Download Chemistry Chef Briefs and more Study notes Chemistry in PDF only on Docsity!
Bu üniteyi çalıştıktan sonra, ■ Kimyasal reaksiyonları kavrayarak, kimyasal denklemleri yazabilecek, ■ Kimyasal denklemleri denkleştirebilecek ve denkleştirilmiş denklemleri yorumla- yabilecek, ■ Kimyasal denklemlere dayanan hesaplamaları öğrenerek stokiyometri problemlerini çözebileceksiniz.
■ Giriş ■ Kimyasal Reaksiyonlar ■ Kimyasal Denklemlerin Yazılması, Denkleştirilmesi ve Yorumu ■ Kimyasal Denklemlere Dayanan Hesaplamalar ■ Özet ■ Değerlendirme Soruları
■■■■ Bu üniteyi çalışmaya başlamadan önce Ünite 1 ve Ünite 2 'deki bilgilerinizi gözden geçiriniz. ■ Bu üniteyi çalışırken verilen örnekleri dikkatlice inceleyiniz ve ünitede verilen soruları mutlaka çözünüz. ■ Soruların çözümü için gerekli atom ağırlığı değerlerini kitabın arkasındaki Ek 1'den bulabilirsiniz.
Amaçlar
İçindekiler
Öneriler
ÜNİTE 5
Kimyasal Reaksiyonlar ve Hesaplamalar
1.GİRİŞ
Birinci ünitede kimyayı maddenin bileşimini, yapısını, özelliklerini ve değişimini incele- yen bir bilim dalıdır şeklinde tanımlamıştık. Bundan önceki ünitelerde tanımın ilk bölümünü gördük. Bu ünitede ise tanımın ikinci bölümü değişmeyi yani "kimyasal değişme süreci" olarak tanımlanabilen kimyasal reaksiyonları göreceğiz.
Laboratuarda ve endüstride istenilen verimle çalışabilmek için reaksiyona giren maddeler arasındaki bağıntıları çok iyi bilmek gerekir. Bu ünitede kimyasal reaksiyonlar ve bileşim- lerin nicel incelemesini konu alan kimyasal hesaplamalar (stokiyometri) üzerinde dura- cağız.
2. KİMYASAL REAKSİYONLAR
Bir kimyasal reaksiyon, "kimyasal değişme süreci" olarak tanımlanabilir. Kimyasal değişmeler, maddenin özelliklerinin ve bileşiminin değişmesine neden olan değişmeler- dir. Örneğin demir tozu (Fe) üzerine, toz halindeki kükürt (S) oda sıcaklığında eklendiğin- de
bir Fe/S karışımı elde edilir. Bu karışımdan demir ve kükürtü özellikleri hiç değişmeden mıknatıs yardımıyla ayırmak mümkündür. Fakat karışım ısıtılırsa aynı işlem gerçekleştirile- mez. Çünkü bir kimyasal değişme sonucu farklı özellikte demir II sülfür (FeS) bileşiği oluşmuştur. Artık demir ve kükürt arasında kimyasal bağlar oluştuğundan demiri kükürtlü karışımdan mıknatıs yardımıyla ayırmak mümkün değildir. Benzer şekilde odunun yanması demirin paslanması, yiyeceklerin sindirilmesi gibi pek çok başka olay kimyasal değişmeye örnek olarak verilebilir.
Demir ve kükürtten oluşan karışım
Demir ve kükürtten oluşan bileşik (demir II sülfür)
mıknatıs mıknatıs
Şekil 5.1 Demir ve kükürtün, karışım veya bileşik oluşturduğunda mıknatısla ayrılması
"Demir artı kükürt demir (II) sülfürü verir." veya "Demir ile kükürt reaksiyona girerek demir (II) sülfürü oluşturur." veya "Demir (II) sülfürü oluşturmak üzere demir ve kükürt reaksiyona girerler."
