Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Bölüm 4. Analitik Kimyada Hesaplamalar Bir büyüklüğü ölçmek için karşılaştırma amacıyla seçilen aynı cinsten büyüklüklere birim denir. SI (The International.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Bölüm 4. Analitik Kimyada Hesaplamalar Bir büyüklüğü ölçmek için karşılaştırma amacıyla seçilen aynı cinsten büyüklüklere birim denir. SI (The International."— Sunum transkripti:

1 Bölüm 4. Analitik Kimyada Hesaplamalar Bir büyüklüğü ölçmek için karşılaştırma amacıyla seçilen aynı cinsten büyüklüklere birim denir. SI (The International System of Units, Système International d'Unités) Birimleri Günümüzde ölçüm birimleri olarak, Uluslararası Birimler Sistemi (SI) adı verilen bir standart birim sistemi kullanılmaktadır. Kütle (mass), madde miktarının değişmez bir ölçüsüdür. Ağırlık (weight) ise, madde ile yer küre arasındaki çekim kuvvetidir (w = mg). Temel SI Birimleri Fiziksel büyüklükBirim adıKısaltılışı Kütlekilogramkg Uzunlukmetrem Zamansaniyes SıcaklıkkelvinK Madde miktarımol Elektrik akımıamperA Aydınlatma şiddetikandilcd

2 Resim 1969’da Neil Armstrong tarafından çekilmiştir. Armstrong’un ve Aldrin’in giydiği elbiseler çok fazla yük gibi görünüyor. Fakat, ay kütlesi, dünyanın 1/81’i ve aradaki çekim ivmesi, yerçekiminin 1/6’sı olduğu için bu elbiselerin aydaki ağırlığı dünyadaki ağırlığının sadece 6’da 1’idir. Çanakkale ile Kars şehirleri yaklaşık aynı enlemde olmalarına rağmen herhangi bir nesnenin ağırlığı Kars’ta daha azdır (yükseklik farkı). Sinop ile Mersin şehirlerinin her ikisi de deniz seviyesinde olmasına rağmen herhangi bir nesnenin ağırlığı Sinop’ta daha büyüktür (enlem farkı). Görüldüğü gibi ağırlık yer değişikliğinde yani coğrafi konum ile değişebilirken, kütle değişmez. Edwin Aldrin ay yüzeyinde.

3 Mol: Bir kimyasal türün miktarını ifade eden bir temel SI birimidir. Bir kimyasal türün 1 mol’ü, 6, atom, molekül, iyon, elektron veya iyon çiftidir (kısacası tanecik). Mol kütlesi: Bir maddenin 1 mol’ünün gram olarak kütlesidir. Örnekler: 1 mol NaCl, 58,5 g’dır. FeCl 3 ’ün mol kütlesi ise 270,3 g/mol’dür. Atomik kütle birimi ve mol: Atom kütlesi (uluslararası kabullere göre), atomik kütle birimi (akb) ile verilir. (Elementlerin kütleleri akb cinsinden bağıl kütleler olarak verilir.) Atomik kütle birimi (akb) tam olarak, nötral bir 12 C izotopunun kütlesinin 1/12’sine eşittir. Buna göre 12 C izotopunun kütlesi tam 12 akb olarak kabul edilmiş ve bu kütle referans alınarak akb birim sistemi geliştirilmiştir. Sonuç: 12 C atomunun mol kütlesi, 6, tane 12 C atomunun gram kütlesidir (= 12 g).

4 Daha ayrıntılı verirsek; 1 mol demek, 6, demektir. 1 mol yani 12 gr 12 C elementindeki atom sayısı deneysel olarak hesaplanarak, 6, bulunmuştur. Bu sayıya bilim adamı Amedeo Avogadro’nun onuruna Avogadro sayısı denilmiştir. Bu sayı kimyada standart bir birimdir. Nasıl matematikte 12 adet 1 düzine olarak kabul edilmişse, kimyada da çok büyük sayıları ifade ederken bu sayı kullanılır. 6, tane atom 1 mol atom, 6, tane molekül 1 mol molekül, 6, tane proton 1 mol proton demektir. Atom ve moleküller başka atom yada moleküllerle tanecik olarak reaksiyona girdikleri için hangisinden ne kadar reaksiyona girdiği ve ne kadar oluştuğunu bu sayıyla belirlenir. Kütleyi ancak bu sayıyla ifade ettiğimizde anlamlı olur.

