Bölüm II: Kimyasal Hesaplamalar

•BÖLÜM 2: KİMYASAL HESAPLAMALAR
•2.1. Mol
•2.2. Kimyasal Formüllerin Bulunması
•2.3. Tepkimeler,Tepkime Denklemleri
•2.4. Yükseltgenme ve İndirgenme Sayıları
•2.5. Tepkime Denklemlerinin Denkleştirilmesi
•2.6. Kimyasal Tepkimelere Dayanan Hesaplamalar
•KİMYASAL HESAPLAMALAR
• Bölüm l’ de kimyada önemli temel kavramları gördük:
•Elementler, bileşikler, atomlar, moleküller ve kimyanın temel yasaları.
•Diğer taraftan, hesaplamalarda yararlı, kısa ve birimleriyle beraber doğru nicelikler veren bir yöntemi (çevirme faktörleri yöntemi) açıkladık.
•Fakat, kimyasal olaylar, sadece atom ölçeğinde, atomlar ve moleküller arasında yer alan tepkimeler olarak yorumlanamaz.
•Laboratuvarda ve endüstride, kimyasal tepkimeler biiyiik ölçekte yürütülür ve tepkime ürünlerini istenilen verimle elde etmek için, tepkimeye giren maddeler arasındaki bağıntıları çok iyi bilmek gerekir.
•KİMYASAL HESAPLAMALAR
•Bunun için, kimyasal tepkime ve bileşimlerin incel incelenmesini konu alan kimyasal hesaplamalar, yani stokiyometri hakkında iyi bilgi edinmek ve kimyasal hesaplamaları doğru yapma alışkanlığı kazanmak gerekir.
•Kimyasal hesaplamaları yaparken, “Ne yoldan olursa olsun doğru sonucu bulmak” düşüncesini unutmak gerekir.
•Kitabımızın bütün bölümlerinde, çözülmüş sorularda hesaplama yaparken izlenen yöntemi iyi öğrenerek sayısal sonuçları doğru birimleri ile beraber bulma isteği ve alışkanlığı edinmemiz gerekir.
•2.1.Mol
•Bir mol, 0,012 kg karbon – 12 izotopunda bulunan atom sayısı kadar atom veya molekül halindeki parçacık içeren madde miktarı olarak tanımlanır.
•0,012 kg de Avogadro sayısı (daha doğrusu Avogadro-Loschmidt sayısı) (L veya NA) kadar, yani 6,022 x 1023 tane atom bulunur.
•O halde, 1 mol elementte Avogadro sayısı kadar atom, 1 mol bileşikte Avogadro sayısı kadar molekül bulunur.
•Mol terimi, yalnız atomların ve moleküllerin miktarı için değil, iyonlar, “elektronlar, kimyasal bağlar vb. için de kullanılır.
•Bununla beraber, biraz dikkatle kullanmak gerekir.
•1 mol O, 6,022xl023 tane O atomu ve 1 mol O2, 6,022 x 1023 tane O2 molekülü içerir.
•2.1.Mol
•1 mol Ca’da 6,022 x 1023 tane Ca atomu, 1 mol Ca2+ iyonunda 6,022 x 1023 tane Ca 2+ iyonu vardır.
•1 mol CaCl2’de 1 mol Ca2+ iyonu yani 6,022 x 1023 tane Ca 2+ iyonu ve 2 mol Cl- iyonu yani 2 x 6,022 x 1023 tane Cl- iyonu vardır.
•1 akb (atom kütle birimi) veya SI simgesi ile 1 u, bir tane atomunun kütlesinin 1/12 sidir ve bir tane atomunun kütlesi 12,0000 u dur.
•Bu standarda göre 1 atom O,16 u dur ve 16 mol O (eski deyimiyle 1 atom-gram O) 16 g’ dır. 1 mol atomun (elementin) kütlesi, gram cinsinden atom kütlesine eşittir.
•2.1.Mol
•1 mol karbon-12 izotopu 12,0000 g’ dır. Benzer şekilde, 1 mol 02’in (eski deyimiyle 1 molekül-gram O2 veya 1 mol-gram O2) kütlesi 32 g’ dır.
•1 mol molekülün kütlesi, gram cinsinden molekül kütlesine eşittir.
•O halde, örneğin CCl4’ün molekül kütlesi 12u + 4 x 35,5 u = 154 u olduğuna göre mol kütlesi 154 g dır.
•Mol kütlesi, g mol-1 birimiyle verilir ve bu kitapta böyle kullanılmıştır.
•Elementlerde ve bileşiklerde, atomlar ve moleküller için geçerli olan her kavram, tanım, yasa, vb. mol cinsinden madde miktarları için de geçerlidir.
•2.1.Mol
•Örneğin C + 2 Cl2 → CCl4 tepkimesi için
•”1 mol C, 4 mol Cl veya 2 mol Cl2 ile etkileşerek 1 mol CCl4 oluşturur” denir.
•Atom ağırlığı ve molekül ağırlığı, sırasıyla, karbon-12’nin 12,0000 gmol -1 olarak kabul edilen mol kütlesi ile kıyaslanarak elde edilen bağıl atom kütlesi ve bağıl mol kütlesidir ve artık pek kullanılmamaktadır.
•Mol kütlesi birimli olarak kullanılır, fakat bağıl sayılar olan atom ağırlığı ve molekül ağırlığı birimsiz olarak verilir.
•Mol kütlesi, M, ile simgelenir.
•Avogadro sayısı (L), mol ve mol kütlesi arasındaki bağıntılar, tek tek veya beraber, pek çok kimyasal hesaplamada kullanılır
•2.1.Mol
•Soru 2.1.1:2,65 mol CaCl2 de kaç mol Ca ve kaç mol Cl vardır?
•Çözüm: 2.1.1:1 mol CaCl2 nin 1 mol Ca atomu ve 2 mol Cl atomu içerdiği molekül formülünden anlaşılır; O halde çevirme faktörleri:
•1 mol CaCl2 ~ 1 mol Ca
•1 mol CaCl2 ~ 2 mol Cl.
•2,65 mol CaCl2 de bulunan Ca ve Cl mol sayıları:
•2,65 mol CaCl2 x (1 mol Ca/1 mol CaCl2) = 2,65 mol Ca
•2,65 mol CaCl2 x (2 mol Cl/1 mol CaCl2) = 5,30 mol Cl.
•Soru 2.1.2: 30,5 g Si da kaç mol Si vardır?
•Çözüm: Si’ un mol kütlesi 28,086 g olmakla beraber kolaylık ve istenen duyarlık için virgülden sonra ilk haneye kadar yuvarlatılarak kullanılacaktır.
•1 mol Si = 28,1 g Si
•g Si ‘u mol Si’ a çevirmek için 30,5 g Si, g Si birimi paydada bulunan kesirle çarpılmalıdır.
•1 mol Si/28,1 g Si = 1 (Çevirme faktörü)
•30,5 g Si x (1 mol Si/28,1 g Si) = 1,09 mol Si.
Soru 2.1.3: 5,1 mol Cu da kaç g Cu vardır?
•Çözüm:
•1 mol Cu = 63,5 g Cu
• 63,5 g Cu/1 mol Cu = 1 (Çevirme faktörü)
•5,1 mol Cu x (63,5 g Cu/1 mol Cu) = 34 g Cu.
•Soru 2.1.4: CaO hazırlamak için 2,5 mol O2 ile kaç mol Ca etkileşmelidir?
