KİMYASAL REAKSİYONLAR ve HESAPLAMALAR (STOKİYOMETRİ) V.DERS

Atom kütlesi, Avogadro Sayısı ve Mol Kütleleri Uluslararası kabullere göre, atom kütlesi atom kütle birimi (akb) ile verilir. Atom kütle birimi, tam olarak 12C atomunun kütlesinin 1/12’sine eşittir. Örneğin, hidrojen atomunun kütlesinin ortalama olarak 12C kütlesinin %8,4’ü olduğu tespit edilmiştir. Ancak, karbon atomu kütlesi 12,00 akb olmayıp, aslında 12,01 akb’dir (ortalama atom kütlesi).

Lityumun izotopları doğada aşağıdaki oranlarda bulunur: 7,42% 6Li (6,015 akb) 92,58% 7Li (7,016 akb) Lityumun ortalama atom kütlesi: 7,42 x 6,015 + 92,58 x 7,016 100 = 6,941 akb 3

Atomların kütleleri çok küçük olduğundan, elementler atomik kütle birimi cinsinden tartılamaz. SI birim sistemine göre mol (n), 12 g 12C izotopunun içerdiği atom sayısı (NA = 6,022 x 1023) kadar tanecik (atom, molekül, vb.) içeren madde miktarıdır. Bu sayı Avogadro sayısı olarak adlandırılır. 1 tane 12C atomu = 12 akb 1 mol 12C atomu = 12 g 1 mol 12C atomu = 6,022 x 1023 tane 12C atomu

Değişik elementlerin birer molleri S C Hg Cu Fe Değişik elementlerin birer molleri

1 akb = 1,66 x 10-24 g ya da 1 g = 6,022 x 1023 akb 1 12C atom 6,022 x 1023 12C atom = 1,66 x 10-24 g 1 akb Örnekler: 1) FeCl3’ün mol kütlesi (MA) 270,3 g/mol’dür. 2) 1 mol NaCl 58,5 g’dır. 3) 23,3 g Zn 23,3/65,39 = 0,356 mol’dür. n = g/MA

Örnek Fe2(SO4)3 (demir(II) sülfat) bileşiğinin molekül kütlesini (akb) bulunuz (Fe : 56, S : 32, O : 16).

Örnek Üre [(NH2)2CO] gübre olarak tarımda, hayvan yeminde ve polimer üretiminde kullanılır. 25,6 g üre içerisinde kaç tane hidrojen atomu vardır? Çözüm gram üre → mol üre → molekül üre → H atomu Mol = 25,6/60,06 = 0,426 mol Molekül sayısı = 0,426 x 6,022 x 1023 = 2,567 x 1023 H atomu sayısı = 4 x 2,567 x 1023 = 1,03 x 1024

Bileşiklerin Yüzde Bileşimi Yüzde bileşim, bileşik içerisindeki her bir elementin kütlece yüzdesidir. % Element = (n x elementin MA’sı/bileşiğin MA’sı) x 100 Örnek H2O2’nin yüzde bileşimini bulunuz. ( H : 1 g/mol, O : 16 g/mol) Çözüm %H = (2 x 1 / 34) x 100 = % 5,88 %O = (2 x 16 / 34) x 100 = % 94,12

Örnek Deri dökülmesini tedavi eden askorbik asit kütlece %40,92 C, %4,58 H ve %54,50 O ihtiva ettiğine göre kaba formülünü bulunuz. nC = 40,92/12,01 = 3,407 mol → 3,407/3,406 = 1 nH = 4,58/1,008 = 4,54 mol → 4,54/3,406 = 1,33 nO = 54,50/16,00 = 3,406 mol → 3,406/3,406 = 1 Sadeleşmiş moller 3 ile çarpılırsa tam sayılar elde edilir: C3H4O3 : 88 g/mol Molekül formülü ise gerçek mol kütlesinin (176 g/mol) kaba formül kütlesine (88 g/mol) bölünmesiyle bulunabilir: 2 C6H8O6

Kaba Formüllerin Deneysel Belirlenmesi Bir bileşiğin kaba formülünün belirlenebilmesi için, bileşik içerisindeki elementlerin yüzde bileşimlerinin deneysel olarak bulunması (kimyasal analiz) gerekir. Etil alkol yakılırsa, CO2 ve H2O açığa çıkar. Açığa çıkan CO2 ve H2O kütleleri, CO2 ve H2O tutucularının kütlelerindeki artış ile belirlenir. Daha sonra bulunan değerlerden C ve H miktarlarına geçilerek, etil alkolün kaba formülü bulunabilir.

