tk - Kimya

Transcription

tk - Kimya

ĠÇĠNDEKĠLER
NO
DENEY ADI
SAYFA
1
Maddelerim Kimyasal Ve Fiziksel özellikleriyle Tanınması
15
2
Çözeltilerin Hazırlanması
25
3
Avagadro Sayısı,Mol kavramı ve Mg‟un Atom Ağırlığının Tayini
33
4
Stokiyometri I
39
5
Bir Hidrattaki Su mikarının Tayini
44
6
Uçucu bir Sıvının Molekül Kütlesinin Belirlenmesi
46
7
Gazların Difüzyonu
49
8
Damıtma(Destilasyon) ve Su Buharı Destilasyonu
51
9
Donma Noktası Alçalması
56
10
Çözünürlük ve Saflaştırma
58
11
Reaksiyon Hızı ve Hız sabitinin Belirlenmesi
64
12
Kataliz I
69
13
Kimyasal Denge I
76
14
Asidimetrik Titrasyon ve Bilinmeyen bir asitin Mol Kütlesinin Tayini
80
15
Tampon Çözeltilerin Hazırlanması
83
16
Alev emisyonu
87
17
Amfoterlik
89
18
İndirgenme-Yükseltgenme Reaksiyonları
92
19
Elektrokimyasal Hücreler
96
20
Uçucu bir Sıvının Mol Kütlesinin(MA) Belirlenmesi II
104
21
Kataliz II
106
22
Bir Maddenin En Basit Formülünün Bulunması
109
23
Stokiyometri II
111
24
Süblimleşme ve Erime Noktası Tayini
113
25
Kimyasal Denge II
116
26
Eşdeğer Ağırlık Tayini
119
27
Diazonyum Tuzu Eldesi
123
28
Ester Sentezi(İzoamil Asetat)
129
29
Salisilik Asit ile Asetik Asitin Esterleşmesi(Aspirin Sentezi)
131
30
Ester hidrolizi
133
2
3
Koklamayı böyle yapınız.
4
5
6
LABORATUARDA UYULMASI GEREKEN KURALLAR
1. Laboratuarda
çalışırken
önlük,gözlük,eldiven
ve
maske
gibi
koruyucu
ekipmanlar
kullanılmalıdır.
2. Kesinlikle asit üzerine su dökmeyiniz. Daima asidi su üzerine yavaşça ekleyiniz.
3. Asla kırık veya çatlak cam kapları kullanmayınız.
4. Sıvı maddeleri, pipete almak için daima özel alet (puar) kullanınız kesinlikle ağzınızla
çekmeyiniz.
5. Isıttığınız cam ve porselen malzemeleri elinizle tutmayınız; bunlar için tüp maşası veya pota
pensi kullanınız.
6. Kimyasalların neden olduğu gaz ve kokuları solumayınız. Eğer bir koku fark edilmiş ise,
laboratuarı havalandırınız ve oradan uzaklaşınız.
7. Güvenlik konusunda her zaman bilinçli davranınız. Laboratuar faaliyetlerinde kazalara karşı
dikkatli tedbirli ve olası kazalarda müdahale edebilecek düzeyde ilkyardım bilgisine sahip
olmak.
8.
Kimyasal maddelerin çoğunun zehirli ve yakıcı özelliğe sahip olmasından dolayı deriye temas
ettirilmemeye özen gösterilmeli, elle dokunulmamalı, maddelerin tadına bakılmamalı,
kimyasalların bulunduğu kapların ağzı açık bırakılmamalı, aktarma işlemi esnasında etrafa
saçılmamasına dikkat edilmeli ve bu işlem sırasında mümkün olduğunca çeker ocaklar
kullanılmalıdır. Eğer kimyasalın kokusuna bakılması gerekiyorsa direkt buruna yaklaştırılarak
değil elle yelpaze edilerek koklanmalıdır.Sıvı kimyasal şişelerine pipet sokulmamalı, gerekli
miktar temiz bir behere veya mezüre alınarak buradan pipetle alınmalıdır
9.
Sadece deney tüpü, kroze, beher ve buharlaştırma tavası gibi belirli cam malzemeler
ısıtılabilir. Dereceli silindir ve saat camı kesinlikle ısıtılmamalı ve termometre aleve
tutulmamalıdır. Termometreler ısıtılmış sıvılara, gazlara veya katılara alevle yakın temasa
gelmeyecek şekilde yerleştirilmelidir.
10. Cam borular mantar tıpalara geçirilirken önce vazelinlenmelidir. Borunun kırılma ihtimaline
karşıcam boru bir bezle sarılmalı ve döndürülerek tıpaya yerleştirilmelidir.
11. Asitin bulaştığı bölge bol su ile iyice yıkanarak temizlenmeli, yıkama sırasında diğer bölgelere
yayılmamasına da dikkat edilmelidir.
12. Çalışmanın bitiminde, kullandığınız her türlü malzemeyi yerlerine koymayı unutmayınız.