•Çözüm: 2,5 mol O2 – ? mol Ca sorusu sorulmuştur. Formülden
•1 atom Ca ~ 1 atom O veya
•1 mol Ca ~ 1 mol O ~ ½ mol O2
•olduğu bellidir. O halde,
•2,5 mol O2 x (1 mol Ca / 1/2 mol O2) = 5 mol Ca.
•Soru 2.1.5: 41,5 g Cl2 ile kaç g Ca etkileşerek CaCl2 oluşabilir?
•Çözüm: 41,5 g Cl ~ ? g Ca sorusu sorulmuştur.
•Bilinenler :
•1 mol Ca ~ 2 mol Cl ~ 1 mol Cl2
•1 mol Ca = 40,l g Ca
•1 mol Cl = 35,5 g Cl, 1 mol Cl2 = 2 x 35,5 g Cl2
• O halde,
•41,5 g Cl2 x (1 mol Cl2/2 x 35,5 g CI2) = 0,585 mol Cl2
•0,585 mol Cl2 x (1 mol Ca/1 mol Cl2)= 0,585 mol Ca
•0,585 mol Ca x (40,1 g Ca/1 mol Ca) = 23,5 g Ca.
•Soru 2.1.5(D-1)
•Bütün basamaklar birleştirilebilir, yani bütün çevirme faktörleri birden kullanılabilir.
•41,5 g Cl2 x (1 mol Cl2/2 x 35,5 g CI2) x (l mol Ca/1 mol Cl2) x (40,l g Ca/1 mol Ca)
•= 23,5gCa.
•Veya kısaca
•40,1 g Ca ~ 2 x 35,5 g Cl2 olduğuna göre
•41,5 g Cl2 x (40,1 g Ca/2 x 35,5 g Cl2) = 23,5 g Ca.
•Soru 2.1.6: 1 tane Ca atomu kaç g’dır?
•Çözüm: 1 atom Ca ~ ? g Ca sorusu sorulmuştur. Bilinenler;
•1 mol Ca = 40,1 g Ca ve
•1 mol Ca = 6,022 x 1023 atom Ca.
• O halde,
•1 atom Ca x (1 mol Ca/6,022 x 1023 atom Ca) x (40,1 g Ca/1 mol Ca)
•= 6,7 x 10-23 g Ca.
•Veya kısaca
•40,1 g Ca ~ 6,024 x 1023 atom Ca olduğuna göre
•1 atom Ca x (40,1 g Ca/6,022 x 1023 atom Ca) = 6,7 x 10-23 g Ca.
•Soru 2.1.7: 2,0 g Na’ da kaç tane Na atomu vardır?
•Çözüm: 1,00 g Na ~ ? atom Na
• Bilinenler ise
•1 mol Na = 23,0 g Na ve
•1 mol Na = 6,022 x 1023 atom Na.
• O halde,
•2,0 g Na x (1 mol Na/23,0 g Na) x (6,022 x 1023 atom Na/1 mol Na)
•= 5,24 x 1022 atom Na.
•Soru 2.1.8: CHCl3, kloroform’ un yüzde bileşimi nedir?
•Çözüm: CHCl3 ‘ ün molekül kütlesi
•(12,01 + 1,01 + 3 x 35,45) u = 119,37 u
ve mol kütlesi 119,37 g/mol dir.
•% C = (C kütlesi/CHCl3 kütlesi) x 100 = (12,01/119,37) x 100 = % 10,06 C
•% H = (H kütlesi/CHCl3 kütlesi) x 100
•= (1,01/119,37) x 100 = % 0,84 H
•% Cl = (3 x Cl kütlesi/CHCl3 kütlesi) x 100 = (106,35/119,37) x 100 = % 89,1 Cl
•Soru 2.1.9: l u, kaç g’ dır?
•Çözüm: l u, bir atomunun kütlesinin 1/12 si olduğuna göre önce bir tane atomunun kütlesini bulalım:
•1 atom x (12,0000 g/6,022xl023 atom ) = (12,0000/6,02xl023)g

•Ohalde
•1 u = (12,0000/6,02 x 1023) g/12 = 1,66 x 10-24 g.
•Soru 2.1.10: 10,0 g Fe2O3 de Fe miktarını bulunuz.
•Çözüm: 1 mol Fe = 55,9 g Fe
•1 mol Fe2O3 = 159,7 Fe2O3
•olduğu, Fe ve O atom kütlelerinden bulunur.
•1 mol Fe2O3 de 2 mol Fe olduğundan çevirme faktörü
•2x 55,9 g Fe/159,7 g Fe2O3 = 1
ve yanıt
•10,0 g Fe2O3 x (2 x 55,9 Fe/159,7 g Fe2O3) = 6,99 g Fe.

Soru 2.1.11:Soru 2.1.11: Bir nikotin örneğinin nitel analizi C, H ve N içerdiği sonucunu vermiştir. 0,6075 g’ lık bir örnek oksijen içinde yakılarak 1,650 g CO2, 0,4725 g H2O elde edilmiş ve 0,105 g N2 geriye kalmıştır. Nikotinin yüzde bileşimi nedir?
•Çözüm: Aşağıda tepkimeler ve eşdeğer durumlar verilmiştir:
•C + O2 → CO2 1 mol C ~ 1 mol CO2
•12,0 gC~ 44,0 g CO2
•H2 + O → H2O 2 mol H ~ 1 mol H2O
•2,0 g H ~ 18,0 g H2O
•O halde,
•1,650 g CO2 x (12,0 g C/44,0 g CO2) = 0,450 g C
•0,4725 g H2O x (2,0 g H/18,0 g H2O) = 0,0525 g H
•Soru 2.1.11:
•N, yanmadan N2 olarak çıktığına göre örnekte 0,105 g N vardır. Gerçekten çıkan N2 miktarı bilinmese dahi, örnekteki N miktarı, 0,6075 g – (0,450 g + 0,0525 g) = 0,105 g olarak bulunabilir. Nikotinde C, H ve N yüzdeleri:
•% C = (0,450 g/0,6075 g) x 100 = % 74,1 C
•% H = (0,0525 g/0,6075 g) x 100 = % 8,6 H
•% N = (0,105 g/0,6075 g) x 100 = % 17,3 N
•N yüzdesi, toplam % den de bulunabilir: % 100 – (% 74,1 C + % 8,6 H)=% 17,3 N
•2.2 Kimyasal Formüllerin Bulunması
•Bileşiklerin kimyasal formülleri,
•(i) element bileşimi,
•(ii) oluştuğu elementlerin bağıl atom sayıları,
•(iii) oluştuğu elementlerin gerçek atom sayıları ve
•(iv) yapılan hakkında bilgi verir.
•(i) ve (ii) bilgilerini veren formüllere en basit formül (ampirik formül),
•(i), (ii) ve (iii) bilgilerini veren formüllere molekül formülü ve (iv) bilgisini de veren formüle yapı formülü denir.
•2.2 Kimyasal Formüllerin Bulunması(D-1)
•En basit formüle örnek olarak NaCl, H2O, CH2 verilebilir.
•H2O, suyun aynı zamanda molekül formülüdür; çünkü 1 molekül suda 2 atom H ve 1 atom O bulunur.
•C2H4, etilenin molekül formülüdür ve etilenin en basit formülü CH2 dir.
