PBL – 1 MDN 2016 MADENCİLİKTE TEMEL MÜHENDİSLİK PRATİĞİ (PBL) Prof. Dr. Turgay ONARGAN Öğr. Gör. Dr. Özge GÖK

TEMEL KONULAR Madde Saf Olmayan Maddeler Saf (Arı) Maddeler Element Bileşik Homojen Karışım (Çözelti) Heterojen Emülsiyon Süspansiyon Aeresol (Kütle, hacim ,eylemsizlik)

TEMEL KONULAR Saf Olmayan Maddeler Homojen Heterojen Karışım (Çözelti) Tuzlu Su Alkol-Su Hava Lehim Çelik Petrol Yağ-Su Sis Nişasta-Su Kum-Talaş

TEMEL KONULAR Saf (Arı) Maddeler Element Bileşik Atom Molekül Demir (Fe) Bakır (Cu) Altın (Au) Gümüş (Ag) Civa (Hg) Hidrojen (H) Su (H2O) Tuz (NaCl) Şeker (C6H12O6) Asit (H2SO4) Baz (NaOH) Oksijen Gazı (O2) Hidrojen Gazı (H2) Azot Gazı (N2)

ELEMENT VE BİLEŞİK

ELEMENT VE BİLEŞİK

ELEMENT VE BİLEŞİK

ELEMENT VE BİLEŞİK

KİMYASAL TEPKİMELER C + O2  CO2 Bir maddenin farklı maddelere ayrışmasına ya da farklı maddelerin etkileşerek yeni maddeler oluşturmasına kimyasal tepkime (reaksiyon) denir. Kimyasal tepkimeler, olaya giren maddelere ait taneciklerin (molekül, atom yada iyon) çarpışmaları ile gerçekleşirler. Enerjileri yeterli olan taneciklerin çarpışmaları sonucunda kimyasal bağlar koparak moleküller atomlarına dağılır ve atomlar yeniden düzenlenerek farklı maddeler oluştururlar. Tepkimelerin sembol ve formüllerle gösterilmesine ise tepkime denklemleri adı verilir. C      +     O2      CO2

KİMYASAL TEPKİMELER Kimyasal bir tepkimede; korunan nicelikler şunlardır ;           - Atomların türü ve sayısı           -      Toplam kütle (Kütle değişimi önemsizidir.)           -      Toplam elektriksel yük           -      Toplam enerji           -      Atomların çekirdek yapıları (Proton ve nötron sayıları) Değişen nicelikler şunlardır ;           -       Molekül sayısı (Mol sayısı)           -       Gaz tepkimelerinde hacim (Basınç ve sıcaklık sabit)           -       Gaz tepkimelerinde basınç (Hacim ve sıcaklık sabit) Ancak mol sayısının korunduğu tepkimeler de vardır.

KİMYASAL TEPKİMELER 1. Yanma Tepkimeleri Bir maddenin oksijenle verdiği tepkimelerdir. Yanma tepkimesi için: yanıcı madde, hava(oksijen), tutuşma sıcaklığı gerekir. Organik bileşiklerden genel olarak CxHy formülü ile gösterilirler. Yapılarında C ve H’ın yanı sıra O, S, N ve halojen (F, Cl, Br, I) bulunduran organik bileşikler de vardır. Organik bir bileşiğin yanması sonucunda: CO2 oluşması bileşiğin C içerdiğini, H2O oluşması bileşiğin H içerdiğini, SO2 oluşması bileşiğin S içerdiğini, NO2 oluşması bileşiğin N içerdiğini kanıtlar.   CS2  +  3O2     CO2  +  2SO2   C4H10  +  13/2 O2   4CO2 + 5H2O 

KİMYASAL TEPKİMELER 2. Sentez (Birleşme) Tepkimeleri Birden fazla maddenin birleşerek tek bir ürün oluşturduğu tepkimelerdir. Bu olayda yan ürün oluşmaz.  CaO  +  CO2   CaCO3   H2  +  Cl2   2HCl 3.   Analiz (Ayrışma) Tepkimeleri Bir bileşiğin kendinden daha basit yapılı maddelere ayrıştırılması tepkimeleridir. Elektroliz yolu ile ya da ısı alarak ayrışan maddeler vardır. ısı     MgCO3  MgO  +  CO2         elektroliz         H2O  H2  +   1/2 O2                  

KİMYASAL TEPKİMELER 4. Yer Değiştirme Tepkimeleri Aktif olan bir elementin, kendinden daha az aktif olan (pasif) bir elementle yer değiştirmesi ile gerçekleşen tepkimelerdir. 2HCl  +  S   H2S  +  Cl2    Al2O3  +  2Fe   Fe2O3  +  Al  Çökelme ve nötrleşme tepkimeleri de yer değiştirme tepkimeleridir. 2FeCl3 (suda) +  3H2S (g)  Fe2S3(k)  +  6HCl(suda)   Çökelme:   AgNO3 (suda)  +  NaCl (suda)   AgCl (k)  +  NaNO3 (suda) Nötrleşme: H2SO4 (suda)  +  2NaOH (suda)  Na2SO4(suda)  +  2H2O(s)                