5 Örnek 1. 1 mol akb = 6, akb = 1 g olduğunu gösteriniz. 1 mol 12 C = 6, tane 12 C atomu = 12 g olduğuna göre, 1 tane 12 C atomu = 1, g olur. 1 akb = (1 tane 12 C atomu) / 12 olduğuna göre, 1 akb = 1, g / 12 = 1, g olur. Buna göre, 6, akb = 1 g olur. Milimol (mmol): Molün 1/1000’idir. Yani 1 mmol = mol Örnek 2. 2 g benzoik asit (C 6 H 5 COOH : 122,1 g/mol) kaç mmoldür? Benzoik asitin molü = 2/122,1 = 0,0164 mol Benzoik asitin mmolü = 0,0164/1000 = 16,4 mmol

6 Çözeltiler ve Derişimleri Kimyacılar çözünen madde derişimlerini birkaç şekilde ifade ederler. Molar derişim: 1 L çözeltide çözünen maddenin mol sayısıdır. Molaritenin ölçüm birimi mol/litre ve sembolü M’dir. 1 M çözelti deyince çözeltinin 1 litresinde 1 mol çözünen bulunduğu anlaşılır: 1 M = 1 mol/L = 1 mmol/1 mL = 1000 mM =  M olur. 1 mM = 1 mmol/L = 0,001 M olur. Örnek 3. 2,30 g C 2 H 5 OH (46,07 g/mol) içeren 3,50 L hacminde bir sulu etanol çözeltisinin molar derişimini (C) bulunuz. C 2 H 5 OH molü = 2,30 / 46,07 = 0,04992 mol CC 2 H 5 OH = 0,04992 mol C 2 H 5 OH = 0,0143 M 3,50 L

7 Analitik Molarite: 1 litre çözeltide bulunan çözünen maddenin bütün kimyasal türlerinin toplam mol sayısıdır. Denge Molaritesi: Çözeltide belirli bir türün denge halindeki molar derişimini ifade eder. Örneğin, analitik molaritesi 1,0 M olan bir sülfürik asit çözeltisindeki H 2 SO 4 türünün denge molaritesi 0,0 M dır. Çünkü sülfürik asit suda tamamen iyonlaşarak H 3 O +, HSO 4 - ve SO 4 2- iyonlarına ayrışır. Yani ortamda H 2 SO 4 molekülü kalmaz. Oluşan türlerin denge molar derişimleri: [H 2 SO 4 ] = 0,0 M, [H 3 O + ] = 1,01 M, [HSO 4 - ] = 0,99 M, [SO 4 2- ] = 0,01 M olur. Örnek mg Cl 3 CCOOH (163,4 g/mol) içeren 10 mL’lik bir sulu çözeltide analitik derişimi ve türlerin denge molar derişimlerini bulunuz (Cl 3 CCOOH suda % 73 oranında iyonlaşır.) Analitik derişim = C Cl3COOH = C HA = (0,285/163,4)/0,01 = 0,174 M HA’nın % 73’ü iyonlaşmaktadır: HA ↔ H + + A - (0,174-0,174.0,73)M (0,174.0,73)M (0,174.0,73)M Türlerin denge molar derişimleri: [HA] = 0,047 M, [H + ] = [A - ] = 0,127 M