Başlangıç maddeleri, "reaksiyona girenler" veya "reaktantlar" olarak adlandırılırlar ve "ürün" olarak adlandırılan yeni maddelerden okla ayrlırılar. Ok (Æ ), reaktantlardan ürünle- re doğru kimyasal değişme yönünü gösterir. Bazen çift ok ( ) geri dönüşümlü reak- siyonları, yani hem reaktantların hem de ürünlerin yönünde olabilen reaksiyonları ifade et- mek üzere kullanılabilir (Bkz. Ünite 8, denge konusu).
Okun bir yanında birden fazla madde olduğunda aralarına (+) işareti konulur. Örnek denk- lemde Fe ve S 'ün arasına konduğu gibi. Bazen reaksiyonda oluşan ürünlerden biri fiziksel olarak diğerlerinden ayrılabilir. Bu durumu belirtmek üzere;
ürün gaz olarak uzaklaşmakta ise, yukarı doğru ok ≠≠≠≠ , ürün bir katı olarak çöküyorsa, aşağı doğru ok ØØØØ
kullanılır. Örneğin sodyum klorür çözeltisinin, gümüş nitrat çözeltisiyle karıştırılması re- aksiyonunu yazalım:
NaCl + AgNO 3 Æ AgCl Ø + NaNO (^3)
Bu reaksiyon sonunda beyaz bir katı (yani AgCl Ø) çöker. Bu reaksiyonu daha açık bir şekilde ifade etmeye çalışalım. Sodyum klorür çözeltisinde sodyum iyonları ve klorür iyon- ları; gümüş nitrat çözeltisinde ise gümüş iyonları ve nitrat iyonları vardır. İki çözelti karıştırıldığında oluşan reaksiyon sonucunda gümüş klorür çöker. Geride kalan çözeltide ise, sodyum iyonları ile nitrat iyonları başlangıçta oldukları gibi bulunurlar.
Reaksiyonu şu şekilde yazabiliriz:
Na +^ (suda) + Cl -^ (suda) + Ag +^ (suda) + NO 3 -^ (suda) ÆÆÆÆ AgCl (k) + Na + (suda) + NO 3 - (suda)
Burada iyonun çözelti içinde veya suda olduğunu belirtmek üzere iyonun yanına ( suda ) yazılmıştır. Bazen (suda) yerine (aq) kullanılır. Zira (aq) suda çözünmüş sulu anlamına gelen aqueous kelimesinin kısaltılmışıdır. Öte yandan ( k ) ise, maddenin katı halde ol- duğunu ifade eder. Madde gaz halinde ise ( g ), sıvı halde ise ( s ) harfleri kullanılır. Sem- boller üzerindeki çapraz çizgiler reaksiyon sırasında değişmeyen iyonları silmek içindir. Bu durumda net reaksiyonu ifade etmek üzere,
Ag +^ (suda) + Cl -^ (suda) Æ AgCl (k) denklemi yazılabilir.
C (k) + O 2 (g) Æ CO 2 (g) Denklemini bir cümle olarak ifade ediniz? Yanıt: Katı karbon oksijen gazı ile reaksiyona girerek karbon dioksit gazını verir.
Çoğu kez reaksiyon şartları ok üzerinde ifade edilebilir: ■ Reaksiyon oluşumu için gerekli sıcaklık ok üzerine yazılabilir. Örnek: CaCO 3 CaO + CO 2 Bu denklem, kalsiyum karbonatı kalsiyum oksit ve karbon dioksite dönüştürmek için 1000°C sıcaklığın gerekli olduğunu ifade eder. ■ Belirli olmayan bir sıcaklık ifade edilmek istenirse, okun üzerine ∆ (delta) işareti konulur. Örnek: Fe + S FeS
Denklem bu şekliyle demir ile kükürtün ısıtılarak demir (II) sülfürü verdiğini ifade eder.