PROBLEM-1 Çinko gümüş renginde bir metal olup, bakır ile karıştırılarak pirinç alaşımının yapımında kullanılır. Demir metali çinko ile kaplanarak korozyondan korunur. 23,3 g Zn kaç mol Zn eder? (Zn: 65,39 g.mol-1)

PROBLEM-2 X(OH)2 + 2HCl  XCl2 + 2H2O Tepkimesine göre 0,5 mol HCl harcandığında 52 g XCl2 bileşiği oluşuyor. Buna göre X elementinin atom kütlesi kaçtır? (Cl: 35,5 g.mol-1)

PROBLEM-3 25 g CaCO3 bir miktar HCl çözeltisi ile; CaCO3 + HCl  CaCl2 + H2O + CO2 Denklemine göre tepkimeye giriyor. Tepkime sonunda (Ca: 40, O: 16, C: 12 g.mol-1) Kaç mol CaCl2 katısı oluşur? N.Ş.A da kaç litre CO2 gazı oluşur?                

PROBLEM-4 Saf olmayan 6 g Mg tozu üzerine H2SO4 çözeltisi eklendiğinde N.Ş.A’da 2,24 L H2 gazı oluşuyor. Buna göre Mg’nin saflık yüzdesi kaçtır? (Mg: 24 g.mol-1)

PROBLEM-5 Kükürt kömürde bulunan bir ametaldir. Kömür yandığı zaman kükürt, kükürt dioksite ve daha sonra sülfürik aside dönüşür, bu da asit yağmurlarına neden olur. 16,3 g S kaç atom içerir? (S: 32,07 g.mol-1)

PROBLEM-6 Albit (Sodyumlu feldspat) minerali kütlece %8,78 Na, %10,3 Al, %32,06 Si, %48,06 O içerir. Albit mineralinin kaba (basit) formülü nedir? (Al: 27 g.mol-1, Na: 23 g.mol-1, Si: 28 g.mol-1)              Cevap: 100 g örnekte 8,78 g Na, 10,3 g Al, 32,06 g Si ve 48,86 g Oksijen var. Elementlerin mol sayılarını bulalım. Na Al Si O Kütle,g 8.78 10,3 32,06 48,86 Mol sayısı, 8,78/23 10,3/27 32,06/28 48,86/16 Mol oranı, 0,382/0,381=1 0,381/0,381=1 1,14/0,381=3 3,05/0,381=8   Kaba formül : NaAlSi308

PROBLEM-7 Bir mineralin analiz sonuçları %38,07 Al2O3 , % 17,70 K2O, %10,46 CaO, %33,77 SiO2 olduğuna göre bu mineralin deneysel formülünü bulunuz. (Ca: 40 g.mol-1, K: 39 g.mol-1)              Cevap: Taslak formül aAl2O3, bK2O, cCaO, dSiO2 a,b,c,d sayıları tam sayı olarak bulunur. Al2O3 K2O CaO SiO2 Kütle,g 38,07 17,70 10,46 33,77 Mol sayısı 38,07/102 17,70/94 10,46/56 33,77/60 0,3732 0,1883 0,1868 0,5628   0,3732/0,1868 0,1883/0,1868 0,1868/0,1868 0,5628/0,1868 2 1 1 3 2Al2O3.K2O.CaO. 3SiO2 = K2CaAl4Si3O14

PROBLEM-8a Bir deneyde 169 g kromit cevheri, 298g potasyum karbonat, 75,5 g O2 kapalı ortamda ısıtılmış ve 194 g K2CrO4 elde edilmiştir. Bu tepkimeyi anlatan kimyasal reaksiyonu yazınız.             Cevap: Potasyum Kromat, K2CrO4, kromit cevheri (FeCrO4) ile potasyum karbonat ve oksijenin yüksek sıcaklıklarda reaksiyonu sonucu oluşur: 4FeCr2O4(s) + 8K2CO3(s) + 7O2(g) 8K2CrO4(s) + 2Fe2O3(s) + 8CO2(g)

PROBLEM-8b Bir deneyde 169 g kromit cevheri, 298g potasyum karbonat, 75,5 g O2 kapalı ortamda ısıtılmış ve 194 g K2CrO4 elde edilmiştir. Potasyum kromatın yüzde verimini hesaplayınız. (Mol ağırlıkları: (g/mol): FeCr2O4, 223,84; K2CO3(s), 138,21; K2CrO4(s), 194,19; Fe2O3,159,69) Cevap: 4FeCr2O4(s) + 8K2CO3(s) + 7O2(g) 8K2CrO4(s) +2Fe2O3(s) + 8CO2(g) 0.76 mol 2.16 mol 2.36 mol 0.99 mol -0.76 mol -1.52 mol -1.33 mol 1.52 mol 0 0.64 mol 1.03 mol -0.53 mol Reaksiyona giren reaktiflerin miktarlarından yola çıkılarak molleri hesaplanır. Sınırlayıcı reaktifin kromit olduğu görülmektedir. Verilen miktarlarda reaktifler reaksiyona sokulduğunda 1.52 mol potasyum kromat oluşması gerekirken 0.99 mol oluştuğu soruda belirtilmektedir. Bu durumda yüzde verimi aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır: %Verim =0,99x100/1,52 = %65’tir.