•Fakat, en basit formülü CH2 olan diğer bileşikler de vardır: C3H6 propilen gibi. Etilen için verilen C2H4 formülünden yapısı hakkında bir fikir edinilemez. Etilen için yapı formülü H2C = CH2 şeklindedir. Asetik asit için yapı formülü H3C-C-OH O
•şeklindedir, o halde asetik asit için molekül formülü C2H4O2 ve en basit formül CH2O’dur.
•2.2 Kimyasal Formüllerin Bulunması(D-2)
•En yararlı ve bilgi verici formül türü, yapı formülüdür.
•Bununla beraber, bilinmeyen bir yapı formülünün bulunması çoğu kez zor ve zaman alıcıdır ve kullanılan yöntemler bu kitabın kapsamı dışında bırakılmıştır.
• Çözülmüş sorularda en basit formüllerin ve molekül formüllerinin nasıl bulunduğuna ilişkin örnekler verilmiştir.
•En basit formülün bulunması için bileşiğin nicel element analizi sonuçları bilinmelidir.
•Bileşiğin molekül kütlesi veya mol kütlesi (birimleri, sırasıyla, u ve g/mol) biliniyorsa molekül formülü bulunabilir.
•Soru 2.2.1: Bir gazın 2,34 g N ve 5,34 g O içerdiği bulunmuştur. Bileşiğin en basit formülü nedir? Molekül kütlesi 92 u ise molekül formülü nedir?
•Çözüm: Her elementin madde miktarını bulalım:
•1 mol N = 14,0 g N
•1 mol O = 16,0 g O
•O halde,
•2,34 g N x (1 mol N/14,0 g N) = 0,167 mol N
•5,34 g O x (1 mol 0/16,0 g O) = 0,334 mol O
• ve en basit formül
•(0,167 mol N /0,167 mol N) =1
•(0,334 mol O/ 0,167 mol N)=2
•NO2 bulunur.
•Soru 2.2.1 Çözüm (D-1)
•Bu formül, bileşikte elementlerin bağıl mol (atom) sayılarını verir, fakat atom sayılarının tam sayı olması istenir.
•Bunun için, en basit yol, sayılan, en küçüğü ile bölmektir. N için 0,167/0,167 = 1 ve O için 0,334/0,167 = 2 olduğundan en basit formül NO2 dir.
• En basit formülü taşıyan molekülün kütlesi yani formül kütlesi 1 x 14 u + 2 x 16,0 u = 46,0 u dur.
•Molekül kütlesi 92 u olduğuna göre, molekül formülünde, en basit formülün 92,0/46,0 = 2 katı kadar N ve O bulunur.
• O halde molekül formülü N2O4 dur.
•Soru 2.2.2: % 43,7 P ve % 56,3 O içeren fosfor oksidin en basit formülü nedir? Molekül kütlesi 284, 0 ise molekül formülü nedir?
•Çözüm: Kimyasal analiz sonuçları çoğu zaman bileşiğin yüzde bileşimi olarak verilir.
•Bu durumda elementlerin g miktarlarını bulmak için en basit yol, 100 g bileşiği temel almaktır.
•100 g fosfor oksidi 43,7 g P ve 56,3 g O içerir. O halde,
•1 mol P = 31,0 g P
•1 mol O = 16,0 g O
•olduğu da göz önüne alınırsa,
•43,7 g P x (1 mol P/31,0 g P) = 1,41 mol P
•56,3 g O x (1 mol 0/16,0 g O) = 3,52 mol O
•ve en basit formül
•(1,41 mol P/1,41mol P)=1
•( 3,52 mol O/1,41mol P ) 2.5 = PO2.5 bulunur.
•Soru 2.2.2:Çözüm(D-1)
•Mol (atom) miktarlarının tamsayı olması istendiğinden en basit formül P2O5 dir.
•Formül kütlesi 2 x 31,0 u + 5 x 16,0 u = 142,0 u dur.
•Molekül kütlesi 284,0 u olduğuna göre, molekül formülünde en basit formülün 284,0/142,0 = 2 katı kadar P ve O bulunur.
• O halde molekül formülü P4O10 dur.
•Soru 2.2.3:Bir kafein (kahvede bulunan bir organik bileşik) örneğinin yakma analizi sonucu 0,624 g C, 0,065 g H, 0,0364 g N ve 0,208 g O içerdiği bulunmuştur. Mol kütlesi 194 g/mol dir. Kafeinin en basit formülü ve molekül formülü nedir?
•Çözüm: Elementlerin kütlelerini madde miktarlarına çevirelim:
•0,624 g C x (1 mol C/12,0 g C) = 0,052 mol C
•0,065 g H x (1 mol H/1,0 g H) = 0,065 mol H
•0,364 g N x (1 mol N/14,0 g N) = 0,026 mol N
•0,208 g O x (1 mol 0/16,0 g O) = 0,013 mol O
•En basit formül
•(0,052 mol C/0,013 molO) = 4
•(0,065 mol H/0,013 molO) = 5
•(0,026 mol N/0,013 molO) = 2
•(0,013 mol O/0,013 molO) =1 C4H5N2O
•Soru 2.2.3(D-1)
•Formül kütlesi (4 x 12,0 g/mol H + 5 x 1,0 g/mol H+ 2 x 14,0 g/mol N+ 1 x 16,0 g/molO = 97,0 g/mol olduğundan, mol kütlesi, formül kütlesinin 194,0/97,0 = 2 katıdır.
•O halde, molekül formülü C8H10N4O2’dir.
Soru 2.2.4: Yalnız C, H ve O içerdiği bulunan etil alkolün 0,1000 g’lık bir örneği yakılarak 0,1910 g CO2 ve 0,1172 g H2O elde edilmiştir. Etil alkolün en basit formülü nedir?
•Çözüm: Önce C, H ve O’ in kütlelerini ve madde miktarlarını bulalım.
•Burada, örneğin içerdiği C ve H, açığa çıkan CO2 ve H2O miktarından bulunduktan sonra O miktarını da bulmak gerekir.
•C + O2→CO2 1 mol C ~1 mol CO2
•12,0 g C~44,0 g CO2
•2H + O2 → H2O 2 mol H ~ 1 mol H2O
•2,0 g H ~ 18,0 g H2O
•O halde,
•0,1910 g CO2 x (12,0 g C/44,0 g CO2) = 0,0521 g C
•0,1172 g H2O x (2,0 g H/18,0 g H2O) = 0,0130 g H
•Soru 2.2.4(D-1)
•Buna göre, O’ in kütlesi 0,1000 g – (0,0521 g + 0,0130 g) = 0,0349 g O.
•C,H ve O ‘in mol sayıları:
•0,0521 g C x (1 mol C/12,0 g C) = 4,34 x 10-3mol C
•0,0130 g H x (1 mol H/1,0 g H) = 13,00 x 10-3 mol H
•0,0349 g O x (1 mol 0/16,0 g O) = 2,17 x 10-3 mol O
•En basit formül:
•C:0,00434 H:0,01300 O:0,00217
•(0,00434 mol O/0,00217 mol H) = 2
•(0,01300 mol H/0,00217 mol O) = 6
•(0,00217 mol H/0,00217 mol H) = 1
•C2H6O.