■ Reaksiyonda katalizör kullanılmışsa, okun üzerine " katalizör " sözcüğü veya katalizörün formülü yazılır. Örnek: 2 CO + O 2 2CO (^2) Bu denklem, karbon monoksitin karbon dioksite dönüşümünün katalizörle hızlandırılarak gerçekleştiğini belirtir. (Katalizörler konusu Ünite 7 ' de daha ayrıntılı olarak işlenecektir).
H 2 CO 3 H 2 O + CO 2 ≠≠≠≠ denklemini bir cümle olarak ifade ediniz. Yanıt: Karbonik asit ısıtılmasıyla su ve karbon dioksit oluşur, ve ürünler- den karbon dioksit gaz olarak ortamdan uzaklaşmıştır.
?
?
1000°C
∆
katalizör
∆
Bu denklemi denkleştirirken reaktant tarafında 2 klor atomu, ürün tarafında ise 1 klor ato- mu bulunduğuna dikkat etmek gerekir. NaCl formülündeki Cl'ün altındaki sayı (bu sayı
- değiştirilmez, aksi halde farklı bir bileşik formülü yazılmış olur. Formül asla değiştiril- mez, ancak katsayı değiştirilebilir. Bu durumda NaCl 'ün önüne 2 yazılması gerekir.
Na (k) + Cl 2 (g) Æ 2NaCl (k) Ancak bu durumda da ürünler tarafında 2 tane sodyum atomu olurken reaktantlar ta- ra-fında 1 tane sodyum atomu vardır. O halde sodyumun önüne de 2 katsayısı yazıl- malıdır.
2Na (k) + Cl 2 (g) Æ 2NaCl (k)
Denklem artık denetleme yoluyla denkleştirilmiştir.
Örnek 5.2 H 2 + O 2 Æ H 2 O Denklemini denkleştirerek;
a) her elementin reaktant ve ürün tarafındaki atom sayısının eşit olduğunu
b) reaktantların toplam kütlesinin, ürünlerin toplam kütlesine eşit olduğunu görsel olarak ifade ediniz.
Çözüm 5.2 Önce denklemin denkleşmemiş halini sonra denkleşmiş halini terazinin kefele- rine atomları yerleştirerek görselleştirelim.
Bir denklemin tüm katsayılarını aynı sayı ile çarpmak ya da bölmek denkliği bozmaz.
H 2 + 0 2 H 0 2 2 H 2 + 0 2 2 H 0
H H 0 0 H H^0 H H 0
H 0 H H H 0 H 0 H
Denkleşmemiş hal Denkleşmiş hal
2
Denge sağlanamamış ve her atomun sayısı te- razinin iki kefesinde farklı: Soldaki kefede; 2 H atomu 2 0 atomu, sağdaki kefede; 2 H atomu 1 O atomu bulunmaktadır.
Denge sağlanmış ve her atomun sayısı terazi- nin iki kefesinde de aynı: Soldaki kefede; 4 H atomu ve 2 O atomu, sağdaki kefede; 4 H ve 2 O atomu bulunmaktadır.
NH 3 (g) + O 2 (g) Æ H 2 O (g) + NO (g) Denklemini denkleştiriniz. Yanıt: 2NH 3 (g) + 5/2 O 2 (g) Æ 3H 2 O (g) + 2NO(g) veya 4NH 3 (g) + 5 O 2 (g) Æ 6H 2 O (g) + 4NO(g)
Bu çözümdeki iki denklem aynı reaksiyonu gösterir. Katsayıların tam sayı olması kimyasal hesaplamalarda kolaylık sağlar. Eğer tüm formüllerin katsayılarının tam sayı olmasını isti- yorsak yukarıdaki örnekte olduğu gibi katsayıları uygun sayı ile çarparız.
