Mol Kavramı Hafta 10

Ders Akışı Element-Atom, Bileşik-Molekül Mol ve İlgili Hesaplamalar Sabit Oranlar-Katılı oranlar

Atom-Element Element, aynı cins atomlardan oluşan ve kimyasal yollarla kendinden daha basit ve farklı maddelere ayrılamayan saf maddelere verilen isimdir. Kimyasal elementler aynı atom numarasına sahiptirler. Atom numarası atomdaki proton sayısını (çekirdek yükünü) gösteren sayıdır. Bir elementin böylece tüm atomlarında aynı sayıda proton bulunur. Örnek: Li, Na, Cl, He, Fe, vb.

Molekül-Bileşik Bileşik, iki ya da daha fazla cinste atomun bir araya gelerek oluşturduğu saf maddelere denir. Bileşiklerin en küçük yapı taşı moleküllerdir. Molekül, birbirine bağlı gruplar halindeki atomların oluşturduğu kimyasal bileşiklerin en küçük temel yapısına verilen addır. Diğer bir ifadeyle bir molekül bir bileşiği oluşturan atomların eşit oranlarda bulunduğu en küçük birimdir. Moleküller yapılarında birden fazla atom içerirler. Bir molekül aynı iki atomun bağlanması sonucu ya da farkı sayılarda farklı atomların bağlanması sonucu da oluşabilirler. Bir su molekülü 3 atomdan oluşur; iki hidrojen ve bir oksijen. Bir hidrojen peroksit molekülü iki hidrojen ve iki oksijen atomundan oluşur. Diğer taraftan bir kan proteini olan gamma globulin 1996 sayıda atomdan oluşmakla birlikte sadece 4 çeşit farklı atom içerir; hidrojen, karbon, oksijen ve nitrojen.

Molekül Kütlesi Bir kimyasal bileşiğin moleküler kütlesi veya moleküler ağırlığı, bu bileşiğin bir molekülünün birleşik atom kütle birimi (bir karbon-12 atomunun 1/12'sine eşit) cinsinden kütlesidir. Bağıl bir değer olduğundan bir maddenin molekül kütlesine yaygın olarak bağıl moleküler kütle denir. Molekül kütlesi hesaplanırken molekülü oluştururan atomların akb cinsinden miktarları toplanır. Örnek: FeCl2: Demir (II) klorür: Fe:55,85 g/mol ve Cl: 35,5 g/mol Fe akb + 2x Cl akb = 55,85 g + 2x 35,5 = 126,85g/mol Alıştırma: N2O5: Diazot pentoksit, N2O4: Diazot tetroksit, Hg2O: Civa (I) oksit, PCl3: Fosfor triklorür, PCl5: Fosfor pentaklorür

Mol Kavramı Bir düzinenin 12, bir destenin 10 ettiği gibi, herhangi bir parçanın bir molü, o parçanın 6,023 x 1023’ü kadardır . Bir düzine yumurtanın ağırlığı, bir düzine portakalın ağırlığı ile aynı değildir. Benzer şekilde, bir elementin bir mol atomunun ağırlığı başka bir elementin bir mol atomunun ağırlığı ile aynı değildir. Herhangi bir parça veya birimin bir molünün gram olarak ifade edilen ağırlığı, atomik kütle birimi (akb) olarak ifade edilen, bireysel bir parça veya birimin tekinin ağırlığına sayısal olarak eşittir.

Mol Kavramı Hidrojenin atom ağırlığı 1,0079 olarak verilmiştir. Bu  bir H atomunun kütlesinin 1,0079 akb’ye eşit olduğu, aynı zamanda 1 mol H atomunun 1,0079 g olduğu manasına gelmektedir. Tek bir H atomunun kütlesi 1,643 x 10-24 g’dır. Yani, 1,0079 g 6,023 x 1023  tane H atomunun toplam kütlesidir; dolayısıyla, bir H atomunun kütlesi 1,0079 g’ın 6,023 x 1023’e bölünmesiyle elde edilen 1,673 x 10-24 g’a eşittir. 2. Elementer hidrojen için verilen H2 formülü, her bir hidrojen molekülünün iki hidrojen atomundan oluştuğu anlamına gelmektedir. İki H atomunun kütlesi 2 x 1,0079 akb = 2,0158 akb’dir. 1 mol H2 molekülünün kütlesi 2,0158 g’dır. Tek bir H2 molekülünün ağırlığı 3,347 x 10-24 g’dır. NO3-(nitrat) iyonunun bir azot ve üç oksijen atomundan oluşmaktadır. Dolayısıyla bir nitrat iyonunun kütlesi, bir azot atomunun ve üç oksijen atomunun kütleleri toplamıdır, ya da (iki yaklaşık sonuca göre) 62,01 akb’dir. Bundan dolayı, 1 mol nitrat iyonunun kütlesi 62,01 g ve tek bir nitrat iyonunun kütlesi ise 1,03 x 10-22 g’dır.