•Soru 2.2.5: Kristal suyu içeren bir tuzun 2,1 g’ lık bir örneği ısıtıldığı zaman 0,57885 g H2O ve 1,52115 g susuz tuz elde ediliyor. Susuz tuzun nicel analizinde 0,2991 g Fe 2+, 0,1932 g NH4+ ve 1,02885 g SO42- bulunmuştur. Bir şap örneği olduğu düşünülen tuzun en basit formülünü bulunuz.
•Çözüm: Susuz tuzda Fe2+, NH4+ ve SO42- kütleleri toplamının tuzun kütlesine eşitliğini kontrol edelim:
•0,2991g + 0,1932g + 1,02885g = 1,52115g H2O,
• Fe2+,NH4+ ve SO42- miktarlarını bulalım:
•0,57885 g H2O x (1 mol H2O/18,0 g H2O) = 32,15 x1O-2 mol H2O
•0,2991g Fe x (1mol Fe/55,9 gFe) = 5,35 x 1O-3 mol Fe2+
•0,1932 g NH4+x (1 mol NH4+/18,0 g NH4+) = 10,73 x10-3 mol NH4+
•1,02885 g SO42-x(l mol SO42-/96,06 g SO42-)= 10,71×10-3 mol SO42-
•Soru 2.2.5 (D-1)
•En basit formül:
•[0,0l073 mol (NH4)/0,00535 mol Fe] = 2
•[0,01071 mol (S04)/0,00535 mol Fe] = 2
•0,03215 H2O/0,00535 mol Fe ] = 6
•Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O
Soru 2.2.6: Bir organik bileşiğin 0,16805 g’ lık bir örneği yakılarak S,SO42- iyonuna dönüştürülmüş ve Ba(OH)2 çözeltisi ile etkileştirilerek BaSO4 halinde çöktürülmüştür; elde edilen BaS04, 0,22185 g dır. 0,19515 g’ lık bir örnekteki Cl, Cl- iyonuna çevrilerek AgNO3 ile AgCl halinde çöktürülmüştür; elde edilen AgCl, 0,1180 g dır. Bileşikteki S ve Cl yüzdelerini bulunuz.
•Çözüm: Tepkime denklemlerini yazalım:
•SO42- + Ba(OH)2 → BaSO4(k) + 2 OH-
•Cl- + AgNO3 → AgCl(k) + NO3-
•O halde, 1 mol S ~ 1 mol SO42- ~ 1 mol BaSO4 ve
• 1 mol Cl ~ 1 mol Cl- ~ 1 mol AgCl’dir.
•0,22185 g BaSO4 x (1 mol BaSO4/233 g BaSO4) x (1 mol S/1 mol BaSO4)x (32 g S/1 mol S) = 0,03045 g S
•Soru 2.2.6 : (D-1)
•0,1180 g AgCl x (1 mol AgCl/143,5 g AgCl) x (1 mol Cl/1 mol AgCl)x (35,5 g Cl/1 mol Cl) = 0,02919 g Cl
•% S = (0,03045 g/0,16805 g) x 100 = % 18,12
•% Cl = (0,02919 g/0,19515 g) x 100 = % 14,96.
•2.3 TEPKİMELER. TEPKİME DENKLEMLERİ
•Kimyasal tepkimeleri, tepkimeye girenler (reaktifler, çıkış maddeleri) ve tepkimeden çıkanlar (tepkime ürünleri) arasında
•(i) elektron alış-verişi olmayan tepkimeler ve
•(ii) elektron alış-verişi olan tepkimeler olmak üzere iki bölümde toplayabiliriz.
•Elektron alış-verişi olan tepkimeler yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri olarak bilinir.
•Diğer taraftan, kimyasal tepkimelerin bir bölümü tamamlanmaya gider,yani çıkış maddeleri belli bir verimle tepkime ürünlerine dönüşür,diğer bölümde ise çıkış maddeleri ile tepkime ürünleri arasında dinamik bir denge kurulur ve bu tepkimelerin belli bir denge sabiti vardır.
•Kimyasal dengeyi ayrı bir bölümde inceleyeceğiz.
•2.3 TEPKİMELER. TEPKİME DENKLEMLERİ(D-1)
•Kimyasal tepkimelerde çıkış maddeleri, tümü veya bir bölümü aynı fazda, katı, sıvı veya gaz fazında olabilirler ve tepkime ürünleri de katı, sıvı veya gaz fazında oluşabilirler.
•Fakat, tepkimelerin çoğu çözeltilerde, özellikle anorganik kimyada sulu çözeltilerde yürütülür.
•Sulu çözelti tepkimeleri çoğunlukla, iyonların etkileşmesine dayanır ve tepkime ürünlerinden biri katı fazda (çökelek) veya gaz fazında ayrılabilir.
•Sulu çözelti tepkimelerini ve iyon dengelerini ayrı bir bölümde inceleyeceğiz.
•Bununla beraber, aşağıda, kimyasal tepkimeler ve denklemleri ile ilgili kısa bir ön bilgi verilmiştir.
•Tepkime denklemleri, (i) molekül denklemi, (ii) iyon denklemi ve (iii) net iyon denklemi olmak üzere iki şekilde yazılabilir:
•2.3 TEPKİMELER. TEPKİME DENKLEMLERİ(D-2)
•Kimyasal tepkimeleri, tepkimeye girenler (reaktifler, çıkış maddeleri) ve tepkimeden çıkanlar (tepkime ürünleri) arasında
•(i) elektron alış-verişi olmayan tepkimeler ve
•(ii) elektron alış-verişi olan tepkimeler olmak üzere iki bölümde toplayabiliriz.
•Elektron alış-verişi olan tepkimeler yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri olarak bilinir.
•Diğer taraftan, kimyasal tepkimelerin bir bölümü tamamlanmaya gider, yani çıkış maddeleri belli bir verimle tepkime ürünlerine dönüşür, diğer bölümde ise çıkış maddeleri ile tepkime ürünleri arasında dinamik bir denge kurulur ve bu tepkimelerin belli bir denge sabiti vardır.
•Kimyasal dengeyi ayrı bir bölümde inceleyeceğiz.
•2.3 TEPKİMELER. TEPKİME DENKLEMLERİ(D-3)
•Kimyasal tepkimelerde çıkış maddeleri, tümü veya bir bölümü aynı fazda, katı, sıvı veya gaz fazında olabilirler ve tepkime ürünleri de katı, sıvı veya gaz fazında oluşabilirler.
•Fakat, tepkimelerin çoğu çözeltilerde, özellikle anorganik kimyada sulu çözeltilerde yürütülür.
•Sulu çözelti tepkimeleri çoğunlukla, iyonların etkileşmesine dayanır ve tepkime ürünlerinden biri katı fazda (çökelek) veya gaz fazında ayrılabilir.
•Sulu çözelti tepkimelerini ve iyon dengelerini ayrı bir bölümde inceleyeceğiz.
•Bununla beraber, aşağıda, kimyasal tepkimeler ve denklemleri ile ilgili kısa bir ön bilgi verilmiştir.
•Tepkime denklemleri, (i) molekül denklemi, (ii) iyon denklemi ve (iii) net iyon denklemi olmak üzere iki şekilde yazılabilir:
•2.3 TEPKİMELER. TEPKİME DENKLEMLERİ(D-4)
•NaCl (sulu) + AgNO3 (sulu) ® AgCl (k) + NaNO3 (sulu)
•tepkimesi sulu çözeltide ve tamamlanmaya giden bir tepkimedir, ürünlerinden biri katı halde ayrılmış yani çökmüştür; denklemi molekül denklemi şeklinde yazılmıştır.