3.3. Denkleştirilmiş Denklemlerin Yorumu
Denkleştirilmiş bir denklem, kimyasal reaksiyonun hem atom ölçeğinde hem de laboratuar ölçeğinde faydalı bir özetini verir. Örneğin atom ölçeğinde,
Fe 2 O 3 + 3 C Æ 2 Fe + 3CO 1 Formül-birimidemir (III) oksit 3 Karbonatomu Æ (^) atomu2 Demir 3 Karbon monoksitmolekülü
reaksiyona girince oluşur şeklinde ifade edilebilir. Denklemi, Avogadro sayısı ile çarparak atom ölçeğinden daha kullanışlı olan labora- tuar ölçeğine çevirebiliriz. Avogadro sayısı kadar formül-birimi, atom veya molekül "1 mol" olduğuna göre, bileşiklerin formül ağırlıklarından faydalanarak denklemi;
Fe 2 O 3 + 3 C Æ 2 Fe + 3CO "1 Mol Fe 2 O 3 ile 3Mol C reaksiyona girerek 2 Mol Fe ile 3 Mol CO oluştururlar" veya "160 g Fe 2 O 3 ile 3 x 12 = 36 g C reaksiyona girerek, 2 x 56 = 112 g Fe ile 3 x 28 = 84 g CO oluştururlar" şeklinde ifade edebiliriz. Denklemin reaktantlar tarafındaki toplam kütlesi; 160 + 36 = 196 g, ürünler tarafındaki toplam kütlesinin ise; 112 + 84 = 196 g olduğu görülmekte ve beklendiği gibi kütle korunmaktadır. Reaktantların ve ürünlerin gaz halinde olduğu reaksiyonlar hacim ile ifade edilebilir. Örneğin amonyak eldesi reaksiyonunu,
?
bi denkleştirilmiş bir denklemin katsayıları, reaktantların ve ürünlerin mol sayısı buna bağlı olarak kütleleriyle ilgidir. Şimdi bu kavramları örnekler üzerinde pekiştirelim.
Örnek 5.3 Amonyak oluşumuna ilişkin reaksiyonu mol ve kütle terimleriyle ifade edi- niz.
Çözüm 5.3 Reaksiyon denklemini yazarak;
N 2 (g) + 3 H 2 (g) Æ 2 NH 3 (g) "1 mol azot ve 3 mol hidrojen, 2 mol amonyak vermek üzere reaksiyona girerler" veya "28 g azot ve 6 g hidrojen, 34 g amonyak vermek üzere reaksiyona girerler" şeklinde ifade edebiliriz. Buradaki gram miktarlarını açıklamak üzere,
yazabiliriz. Burada ayrıca, reaktantların toplam kütlesinin, ürünlerin toplam kütlesine eşit ol- duğunu görebiliriz:
Reaktantların toplam kütlesi = Ürünün kütlesi 28 g + 6 g = 34 g
Problemden probleme kullanılan azot ve hidrojenin gram miktarı farklılık gösterebi- lir, fakat reaksiyonda yer alan bağıl miktarlar tam olarak her zaman aynı kalır. Diğer bir deyişle kaç mol azot reaksiyona girerse, her zaman 3 katı mol hidrojen harcanarak 2 katı mol amonyak üretilir.
Stokiyometrik hesaplamaların hepsi reaktantlar ve ürünlerin mol sayıları ara- sındaki bağıntıya dayanır. Bu bağıntılar denkleştirilmiş denklemin kat sayıları- ndan çıkarıldığından denklemin doğru bir şekilde denkleştirilmiş olması ol- dukça önemlidir.
4.2. Mol - Mol Problemleri
Stokiyometri problemlerinin en basit tipi, reaksiyonda yer alan bir maddenin mol sayısı ile istenen maddenin mol sayısını bulmayı içerir. Söz konusu iki maddenin her ikisi birden re- aktant veya ürün olabildiği gibi biri reaktant diğeri ürün de olabilir.
1 mol N 2 x (^) 1 mol N28g N^2 2 = 28g N 2 , 3 mol H 2 x (^) 1 mol H2g H^2 2 = 6g H 2 , 2 mol NH 3 x (^) 1 mol NH17g NH^3 3 = 34g NH (^3)
Bu tür mol-mol problemlerini çözmek için, bağıl mol sayılarına dayanan bir dönüşüm faktörüne gereksinim vardır. Bu dönüşüm faktörünü denkleştirilmiş denklemin katsayı- la-rından elde edebiliriz.