Mol Kavramı Bir molün; atom, iyon veya molekül gibi taneciklerden 6,023 x 1023 (Avagadro sayısı) tanedir. Bu kadar sayıdaki taneciğin ağırlığı   gram olarak ifade edilir. Bir mol hidrojen iyonu (H+): Kaç tane hidrojen iyonu içerir? Kütlesi ne kadardır? Aksi belirtilmediği müddetçe, mol terimi gram-mol terimi anlamına gelmektedir. Bir gram-mol 6,023 x 1023 taneciğin ağırlığının gram olarak ifadesidir. Bir gram-mol atom gram olarak ifade edilen atom ağırlığına denktir. Bir mol karbon atomu (C) kaç gramdır Karbon’un atom ağırlığı kaç gramdır? Bir mol kurşun (Pb) elementi .........................tane atom içerir ve .................. ağırlığındadır. Cevap: 6,023 x 1023, 207,2 g Bir molekül karbon disülfür (CS2) elde etmek için kaç karbon ve kükürt atomu gerekmektedir? Cevap: bir C ve iki S atomu Hesaplamalarda, mol kısaltması mol veya moller anlamına gelmektedir. 1 mol karbon disülfür (CS2) elde etmek, kaç mol karbon ve kükürt atomlarını gerektirmektedir? Cevap: 1 mol C ve 2 mol S

Mol Kavramı Bir mol karbon tetraklorür (CCl4) kaç mol C ve kaç mol Cl atomu içerir? Cevap: 1 mol C ve 4 mol Cl 4 mol Cl ve 1 mol C atomu 1 mol CCl4 oluşturabildiğine göre 1 mol CCl4 molekülünün ağırlığı ne kadardır? Cevap: 153,81 g Yarım mol H2SO4 kaç gramdır? Cevap: 49,04 g (Ağırlık H2SO4 = 0,5 mol H2SO4 x 98,08 g H2SO4 / 1 mol H2SO4= 49,04 g H2SO4) Otuz altı gram H2O kaç mol eder? Cevap:2 mol (mol H2O=36 g H2O x 1 mol H2O / 18,02 g H2O = 2,00 mol H2O) Dokuz gram H2O kaç mol eder? Cevap: 0,50 mol ( mol H2O= 9 g H2O x 1 mol H2O / 18,02 g H2O = 0,50 mol H2O) Metil alkolün (CH3OH) formül ağırlığı 32,05 gramdır. Yarım gram CH3OH kaç mol eder ? Cevap: 0,016 mol (0,50 g CH3OH x 1 mol CH3OH/32,05 g CH3OH = 0,016 mol CH3OH) Bir mol Cl atomu mu yoksa 1 mol Na atomu mu daha ağırdır? Cevap: Bir mol Cl atomu

Mol Kavramı Denkleştirilmiş Zn + 2HCl → H2 + ZnCl2 reaksiyonunda çinko metali hidroklorik asit ile reaksiyona sokulduğunda hidrojen gazı ve çinko klorür oluşur. 1 mol ZnCl2 elde etmek için kaç mol HCl gerekmektedir? Cevap: 2 Bir önceki reaksiyonda yalnızca yarım mol Zn’nin olduğu varsayılmaktadır. Buna göre, kaç mol ZnCl2 oluşabilir? Kaç mol HCl kullanılması gerekmektedir? Cevap: ½; 1 2KClO3 → 2KCl + 3O2 reaksiyonu laboratuvarda genellikle oksijen gazı elde etmek için kullanılmaktadır. Bu reaksiyonda, 2 mol KCl ve 3 mol O2 elde etmek için 2 mol KClO3 gerekmektedir. Reaksiyona giren 2 mol KClO3’ün tamamı tükendiğinde ağırlıkça ne kadar oksijen (O2) elde edilir? (Oksijen gazı iki atomlu bir molekül halinde bulunur ve 3 mol O2 molekülü ile 6 mol O atomu aynı ağırlıktadır.) Cevap: ağırlık O2 = 3 mol O2 x 32,00 g O2 / 1 mol O2 = 96,00 g O2