•İyon denklemi şeklinde yazalım:
•Na+(sulu) + Cl-(sulu) + Ag+(sulu) + NO3-(sulu) ®
• AgCl (k) + Na+(sulu) + NO3-(sulu)
•Dikkat edilirse Na+ ve NO3- iyonları herhangi bir kimyasal değişikliğe uğramamaktadır, o halde net iyon denklemi
•Ag+ (sulu) + Cl- (sulu) → AgCl (k)
•şeklindedir.
•2.3 TEPKİMELER. TEPKİME DENKLEMLERİ(D-5)
•Bu denklemlerin herbiri yerine ve tepkimelerin yazılma amacına göre kullanılır.
•Aşağıda bazı basit kimyasal denklemlerin denkleştirilmesi için -Bölüm 2.5’de anlatılacak yöntemleri uygulamadan- örnekler verilmiştir.
•Herşeyden önce kimyasal denklemin doğruluğundan emin olmalıdır; yani, tepkimeye girenler ve tepkime ürünleri doğru ve eksiksiz olmalıdır.
•Sonra, girenlere ve çıkanlara değişik katsayılar verilerek, her iki tarafta atomların sayılarının aynı olması yani kütlenin korunumu yasası sağlanır.
•Soru 2.3.1: Sıcak demir, su buharı ile etkileşirse H2 ve Fe3O4 bileşiği oluşur. Tepkime denklemini yazınız ve denkleştiriniz.
•Çözüm: Fe + H2O → Fe3O4 + H2
•Denkleştirilmiş denklem:
•Fe3O4 ün Fe ve O atomlarını sağlamak için sol tarafta 3 Fe ve 4H2O olmalıdır:
•3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + H2 O
•O halde sağ tarafta 4 H2 yazılabilir:
•3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 +4H2
•(Not: Fe3O4 bileşiğinin yapısı FeO . Fe2O3 olarak bilinir.)
•Soru 2.3.2: Benzinin bileşiminde bulunan oktan, C8H18’ in yanması tepkimesini denkleştiriniz. Ürünler CO2 ve H2O’dur.
•Çözüm: C8H18 + O2 → CO2 + H2O
•Denkleştirilmiş denklem: 8 CO2 ve 9 H2O alınırsa denkleştirme tamam olabilir:
•C8H18 + O2 → 8 CO2 + 9 H2O
•Sağda 25 O olduğuna göre solda 12,5 O2 olmalıdır:
•C8H18 + 12,5 O2 → 8 CO2 + 9 H2O
•Denklemlerde kesirli katsayıların olmaması istenir:
• 2 C8H18+ 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O

2.4 YÜKSELTGENME VE İNDİRGENME YÜKSELTGENME SAYILARI
•Yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri, anorganik ve organik kimyada önemli tepkimeler olduklarından ayrı bir bölüm halinde incelenecektir; biyokimyasal sistemlerde ise özellikle önemli olan bu tepkimeler, canlı organizmalarda enerji iletimini sağlarlar.
•Yükseltgenme-indirgenme tepkimelerinin stokiyometrisi, genel olarak, elektron alışverişi olmayan tepkimelerinkinden daha karışıktır.
•Elektron alışverişi olmayan tepkimeler, tepkimeye girenlerin ve tepkime ürünlerinin atom ve mol sayıları göz önüne alınarak kolayca denkleştirilebilir.
•Fakat, yükseltgenme-indirgenme tep­kimelerinin denkleştirilmesi, daha zor olduğundan iki yöntem geliştirilmiştir:
•(i) Yükseltgenme sayısı değişmesi yöntemi ve (ii) İyon-elektron yöntemi.
•2.4 YÜKSELTGENME VE İNDİRGENME YÜKSELTGENME SAYILARI(D-1)
•Bu yöntemleri Bölüm 2.5′ de açıklayacağız.
•Fakat, önce yükseltgenme-indirgenmeyi ve yükseltgenme sayısını tanımlayalım.
•Yükseltgenme-indirgenme için kısaca elektron alış-verişi denir.
•Yükseltgenme, bir atomun yükseltgenme sayısının artması ve indirgenme, bir atomun yükseltgenme sayısının azalmasıdır.
•Yükseltgenme sayısında artma olan atoma veya bunu içeren bileşiğe indirgen, yükseltgenme sayısında azalma olan atoma veya bunu içeren bileşiğe yükseltgen denir.
•O halde, yükseltgenme sayısı nedir? Yükseltgenme sayısı, bir atomun sahip olmuş göründüğü elektron yükü olarak tanımlanır ve yükseltgenme basamağı da denir.
•2.4 YÜKSELTGENME VE İNDİRGENME YÜKSELTGENME SAYILARI(D-2)
•Bu bileşikteki atomların yükseltgenme sayılarının bulunması için bazı kurallar geliştirilmiştir.
•Bu kuralları sıralamadan önce, tekrar yukarıdaki terimlere dönelim.
•Şimdi, yükseltgenmeyi, elektron verme ve indirgenmeyi elektron alma olarak tanımlayabiliriz.
•O halde, yükseltgen, elektron alan ve indirgen elektron veren atom veya bunu içeren bileşiktir.
•Diğer bir deyişle, yükseltgenler indirgenir ve indirgenler yükseltgenir.
•Yükseltgenme sayısının bulunması için kurallar:
•2.4 YÜKSELTGENME VE İNDİRGENME YÜKSELTGENME SAYILARI(D-3)
1-Bir atomun, bir elementte -element molekülünün karışıklığına bakılmaksızın- yükseltgenme sayısı sıfırdır.
•Örneğin, Ne, H2, F2, P4 ve S8 deki atomların yükseltgenme sayıları sıfırdır.
2-Bir basit iyonun (tek atomlu iyon, monoatomik iyon) yükseltgenme sayısı, iyonun yüküne eşittir.
•Örneğin, Na+, Al3+ ve S2- iyonlarının yükseltgenme sayıları, sırasıyla +1, +3 ve -2 dir.
3-Nötral bir bileşikte, atomların yükseltgenme sayıları toplamı 0 dır.
•Bir kompleks iyonun (çok atomlu iyon, kompleks iyon) yükü, atomların yükseltgenme sayıları toplamına eşittir.
•Bu temel kurallara ek olarak, aşağıdaki kurallar da yararlıdır:
•2.4 YÜKSELTGENME VE İNDİRGENME YÜKSELTGENME SAYILARI(D-4)
4. F’ un bütün bileşiklerinde yükseltgenme sayısı -1′ dir.
5. Hidrojenin yükseltgenme sayısı metal hidrürlerinde (örneğin lityum hidrür,LiH) -1, diğer bütün bileşiklerinde +l’ dir.
6. Oksijenin, üç ayrıcalıklı durum dışında yükseltgenme sayısı -2’dir: OF2 de +2, peroksitlerde (örneğin, hidrojen peroksit, H2O2) -1 (daha doğrusu O22-) ve süperoksitlerde (örneğin, potasyum süperoksit, KO2) -1/2 (daha doğrusu O2-).
7.IA Grubu elementlerinin (H dışında) yükseltgenme sayıları +1,
IIA Grubu elementlerinin yükseltgenme sayıları +2 dir.
8.VIIA Grubu elementlerinin (halojenler) metal halojenürlerinde yükseltgenme sayıları -l’ dir. Örneğin, NaI, FeBr2, CrCl3. Halojenlerin diğer bileşiklerinde yükseltgenme sayıları değişir.