Örnek 5.4 N 2 + 3 H 2 Æ 2 NH 3 Reaksiyonu için dönüşüm faktörlerini yazınız.
Çözüm 5.
Mol dönüşüm faktörü reaksiyondaki iki maddenin mol sayıları ile ilgili bir ke- sir olup, " mol oranı" olarak da adlandırılır.
Problemde hangi mol oranının kullanılacağı, problemde bulunmak istenene göre belirlenir.
Örnek 5.5 Örnek 5.4.'e bağlı olarak 50 mol azot ile yeteri kadar hidrojenin reaksiyona gir- mesiyle oluşan amonyağın mol sayısını bulunuz.
Çözüm 5.5 Önce problemi özetleyelim:
Bilinmeyen Verilen Bağıntı NH 3 mol sayısı 50 mol N 2 Burada doğal olarak amonyak mol sayısının, azot mol sayısına oranı ile ilgili olan dönüşüm faktörünü seçmemiz gerekir. Problemi dönüşüm faktörünü kullanarak çözelim.
Burada dönüşüm faktörünün N 2 mol'leri birbirini götürecek, NH 3 molü'nü verecek şekil-
de seçildiğine dikkat ediniz. 0,10 mol NH3 elde etmek için yeteri kadar azotla reaksiyona giren hidrojenin mol sayısını hesaplayınız. Yanıt: 0,15 mol H
1 mol N (^2) 3 mol H 2 veya^
3 mol H (^2) 1 mol N 2 ;^
1 mol N (^2) 2 mol NH 3 veya^
2 mol NH (^3) 1 mol N 2 ;^
3 mol H (^2) 2 mol NH 3 veya^
2 mol NH (^3) 3 mol H (^2)
1 mol N (^2) 2 mol NH 3 veya^
2 mol NH (^3) 1 mol N (^2)
NH 3 mol sayısı = 50 molN 2 x 2 mol NH^3 1 mol N 2 = 100 mol NH 3
?
dönüşümü sağlanır. Mol-kütle probleminin tersi kütle-mol problemleri de aynı şekilde çözülür. Bu tip prob- lemlerde maddenin kütlesi g cinsinden verilerek, reaksiyondaki diğer maddenin mol sayısı bulunmak istenir.
Örnek 5.8 Yeteri kadar hidrojen kullanarak 68 g amonyak elde etmek için kaç mol azot gerektiğini hesaplayınız.
Çözüm 5.8 Problemi özetleyerek azot mol sayısı hesaplayalım.
Bilinmeyen Verilen Bağıntı N 2 mol sayısı 68 g NH (^3)
Burada ilk dönüşüm faktörü, amonyak gram miktarını mol sayısına çevirir. İkinci faktör ise amonyak mol sayısını azot mol sayısına çevirir. Kısaca
NH 3 'ın gram miktarı ÆÆÆÆ NH 3 'ın mol sayısı ÆÆÆÆ N 2 ' un mol sayısı dönüşümü sağlanır.
Aşağıdaki reaksiyonu gözönünde bulundurarak, 30 mol sodyum klorürden kaç gram sodyum sülfat elde edilebilir? 4NaCl (k) + 2SO 2 (g) + 2H 2 O (s) + O 2 (g) Æ 2Na 2 SO 4 (suda) + 4HCl (suda) Yanıt: 2130 g Na 2 SO 4
4.4. Kütle - Kütle Problemleri
Çoğu stokiyometri problemleri kütle-kütle dönüşümlerini içerir. Bu tür problemlerde re- aksiyondaki bir maddenin kütlesi verilerek, diğer maddenin kütlesinin bulunması iste- nir.
?
