X A Z KIMYASAL ELEMENTLER Bir elementin butun atomlari ayni atom numarasina (Z) sahiptir. Su ana kadar bilinen elementlerin atom numaralari Z=1 den Z=109 a kadar degisir. Her elementin bir adi ve simgesi vardir. Cogu elementin kimyasal simgesi Ingilizce veya Latince adinin kisaltmasidir. Uranyumdan (Z=92) daha buyuk atom numarali elementler dogada bulunmazlar. Bunlar parcacik hizlandiricilar yardimiyla elde edilen yapay elementlerdir. Belli bir atomun bilesimini belirtmek icin, atomda bulunan proton (p), notron (n) ve elektron (e) sayisini tam olarak gostermeliyiz. Ayni atom numarasina (Z), fakat farkli kutle numarasina (A) sahip iki ya da daha cok atoma izotoplar denir. Bazen bir izotop elementin adi ve kutle numarasi yazilarak belirtilir (neon-20, neon-21 gibi). Elektron alan veya veren atom iyon adini alir ve net bir elektron yuku tasir. Iyon haline gelen atomun proton sayisi kesinlikle degismez. Bir iyonun uzerindeki yukun miktari proton ile elektronun farkina esittir. p sayisi + n sayisi p sayisi A X +? p sayisi – e sayisi Elementin simgesi Z
C C Cu Ornek: deki proton, notron ve elektron sayilarini belirtiniz. Cozum: Eger notur atomsa e sayisi = p sayisi = Z (atom numarasidir) Eger iyon ise elektron sayisinin proton sayisindan buyuk mu (negatif iyon), kucuk mu (pozitif iyon) oldugunu bulunuz. Elinizdeki tanecik ister notur atom, ister iyon olsun, notron sayisi A-Z dir. Z=17, A= 35, notur atom p sayisi= 17, e sayisi= 17, n sayisi= A-Z= 35-17=18 29 proton, 34 notron ve 27 elektron iceren tanecigin simgesini yaziniz. Cozum: Z= 29 olan element bakir (Cu) dur. Kutle numarasi A=p sayisi+ n sayisi=29+34= 63. Tanecik yalnizca 27 elektron tasidigindan, bir iyon olmalidir. Net yuku= p sayisi- e sayisi= 29-27= +2 dir. Oyleyse simgesi: 35 C 17 35 C 17 63 2+ Cu 29
Izotop Kutleleri Uluslararasi kabule gore, karbon-12 izotopunun kutlesi tam 12 akb dir. Diger element atomlarinin kutleleri bu standarta gore tayin edilir. Bu is icin kutle spektrometresi kullanilir. Gaz halindeki iyon demeti bu duzenekten gecerken, elektrik ve magnetik alanlar yardimiyla ayrilirlar. Ayrilan iyonlar bir olcu aletine gonderilerek burada iyonlarin varligi ve miktari saptanir.
Elementin atom kutlesi Izotop 1 in bulunma yuzdesi Kutle numaralari tam sayilar olmasina karsin, karbon-12 disindaki atomlarin kutleleri tamsayi degildir. Ornek: Kutle spektrumu verilerine gore O kutlesinin C kutlesine orani 1.33291 bulunmustur. Bir O atomunun kutlesi nedir? Cozum: Kutlelerinin orani O/ C =1.33291 demek, O kutlesi, C kutlesinin 1.33291 kati demektir. O kutlesi= 1.33291 X 12.00000 akb= 15.9949 akb Atom Kutlesi Bir elementin atom kutlesi, izotoplarinin dogada bulunma oranlarina gore, agirlikli atom kutlelerinin ortalamasidir. 16 12 16 12 16 12 16 16 Elementin atom kutlesi Izotop 1 in bulunma yuzdesi Izotop 1 in bulunma yuzdesi Izotop 1 in kutlesi Izotop 1 in kutlesi = + + …. X X