•2.4 YÜKSELTGENME VE İNDİRGENME YÜKSELTGENME SAYILARI(D-5)
Örneğin, KCIO, KCIO2, CIO2, KCIO3 ve KCIO4 bileşiklerinde klorun yükseltgenme sayıları sırasıyla +1, +3, +4, +5 ve +7’dir.
9.Yükseltgenme sayısının tam sayı olması gereği yoktur.
Aşağıda yükseltgenme sayılarının bulunması ile ilgili örnekler verilmiştir.
•Soru 2.4.1: KNO3, Ca3(PO4)2 bileşiklerinde ve Cr2O72- iyonunda atomların yükseltgenme sayılarını bulunuz.
•Çözüm: KNO3 da atomların yükseltgenme sayıları:
•7. Kural gereği K: +1,
•6.Kural gereği O: -2 ve
•3.Kural gereği N:x ve +l+x+3(-2) = 0 olacağından N:+5 bulunur.
•Ca3(PO4)2 da atomların yükseltgenme sayıları:
•7. Kural gereği Ca: +2,
•6. Kural gereği O:-2 ve 3.Kural gereği P: x ve 3(+2) + 2x + 8(-2) = 0 olacağından P:+5 bulunur.
•Cr2O72- iyonunda (daha doğrusu [Cr2O7]-2 şeklinde yazılmalıdır) atomların yükseltgenme sayıları:
•6. Kural gereği O: -2 ve 3. Kural gereği Cr: x ve 2x + 7(-2) = -2 olacağından Cr: +6 bulunur.
•2.5 TEPKİME DENKLEMLERİNİN DENKLEŞTİRİLMESİ
•Denklemlerin denkleştirilmesi için elektron alışverişi olmayan tepkimeler için bir zorluk olmadığını ve yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri için iki yöntem geliştirildiğini belirtmiştik.
•Genel kural, bir yükseltgenme-indirgenme tepkimesinde, yükseltgenme işleminde verilen elektron sayısının, indirgenme işleminde alınan elektron sayısına eşit olmasıdır (veya yükseltgenmede alınan ve indirgemede verilen elektron sayılarının eşit olması gereği).
•Yükseltgenme sayısı değişmesi yönteminde yükseltgenme sayılarındaki artma ve azalma denkleştirilir.
• İyon-elektron yönteminde yükseltgenme ve indirgenme işlemlerinde alınan ve verilen elektronlar denkleştirilir.
•2.5 TEPKİME DENKLEMLERİNİN DENKLEŞTİRİLMESİ(D-1)
•(i) Yükseltgenme sayısı değişmesi yöntemi aşağıda açıklanacaktır. (ii) iyon-elektron yöntemi, Özellikle sulu çözeltide iyon denklemleri için uygulanabilir olduğundan sulu çözelti tepkimelerini ve iyon dengelerini konu alan Bölüm 14′ de açıklanacaktır.
•Yükseltgenme sayısı değişmesi yöntemi:
Yöntem, aşağıdaki basamaklar sırasıyla izlenerek uygulanabilir:
•1-Her atomun yükseltgenme sayısını, denklemde altına yazarak belirtiniz.
•2-Yükseltgenme sayısı değişen atomları bulunuz ve atom başına alınan ve verilen elektron sayısını bulunuz.
•3-Bileşikte element atomu sayısı birden fazlaysa, bileşik formülü başına alınan ve verilen elektron sayısını bulunuz.
•4-Alınan ve verilen elektron sayısını, yükseltgen ve indirgen atom ve/veya bileşiklere uygun katsayılar yazarak eşitleyiniz.
•5-Kütlenin korunumu yasasına göre diğer katsayıları koyunuz.
•Yükseltgenme sayısı değişmesi yöntemi, iyon denklemlerine de uygulanır.
•Bu durumda iyon yüklerini de denkleştirmek için asitli ve bazlı çözeltide H+ ve OH-eklenir ve gerektiği tarafa O denkliği için H2O yazılır.
•Soru 2.5.1: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O denklemini denkleştiriniz.
•Çözüm: Yükseltgenme sayısı değişmesi yönteminin basamakları izlenirse,
•Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
0 +1+5-2 +2+5-2 +2-2 +1-2
Cu° – 2e- → Cu2+
• N5+ + 3e- → N2+
3(Cu° – 2e- → Cu2+ )
• 2(N5+ + 3e – → N2+)
3Cu° – 6e- → 3 Cu 2+
• 2N 5+ + 6e- → 2 N 2+
•O halde,
•3Cu + HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + H2O
•Sağ tarafta N, hem Cu(NO3)2 de ve hem de NO de olduğundan toplam sayısı, sol taraftaki HNO3’e katsayı verilir; o halde HNO3 katsayısı 8 ve dolayısıyla sağ tarafta H2O katsayısı 4 olmalıdır.
•3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
•Soru 2.5.2: KMnO4 + H2SO4 + FeSO4 → K2SO4 + MnSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O denklemini denkleştiriniz.
• Çözüm: Yükseltgenme sayısı değişmesi yönteminin basamakları izlenirse,
•1. KMnO4 + H2SO4 + FeSO4 → K2SO4 + MnSO4 + Fe2(SO4)3+ H2O
• +1+7-2 +1+6-2 +2+6-2 +1+6-2 +2+6-2 +3+6-2 +1-2
•2. Mn 7+ + 5e- → Mn 2+
Fe 2+ – e- → Fe 3+
•3. Mn 7+ + 5e-→ Mn 2+
2Fe 2+ – 2e- → 2Fe 3+
•0 halde, FeSO4’a 2 katsayısı hemen yazılmalıdır.
•4. 2(Mn 7+ + 5e- → Mn 2+)
• 5(2Fe 2+ – 2e- → 2Fe 3+)
•2Mn 7+ + 10e- → 2Mn 2+ 10Fe 2+ -10e-→ 10Fe 3+
•O halde,
•2KMnO4+8H2SO4+10FeSO4 → K2SO4+2MnSO4+5Fe2(SO4)3+8H2O+H+
•5. Denklemin sağında 18 SO4’a karşılık, solunda 10 SO4 vardır,
•o halde H2SO4’e 8 katsayısı ve dolayısıyla sağda H2O’ya da 8 katsayısı verilmelidir.
•(H2O’nun katsayısını solda 8 O atomu da doğrular.)
•Soru 2.5.3: Cr2O72- + Cl- → Cr+3 + Cl2 denklemini denkleştiriniz.
•Çözüm: Yükseltgenme sayısı değişmesi yönteminin basamakları izlenirse,
•1.Cr2O72- + Cl- → Cr3++ Cl2
• +6 -1 +3 0
•2.Cr6+ + 3e- → Cr 3+
• Cl- – e- → Cl0
•3.2Cr 6+ + 6e- → 2Cr 3+
• 2Cl–2e-→Cl2°
•O halde, CrCl 3+’ e 2 katsayısı ve Cl’ e 2 katsayısı hemen yazılmalıdır.
•4. 2Cr 6+ + 6e- → 2Cr 3+
• 3(2 Cl- – 2e- → Cl20)
• 2Cr 6+ + 6e- → 2Cr 3+
• 6Cl- – 6e- → 3Cl2
• O halde Cr2O72- + 6Cl- → 2Cr 3+ + 3Cl2
•Reaksiyonun solunda -8 iyon yükü ve sağında +6 iyon yükü vardır; reaksiyon asitli ortamda yürüdüğüne göre sol tarafa 14H+ eklenerek iyon yükleri de denkleştirilir.
