3. Gazlarda Kinetik Teori


Gazlarda Kinetik Teori

Gazlarda Kinetik Teori, James Maxwell, Ludwig Boltzman gibi bilim insanlarının çalışmaları sonucu ortaya çıkmıştır. Bu teori, bizlere İdeal Gazları tanıtır.

Gazlarda Kinetik Teori Nedir?

Gazlarda Kinetik Teoriye göre, ideal gazlar şu özellikleri taşır:

  1. Kimyasal türlerinin kapladığı hacim, aralarındaki boşluk yanında ihmal edilebilir.
  2. Kimyasal türleri arasında, itme ve çekme kuvvetlerinin olmadığı kabul edilir.
  3. Aynı sıcaklıktaki gazların, kimyasal türlerinin ortalama kinetik enerjileri eşittir.
    • Gazların ortalama kinetik enerjileri sıcaklıkları ile doğru orantılıdır.
  4. Gazların kimyasal türleri arasında esnek çarpışmalar olur. (Esnek çarpışma demek; enerji kaybı olmayan çarpışma demektir.)
  5. Kimyasal türleri, başka bir türle çarpışana kadar, doğrusal hareket eder. Bu harekete Brown Hareketi denir.
  • Brown hareketi ile ilgili görseller:
Gaz Basıncı
Gazlarda Brown Hareketi

Gazların Difüzyonu (Graham Difüzyon Kanunu)

Difüzyon Nedir?

  • Gir gazın, başka bir gazın içerisinde kendiliğinden yayılmasına difüzyon denir.
  • Ya da; gazların az yoğun olduğu bir ortamdan, çok yoğun olduğu ortama doğru kendiliğinden akmasıdır.

Graham Difüzyon Kanununun Formülü

  • X ve Y gazlarının, aynı sıcaklıkta iken yayılma (difüzyon) hızları Vx ve VY ise; bu hızlar arasındaki ilişki şudur:
Aynı Sıcaklıktaki Gazların Hızları
Graham Difüzyon Kanunu
  • Graham Difüzyon Yasası” şu şekilde yorumlanabilir:
    • Bir gazın yayılma (difüzyon) hızı, gazın mol kütlesinin (MA) karekökü ile ters orantılıdır.
      • Yani iki gazdan birinin mol kütlesi 4 kat daha büyük ise, hızı diğer gaza göre 2 kat daha küçüktür.
  • Graham Difüzyon Yasası’na göre bir gazın difüzyon hızı:
    • Gazın cinsine (MA)
    • Gazın mutlak sıcaklığına (T) bağlıdır.

Örnek:

Aynı sıcaklıkta O2 gazı ile H2 gazının difüzyon hızları arasındaki ilişkiyi bulunuz? (O: 16 g/mol, H: 1 g/mol)

Bu bir reklamdır:

Örnek:

Aynı sıcaklıkta, He gazı X gazından 2 kat daha hızlı yayılmaktadır.

Buna göre X gazının mol ağırlığını (MA) kaçtır? (He: 4 g/mol)

Bu bir reklamdır:

Difüzyon Formülü Şöyle Türetilir :

  1. Kinetik enerjinin formülünü hatırlayalım:
Kinetik Enerji
  1. Kinetik Teoriye göre; sıcaklıkları eşit olan X gazı ile Y gazının ortalama kinetik enerjileri de eşittir.
    • X molekülünün kütlesi MA(x), Y molekülünün kütlesi MA(y) olsun.
    • Hızları da sırasıyla Vx ve Vy olsun. Bu durumda:
Kinetik Enerji
  1. Yukarıdaki eşitlikte, Vx ve Vy aynı tarafta bırakılırsa:
Aynı Sıcaklıktaki Gazların Hızları
Graham Difüzyon Kanunu

Bu eşitlik, Thomas Graham tarafından ve deneysel çalışmalar sonucu keşfedilmiştir.