H 2 mol sayısı ÆÆÆÆ NH 3 mol sayısı ÆÆÆÆ NH 3 gram miktarı
2 mol NH (^3) 1 mol N 2 veya^
1 mol N (^2) 2 mol NH (^3) 17,0 g NH (^3) 1 mol NH 3 veya^
1 mol NH (^3) 17,0 g NH (^3)
N 2 'un mol sayısı = 68 g NH 3 x 17,0 g NH1 mol NH^3 3
x (^) 2 mol NH1 mol N^2 3
= 2 mol
Kütle - kütle problemleri ile çok sık karşılaşılmasının nedeni; bir reaktant veya ürün mik- tarının genellikle kütlesinin ölçümü ile belirlenmesidir. (Gazlar hariç, gazların genellikle hacmini ölçmek daha uygun olur. Bu tip problemler Ünite 6 'da görülecektir.)
Kütle - kütle problemlerini çözmek için üç dönüşüm faktörü kullanılır. Sadece iki maddenin mol sayısını bulmak yeterli olmayıp, her iki maddenin mol sayısının da grama çevrilmesi ge- rekir.
Örnek 5.9 Yeteri kadar hidrojen kullanarak 280 g N 2 'dan kaç gram NH 3 elde edile- ceğini hesaplayınız.
Çözüm 5.9 N 2 + 3H 2 ÆÆÆÆ 2 NH 3 Reaksiyonuna göre problemimizi özetleyelim:
Bilinmeyen Verilen Bağıntı NH 3 gram 280 g N (^2) miktarı
Burada birinci dönüşüm faktörü N 2 gram miktarını, N 2 mol sayısına, ikinci dönüşüm faktörü N 2 mol sayısını, NH 3 mol sayısına, üçüncü dönüşüm faktörü ise NH 3 mol sayısını, g cinsinden kütleye çevirir. Özet olarak,
N 2 'un gram miktarı ÆÆÆÆ N 2 'un mol sayısı ÆÆÆÆ NH 3 'ın mol sayısı ÆÆÆÆ NH 3 gram miktarı dönüşümü sağlanır. Yukarıdaki örnek bir reaktant ve bir ürün arasındaki bağıntıya dayalı idi. Benzer şekilde kütle-kütle problemleri iki reaktantı veya iki ürünü de içerebilir.
2KNO 3 (k) + 4C (k) Æ K 2 CO 3 (k) + 3CO (g) + N 2 (g) Reaksiyonuna göre, 7,25 g karbon ile reaksiyona girecek kaç gram potasyum nitrat gereklidir? Yanıt: 30,5 g KNO 3
1 mol N (^2) 2 mol NH 3 veya^
2 mol NH (^3) 1 mol N 2 ;
1 mol N (^2) 28,0 g N 2 veya^
28,0 g N (^2) 1 mol N 2 ; 1 mol NH (^3) 17,0 g NH 3 veya^
17,0 g NH (^3) 1 mol NH (^3)
NH 3 gram miktarı = 280 gN 2 x 1 mol N^2 28,0 g N 2 x 2 mol NH^3 1 mol N 2 x 17,0 g NH^3 1 mol NH 3 = 340 g
?
Burada, birinci faktör amonyak molekül sayısını, amonyak mol sayısına, ikinci faktör amonyak mol sayısını, azot mol sayısına, üçüncü faktör azot mol sayısını, azot gram mik- tarına çevirir. Kısaca,
NH 3 molekül sayısı ÆÆÆÆ NH 3 mol sayısı ÆÆÆÆ N 2 mol sayısı ÆÆÆÆ N 2 gram miktarı dönüşümü sağlanır.