13. Deney bitiminde, kullanılan tüm malzemeler güzel bir şekilde yıkanıp kurutularak yerine
koyulup çalışılan masalar temizlenmelidir.
7
TEHLĠKE ĠKAZ VE ĠġARETLERĠ
RADYOAKTĠF
GERĠ DÖNÜġÜMLÜ
8
Sıcak Yüzey
Yüksek voltaj
LABORATUARDA OLUġABĠLECEK KAZALAR VE ĠLK YARDIM UYGULAMALARI
Alkali ve Asitlerin Yutulmasın Halinde Ġlk Yardım
Asetik asit, hidroklorik asit, fosforik asit ve sülfürik asit yutulduğu kişi baygınsa ağızdan hiç
bir şey verilmemelidir. Eğer ayıksa ağız bol çeşme suyu ile çalkalanmalıdır. Eğer bu mümkün
değilse olabildiğince fazla su verilmeli, en yakın sağlık kuruluşuna nakli sağlanmalıdır.
Hidroklorik asit yutulmasında da kusmaya izin verilmemeli, bol su verilmelidir. Yaralı yüzükoyun
9
uzatılmalı, hareket ettirilmemelidir. Kromik asit ve dikromatların yutulmasında acilen sodyum
bikarbonat çözeltisi verilmeli, yara sıcak tutulmalı ve bir sağlık kuruluşuna haber verilmelidir.
Alkalilerin yutulması durumunda ise limon suyu veya sirke karıştırılmış bolca su verilmeli hemen
bir sağlık kuruluşuna gidilmelidir
Klorlu BileĢenlere Maruz Kalınması Durumunda Ġlk Yardım
Amonyum klorür, demir klorürün deri ile temasında iyice yıkanmalı, yutulmasında ise
kusturulmalı ve bol miktarda su verilmelidir. En yakın sağlık kuruluşunda sağlık yardımı
alınmalıdır. Antimon klorür, nikel klorür, kalay klorür, kadmiyum klorür'ün deri ile temasında
iyice yıkanmalı ve lanolin merhem sürülmelidir. Yutulması halinde ise bol su verilmeli ve sağlık
kuruluşuna başvurulmalıdır.
Nitratlara Maruz Kalınması Durumunda Ġlk Yardım
Potasyum nitrat, civa nitratın deri ile temasında iyice yıkanmalı. Yutulması durumunda
hemen bolca suyla karıştırılmış sodyum bikarbonat verilmelidir. Gümüş nitratın deri ile temasında
tuzlu su ile yıkanmalı ve tahriş olan yerlere uygulanmalıdır. Yutulmasında ise, bir bardak suya üç
yemek kaşığı tuz ekleyip çözdükten sonra bu karışım verilip kusturulmalı ve sağlık kuruluşuna
başvurulmalıdır.
Sülfatlara Maruz Kalınması Durumunda Ġlk Yardım
Alüminyum, amonyum, kobalt, bakır, magnezyum, nikel, potasyum, sodyum, çinko,
kadmiyum ve sülfatın deri ile temasında iyice yıkanmalı, bunların yutulmasında ise bolca su
verilmeli ve bir sağlık kuruluşuna başvurulmalıdır
Elektrik ġokunda Ġlk Yardım
Kazazede elektrikle yüklü olduğundan yaklaşmadan önce ana kaynaktan akım kesilmeli
veya fiş prizden çıkarılmalıdır. Bu yapılamıyorsa lastik çizme ya da eldivenle ya da kuru bir önlük
üzerine basarak kazazedeye yaklaşılmalıdır.
Elektrik cereyanı ile temas kesildikten sonra temiz havada suni teneffüs yaptırılmalı ve en
yakın hastaneye götürülmelidir.
Yangın
Yangın laboratuarlarda en çok rastlanan kazaların başında gelir.
1. Organik maddelerin çoğunun çıplak alevden etkilenerek yanacağı unutulmamalı.
2. Her deney kendine özgü bir dikkat ve titizlik içinde yürütülmeli.
3. Aseton, dietileter, etil alkol ve benzen gibi yanıcı çözücülerle çalışılıyorsa yakın bölgede
alev bulundurulmamalı. Bu gibi çözücüleri ısıtırken, özellikle su banyosu veya elektrikli
10
ısıtıcı kullanılmalı. Bu çözücülerin uzaklaştırılması buharlaştırma ile değil damıtılarak
yapılmalıdır.
Yangın çıktığında yapılması gerekenler Ģunlardır:
1. Gaz muslukları kapatılmalı ve çevredeki bütün yanıcı maddeler uzaklaştırılmalı.
2. Yangın söndürmek için hiçbir zaman su kullanılmamalı.
3. Yangın çıktığında kullanılması gereken ilk söndürücü karbondioksitli yangın söndürme
tüpleridir. Bu tüpler üstteki vananın gevşetilmesi ile çalışır. Karbondioksit çıkış borusunun
ağaç kısmı tutularak çıkan gaz yanan cisme gönderilir. Bu yangın söndürücüler her
kullanımdan sonra mutlaka doldurularak eski yerlerine konmalı.