8 Normalite (N): 1 L çözeltide çözünen maddenin eşdeğer gram (eş) sayısına normalite denir. Yada 1 mL çözeltide çözünen maddenin milieşdeğer gram (meş) sayısına normalite denir. Bir maddenin eşdeğer gram sayısı, o maddenin 1 mol hidrojen ile (veya ½ mol oksijenle) reaksiyona giren kısmının mol sayısıdır. 1 mol maddenin kütlesine bilindiği üzere molekül (veya formül) ağırlığı (M A ) denir. 1 eşdeğer gram maddenin kütlesine ise eşdeğer ağırlık (eşa) denir. Kısaca, bir maddenin kütlesinin eşa’ya oranı, o maddenin eş gram sayısını verir. Buna göre normalite (N) aşağıdaki gibi ifade edilebilir: N = eş/L = (g/eşa)/L = [g/(M A /td)]/L Bu eşitliğe göre normalite ve molarite arasında basit bir ilişki kurulabilir: N = M x td Bir eşdeğerde bulunan bir maddenin miktarı reaksiyondan reaksiyona değişir: Bir asit (veya bazın) eşdeğer ağırlığı (eşa), bir mol proton veren (veya bir mol protonla reaksiyona giren) kısmının kütlesidir. Bir yük./ind. reaksiyonuna iştirak eden bir maddenin eşa’sı ise 1 mol elektron veren ya da alan miktarıdır.

9 Bir tuzun eşdeğer ağırlığı ise tuzdaki anyonun 1 mol protonla birleşebilen kısmının kütlesidir. Bazı maddelerin eşdeğer ağırlığı ise kullanıldığı ortama göre değişir. Asidik ortam: MnO Fe H + → Mn Fe H 2 O  eşa = (158/5) Nötr ortam : 2MnO SO H 2 O → 2MnO 2 + 3SO OH -  eşa = (158/3) Bazik ortam : MnO HCOO - + 3OH - → MnO CO H 2 O  eşa = (158/1) Buradaki 5, 3 ve 1 sayılarına tesir değerliği (td) denir. Örnek gram Ba(OH) 2 ‘in eş ve meş sayılarını bulunuz (Ba(OH) 2 : 171,4 g/mol). Ba(OH) 2 ‘in baz olarak tesir değerliği 2’dir. Ba(OH) 2 ‘in eş sayısı = g/eşa = g/(M A /td) = 10/(171,4/2) = 0,1167 Ba(OH) 2 ‘in meş sayısı = g/meşa = g/(M A /1000.td) = 10/(171,4/1000.2) = 116,7 Örnek meş K 2 SO 4 kaç gramdır? (K 2 SO 4 : 174 g/mol). K 2 SO 4 ‘ın tuz olarak tesir değerliği 2’dir. 30 meş = g/(174/1000.2)  g = 2,61 g olur.

10 Molalite (m) : 1000 gram çözücüde çözünmüş olan maddenin mol sayısıdır. 1 molal çözelti deyince 1000 g çözücüde 1 mol çözünen var demektir. 1 molal = 1000 mmolal 1 mmolal = 0,001 molal Örnek 7. 1 M NaCl çözeltisinden 0,25 molal bir çözelti elde etmek için ne yapılmalıdır? (1 kg da) NaCl (çözünenin) molü = 1 (mol/L) x 1 L = 1 mol Var olan çözücünün (saf su) kütlesi = 1 kg 0,25 molal olabilmesi için gereken toplam çözücü miktarı = 1 (mol)/0,25(mol/kg) = 4 kg çözücü Eklenmesi gereken çözücünün kütlesi = 4-1 = 3 kg

11 Yüzde Derişim: Bir çözelti için verilen yüzde konsantrasyonun cinsi belirtilmemişse, konsantrasyon ağırlıkça yüzde (w/w) cinsinden kabul edilir. w/w: Nitrik asit piyasada %70’lik çözeltisi halinde satılır. Bu çözeltinin her 100 gramında 70 gram HNO 3 bulunur. v/v: %5’lik sulu metanol çözeltisi dendiği zaman, 5 mL metanolün su ile 100 mL’ye tamamlandığı anlaşılır. w/v: %5 sulu gümüş nitrat çözeltisi ise, 5 gram gümüş nitratın, hacmi 100 mL olacak şekilde, suda çözülmesiyle hazırlanır.