•5.Reaksiyonun sağına O denkliği için H2O yazılır ve 7 katsayısı verilir.
• Cr2O72- + 6Cl- + 14H+→ 2Cr 3+ + 3Cl2 +7H2O
•2.6 KİMYASAL TEPKİMELERE DAYANAN HESAPLAMALAR
•Bir kimyasal denklem, çeşitli şekillerde açıklanabilir. Örneğin, etilenin yanması reaksiyonunu göz önüne alalım:
•H2C = CH2 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
•Molekül düzeyinde, 1 molekül etilen, 3 molekül oksijen ile etkileşerek 2 molekül karbondioksit ve 2 molekül su oluşturur.
•Daha pratik ölçekte, 1 mol etilen ve 3 mol oksijen etkileşirse 2 mol karbon dioksit ve 2 mol su elde edilir.
•Burada temel nokta, bir kimyasal reaksiyondaki katsayıların, reaksiyona giren maddelerin etkileşebilmeleri için gerekli mol oranlarını göstermesidir.
• Örneğin, 5 mol etilen varsa, reaksiyonun tamamlanması için 15 mol oksijen gereklidir.
•2.6 KİMYASAL TEPKİMELERE DAYANAN HESAPLAMALAR
•Fakat, 5 mol etilen ve 12 mol oksijen varsa, 5 mol etilenin etkileşmesi için 15 mol oksijen gerekli olduğundan eldeki 12 mol oksijen ancak 4 mol etilen ile etkileşecek ve 1 mol etilen geriye kalacaktır.
•Burada oksijenin mol sayısı, tepkimeye girecek maddelerin mol sayılarını belirlediğinden sınırlayıcı girdi adını alır.
•O halde, oluşacak ürünlerin mol sayıları da sınırlayıcı madde tarafından belirlenir.
•Sınırlayıcı madde, bir anlamda tepkimede ilk önce kaybolan ve dolayısıyla tepkimenin yürümesini engelleyen maddedir.
•Bir kimyasal tepkimenin verimi de önemlidir.
•Bir tepkimenin kuramsal verimi, tepkime ürünlerinin en yüksek, yani % 100 verimle ve denklemden beklenildiği miktarda oluşmasına karşılık gelir.
•2.6 KİMYASAL TEPKİMELERE DAYANAN HESAPLAMALAR
•Örneğin, 1 mol etilen, en az 3 mol oksijen içinde yakılırsa reaksiyonun teorik verimi 2 mol karbon dioksit ve 2 mol su oluşması demektir.
•Fakat, reaksiyonlarda, çoğunlukla, verimi düşüren yan ürünler oluşur ve bir kimyasal reaksiyonda -hemen hemen- hiçbir zaman % 100 verim elde edilemez.
•Verilen örnekte, 1,5 mol karbon dioksit (ve tabii beraberinde 1,5 mol su) olusmuşsa, reaksiyonun yüzde verimi, (1,5/2) x 100 = % 75′ tir.
•Aşağıdaki çözülmüş Sorular, kimyasal reaksiyonlara dayanan hesaplamaların daha iyi anlaşılmasını sağlar.
•Soru 2.6.1: Alüminyum, havada oksijen ile etkileşerek yüzeyinde metali korozyondan koruyan ince bir oksit tabakası oluşur. 0,30 mol alüminyum ile kaç g O2 etkileşir? Kaç g Al2O3 oluşur?
•Çözüm: Reaksiyonun denklemini yazalım:
•4Al + 3O2→ Al2O3
•Soru, 0,30 mol A ~? g 02’dir. Denkleme göre 4 mol Al ~ 3 mol O2 olduğuna göre, gerekli O2 mol sayısı:
•0,30 mol Al x (3 mol O2 / 4 mol Al) = 0,225 mol O2
•O2 mol sayısını g miktara çevirmek için 1 mol O2 = 32,0 g O2 olduğunu hatırlayalım. O halde, etkileşecek O2 g miktarı:
•0,225 mol O2 x (32,0 g O2 / 1 mol O2) = 7,20 g O2
•İki basamağı birleştirmek pratiği de kazanılabilir:
•0,30 mol Al x (3 mol O2/4 mol Al)x(32,0 g O2/ 1 mol O2) = 7,20 g O2
•Diğer soru, 0,30 mol Al ~ ? g Al2O3’ dir.
•1 mol Al2O3 = 102,0 g Al2O3 olduğuna göre, oluşacak Al2O3 miktarı:
•0,30 mol Al x (2 mol Al2O3 / 4 mol Al) x (102,0 g Al2O3 / 1 mol Al2O3)
•= 15,3 g AI2O3.
•Soru 2.6.2: % 70 saflığında 39,7 g PbCl2, aşırı miktarda derişik (%98’lik) H2SO4 ile etkileştirilerek PbSO4 hazırlanıyor.Tepkimede kaç g H2SO4 kullanılmıştır ve kaç g PbS04 oluşmuştur?
•Çözüm: Reaksiyonun denklemini yazalım:
•PbCl2 + H2SO4 → PbSO4+ 2HCl
•Soru, % 70 saflığında 39,7 g PbCl2 ~ ? g PbCl2 ve % 98’lik H2SO4 ~ ?g H2SO4’dir.
•1mol PbCl2 = 278,1 g, 1 mol PbSO4 = 303,3 g ve 1 mol H2SO4 = 98,1 g. % 70 saflığında 39,7 PbCl2 = 39,7×0,70 g PbCl2 = 27,8 g PbCl2 ve
•1 mol PbCl2 ~ 1 mol H2SO4 olduğuna göre gerekli H2SO4 mol sayısı:
•27,8 g PbCl2x(l mol PbO2/278,l g PbO2)x (1 mol H2SO4/1 mol PbCl2)
•= 0,1 mol H2SO4.
•H2SO4 g miktarı (% 98’lik olduğu da göz önüne alınarak):
•0,1 mol H2SO4 x (98,1 g H2SO4/1 mol H2SO4) x (1/0,98) = 10 g H2SO4
•1 mol PbCl2 ~ 1 mol PbSO4 olduğuna göre oluşan PbSO4 mol sayısı:
•27,8 g PbCl2x (1 mol PbCl2/278,l g PbCl2)x(l mol PbSO4/l mol PbCl2)
•= 0,1 mol PbSO4.
•PbS04 g miktarı:
•0,1 mol PbSO4 (303,3 g PbSO4/l mol PbSO4) = 30,3 g PbSO4.
•Soru 2.6.3: Laboratuvarda O2, KClO3’ın ısıtılması ile hazırlanır. 24,5 g KClO3′ ın ısıtılmasıyla normal koşullarda 4480 cm3 O2 elde edildiğine göre tepkimenin verimi nedir?
•Çözüm: Tepkimenin denklemini yazalım:
•2KClO3 → 2KCl + 3O2
•2 mol KClO3 – 3 mol O2. Normal koşullarda 1 mol gaz ~ 22,4 dm3 gaz olduğuna göre KClO3 ve O2 için mol sayılarını bulalım:
•24,5 g KClO3 x (1 mol KClO3/122,5 g KClO3) = 0,2 mol KClO3
•4480 cm3 O2 x (1 mol O2/22400 cm3 O2) = 0,2 mol O2
•Teorik, yani % verimle elde edilecek O2 mol sayısı:
•0,2 mol KClO3 x (3 mol O2/2 mol KClO3) = 0,3 mol
• ve tepkimenin verimi:
•(0,2 mol 02/0,3 mol O2) 100 = % 67.