2Na 2 S (suda) + Na 2 CO 3 (suda) + 4SO 2 (g) ÆÆÆÆ 3Na 2 S 2 O 3 (suda) + CO 2 (g)
Yukarıdaki reaksiyona göre 2,00 x 10 22 formül birimi sodyum karbonattan kaç gram sodyum tiyosülfat elde edilebilir? Y a n ı t : 1 5 , 7 5 g Na 2 S 2 O 3
4. 6. Sınırlayıcı Reaktif Problemleri
Pek çok gerçek kimyasal reaksiyonun yer aldığı laboratuarda, endüstride veya doğada en azından bir reaktant fazla miktarda olup tamamı kullanılmadan kalır. Örneğin, karbonu kömür olarak açıkta yaktığımızı düşünelim. Karbonun hepsinin yanıp bitmesinden sonra havada hala oksijen bulunacaktır.
Bu durumda oksijen reaktantı aşırı miktarda mevcuttur.
C + O 2 (havadan) Æ CO 2 Sınırlayıcı reaktif Bu reaksiyon, karbonun tamamı harcandığında, ne kadar oksijenin bulunduğuna bağlı ol- maksızın duracaktır. Burada karbon "sınırlayıcı madde" veya "sınırlayıcı reaktif" olarak adlandırılır.
Sınırlayıcı reaktif, reaksiyonda ilk önce harcanan ve dolayısıyla reaksiyonun yürümesini engelleyen reaktiftir.
Bir reaksiyonda, sınırlayıcı reaktifi bulmak için reaktantların kütlelerini mole çevirmek gere- kir.
?
Örnek 5.12 15,0 g N 2 ve 2,5 g H 2 , amonyak eldesi için reaksiyona sokulduğunda, sınırlayıcı reaktif hangisidir?
Çözüm 5.12 Öncelikle verilen nicelikleri mole çevirelim:
Sonra bu miktarları mol oranları ile kıyaslayalım.
Mol oranı; 1mol azot molekülü için, 3 mol hidrojen molekülü olduğunu gösterir. Dolayısıyla azotun hepsini kullanmak için,
Fakat sadece 1,24 mol H 2 mevcuttur. O halde H 2 'nin hepsi harcanacak, azotun tamamı reaksiyonuna girmeden kalacaktır.
0,54 mol N 2 bulunmakta fakat 0,41 mol N 2 gerekmektedir. Bu durumda hidrojen sınırlayıcı reaktiftir.
Reaksiyona girmeden kalan N 2 mol sayısı 0,54 - 0,41 = 0,13 mol'dür.
2PuF 3 (k) + 3Ca (k) Æ 2Pu (k) + 3CaF 2 (k) Reaksiyonunu gözönüne alarak, 15,1 g plutonyum florür 12,5 g kalsiyum ile reaksiyona girdiğinde sınırlayıcı reaktifin reaktantlarda hangisi olduğunu bulunuz. Yanıt: PuF3 sınırlayıcı reaktiftir.
4.7. Yüzde Verim
Bir stokiyometri probleminde teorik olarak hesaplanan ürün miktarı, gerçekte elde edilen miktar ile genellikle aynı değildir. Çünkü, reaksiyon sırasında yan ürünler oluşabilir ve- ya reaksiyon tamamlanmayabilir veya ürünün bir miktarı deneysel koşullara bağlı olarak kaybolabilir. Bu faktörlerin hepsi sonuçta ürün miktarında azalmaya neden olur.
15,0 g N 2 x 1 mol N^2 28,0 g N 2 = 0,54 mol N 2 ; 2,5 g H 2 x 1 mol H^2 2,02 g H 2 = 1,24 mol H 2
N 2 + 3 H 2 ÆÆÆÆ 2NH 3 ise mol oranı : 1 mol N^2
3 mol H 2 veya 3 mol H^2 1 mol N 2
0,54 mol N 2 x 3 mol H^2 1 mol N 2 = 1,62 mol H 2 olmalıdır.
1,24 mol H 2 x 1 mol N^2 3 mol H 2 = 0,41 mol N 2
Kalan N 2 kütlesi : 0,13 mol N 2 x 28,0 g N^2 1 mol N 2 = 3,64 g N 2
?