12 Formalite: Aslında tarif olarak molarite ile aynıdır. Önceleri kuvvetli elektrolitlerin konsantrasyonları molarite yerine formalite ile ifade edilirdi. Genelde analitik derişim yerine formal derişim (F) kullanılır. Mol oranı: Bir çözeltide bulunan maddelerin (türlerin) mol sayılarının oranına denir.  = n 1 /n 2 Mol kesri : Birden çok çözünenin bulunduğu bir çözeltideki herhangi bir çözünenin molünün toplam çözünenlerin molüne oranına o maddenin mol kesri denir. X 1 = n 1 /(n 1 + n 2 + n 3 ) X 1 + X 2 + X 3 = 1 Örnek mL 0,40 M sodyum asetatla 20 mL 0,80 M sodyum klorür karıştırılıyor. Oluşan çözeltideki asetat ve klorür konsantrasyonlarını bulunuz. Asetat = (0,40 M. 80 mL)/100 mL = 0,32 M Klorür = (0,80 M. 20 mL)/100 mL = 0,16 M

13 p-Fonksiyonları: K su (1,0 x ) sabiti gibi oldukça küçük olan sayılar p-fonksiyonları ile ifade edilir. Bir sayının p-fonksiyonu, bu sayının 10 tabanına göre negatif logaritmasıdır. Yada bir türün molar derişiminin 10 tabanına göre negatif logaritmasıdır. Örneğin, x sayısı için p değeri, pX = -logX şeklindedir. Yada pX = -log [X] Örnek 9. (a) pKsu’yu bulalım: pKsu = -log(1,0 x ) = 14,00 (b) 5,4 x M HCl ve 2,0 x M NaCl içeren çözeltideki her bir iyonun derişimini p-fonksiyonu olarak bulalım: pH = -log[H + ] = -log(5,4 x ) = 3,27 pNa = -log(2,0 x ) = 2,699 Toplam Cl - derişimi: [Cl - ] = 5,4 x M + 2,0 x M = 2,54 x M ise, pCl = -log(2,54 x ) = 2,595 Örnek 10. pAg değeri 6,372 olan çözeltideki, Ag + iyonunun molar konsantrasyonu nedir? pAg = -log[Ag + ] = 6,372 ise log[Ag + ] = -6,372 olur. [Ag + ] = antilog(-6,732) = 4,246 x olur.

14 Çözeltilerin yoğunluğu ve özgül ağırlığı: Bir maddenin yoğunluğu, birim hacminin kütlesidir (birimi: kg/L veya g/mL). Özgül ağırlık ise, belirli bir hacimdeki bir maddenin kütlesinin, aynı hacimdeki suyun 4 o C’deki (en yoğun halinin) kütlesine oranıdır (birimsizdir). Suyun yoğunluğu 1 g/mL alınırsa, yoğunluk = özgül ağırlık olur.

15 Örnek 11. Özgül ağırlığı 1,19 olan % 38’lik konsantre HCl’den (36,46 g/mol) 500 mL 2 M’lık HCl çözeltisini hazırlayınız. alınır ve 500 mL’ye su ile tamamlanır. Milyonda Kısım (ppm) ve Milyarda Kısım (ppb): Çok seyreltik çözeltilerin derişimlerinin ifade edilmesinde ppm uygun bir birimdir: Ya da: Cppm = çözünenin kütlesi / çözeltinin kütlesi x 10 6 ppm 10 6 yerine 10 9 kullanıldığı zaman sonuç milyarda bir kısım (ppb) olur. Seyreltik sulu çözeltilerin yoğunlukları yaklaşık 1,00 g/mL alınır ve 1 ppm = 1,00 mg/L olur. Cppm = çözünenin kütlesi (mg) / çözeltinin hacmi (L) Benzer şekilde; 1 ppb = 1,00 mg/L alınabilir. Cppb = çözünenin kütlesi (g) / çözeltinin kütlesi (g) x 10 9

