliminde süratli bir gelişme gözlenmeye başlandı.

10 2.1.8 Birleşen Hacim Oranları Kanunu
Gay-Lussac ( ); aynı sıcaklık ve basınçta gazların, ancak belirli ve tamsayılı oranda tepkimeye girdiklerini gösterdi. Örneğin; N2 +3H2 → 2NH3 tepkimesinde ile 1 hacim azot, 3 hacim hidrojen tepkimeye girerek 2hacim amonyak oluşturmuştur. N2 +O2 → 2NO tepkimesinde 1 hacim azot 1 hacim oksijen tepkimeye girerek 2 hacim azot monoksit oluşturmuştur. Anlaşıldığı gibi; “Sabit sıcaklık ve basınçta, tepkimeye giren gaz maddelerin hacimleri arasında basit ve tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır. Bu orana sabit hacim oranları kanunu denir.” Gay-Lussaca avagadro hipotezinden de esinlenerek böylece molekül kavramına açıklık getiriyor ve hesaplamalara sokuyordu. Dalton suyun formülünü; H + O → HO şeklinde düşünürken, Gay-lussak yaptığı çalışmalarla bunun 2H2 + O2 → 2H2O şeklinde olması gerektiğini savundu. Çünkü suyun birleşme oranı 1/16 değil 1/8 dir.

11 2.1.8 Birleşen Hacim Oranları Kanunu
X(g) Y(g) → Z(g) 1 hacim X ile, 1 hacim Y tepkimeye girerek, 1 hacim Z oluşur. H2 (g) I2 (g) → 2 HI(g) H2 (g) Cl2 (g) → 2 HCl(g) Ca(k) HCl(aq) → CaCl2(k) H2(g) CO2 (g) + NaOH(aq) → Na2CO3(aq) H2O(s) C2H4(g) O2 → 2 CO2(g) H2O(s) C6H12O6(k) O2(g) → 6 CO2(g) H2O(s) CS2(k) O2(g) → CO2(g) SO2(g) C2H5OH(s) + 7/2O2(g) → 2 CO2(g) H2O(s) N2O4(g) → 2 NO2(g)

12 Daha sonraki yıllarda bu nicel olarak hesaplanmıştır.
2.1.9 Avagadro Hipotezi AVAGADRO HİPOTEZİ Amedeo Avagadro ( ); “Aynı sıcaklık ve basınçta, gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda molekül bulunur.” Diyerek, bildiğimiz avagadro hipotezini ortaya attı. Avagadro gaz halinde bulunan atomların 2 atomlu halde yani moleküler halde olabileceğini savundu. Dolayısıyla kimya tarihine bu şekilde “molekül” kavramı da girmiş oldu. Daha sonraki yıllarda bu nicel olarak hesaplanmıştır. “0 0C de ve 1 atmosfer basınçta 22,4 litre hacimde, tane tanecik bulunur.” Bu sayı, meşhur Avagadro Sayısıdır. ATOM-MOLEKÜL Elementin özelliğini taşıyan en küçük birimine atom denir. Sembollerle gösterilirler. Örnek: Na, K, Mg, Al… gibi. Ancak bazı elementler, bileşiklere benzer biçimde, iki ve daha fazla atomlu olabilirler. Bu duruma “MOLEKÜL”diyoruz. Örnek: H2, O2, N2, P4, S8…gibi.