Denkleştirme, reaktantların veya ürünlerin önüne uygun katsayı denen çarpanlar konu- larak yapılır. Denkleştirilmiş bir denklemde her çeşit elementin atom sayısı denklemin her iki yanında aynıdır. Denkleştirilmiş denklem, bir kimyasal reaksiyon için faydalı bir özet sağlar. Sadece hangi elementlerin veya bileşiklerin kullanıldığını ve oluştuğunu ifade et- mekle kalmayıp, aynı zamanda bağıl miktarları da gösterir. Denklemler atom, molekül, formül birimi veya mol sayısı terimleri ile yorumlanabilir.
Stokiyometri terimi, bir kimyasal reaksiyonda yer alan element veya bileşiklerin nice- liklerinin hesaplanmasını ifade eder. Bu hesaplamalar, reaktantların ve ürünlerin mol sayı- ları terimi ile kimyasal denklemin yorumuna dayandırılır ve stokiyometrik hesaplamalar adını alır.
Stokiyometri problemlerinin en basit tipi mol-mol dönüşümüdür. Verilen bir maddenin mol sayısına göre reaksiyonda istenen maddenin mol sayısını bulmayı içerir. Mol-kütle problemleri ise verilen bir maddenin mol sayısına göre istenen maddenin kütlesini bulmayı içerir. Çoğu stokiyometri problemleri kütle-kütle dönüşümlerini içerir. Bir kütle-kütle prob- leminde reaksiyonda verilen maddenin kütlesi ile istenen maddenin kütlesinin bulunması amaçlanır.
Bazı stokiyometri problemleri, nicelikleri parçacık sayısı ile ifade etmek için Avogadro sayısının kullanımını gerektirir. Bu tür problemler kütle-kütle problemlerine benzer an- cak moller ve gramlar arasındaki dönüşüm yerine, moller ve parçacık sayıları arasındaki dönüşümler yapılır.
Çoğu gerçek kimyasal reaksiyonlarda, bir reaktant reaksiyonun ne kadar gideceğini sınırlar. Bu reaktant sınırlayıcı reaktif olarak bilinir. Çünkü ilk önce bu reaktant harcanır. Stokiyometrik hesaplar bir reaksiyonda sınırlayıcı reaktife dayandırılır.
Stokiyometri probleminde hesaplanan ürünün miktarı gerçekte reaksiyonda elde edilen miktarlarla aynı değildir. Bir reaksiyonun yüzde verimi, gerçek verimin teorik verime bölünüp 100 'le çarpılmasıyla bulunur.
Aşağıdaki soruların doğru yanıtlarını verilen seçenekler arasından bulunuz.
- Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Kimyasal reaksiyon "kimyasal değişme" süreci olarak tanımlanabilir. B) Kimyasal reaksiyonda kütlenin korunumu yasası geçerli değildir. C) Denkleştirilmiş kimyasal denklemde elementlerin korunumu sağlanır. D) Bir kimyasal denklemin tüm katsayılarını aynı sayı ile çarpmak denkliği bozmaz. E) Denkleştirme işleminde formül değiştirilmez.
- Karbon + kükürt dioksit Æ karbon disülfür + karbon monoksit
Reaksiyonu için aşağıdakilerden hangisi denkleştirilmiş denklemi ifade eder? A) K + CO 2 Æ KS 2 + CO B) 2C + SO 2 Æ CS + CO C) 5C + 2SO 2 Æ CS 2 + 4CO D) 5C + SO 2 Æ CS 2 + CO E) 2Cu + CO 2 Æ CuS + CuO
- x BaCl 2 + y Li 3 (PO 4 ) Æ z Ba 3 (PO 4 ) 2 + t LiCl Reaksiyon denkleminin denkleştirilebilmesi için x, y, z ve t değerleri aşağıdakiler- den hangisindeki gibi olmalıdır? x y z t A) 1 2 2 3 B) 3 2 1 6 C) 2 1 3 6 D) 3 1 6 2 E) 6 1 3 2
Değerlendirme Soruları