16 Örnek ,3 ppm K 3 Fe(CN) 6 (329,2 g/mol) içeren bir sulu çözeltideki Fe 3+ ve K + iyonlarının molaritesini bulunuz. Bu çözeltinin 10 6 gramı 63,3 gram bileşik içerir. Bu kadar seyreltik bir çözeltinin yoğunluğu saf suyun yoğunluğuna eşit kabul edilir (1,00 g/mL). Ampirik, molekül ve yapısal formüller: Ampirik formülde, bir bileşikteki atomların en basit tam sayılı oranları verilir. Asetik asitin ampirik formülü CH 2 O’dur. Molekül formülünde ise, bir molekülde bulunan atomların gerçek sayıları verilir. Asetik asitin molekül formülü C 2 H 4 O 2 ’dir. İki veya daha fazla maddenin ampirik formülü aynı olduğu halde, molekül formülleri farklı olabilir. Örneğin, formaldehitin hem ampirik hem de molekül formülü CH 2 O şeklindedir. Asetikasit (C 2 H 4 O 2 ), gliseraldehit (C 3 H 6 O 3 ) ve glikoz (C 6 H 12 O 6 ) gibi 6 ve daha az sayıda C atomu bulunduran 50’den fazla maddenin ampirik formülü de CH 2 O şeklindedir. Yapısal formül ise, molekül hakkında daha fazla bilgi veren bir formüldür. Asetik asitin yapısal formülü CH 3 COOH’dir. Etanol ve dimetileter aynı molekül formülüne (C 2 H 6 O) sahip olmalarına rağmen, yapısal formülleri sırasıyla C 2 H 5 OH ve CH 3 OCH 3 ’dür.

17 Stokiyometrik hesaplamalar: Stokiyometri, birbiri ile reaksiyona giren kimyasal türler arasındaki nicel ilişkileri ifade eden bir terimdir. Denkleştirilmiş bir kimyasal eşitlik, reaksiyona giren maddeler ile oluşan ürünler arasındaki birleşme oranını, başka bir ifade ile stokiyometrisini mol birimleri cinsinden verir. Örnek 13. 3,776 gramlık bir civa numunesindeki organik madde HNO 3 ile parçalanıyor. Daha sonra seyreltilen numunedeki Hg 2+ iyonlarının tamamı 21,30 mL 0,1144 M NH 4 SCN ile Hg(SCN) 2 ’ye dönüştürülüyor. Numunedeki Hg (200,59 g/mol) yüzdesini bulunuz. Hg SCN - → Hg(SCN) 2 1 mol 2 mol SCN - miktarı = [0,1144 M x 21,30 mL] = 2,437 mmol Hg 2+ miktarı = 2,437 mmol /2 = 1,2184 mmol = 1, mol Hg 2+ miktarı = 1, mol x 200,59 (g/mol) Hg 2+ miktarı = 0,244 g Hg 2+ yüzdesi = (0,244 g/3,776 g) x 100 = % 6,47

18 Örnek 14. %96,4 Na 2 SO 4 (142,04 g/mol) içeren 0,3396 g’lık bir numunenin analizi için 37,70 mL BaCl 2 çözeltisi gerekiyor. BaCl 2 çözeltisinin molaritesi kaçtır? Cevap : 0,06114 M BaCl 2 Örnek 15. 0,001 M Pb(NO 3 ) 2 (331,2 g/mol) çözeltisinin kaç mL’sinde 1 g Pb(NO 3 ) 2 olduğunu hesaplayınız. Cevap: 3020 mL SORULAR ve PROBLEMLER 1. Yoğunluğu 0,90 g/mL olan ağırlıkça (w/w veya a/a) %27’lik derişik NH 3 çözeltisinden, 800 mL 0,4 M sulu amonyak çözeltisini nasıl hazırlarsınız? (NH 3 : 17 g/mol) 2. a) 6,84 g B 2 O 3 (69,62 g/mol) kaç mol dür? b) 411 mg KMnO 4 (158 g/mol) kaç mmol dür? c) 0,666 mol HNO 3 (63 g/mol) kaç mg gelir? 3. Katı K 4 Fe(CN) 6 kullanarak, 600 mL 0,0825 M K + çözeltisi nasıl hazırlanır? Hesapla gösteriniz. (K: 39, Fe: 56, C: 12, N: 14 g/mol)