Farklı Sıcaklıktaki İki Gazın Difüzyon Hızı Formülü

  • Sıcaklıkları farklı olan X ve Y gazlarından; X gazının mutlak sıcaklığı Tx, Y gazının mutlak sıcaklığı ise Ty olsun.
    • Bu durumda, difüzyon hızları arasındaki bağıntı şöyle olur:
Farklı Sıcaklıkta Difüzyon Hızı
Farklı Sıcaklıkta Difüzyon Hızı

Örnek:

27 oC sıcaklıktaki SO2 gazı ile 327 oC sıcaklıktaki O2 gazlarının yayılma hızları arasındaki ilişkiyi hesaplayınız? (SO2 : 64 g/mol, O2: 32 g/mol)

Bu bir reklamdır:

Difüzyon Hızı İle Yoğunluk (Özkütle) İlişkisi

  • Gazların yoğunluğu (d) ile mol ağırlıkları (MA) doğru orantılıdır.
    • Bu yüzden, sıcaklıkları ve basınçları eşit olan X ve Y gazlarının, difüzyon hızları ile yoğunlukları arasındaki ilişki şu şekilde olur:
Difüzyon Hızı Yoğunluk İlişkisi
Difüzyon Hızı Yoğunluk İlişkisi

Örnek:

X gazının yoğunluğunun 0,05 g/L olduğu şartlarda Y gazının yoğunluğu 1,25 g/L’dir.

Buna göre, bu şartlarda, X gazının 60 metre yayıldığı sürede, Y gazı kaç metre yayılır?

Bu bir reklamdır:

Gazların Efüzyonu

  • Efüzyon olayı, patlamış bir araba lastiğindeki küçük bir delikten, havanın dışarı sızmasıdır.
    • Lastik içindeki sıkışmış havanın basıncı, dışarıdaki havanın basıncından daha yüksektir.
      • Bu yüzden lastikte bir delik açılınca, lastiğin havası boşalır.
  • Gazların, yüksek basınçlı bir kapta açılan küçük bir delikten, düşük basınçlı bir ortama akmasına efüzyon denir.
    • Efüzyon olayında, gazların hızları, difüzyon yasalarına göre karşılaştırılır.

Efüzyon Süresi – Difüzyon Hızı İlişkisi

  • Aynı sıcaklıktaki X ve Y gazlarının;
    • hızları Vx ve Vy ise,
    • efüzyon süreleri tx ve ty ise, bu gazlar için aşağıdaki eşitliği yazabiliriz:
Difüzyon Hızı ile Zaman İlişkisi
Graham Efüzyon Yasası
  • Hız ile zaman ters orantılı büyüklüklerdir.
    • Yani hızı büyük olanın zamanı kısa olur; hızlı giden çabuk varır.
    • Aynı kural, efüzyon süresi için de geçerlidir.
    • Difüzyonu hızlı olan gazın efüzyon süresi kısa olur.

Bu bir reklamdır:

Örnek:

Difüzyon Hızı Soru Çözümü

Yukarıdaki şekilde, aynı kabın içinde, eşit mol sayıda He ve CH4 gazları bulunmaktadır. Gazların toplam basıncı, dış basınçtan daha yüksektir. Bu şartlarda, kabın musluğu, kısa bir süre için açılıp kapatılıyor.

Buna göre, aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? (He: 4 g/mol, CH4: 16 g/mol)

A) Kaptan dışarıya akan He gazının mol sayısı, CH4 gazından daha çoktur.
B) Kapta kalan He gazının yaptığı basınç, CH4 gazından daha fazladır.
C) Kaptan boşalan CH4 gazının kütlesi daha fazladır.
D) Kaptaki gazların ortalama kinetik enerjileri eşittir.
E) He gazının kimyasal türleri, CH4 gazınınkilerden 2 kat hızlıdır.

Bu bir reklamdır:

Örnek:

Difüzyon Hızı Soru Çözümü

Yukarıdaki şekilde, aralarında bir cam boru olan iki cam balonda, aynı koşullarda, He ve SO2 gazları bulunmaktadır. M1 ve M2 muslukları arasında görünen bölmeler eşit uzunluktadır.

Gazların muslukları aynı anda açıldığında, buluşma noktaları için ne söylenebilir? (He: 4 g/mol, SO2: 64 g/mol)

Bu bir reklamdır:

DERSİN SONU

Kimya Özel Dersi Al

Yorum yaparak bize destek olabilirsiniz.

1 yorum: “3. Gazlarda Kinetik Teori”

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Şu kadar HTML serbest:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>