Kimyanın Temel Kanunları ve Kimyasal Hesaplamalar → 4. Bölüm

Dersin Özellikleri:

• Seviye: Hiç Bilmeyenler İçin
• Süre: 40 dakika
• Gerekli Bilgiler:
  • Kimyanın Sembolik Dili
  • Mol Kavramı
  • Kimyasal Tepkimeler ve Denklemler
  • Matematik: Sayılar, Üslü İfadeler, Oran Orantı
• Öğretmen:
  • Gökalp AY

Anlatılacak Başlıklar*:

• Kimyasal Tepkimelerde Hesaplamalar
  1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa
  2. Karışım Soruları
  3. Mol Ağırlığı (M_A) Bulma Soruları
  4. Bileşik Formülü Bulma Soruları
  5. Artan Madde Soruları
  6. Yüzde Verim Soruları
  7. Saf Olmayan Madde Soruları

* Konu anlatımı, örneklerle zenginleştirilmiştir.

Kimyasal Hesap Ne Demektir?

• Mol kavramı formülleri ile tepkimelerdeki maddelerin miktarını hesaplama işidir.

Hangi Tür Hesaplamalar Sorulur?

1. Bir Maddenin Miktarı Verilir Diğeri Sorulursa
2. Karışım Soruları
3. Mol Ağırlığı (M_A) Soruları
4. Bileşik Formülü Bulma Soruları
5. Artan Madde Soruları
6. Yüzde Verim Soruları
7. Saf Olmayan Madde Soruları

Mesela:

4A_(g) + 2B_(g) → 3C_(g)

Tepkimesinde:

• 4 mol A girerse, 2 mol de B girer.
• 4 mol A girerse, 3 mol C oluşur.
• 8 mol A girerse, 6 mol C oluşur.
• …

Mesela:

4A + 2B → 3C

Tepkimesinde:

• 4 tane A ile 2 tane B girer.
• 8 tane A dan 6 tane C oluşur.
• 10 tane B den 15 tane C oluşur.
• …

Mesela:

4A_(g) + 2B_(g) → 3C_(g)

Tepkimesinde:

• 4 Litre A ile 2 Litre B girer.
• 8 Litre A gazından 6 Litre C gazı oluşur.
• 12 Litre B gazı ile 32 Litre A gazı girer
• …

Örnek:

3H₂ + N₂ → 2NH₃

Yukarıdaki tepkimeye göre, 6 mol H₂ (Hidrojen) kaç mol N₂ (Azot) ile tepkime verir?

Örnek:

H₂ + N₂ → NH₃

Yukarıdaki tepkimeye göre, 8 mol NH₃ (Amonyak) oluşması için kaç mol H₂ (Hidrojen) kullanılmalıdır?

Örnek:

3H_2(g) + N_2(g) → 2NH_3(g)

Yukarıdaki tepkimeye göre, 12 litre N₂ (Azot) gazının tam tepkimesinden, aynı şartlarda, kaç litre NH₃ gazı oluşur?

Örnek:

3H_2(g) + N_2(g) → 2NH_3(g)

Yukarıdaki tepkimeye göre, 24 tane H₂ (Hidrojen) molekülünün tam tepkimesinden, kaç tane NH₃ (Amonyak) molekülü oluşur?

Örnek:

CH_4(g) + 2O_2(g) →  CO_2(g) + 2H₂O_(g) + ısı

Yukarıdaki tepkimeye göre, 48 gram Metan (CH₄) gazı yandığında, kaç mol su (H₂O) buharı oluşur? (C: 12 g/mol, H: 1 g/mol)

Örnek:

CH_4(g) + 2O_2(g) →  CO_2(g) + 2H₂O_(g) + ısı

Yukarıdaki tepkimede, NK (Normal Koşullarda) 5,6 L CO₂ (Karbon dioksit) gazı oluştuğuna göre, kaç gram O₂ (Oksijen) gazı harcanmıştır? (O: 16 g/mol)

Örnek:

2Al_(k) + 6HCl_(suda) → 2AlCl_3(suda) + 3H_2(g)

tepkimesine göre, oluşan H₂ gazının normal koşullarda (NK) hacmi 6,72 litredir.

Buna göre tepkimede kaç tane Al atomu harcanmıştır?

Örnek:

CH₄ ile C₂H₆ gazlarından oluşan bir karışımın, 5 molü tamamen yanıyor ve bu karışımın yanmasından toplam 8 mol CO₂ gazı oluşuyor.

Buna göre bu karışımdaki, CH₄ ile C₂H₆ gazlarının kütleleri kaçar gramdır? (C: 12 g/mol, H: 1 g/mol)

Örnek:

Zn ile Agʼden oluşan 160 gramlık karışım, yeterince HCl ile tepkimeye girince NKA’da 44,8 L H₂ gazı açığa çıktığına göre;

a) Karışımdaki gümüşün kütlesi kaç gramdır?
b) Karışımdaki gümüşün kütlece yüzdesi nedir? (Zn: 65 g/mol)

Örnek:

X + 2HBr → XBr₂ + H_2(g)

Yukarıdaki tepkimeye göre, 16 gram X yeterince HBr ile tepkimeye girdiğinde NKA’da 0,4 mol H₂ gazı açığa çıkıyor.

Buna göre X elementinin atom kütlesi kaçtır?

Örnek:

X(OH)_2(k) + 2HNO_3(suda) → X(NO₃)_2(suda) + 2H₂O_(s)

tepkimesine göre 23,2 gram X(OH)₂ yeterince HNO₃ ile tepkimeye girdiğinde 14,4 gram H₂O oluşuyor.

Buna göre X elementinin mol kütlesini hesaplayınız. (H: 1 g/mol, O: 16 g/mol)

Örnek:

2Al_(k) + 6HCl_(suda) → 2X_(suda) + 3H_2(g)

Buna göre X bileşiğinin formülü nedir?

Örnek:

Yandaki grafik, bir kimyasal tepkimeye ait hacim-zaman grafiğidir. Tepkimedeki maddelerin hepsinin gaz olduğu bilinmektedir.

Bu gazlar, aynı koşullarda olduğuna göre, X_aY_b gazının formülü nedir?

Örnek:

C, H, ve O elementlerinden oluşan bir bileşiğin 9,2 gramında; 4,8 gram C, 1,2 gram da H elementi vardır.

Buna göre bu bileşiğin kaba formülü nedir? (C: 12 g/mol, H: 1 g/mol, O: 16 g/mol)

Örnek:

N_2(g) + 3H_2(g) → 2NH_3(g)

Aynı koşullardaki, 15’er Litre N₂ ve H₂ gazı yukarıdaki denkleme göre tepkimeye giriyor.

Tepkime tam verimle gerçekleştiğine göre, artan gazın ve oluşan NH₃ gazının hacmini hesaplayınız.

Örnek:

132 gram C₃H₈ ile 10 mol O₂ gazı karışımının, tam verimle yanması sonucu, kaç mol CO₂ gazı elde edilir.

Buna göre, bu tepkimede, hangi maddeden kaç gram artar? (C: 12 g/mol, H:1 g/mol, O: 16 g/mol)

Örnek:

Eşit kütledeki magnezyum ve oksijen tepkimesinden 20 gram magnezyum oksit elde edilmektedir.

Buna göre, bu tepkimde, başlangıçta alınan magnezyum ve oksijen miktarları ve artan elementin miktarı nedir? (O: 16 g/mol, Mg: 24 g/mol)

Tam (%100) Verim Nedir?

• Tam verimle gerçekleşen tepkimelerde, tepkimeye giren maddelerin en az biri sıfırlanır. Yani, tepkime sonuna kadar gerçekleşir.
  • Bu şekilde, girenlerden en az birinin tükendiği tepkimeler, %100 verimle gerçekleşir.
• Gerçekte, bir çok tepkime, tam verimle gerçekleşmez.

Yüzde Verim Nedir?

• Bir çok tepkimede, beklenenden daha az ürün oluşur.
  • Böyle tepkimelerde, verim %100 değildir.
  • Bir tepkimede, hesaplanan ürün miktarına teorik (kuramsal) verim,
  • Tepkimede oluşan gerçek ürün miktarına da gerçek verim denir.
    • Yani teorik verim, beklenen ürün miktarıdır; gerçek verim, tepkimede oluşan ve elimize geçen ürün miktarıdır.

Bir tepkimenin yüzde verimi, şu formül ile hesaplanır:

Mesela:

Mesela; biz tepkimeden 5 mol madde beklerken, 3 mol oluştuysa, tepkime %100 verimle gerçekleşmemiş demektir. Bu tepkimenin verimini şöyle hesaplayabiliriz:

% verim = ( 3 / 5 ) x 100
% verim = 60

Yani tepkime, %60 verimle gerçekleşmiştir.

Verim Niye Düşer?

• İstenmeyen yan tepkimeler gerçekleşebilir ve istenen ürünün yanında yan ürünler oluşabilir.
• Ürünler kendi aralarında başka tepkimeler verebilir.
• Bazı tepkimeler tersinir (geri dönebilir) tepkimedir. Oluşan ürünlerin bir kısmı tekrar başlangıçtaki maddeleri oluşturur.
• Sulu çözeltiler gibi bazı ortamlardan ürünün alınması sırasında madde kaybı olabilir.
• Elde edilen ürünün saflaştırırken madde kaybı olması verimi düşürebilir.
• Kullanılan sistem veya cihazlardan kaynaklanan hatalar olabilir.
• Tepkimenin gerçekleştiği basınç ve sıcaklık koşullarına bağlı olarak maddenin bir kısmı tepkimeye girmeyebilir.

Örnek:

Bir tepkimede hesaplanan teorik verim 8 gramdır. Ancak elde edilen ürün 6,4 gramdır.

Buna göre, bu tepkimede % verim nedir?

Örnek:

Ca_(k) + 2HCI_(suda) → CaCl_2(suda) + H_2(g)

Yukarıdaki tepkimeye göre, Ca ve yeterince HCIʼin tepkimesinden, normal koşullarda 33,6 L H₂ gazı oluşmaktadır.

Tepkimenin %75 verimle gerçekleştiği bilindiğine göre, başlangıçta kullanılan Ca kütlesi kaç gramdır? (Ca:40 g/mol)

Örnek:

16 gram kükürt (S) yandığında, NK’da 8,96 litre SO₂ elde ediliyor.

Tepkimenin yüzde verimi kaçtır? (S: 32 g/mol)

• Bir maddenin içine karışmış başka maddelere safsızlık denir.
• Safsızlığından dolayı, 40 gram sandığınız Ca metali ile gerçekleştirdiğiniz tepkimede, oluşacak ürünler, tam da 40 gram Ca metalinden beklenen kadar olmayacaktır.
• Bir maddenin, saflık miktarı, yüzde olarak verilir.
  • Mesela, saflığı %80 olan Ca metalinden, 100 gram tartarsanız, tarttığınız Ca metalinin 20 gramı başka maddeler, 80 gramı gerçekten Ca metalidir.

Örnek:

MgCO_3(k) → MgO_(k) + CO_2(g)

%50 saflıkta MgCO₃ içeren 42 gramlık bir karışım, yukarıdaki tepkimeye göre ayrışıyor.

Tepkimede kaç gram MgO oluştuğunu ve oluşan CO₂ gazının, NK’daki hacmini hesaplayınız. (C: 12 g/mol, O: 16 g/mol, Mg: 24 g/mol)