Deneysel olarak 11,5 g etil alkol yakıldığında 22 g CO2 ve 13,5 g H2O oluştuğunu farz edelim. kütle C = (12 x 22)/44 = 6 g kütle H = (2 x 13,5)/18 = 1,5 g kütle O = 11,5 -(6 + 1,5) = 4 g mol C = 6/12 = 0,5 mol mol H = 1,5/1 = 1,5 mol mol O = 4/16 = 0,25 mol Bu mol değerleri 0,25’e bölünürse etil alkolün kaba formülü C2H6O olarak bulunur. C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O C2H6O

Kimyasal Reaksiyonlar ve Eşitlikler Kimyasal reaksiyon bileşik ya da bileşiklerin değişerek yeni bileşik ya da bileşiklerin oluştuğu bir işlemdir. Reaksiyonlar, eşitliklerle gösterilir. İki hidrojen molekülü + Bir oksijen molekülü İki su molekülü reaktantlar ürünler

2 Mg atomu + 2 O atomu = 4 atom (2 MgO) Örnek 2 Mg + O2 2 MgO 2 Mg atomu + 2 O atomu = 4 atom (2 MgO) 2 mol Mg + 1 mol O2 = 2 mol MgO 48,6 gram Mg + 32,0 gram O2 = 80,6 g MgO Bir kimyasal tepkimede (reaksiyonda) girenler (tepkenler) ve ürünlerin kütleleri arasındaki ilişkilerin bulunmasına stokiyometri denir. Stokiyometri mol yöntemine dayanır. Alıştırma: Aşağıdaki reaksiyonları denkleştiriniz. KClO3 KCl + O2 C2H6 + O2 CO2 + H2O

12 3 4 2 19 19 19

20 20 20

mol su 21 21 21 21

1 mol 2 mol 22 22 22 22

23 23 23 23

24 24 24

25 25 25 25

Problemler 1. 1,00 x 1012 tane kurşun atomu (Pb:207,2 g/mol) kaç gramdır? 2. 13,2 akb kaç gramdır? 3. 8,4 gram kaç akb eder? 4. 5,10 mol kükürt (S) içinde kaç kükürt atomu vardır? 5. 77,4 g kalsiyum (Ca:40,08 g/mol) kaç moldür? 6. 0,372 molü 152 g gelen bileşiğin mol kütlesini (MA) hesaplayınız.

7. Suyun yoğunluğu 4 oC de 1,00 g/mL dir 7. Suyun yoğunluğu 4 oC de 1,00 g/mL dir. Bu sıcaklıkta 2,56 mL su içinde kaç molekül vardır? (H : 1 ve O : 16 g/mol) 8. SnO2 deki Sn ve O nun kütlece yüzde bileşimlerini hesaplayınız (Sn : 118,7 ve O : 16 g/mol). 9. %2,1 H, %65,3 O ve %32,6 S içeren bileşiğin kaba formülünü yazınız (H : 1, O : 16 ve S : 32 g/mol). 10. NaHCO3 ısıtıldığında Na2CO3 ve CO2 çıkararak bozunur. 20,5 g CO2 oluşturan NaHCO3 kütlesi ne kadardır? (Na : 23, H : 1, C : 12 ve O : 16 g/mol) 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O 11. X elementinin mol kütlesi 33,42 g/moldür. 27,22 g X, 84,10 g Y elementi ile XY bileşiğini oluşturmaktadır. Y elementinin mol kütlesini bulunuz.

12. Al2(SO4)3. xH2O bileşiği kütlece %8,20 Al içermektedir 12. Al2(SO4)3.xH2O bileşiği kütlece %8,20 Al içermektedir. ‘’x’’ sayısını bulunuz (Al : 27, S : 32, O : 16 ve H : 1 g/mol). 13. Fe2O3 içeren 2,62.103 kg lık bir cevher ısıtıldığında 1,64.103 kg Fe elde edilmektedir. Cevherdeki Fe2O3 yüzdesini bulunuz(Fe : 56 ve O : 16 g/mol). Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 14. Kot pantolonların boyası olan indigo kütlece %73,27 C, %3,85 H, %10,68 N ve %12,20 O içerir. Molekül kütlesi 262 g/mol olan indigonun molekül formülü nedir? (C: 12,01, H: 1,008, N: 14,01 ve O: 16,00 g/mol) 15. 0,86 mol MnO2 ile 48,2 g HCl reaksiyona sokulduğunda hangisinden ne kadar artar? Kaç gram Cl2 oluşur? (Mn: 54,94, O:16,00, H:1,008 ve Cl: 35,45 g/mol) MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O