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. Mol Ağırlığı (M_A) Bulma Soruları
  3. Artan Madde Soruları
  4. Yüzde Verim Soruları
  5. 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. Mol Ağırlığı (M_A) Soruları
3. Artan Madde Soruları
4. Yüzde Verim Soruları
5. Saf Olmayan Madde Soruları

• Maddelerin katsayılarının oranı şunlara eşittir:
  • sayılarının oranına,
  • mol sayılarının oranına

• Ayrıca gazların oranı şunlara da eşittir:
  • aynı koşullardayken hacimlerinin oranına
  • aynı hacimdeyken basınçlarının oranına

Mesela:

4A_(g) + 2B_(g) → 3C_(g)

Tepkimesinde:

Örnek:

3H₂ + N₂ → 2NH₃

Yukarıdaki tepkimeye göre:

• 6 mol H₂ (Hidrojen) kaç mol N₂ (Azot) ile tepkime verir?
• 8 mol NH₃ (Amonyak) oluşması için kaç mol H₂ (Hidrojen) kullanılmalıdır?
• 12 litre N₂ (Azot) gazının tam tepkimesinden, aynı şartlarda, kaç litre NH₃ gazı 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?

• Tepkimeye giren bütün maddelerin miktarları verilir.
  • Tepkime tam verimle gerçekleştirilir.
    • Yani maddelerden en az biri biter.
  • Verilen miktarların oranı:
    • Katsayıların oranına eşitse artan madde olmaz.
    • Katsayıların oranına eşit değilse maddelerden biri artar.
      • Fazla gelen madde, diğer madde bittiği için artacaktır.
      • Biten maddeye sınırlayıcı bileşen veya sınırlayıcı reaktif denir.

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.
• Tam verimle gerçekleşen tepkimeler, %100 verimle gerçekleşmiş olur.
• 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)