Ornek: Karbonun kutle spektrumu, kutlesi tam 12 akb olan % 98,892 karbon-12 ve kutlesi 13,00335 akb olan % 1,108 karbon-13 verir. Bu verilerden yararlanarak, karbon izotoplarinin kutlece katkisini ve sonra karbonun agirlikli atom kutlesini hesaplayabiliriz: 12C nin kutlece katkisi= 12C nin yuzdesi X 12C atomunun kutlesi = 0,98892 X 12,00000 akb= 11,867 akb 13C nin kutlece katkisi= 13C nin yuzdesi X 13C atomunun kutlesi = 0,01108 X 13,00335 akb= 0,1441 akb Dogal karbonun atom kutlesi = (12C nin katkisi) + ( 13C un katkisi) = 11,867 akb + 0,1441 akb = 12,011 akb
AVOGADRO SAYISI VE MOL KAVRAMI Atomlar ve molekuller normal yollarla sayilamadigindan, miktarlarinin kutlelerinin olculmesi gibi baska yollardan belirlenmesi gerekiyordu. Sayilamayacak cokluktaki tek cesit bir maddenin miktari SI birim sisteminde mol birimi ile ifade edilir. Bir mol, tam 12 g karbon-12 de bulunan karbon-12 atomlarinin sayisi kadar tanecik iceren madde miktaridir. Atom ve molekul gibi taneciklerin bir mollerinin icerdigi tanecik sayisina Avogadro sayisi, NA denir. 12C nin mol kutlesi 12,00000 g/mol 12C nin atom kutlesi 1,992648x10-23 g 6,022137x1023 mol-1 Avogadro sayisi = = = 1 mol 12C= 6,02214x1023 12C atomu= 12,0000 g 1 mol karbon= 6,02214x 1023 C atomu= 12,011 g
Bir mol atomun kutlesine mol kutlesi, M denir Bir mol atomun kutlesine mol kutlesi, M denir. Atomlarin mol kutleleri, atom kutleleri cizelgelerinde verilmektedir. Ornegin: 6,02214x 1023 Cl atomu= 35,4527 g HESAPLAMALARDA MOL KAVRAMININ KULLANILISI Atom sayilari ve mol sayisi arasindaki iliskiye goz atalim: 1 mol Mg= 6,02214x 1023 Mg atomu= 24,31 g Mg Mol sayisi ile atomlarin toplam sayisi arasindaki baginti Ornek: Bir demir metali orneginde 2,35 mol Fe oldugu bilinmektedir. Ornekte ne kadar demir atomu vardir? Cozum: 1 mol Fe= 6,022x1023 Fe olduguna gore; ? Fe atomu= 2,35 mol Fe X = 1,42 X 1024 Fe atomu bulunur. 6,022 x 1023 Fe atomu 1 mol Fe
Bir elementin atom sayilari, mol sayisi ve kutlesi arasindaki iliski Ornek: A) 1,00 x 1022 Mg atomu iceren bir ornek kac moldur? B) Bu ornegin kutlesi kac gramdir? Cozum: Burada cevirme faktoru Avogadro sayisidir. ? mol Mg= 1,00 x 1022 Mg atomu X = 0,0166 mol Mg B) Yukaridaki sonuctan mol sayisini bulduk ve ve bunu kullanarak kutlesini bulabiliriz. ? g Mg= 0,0166 mol Mg x = 0,404 g Mg Veya kisaca ? g Mg= 1,00 x 1022 Mg atomu X X = 0,404 g Mg 1 mol Mg 6,022 x 1023 Mg atomu 24,31 g Mg 1 mol Mg 1 mol Mg 6,022 x 1023 Mg atomu 24,31 g Mg 1 mol Mg
Islemlerde mol kutlesi, Avogadro sayisi ve bolluk yuzdesi faktorlerinin birlikte kullanilmasi Ornek: Potasyum-40 kucuk atom numarali dogal radyoaktif bir kac element izotopundan biridir. Dogada bolluk yuzdesi % 0,012 dir. 371 mg K iceren bir bardak sutu ictiginiz zaman kac tane 40K atomu yutmus olursunuz? Cozum: ? Mol K= 371 mg K x x = 9,49x10-3 mol K Sonra K mol sayisi K atom sayisina cevrilebilir. ? K atomu= 9,49x 10-3 mol K x = 5,71x 1021 K atomu Son olarak, K atom sayisi 40K atom sayisina, dogada bolluk yuzdesi yardimiyla cevrilebilir: ? 40K atomu= 5,71x 1021 K atomu x = 6,9 x 1017 40K atomu 1 mol K 39,10 g K 1 g K 1000 mg K 6,022 x 1023 K atomu 1 mol K 0,012 40K atomu 100 K atomu