•Soru 2.6.4: 4,0 g’lık CaCO3 (kireçtaşı) ve SiO2 (kum) karışımı aşırı HCl ile etkileştirilince 0,88 g CO2 oluşuyor. Karışımda CaCO3 yüzdesi nedir?
•Çözüm: Oluşan CO2 mol sayısını ve 1 mol CaC03 ~ 1 mol CO2 olduğunu göz önüne alarak CaCO3 mol sayısını bulalım. Çünkü tepkimede yalnız CaCO3, HCl ile etkileşerek CO2 oluşturur.
•CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
•0,88 g CO2 x (1 mol CO2/44,0 g CO2) = 0,02 mol CO2
•0,02 mol CO2 x (1 mol CaCO3/l mol CO2) = 0,02 mol CaCO3
•0,02 mol CaCO3 x (100 g CaCO3/l mol CaCO3) = 2,0 g CaCO3
•Karışımda % CaCO3 = (2,0 g CaCO3/4,0 karışım) 100 = % 50
•Soru 2.6.5: Metan (CH4) ve etilen (C2H4) karışımından 5,0 g’ lık bir örnek aşırı oksijen içinde yakılarak 14,5 g CO2 elde ediliyor. Karışımda etilen yüzdesi nedir?
•Çözüm: Metan ve etilen için yanma reaksiyonları:
• CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
• C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
•Karışımda etilen miktarı x g ise, metan miktarı (5,0 – x) g’ dır. Elde edilen CO2 mol sayısı:
•14,5 g CO2 x (1 mol CO2/44,0 g CO2 ) = 0,33 mol CO2
• C2H4’den oluşması beklenen CO2 mol sayısı:
•x g C2H4 x (1 mol C2H4/28,0 g C2H4) x (2 mol CO2 /1 mol C2H4)
•= 2 x / 28,0 mol CO2
•CH4’den oluşması beklenen CO2 mol sayısı:
•(5,0 – x) g CH4 x (1 mol CH4/16,0 g CH4) x (1 mol CO2 /1 mol CH4)
• = (5,0 – x) / 16 mol CO2 .
•0 halde, elde edilen ve oluşması beklenen CO2 mol sayıları eşitlenirse,
•(2 x / 28,0) + ((5,0 – x) / 16,0) = 0,33
•den x = 2,02 g C2H4 bulunur. 5,0 – 2,02 = 2,98 g CH4 vardır.
•Karışımda % C2H4 = (2,02 g C2H4/5,0 g karışım) x 100 = % 40,4.
•Soru 2.6.6: 12,0 g Zn ve 6,5 g S’ den ne kadar ZnS oluşur? Hangi element sınırlayıcı reaktiftir ve hangi elementten geriye kaç g etkileşmeden kalır?
•Çözüm: Tepkimenin denklemini yazalım:
•Zn + S → ZnS
•Çıkış maddelerinin mol sayılarını bulalım:
•12,0 g Zn x (1 mol Zn / 65,4 g Zn) = 0,183 mol Zn
•6,5 g S x (1 mol S / 32,1 g S) = 0,202 mol S
•Tepkimede 1 mol Zn ~ 1 mol S olduğundan 0,183 mol Zn, 0,183 mol S ile etkileşir ve ortamda bir miktar S etkileşmeden kalır.
•O halde Zn, sınırlayıcı maddedir.
•1mol Zn ~ 1 mol ZnS olduğundan reaksiyonda
•0,183 mol Zn x (1 mol ZnS/1 mol Zn) x (97,5 g ZnS/1 mol ZnS)
• = 17,8 g ZnS oluşur.
•Etkileşmeden kalan S miktan:
• 0,202-0,183 = 0,019 mol S
•0,019 mol x (3,1 g S/l mol S) = 0,61 g S.
•Soru 2.6.7: Etilen’ in yanması sonucu CO2 ve H2O oluşur. 1,93 g etilen, 5,92 g O2 ile yakılırsa kaç g CO2 oluşur?
•Çözüm: Tepkimelerin denklemini yazalım:
•C2H4 + 3O2 → 2 CO2 + 2H2O
•Çıkış maddelerinin mol sayılarını bulalım:
•1,93 g C2H4 x (1 mol C2H4/28,0 g C2H4) = 0,0689 mol C2H4
•5,92 g O2 x (1 mol O2/32,0 g O2) = 0,185 mol O2
•Etileni tamamen yakmaya yetecek O2 var mı? Veya 02’in tamamı ile etkileşecek etilen var mı? sorularını yanıtlayalım.
•Birinci soru için 0,0689 mol C2H4 için gerekli O2 madde miktarını bulalım:
•0,0689 mol C2H4 x (3 mol O2/l mol C2H4) = 0,207 mol O2
•Fakat, 0,185 mol O2 tepkimeye sokulduğundan yeterli O2 yoktur, o halde O2, sınırlayıcı maddedir.
•Bunu doğrulamak için ve/veya sınırlayıcı maddeyi tekrar bulmak için ikinci soruyu da yanıtlayalım ve 0,185 mol O2 ile tepkimeye girecek etilen mol sayısını bulalım:
•0,185 mol O2 x (1 mol C2H4/3 mol O2) = 0,0617 mol C2H4.
•0,0689 mol C2H4 tepkimeye sokulduğundan yeterli C2H4 vardır, yani sınırlayıcı madde 02’dir.
•Oluşan ürünün miktarı da sınırlayıcı maddeye dayanarak bulunur. 3mol O2 ~ 2 mol CO2 olduğundan, oluşan CO2 miktarı:
•0,185mol O2x(2 mol CO2/3mol O2)x(44,0 g CO2/1 mol CO2)
•=5,43g CO2.
•Soru 2.6.8: Uzay araçlarında Li2O, astronotların vücudundan dışarı atılan suyu tutmak için kullanılır. Li2O + H2O → 2LiOH. (Oluşan LiOH, aynı zamanda kabın atmosferindeki CO2’i de absorblar ve Apollo 11’de kullanılmıştır. Gerçekte, Li2O ve LiOH kullanılmasının nedeni düşük kütleli oluşlarıdır. 2LiOH + CO2 → Li2CO3 + H2O). Bir astronot her gün 2 dm3 H2O içer ve 2,4 dm3 H2O dışarı atarsa (fazla miktar yiyeceklerden oluşur), on günlük bir uzay yolculuğunda kullanılması gerekli en az Li2O miktarı nedir?
•Çözüm: Atılan su miktarı 24 dm3 veya 24 dm3 x (1 kg dm-3) = 24 kg’ dır ve mol sayısı
•24 kg H2O x (1 mol H2O/0,018 kg H2O) = 1333,33 mol H2O dır.
•1 mol H2O ~ 1 mol Li2O olduğundan, harcanacak en az Li2O miktarı
•1333,33 mol H2O x (1 mol Li2O/l mol H2O) = 1333,33 mol Li2O
•1333,33 mol Li2O x (0,030 kg Li2O/l mol Li2O) = 40 kg Li2O.

Bir cevap yazın