19 4. Aşağıdaki çözeltilerin nasıl hazırlanacağını hesapla gösteriniz. a) 500 mL %16 (a/h) lık sulu etanol (46,1 g/mol) çözeltisi b) 500 mL %16 (h/h) lık sulu etanol çözeltisi c) 500 g %16 (a/a) lık sulu etanol çözeltisi 5. 0,1238 g KIO 3 ’den elde edilen I 2 ’nin titrasyonu için 41,27 mL Na 2 S 2 O 3 harcandığına göre Na 2 S 2 O 3 ’ün konsantrasyonunu bulunuz (Na:23, S:32, K: 39, I: 127, O:16 g/mol). IO I - + 6H + → 3I 2 + 3H 2 O 3I 2 + 6S 2 O 3 2- → 6I - + 3S 4 O mmol IO 3 - ’tan 6 mmol S 2 O 3 2- oluştuğuna göre; (0,1238 g/214 g/mol) = 5, mol IO 3 - (0,579 mmol IO 3 - ) 0,579 x 6 = 3,471 mmol S 2 O ,27 ml x M (S 2 O 3 2- ) = 3,471 mmol S 2 O 3 2-  0,0841 M S 2 O mL 0,15 M NaOH çözeltisini 3 defa seyreltmek (0,05 M yapmak) için kaç mL suya ihtiyaç vardır? 0, = 0,05. X X = 1500 mL Eklenmesi gereken su = = 1000 mL

20 7. 24,32 ppt KI (166 g/mol) içeren 200 mL’lik bir çözeltideki I - ’ün tamamını AgI şeklinde çöktürmek için gerekli 0,01 M AgNO 3 ’ın hacmini bulunuz. ppt (parts per thousand), binde bir kısmı ifade eder (g/Kg veya g/L). 24,32 ppt KI demek, 1 L’de 24,32 g KI veya 200 mL’de 4,864 g KI demektir. n KI = (4,864/166) mol = 0,0293 mol = 29,3 mmol olur. Gerekli AgNO 3 hacmi (mL) = 29,3/0,01 = 2930 mL olur. 8. Deniz suyu 1080 ppm Na + ve 270 ppm SO 4 2- içerir. Deniz suyunun ortalama yoğunluğu 1,02 g/mL (Kg/L) olduğuna göre [Na + ] ve [SO 4 2- ]’yi bulunuz ppm = 1080 mg/Kg = 1,08 g/Kg = (1,08 x 1,02) g/L = 1,1016 g/L olur. [Na + ] = 1,1016/22,99 = 0,0479 M 270 ppm = 270 mg/Kg = 0,27 g/Kg = (0,27 x 1,02) g/L = 0,2754 g/L olur. [SO 4 2- ] = 0,2754/96,06 = 0,00287 M mL 480,4 ppm Ba(NO 3 ) 2 çözeltisi, 200 mL 0,03090 M Al 2 (SO 4 ) 3 çözeltisi ile karıştırılıyor. a) Oluşan katı BaSO 4 ’ın kütlesini hesaplayınız. b) Reaksiyona girmeden kalan reaktifin molaritesini hesaplayınız.


"Bölüm 4. Analitik Kimyada Hesaplamalar Bir büyüklüğü ölçmek için karşılaştırma amacıyla seçilen aynı cinsten büyüklüklere birim denir. SI (The International." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları