KİMYANIN TEMEL KANUNLARI

... konulu sunumlar: "KİMYANIN TEMEL KANUNLARI"— Sunum transkripti:

1 KİMYANIN TEMEL KANUNLARI
2. BÖLÜM

2 KİMYANIN BİLİM OLMA SÜRECİ
Astronomi, mekanik, fizik bilimlerinin bilim olarak kabul edilmesi 17. yüzyılda olmuştur. Kimyanın pratik geçmişi bu bilimlerden çok daha geriye dayanmasına rağmen bilim olarak kabul edilmesi 18. yüzyılın sonunu bulmuştur.Bunun iki sebebi vardır. 1) Kimya ile uğraşanlar batıl ve mistik düşüncelerinden arınamamışlardır. 2) 17 ve 18. yüzyılda ortaya çıkan yeni yanma teorisidir.

3 KİMYANIN BİLİM OLMA SÜRECİ
Johan J Becher ve Georg E. Stahl isimli Alman kimyacılara göre yanma yanan maddenin “ ateş maddesi” yani phlogiston çıkarmasıdır. * Madde yandığında az kül kalmışsa çok phlogiston içeriyor demektir. Phlogiston u çok ise madde çok yanıcı maddedir. * Dört elementin benimsendiği dönemler için oldukça kabul edilebilir olan bu teorininde bazı eksikleri ortaya çıkmıştı: Phlogiston uçan bir şeyse bazı maddeler yandığında kütleleri azalırken, neden bazı maddeler yandığında kütlesi artar?

4 KİMYANIN BİLİM OLMA SÜRECİ
Buna açıklama getirmeyen Kimyacılar yeni bir Phlogiston teorisi ortaya attılar: Phlogiston serbest kaldığında diğer maddeler gibi yerin merkezine doğru değil, gökyüzüne doğru çekilir. (phlogiston göksel niteliktedir ve negatif kütle taşımaktadır.) Ancak bu teoride tatmin edici olmadığı için deneysel çalışmalara hız verdiler.

5 KİMYANIN BİLİM OLMA SÜRECİ
Yanma olayını açıklayan ve dönüm noktası olan deney 1774’ te Joseph Priestley tarafından yapıldı. Priestley kırmızı civa oksidin ısıtılmasıyla oluşan gazın içerisinde maddelerin daha iyi yandığını keşfetti. Bu gaza “phlogistonu uzaklaştırılmış hava” olarak adlandırıldı. Aynı yıllarda İsveç’te Carl W.Scheele oksijen olarak bildiğimiz bu gaza “yakıcı hava” dedi. Ancak her iki kimyacıda deneyi yorumlamakta yeterli olamadılar.

6 KİMYANIN BİLİM OLMA SÜRECİ
Fransız bilim adamı Lavoisier , aynı deneyi tekrarladı ve yanma olayında maddelerin oksijen gazı ile etkileştiğini söyledi. Böylece phlogiston teorisi çürütülmüş oldu ve Lavoiser kimyanın kurucusu olarak anıldı. Üç bilim adamı aynı deneyi yapmış olmasına rağmen doğru yorumlamayı Başararak Lavoiser kimyanın bilim olma sürecini başlatmıştır.

7 kimya Maddenin yapısını ve özelliklerini inceleyen bilim dalına kimya denir.

8 KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU
Lavoiser kendinden önceki kimyacılardan farklı olarak, kimyasal olayları gözlemlemekle kalmamış deneylerde nicel verilere oturtmaya çalışmıştır. Bir deneyinde miktarı belli olan kalay (Sn) parçasını  içinde bir miktar hava bulunan bir fanusa  koyarak tarttı. Daha sonra fanusu içindekilerle birlikte  ısıttı ve ısınan kalayın beyaz bir toz haline (SnO) dönüştüğünü gözlemledi. Oluşan beyaz tozu ve fanusu tekrar  tarttığında başlangıçta belirlediği kütle ile eşit olduğunu belirledi.

9 KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU
Daha sonra benzer deneylerle aynı sonuca ulaştı.Oluşan beyaz tozu (Kalay oksit ) benzer yolla ısıttığında ise başlangıçta fanusa koyduğu Kalayın kütlesine eşit kütlede kalay elde ettiğini gözlemledi ve kendisini unutulmaz yapan  şu sonuca vardı.“Madde yoktan var edilemediği gibi, vardan da yok edilemez. Sadece birinden ötekine dönüşebilir” Bu ifade"Kütlenin Korunumu Yasası" diye bilinir.

10 KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU
Bu günkü ifadesi ile; Kimyasal olaylarda, tepkimeye giren maddelerin  kütleleri toplamı, tepkime sonunda oluşan maddelerin kütleleri toplamına eşittir.  Bu olaya KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU denir. Sn ½ O2  SnO g g = g H2 + ½ O2  H2O 2g g = 18g

11 KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU
Fe + S FeS DN Fe (kütlesi) S (kütlesi) BİLEŞİĞİN Kütlesi 1 56 32 2 14 8 3 12 33 4 28 16

12 KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU
İçinde nemli hava bulunan bir cam kaba 11,2 gr demir talaşı atılıyor. Belli bir süre sonunda kaptaki toplam katı kütlesi 16 gr olduğuna göre , kapta tüketilen O₂ gazı kaç grdır? Cevap: 4,8 gr

13 KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU
CaCO₃ ₍k₎ CaO₍k₎ + CO₂₍g₎ CaCO₃ katısı ısıtıldığında yukarıdaki tepkimeye göre ayrışmaktadır. Ağzı açık bir kapta 24,4 gr CaCO₃ katısı bir süre ısıtılıyor. Toplam kütlede 4,4 gr azalma olduğu anda kaptaki katı kütlesinin % 28 inin CaO olduğu analiz ediliyor. Buna göre , kaç gr CaCO₃ ayrışma tepkimesi vermiştir? Cevap: 10 gr

14 KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU
13 gr Zn talaşı 17 gr HCl çözeltisinde tamamen çözündüğünde kapta 29,6 grl ık sıvı bir karışım oluşurken tepkimede oluşan H₂ gazı 500 ml hacim kaplıyor. Bu koşullarda toplanan H₂ gazının yoğunluğu kaç gr/lt dir? Cevap: 0,8 gr

15 SABİT ORANLAR KANUNU Lavoisier in deneysel çalışmaları sonucunda
kimya biliminin nicel çalışmaları hızla devam etti. 1799 yılında Joseph Proust elementlerin birbirleri ile bileşik oluştururlarken belirli oranda birleştiklerini buldu. Bugün sabit oranlar yasası olarak bilinen yasaya göre; “Bir bileşik hangi yolla elde edilirse edilsin, bileşiği oluşturan maddelerin (atomların) kütleleri arasında basit tam sayılarla ifade edilen sabit bir oran vardır.”

16 SABİT ORANLAR KANUNU H2 + ½ O2  H2O 2g 16g 18g 1:8:9 1g 8 g 9g 1:8:9

17 SABİT ORANLAR KANUNU Demir ve oksijen elementleri içeren bir bileşiğin 15 gramının 10,5 gramı demir olduğuna göre, bileşikteki demirin oksijen kütlesine oranı kaçtır? Cevap: 7/3

18 SABİT ORANLAR KANUNU Karpit, kalsiyum ve karbondan oluşan (CaC2) bir bileşiktir. Kalsiyumun karbonla kütlece birleşme oranı 5/3 dür? Buna göre, 6 gr kalsiyumun tamamının kullandığı bir tepkime içinde, Kaç gr karbon tüketilmiştir? En fazla kaç gr bileşik oluşur? Cevap: a) 3,6 gr b) 9,6 gr

19 SABİT ORANLAR KANUNU Bakır ile oksijen arasında oluşan bir bileşikte bakır kütlesinin oksijen kütlesine oranı 7/2 dir. Eşit kütleli bakır ve oksijenin tam verimli tepkimesinden 10,8 gr bileşik oluştuğuna göre, başlangıç karışımının kütlesi kaç gr dır? Cevap: 16,8 gr

20 SABİT ORANLAR KANUNU Kalsiyum karbonat (CaCO3) bileşiğinin kütlece %12 si karbon (C) dur. Karbon kütlesinin oksijen kütlesine oranı mc / mo =1/4 olduğuna göre, aşağıdaki soruları yanıtlayınız. Bileşikteki kalsiyumun kütlece % bileşimi kaçtır? 24 gr kalsiyum kullanarak bileşik elde etmek için kaç gr karbon ve kaç gr oksijen gerekir? Cevap: a) %40 b) 7,2 gr C 28,8 gr O

21 bilimsel yöntem Bir olgunun doğru şekilde açıklanması aslında bir süreç işidir. Önce; gözlem yapılır. Önceden konu ile ilgili veriler, olan olaylar gözlemlenir ve değerlendirilir. Ardından bu gözlemlere ve değerlendirmelere dayalı olarak bir hipotez ortaya atılır. Hipotez bu verileri yorumlamada kullanılan geçici açıklamadır. Ardından hipotezi desteklemek ve çürütmek için çeşitli deneyler yapılır. Deney verileri ve hipotez çelişiyorsa, hipotez reddedilir ve farklı hipotez kurulur. Verilerle uyuşuyorsa, teori olarak diğer bilim insanlarına sunulur.

22 bilimsel yöntem

23 dalton atom teorisi John Dalton un atom teorisi de bu basamaklardan geçmiş ve Sabit Oranlar Kanununu açıklamak üzere ortaya atılmıştır. Teori yi ortaya atmadan önce Dalton, Yunan filozofları Leucippus ve Democritus tarafından ortaya atılan atom kavramlarını incelemiş ve bazı hipotezler geliştirmiştir: Her element, atom denilen çok küçük ve bölünemeyen taneciklerden oluşmuştur. Atomlar kimyasal tepkimelerde oluşmaz ve bölünemez. Bir elementin bütün atomlarının kütlesi ve diğer özellikleri aynıdır. Fakat bir elementin atomları diğer elementin atomlarından farklıdır. Kimyasal tepkimeler, atomların düzenlenme türünün ve birleşme şeklinin değişmesinden ibarettir.

24 KATLI ORANLAR KANUNU Kimyasal birleşmenin iki yasasından
yararlanan John Dalton (1803 – 1808 ) tarihleri arasında bir atom kuramı geliştirdi. Dalton Kütlenin Korunumu Yasası ve Sabit Oranlar Yasasından yola çıkarak maddeyi oluşturan ve onun bütün özelliklerini gösteren çok küçük parçacıkların olduğu yorumunu yapmış ve Katlı Oranlar Kanunu’nu ortaya atmıştır, buna göre; iki element birden fazla bileşik oluşturuyorsa, birinin belli bir miktarına karşılık, diğerinin değişken miktarları arasında küçük ve tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır.

25 KATLI ORANLAR KANUNU Karbon elementiyle oksijenin oluşturduğu iki bileşik vardır bunlar karbon mono oksit (CO) ve karbon di oksit (CO2). Karbon monoksit bileşiğinde bir karbon atomu ile bir oksijen atomu birleşirken , Karbon di oksit bileşiğinde bir karbon atomu ile iki oksijen atomu birleşir.Her iki bileşikte karbon atom sayıları sabit tutulduğunda oksijen atomları arasında 1/2oranının olduğu gözlenir C O CO 1 CO2 2 C O CO 12 gr 16 gr CO2 32 gr

26 KATLI ORANLAR KANUNU Katlı Oranlar Kanunu’na uyan bileşik ve elementlerle ilgili; Bileşikler iki tür element içermelidirler Bileşiklerdeki element türleri aynı olmalıdır Bileşiklerin basit formülleri aynı olmamalıdır. NO2 N2O Katlı oranı 4/1 N2O N2O3 Katlı oranı 1/3 NO2 N2O4 Kat.Or.Kan. Uymaz C2H4 C3H6 Kat.Or.Kan. Uymaz NO2 H2O Kat.Or.Kan. Uymaz

27 KATLI ORANLAR KANUNU Bileşik Çifti Atom Kütlesi Katlı Oranları
MnO /MnO2 Mn:55, O:16 7/4 NO2 / N2O5 N:14, O:16 ? H2O/H2O2 H:1, O:16 SO2/ SO3 S:32, O:16 CO/CO2 C:12, O:16 CH4/C2H6 C2H2/C4H8

28 KATLI ORANLAR KANUNU X ve Y elementleri arasında X3Y2 ve XYa bileşikleri oluşabilmektedir. Eşit kütlede Y içeren birinci bileşikteki X’in kütlesinin ikinci bileşikteki X’in kütlesine oranı 3 olduğuna göre , a değeri kaçtır? Cevap: 2

29 KATLI ORANLAR KANUNU I – NH3 - N2H4 II – SnO – SnO2
III – HClO3 – HClO2 Yukarıdaki bileşik çiftlerinden hangileri katlı oranlar yasasına uymaz? Yalnız III

30 Buna göre , II. Bileşiğin formülündeki n kaçtır?
KATLI ORANLAR KANUNU X ile Y arasında oluşan farklı bileşiklerden I. Bileşiğin formülü X2Y, II. ninki XYn dir. Aynı miktar Y ile birleşen I. Bileşikteki X miktarının II. Bileşikteki X miktarına oranı 6 dır. Buna göre , II. Bileşiğin formülündeki n kaçtır? Cevap: 3

31 KATLI ORANLAR KANUNU X ile Y elementlerinden oluşan iki bileşikten birincisi kütlece % 40, ikincisi kütlece % 60 Y içermektedir. Birinci bileşiğin formülü X3Y ise ikinci bileşiğin basit formülü nedir? Cevap: X4Y3

32 KATLI ORANLAR KANUNU Grafikte X ve Y elementlerinden oluşan iki farklı bileşikteki X ve Y kütleleri arasındaki birleşme oranı verilmiştir. II. Bileşiğin formülü X3Y8 ise birinci bileşiğin kaba (basit) formülü nedir? Cevap: XY3

33 Buna göre , X3Yn bileşiğindeki n sayısı kaçtır?
KATLI ORANLAR KANUNU X ile Y elementleri arasında oluşan iki bileşikten birincisi X3Yn , ikincisi X2Y6 dır. Eşit kütlede Y ile birleşen birinci bileşikteki X’in ikinci bileşikteki X’e kütlece oranı 9/4 dür. Buna göre , X3Yn bileşiğindeki n sayısı kaçtır? Cevap: 4

34 KATLI ORANLAR KANUNU X ve Y elementlerinin oluşturduğu iki ayrı bileşikteki X ve Y kütleleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Buna göre birinci bileşiğin formülü XY2 ise, ikinci bileşiğin formülü nedir? Cevap: X2Y

35 BİRLEŞEN HACİM ORANLARI KANUNU
Dalton Atom Teorisi ile Kimya bilim tarihinde çığır açan John Dalton atmosfer olaylarını incelemeye başladı ve bu konu ile ilgili deneyler yaptı. Aynı yıllarda gazlarla ilgili başka bilim adamlarının da çalışmaları başladı. 1787’de Fransız Fizikçi Jacques Charles yaptığı deneylerde sabit basınçtaki belli bir miktar gazın hacminin sıcaklık arttıkça arttığını keşfetti.

36 BİRLEŞEN HACİM ORANLARI KANUNU
Gazların bu özelliği Josepf Guy- Lusac’ın da dikkatini çekti ve gazlarla ilgili araştırmalar yaptı. 19. yüzyılın başlarında gazlarla ilgili yapmış olduğu deneylerin sonuçlarını yayımlayan Gay Lussac; Gazların birleşen hacimleri arasındaki oranın gazların birleşen tanecik sayıları arasındaki oranı verdiğini ileri sürdü. Ancak bu teori Dalton tarafından kabul edilmedi. Dalton elementlerin atomik yapılı olduğunu düşünüyor, yapılı olamayacağını söylüyordu. Bundan dolayı suyun oluşma denkleminin şu şekilde olduğunu söylüyordu: H O → HO 1 tanecik tanecik tanecik 1 hacim hacim hacim

37 BİRLEŞEN HACİM ORANLARI KANUNU
Dalton bu söylediklerine deneysel verilerle ulaşamadı.Deney sonuçları söylediği oranlarda çıkmadı. Bu soruna Avogadro açıklık getirdi.İtalyan Fizikçi Amadeo Avogadro , Dalton ve Gay-Lussac yasalarından yola çıkarak gazlarla ilgili yaptığı deneyler sonucu ; gaz halindeki elementlerin bazılarının atomik yapılı, bazılarının ise molekül yapılı olabileceğini düşündü ve “Aynı sıcaklık ve basınçta, gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda atom ve molekül içerir.” diyerek,  Avagadro hipotezini ortaya attı ve kimya tarihine bu şekilde “molekül” kavramı da girmiş oldu.

38 BİRLEŞEN HACİM ORANLARI KANUNU
Bunun sonucu olarak Gay Lussac tarafından ifade edilen ; “Sabit basınç ve sıcaklıkta gazların birleşen hacimlerinin oranı tanecik sayılarının oranını verir.” yargısını doğrulanmış oldu. H2(g)  +    Cl2(g)   →    2HCl(g) 1 tanecik tanecik tanecik 1 hacim hacim hacim N2(g)  +    3H2(g)   →    2NH3(g) 1 tanecik     3 tanecik    2 tanecik   1 hacim      3 hacim      2 hacim   2H2(g)     +     02(g)      →     2H20(g) 2 tanecik     1 tanecik    2 tanecik   2 hacim      1 hacim      2 hacim

39 BİRLEŞEN HACİM ORANLARI KANUNU
X(g) Y(g) → Z(g) 1 hacim X ile, 1 hacim Y tepkimeye girerek, 1 hacim Z oluşur. H2 (g) I2 (g) → 2 HI(g) H2 (g) Cl2 (g) → 2 HCl(g) Ca(k) HCl(aq) → CaCl2(k) H2(g) CO2 (g) + NaOH(aq) → Na2CO3(aq) H2O(s) C2H4(g) O2 → 2 CO2(g) H2O(s) C6H12O6(k) O2(g) → 6 CO2(g) H2O(s) CS2(k) O2(g) → CO2(g) SO2(g) C2H5OH(s) + 7/2O2(g) → 2 CO2(g) H2O(s) N2O4(g) → 2 NO2(g)