Kimyanın Temel Kanunları ve Kimyasal Hesaplamalar → 3. Bölüm

Dersin Özellikleri:

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

Anlatılacak Başlıklar*:

• Kimyasal Tepkimeler ve Denklemler
  • Denklemlerde Maddelerin Fiziksel Halleri
  • Kimyasal Tepkimelerin Belirtileri
  • Kimyasal Tepkimelerde Korunan-Değişebilen Özellikler
  • Kimyasal Tepkime Denklemlerinin Denkleştirilmesi
  • Kimyasal Tepkime Türleri

* Konu anlatımı, örneklerle zenginleştirilmiştir.

Kimyasal Tepkime Nedir?

• “Kimyasal Tepkime” kavramı ile aynı anlama gelen diğer ifadeler şunlardır:
  • Kimyasal Olay
  • Kimyasal Reaksiyon
  • Kimyasal Değişim

• Bir kimyasal olayı kimya dili ile yazmak için, “tepkime denklemlerini” kullanırız.

Tepkime Denklemleri

Girenler → Ürünler

• Bir tepkime denklemi 3 bölümden oluşur:
  1. Girenler
  2. Tepkime oku ( → )
  3. Ürünler
• Farklı maddelerin aralarına “+” işareti konulur.
• Tepkime oku, her zaman ürünleri gösterir.

Mesela:

A + B → C + D

• Yukarıdaki tepkimede, A maddesi ile B maddesi harcanır ve bu tepkime sonucunda C ve D maddeleri oluşur.

Örnek:

Süt + Maya → Yoğurt

Yukarıda verilen kimyasal tepkime denkleminde, tepkimeye girenleri ve ürünleri belirtiniz.

Örnek:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

Yukarıda verilen kimyasal tepkime denkleminde, tepkimeye girenleri ve ürünleri belirtiniz.

• Bir maddenin fiziksel hali, formülünün sağ alt köşesinde ve parantez içinde (k), (s) ve (g) şeklinde belirtilir.
  • Aşağıda, suyun (H₂O) katı-sıvı-gaz halleri verilmiştir:
    • H₂O_(k) : Katı su
    • H₂O_(s) : Sıvı su
    • H₂O_(g) : Gaz su

• Bir maddenin suda çözünmüş durumda olduğunu ifade etmek için (suda) veya (aq) ifadeleri kullanılır.
  • Aşağıda yemek tuzunun (NaCl) suda çözünmüş halleri verilmiştir:
    • NaCl_(suda) : Suda çözünmüş NaCl bileşiği (NaCl çözeltisi de denir)
    • NaCl_(aq) : Suda çözünmüş NaCl bileşiği (NaCl çözeltisi de denir)

• Maddelerin bir kimyasal tepkimeye girdikleri genellikle şu belirtilerden anlaşılır:
  • Renk değişimi
  • Alev ya da duman çıkışı
  • Isı ve sıcaklık değişimi
  • İletkenlik değişimi
  • Gaz çıkışı
• Her kimyasal tepkimenin başlaması gereken bir sıcaklık ve basınç değeri vardır.
• Tepkimeler başlamaları için gereken enerji sağlanmadan başlamazlar:

• Mesela; Fe (Demir) ve S (Kükürt) elementleri, tepkimeye girerek FeS (Demir II sülfür) bileşiğini oluşturabilen elementlerdir:
  
  Fe_(k) + S_(k) → FeS_(k)

Her Zaman Korunan Özellikler

• Toplam atom sayısı ve türü
• Toplam kütle
• Toplam proton sayısı
• Toplam nötron sayısı
• Toplam elektron sayısı
• Atomların çekirdek yükü
• Toplam yük
• Atomların çekirdeğin yapısı
• Toplam enerji

Değişebilen Özellikler

• Kimyasal ve fiziksel özellikler (kesin)
• Mol sayısı
• Molekül sayısı
• Kimyasal türlerin sayısı (Tanecik sayısı)
• Madde sayısı ve çeşidi
• Kimyasal türlerin elektron sayısı
• Hacim ve basınç (gazlar için)
• Maddenin fiziksel hâli
• Renk, koku, tat, iletkenlik vb.

Tepkime Denkleştirme Ne Demektir?

• Tepkimeye giren atomların sayısı ile çıkan atomların sayısı eşitlenir.
  • Bunun için, maddelerin önüne uygun katsayılar bulunur.
  • Sadece; O₂, H₂ gibi moleküllerin katsayısı n/2 olabilir.
  • Genelde en kalabalık bileşiğin katsayısı 1 kabul edilerek başlanır.
  • Katsayılar genişletilebilir ya da sadeleştirilebilir.

Atomlar şöyle sayılır:

• Al₂(SO₄)₃
  • Katsayısı 1 demektir.
  • 2 tane Al, 3 tane S ve 12 tane O atomu var demektir.
• 5Al₂(SO₄)₃
  • Katsayısı 5 demektir.
  • 10 tane Al, 15 tane S ve 60 tane O atomu var demektir.

Örnek:

C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O

Yukarıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

Örnek:

C₂H₅OH + O₂ → CO₂ + H₂O

Yukarıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

Örnek:

KClO₃ → KCl + O₂

Yukarıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

Örnek:

H₂ + N₂ → NH₃

Yukarıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

Örnek:

Fe₂O_3(k) + 2Al_(k) → X + 2Fe_(s)

Yukarıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

Örnek:

I) Al + O₂ → Al₂O₃
II) NH₃ + O₂ → N₂ + H₂O
III) H₂SO₄ + NaOH → Na₂SO₄ + H₂O

Yukarıdaki tepkimeyi denkleştiriniz.

• Başlıca kimyasal tepkime türleri şunlardır:
  1. Yanma Tepkimeleri
  2. Sentez (Oluşum) Tepkimeleri
  3. Analiz (Ayrışma) Tepkimeleri
  4. Asit-Baz Tepkimeleri
  5. Çözünme-Çökelme Tepkimeleri

1. Yanma Tepkimeleri

• Bir maddenin, Oksijen elementi (O₂) ile verdiği tepkimeye, yanma tepkimesi denir.

• Aşağıdaki tepkimeler birer yanma tepkimesidir:
  • 2Na + 1/2O₂ →  Na₂O
  • 2C₂H_6(g) + 7O_2(g) → 4CO_2(g) + 6H₂O_(g)
  • Mg + 1/2O₂ →  MgO

Hızlı ve Yavaş Yanma

• Alevli yanmaya hızlı yanma, alevsiz yanmaya yavaş yanma denir.
  • Metallerin paslanması yavaş yanmadır.

• Isı veren yani (ekzotermik) tepkimelerdir.
  • 2Na + 1/2O₂ →  Na₂O + ısı
  • H₂ + 1/2O₂ →  H₂O + ısı

• İstisna: Azotun yanması endotermiktir.
  • N₂ + 1/2O₂ + ısı→  N₂O

Yanma Şartı

• Yanmanın gerçekleşmesi için:
  1. Yanıcı madde
  2. Oksijen ya da hava
  3. Tutuşma sıcaklığı

Organik Bileşiklerin Yanması

• C (Karbon) elementinin oluşturduğu bileşiklere organik bileşikler denir.
  • CH₄
  • C₂H₄
  • C₂H₅OH
  • C₆H₆
  • C₆H₁₂O₆

• Bir organik bileşik yandığında, mutlaka, CO₂ ve H₂O ve ısı oluşur. Aşağıda, bazı organik bileşiklerin yanma tepkimeleri verilmiştir:
  • CH_4(g) + 2O_2(g) →  CO_2(g) + 2H₂O_(g) + ısı
  • 2C₂H_6(g) + 7O_2(g) → 4CO_2(g) + 6H₂O_(g) + ısı
  • C₃H_8(g) + 5O_2(g) → 3CO_2(g) + 4H₂O_(g) + ısı
  • 2C₄H_10(g) + 13O_2(g) →  8CO_2(g) + 10H₂O_(g) + ısı

Örnek:

• Demirin (Fe) paslanması tepkimesi:
  • 4Fe_(k) + 3O_2(g) → 2Fe₂O_3(k)
• Bakırın (Cu) oksitlenmesi tepkimesi:
  • 2Cu_(k) + 1/2O_2(g) → Cu₂O_(k)
• Gümüşün (Ag) kararması tepkimesi:
  • 2Ag_(k) + 1/2O_2(g) → Ag₂O_(k)

• Bazı sentez tepkimesi örnekleri:
  • A + B → AB
  • H₂ + Cl₂ → 2HCl
  • 3H₂ + N₂ → 2NH₃
  • CaO_(k) + CO_2(g) → CaCO_3(k)
• Suyun elementlerinden oluşması tepkimesi:
  • H₂ + 1/2O₂ →  H₂O
• Asit yağmuru tepkimeleri:
  • SO_3(g) + H₂O_(s) → H₂SO_4(suda)
  • CO_2(g) + H₂O_(s) → H₂CO_3(suda)

• Analiz tepkimelerinde, bir tane giren, en az iki tane ürün vardır. Analiz tepkimelerine örnekler:
  • AB → A + B
  • 2HCl → H₂ + Cl₂
  • 2NH₃ → 3H₂ + N₂
  • CaCO_3(k) → CaO_(k) + CO_2(g)

Asitler

• HF: Hidroflorik asit (Hidrojen florür)
• HCl: Hidroklorik asit (Hidrojen klorür)
• HBr: Hidrobromik asit (Hidrojen bromür)
• HI: Hidroiyodik asit (Hidrojen iyodür)
• HNO₃: Nitrik asit (Kezzap)
• H₂SO₄: Sülfürik asit (Zaç yağı)
• H₂CO₃: Korbonik asit
• CH₃COOH: Asetik asit (sirke)
• H₃PO₄: Fosforik asit

Bazlar

• NaOH: Sodyum hidroksit (Sud kostik)
• KOH: Potasyum hidroksit (Potas kostik)
• Mg(OH)₂: Magnezyum hidroksit
• Ba(OH)₂: Baryum hidroksit
• NH₃: Amonyak
• Ca(OH)₂: Kalsiyum hidroksit

• Asitler suya H⁺ iyon veren bileşiklerdir.
• Bazlar suya OH^– iyonu veren bileşiklerdir.
• Asit-Baz tepkimelerine Nötürleşme Tepkimesi de denir.

Asit bazı tepkimelerine bazı örnekler:

• HCI_(suda) + NaOH_(suda) → NaCI_(suda) + H₂O_(s)
• H₂SO_4(suda) + 2KOH_(suda) → K₂SO_4(suda) + 2H₂O_(s)
• 2HNO_3(suda) + Ba(OH)_2(suda) → Ba(NO₃)_2(suda) + 2H₂O_(s)
• H₂SO_4(suda) + 2NaOH_(suda) → Na₂SO_4(suda) + 2H₂O_(s)
• 3HCl_(suda) + Al(OH)_3(suda) → AlCI_3(suda) + 3H₂O_(s)

Nötürleşme Tepkimesi

• Aslında Nötürleşme tepkimesi şudur:

H⁺ + OH^– → H₂O

Amonyak (NH₃) Nötürleşmez

• Su oluşturmadığı için, Amonyaklı asit-baz tepkimelerine nötürleşme tepkimesi denmez.

NH_3(g) + HCl_(g) → NH₄Cl_(k)

NH_3(g) + HI_(g) → NH₄I_(k)

NH_3(g) + HBr_(g) → NH₄Br_(k)

Çözünme Tepkimesi

• Tepkimeye giren maddeler (k), (s) veya (g) halinde; ürünlerin (suda) çözünmüş haldedir:
  • NaCl_(k) → Na⁺_(suda) + Cl^–_(suda)
  • PbI_2(k) → Pb²⁺_(suda) + 2I^–_(suda)
  • NaNO_3(k) → Na⁺_(suda) + NO₃^–_(suda)

Örnek:

• HCl_(k) → H⁺_(suda) + Cl^–_(suda)
• NaOH_(k) → Na⁺_(suda) + OH^–_(suda)
• NaCl_(k) → Na⁺_(suda) + Cl^–_(suda)
• CH₃OH_(s) → CH₃OH_(suda)
• C₆H₁₂O_6(k) → C₆H₁₂O_6(suda)

İyonal Çözelti

• Suya iyonlarını vererek çözünen maddeler, iyonal çözeltiler oluşturur.
  • HCl_(k) → H⁺_(suda) + Cl^–_(suda)
  • NaCl_(k) → Na⁺_(suda) + Cl^–_(suda)

• İyonal çözeltiler elektrolittir (elektrik akımını iletir).
• Bazen çözünmüş iyonlar ayrı ayrı belirtilmez:
  • NaCl_(suda) = Na⁺_(suda) + Cl^–_(suda)
  • AgNO_3(suda) = Ag⁺_(suda) + NO₃^–_(suda)

Moleküler Çözelti

• Suda molekülleri halinde çözünen maddeler, moleküler çözeltiler oluşturur.
  • CH₃OH_(s) → CH₃OH_(suda)
  • C₆H₁₂O_6(k) → C₆H₁₂O_6(suda)

• Moleküler çözeltiler elektrolit değildir.

Örnek:

Pb(NO₃)_2(suda) + 2KI_(suda)→ PbI_2(k) + 2KNO_3(suda)

çökelme tepkimesinde:

• Net iyon denklemi şöyledir:
  • Pb²⁺_(suda) + 2I^–_(suda) → PbI_2(k) (Net iyon denklemi)
• Seyirci iyonlar şunlardır:
  • K⁺
  • NO₃^–

Bazı çökelme tepkimeleri izle (1:22 dk)