Mol Kavramı Yalnızca 122,6 gram KClO3 olduğunda, kaçar mol KCl ve O2 elde edilebilmektedir? (İlk önce verilen KClO3 miktarının kaç mol ettiği hesaplanmalıdır.) mol KCl = ........................................... mol O2 = ............................................ Cevap: mol KClO3 = 122,6 g KClO3 x 1 mol KClO3 / 122,55 g KClO3= 1 mol KClO3 2 mol KClO3’den 2 mol KCl ve 3 mol O2 elde edilmektedir 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 reaksiyonuna göre; 32,44 gram FeCl3 elde etmek için kaç mol demir (Fe) ve klor gazı (Cl2) gerekmektedir? (Öncelikle FeCl3’ün gram miktarı mole dönüştürülmelidir.) Cevap: mol FeCl3 = 32,44 g FeCl3 x 1 mol FeCl3 / 162,20 g FeCl3 = 0,20 mol FeCl3 1 mol Fe and 1,5 mol Cl2’den 1 mol FeCl3 elde edilmektedir

Mol Kavramı: Sınırlayıcı Bileşen Günlük hayattaki çoğu kimyasal reaksiyonda, girenlerden biri veya daha fazlasının miktarı sınırlıdır. Örnek olarak, çalışır haldeki bir arabanın motorunda benzin ile havadaki oksijen reaksiyona girerek 1 litre benzin yaktığında, bu kimyasal reaksiyondan başlıca CO (karbon monoksit) ve H2O yanında diğer ürünler oluşur. Bir litre benzinin hepsi tükendiğinde dahi havada hala yeterince oksijen bulunmaktadır. Aslında bir depo benzinin harcanması durumda da havada yeterince oksijen vardır. Bu durumda reaksiyonda tamamen tükenen benzin sınırlayıcı bileşendir.

Mol Kavramı C + O2 → CO2 reaksiyonunda yeterince oksijen bulunmasına rağmen yalnızca 3 gram karbon (C) vardır. (a) Girenlerden hangisi sınırlayıcı bileşendir, C veya O2? (b) Kaç gram CO2 elde edilebilir? Cevap: (a) C (b) mol C = 3 g C x 1 mol C / 12,01 g C = 0,25 mol C 1 mol C’dan 1 mol CO2 elde edildiğine göre; 0,25 mol C’dan 0,25 mol CO2 elde edilir Kaç g CO2 = 0,25 mol CO2 x 44,01 g CO2/ 1 mol CO2=11,00 g CO2

Mol Kavramı Aşağıdaki reaksiyonda 18,02 gram su oluştuğunda, yeterince oksijen kalmasına rağmen silanın (SiH4) tamamı tükenmektedir: SiH4 + 2O2 → SiO2 + 2H2O. (a) Kaç mol silan (SiH4) kullanılmıştır? (b) Sınırlayıcı bileşen hangisidir? Cevap: (a) 0,50 mol SiH4; (b) silan (SiH4)

Sabit Oranlar Kanunu Bir bileşiği oluşturan elementlerin, bileşikteki kütleleri arasında sabit (belirli) bir oran vardır. Bu durumu açıklayan kanuna sabit oranlar kanunu denir.

Katlı Oranlar Kanunu İki element kendi aralarında birden fazla bileşik oluşturduklarında, elementlerden birinin sabit kütlesiyle birleşen diğer elementin kütleleri arasında, basit ve tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır.” Bu ifadeye katlı oranlar kanunu denir.

Bileşik Formüllerinin Yazılması

Bir bileşiğin bulunan formülü, o bileşiğin bir biriminde bulunan atomların sayısını verir. Bir bileşiğin formülünü bulmak için genellikle kütle yüzdesinden faydalanılır ve kütle yüzdeleri deneysel olarak belirlenir.

Kaynaklar Yurttaş, L. http://home.anadolu.edu.tr/~lyurttas/Genel%20Kimya%20I%202014/ https://tr.wikipedia.org/wiki/Molekül