4. Yangın yukarıdaki işlemlerle kontrol edilemiyorsa acilen itfaiyeye haber verilmeli.
Laboratuarlarda oluĢabilecek yanıklara aĢağıdaki müdahaleler yapılmalıdır:
1. Alev veya sıcak bir cisme dokunma ile olan yanıklar önce alkol ile yıkanıp daha sonra
vazelin veya yanık merhemi sürülerek üstü açık bırakılmalı.
2. Asitlerin teması ile olan yanıklar önce bol su ile daha sonra doymuş sodyum bikarbonat
çözeltisi ile ve tekrar su ile yıkanmalı. Yanığın vücutta olması halinde yanık yere bir yanık
merhemi veya bol vazelin sürülür ya da %1‟lik sodyum karbonat çözeltisine batırılmış bir
sargı bezi ile sarılır. Asit elbise üzerine dökülmüş ise önce %1‟lik sodyum karbonat
çözeltisi sonra bol su ile yıkanmalı.
3. Alkalilerin teması ile olan yanıklar yanan yer önce bol su ile daha sonra %1‟lik asetik asit
veya limon suyu ya da seyreltilmiş (%1‟lik) sitrik asit çözeltisi ile yıkanarak mevcut baz
nötrleştirilmeli. Baz zararsız duruma getirildikten yanan yer tekrar bol su ile yıkanmalı.
4. Bromun sebep olduğu yanıklar önce petrol eteri ile yıkanmalı, sonra gliserinli pamuk ile
yanan yer iyice silinmelidir. Brom yanıkları için diğer bir uygulama ise bromdan zarar
görmüş yerin önce bol su ve seyreltik amonyak çözeltisi veya %1‟lik sodyum tiyosülfat
çözeltisi ile sonra tekrar bol su ile yıkayarak merhem sürülmesi şeklinde yapılan bir
uygulamadır.
5. Bu ilk yardımlardan sonra tıbbi müdahale yapılması gerektiği unutulmamalıdır.
Ağzı açık tüp veya balon içinde kimyasal bir tepkime sürerken üstten bakmamalı, tehlikeli
deneylerde mümkünse laboratuar gözlüğü kullanılmalıdır.
11
Göz yanıklarında ise tıbbi yardım Ģarttır. Bu yardım sağlanana kadar yapılacak ilk
yardımlar Ģunlardır:
1. Asitlerin ve bromun göze sıçraması durumunda göz kapağı açılarak göz bol su ile yıkanır ve
sonra %1‟lik sodyum bikarbonat çözeltisi ile göz banyosu yapılır.
2. Alkalilerin göze sıçraması halinde ise yine aynı şekilde su ile yıkandıktan sonra %1‟lik borik
asit çözeltisi ile göz banyosu yapılır.
3. Ağız yanıklarında, ağız bol su ile çalkalanıp yıkanmalı fakat yutulmamalıdır.
4. Eğer kimyasal madde yutulmuş ise, bol su içilerek seyreltilmesi sağlanmalı ve en kısa
zamanda tıbbi müdahale için hekime başvurulmalıdır.
Kesikler
Laboratuarda kesikler genellikle cam boru ve termometrelerin bir mantara takılması ya da
çıkarılması sırasında meydana gelir. Bu gibi işlemlerde çok dikkatli olunmalı ve cam boru ve
termometre, vazelin, gliserin veya sabunlu su ile yağlandıktan sonra yapılması gereken işlem
yapılmalıdır.
Kesilen yerde önce eğer varsa içinden cam parçaları çıkarılmalı sonra su veya hidrojen
peroksitli su ile yıkanarak sülfopiridin tozu veya bir antiseptik ile sarılmalıdır. Kesik hafif ise
kanın birkaç saniye akmasına müsaade edilir. Fazla kan kaybı görülen kesiklerde ise kanayan yerin
biraz yukarısı bir bez ile sarılarak kan durdurulmalı ve hemen hekime başvurulmalıdır.
Zehirlenmeler
Zehirlenmelerin olmaması için zehirli gazlarla veya bunların çıktığı tepkimelerle çalışırken
mutlaka çok iyi bir çeker ocak kullanılmalıdır. Buna rağmen zehirlenme olmuşsa tıbbi yardım
zorunludur ve bu yardım sağlanıncaya kadar kazaya uğrayan kişi açık havaya çıkarılarak bol
oksijen alması sağlanır. Solunumun durması halinde suni solunum yapılır.
Zehirlenme siyanür ile meydana gelmişse ilkyardım olarak %1‟lik sodyum tiyosülfat veya
sodyum bikarbonat ile bazikleştirilmiş %0.025‟lik potasyum permanganat çözeltisi verilir.
Ağız ve mideye asit, baz ve ağır metal tuz çözeltileri alınmış ise, bu gibi durumlarda bol
süt, su ve yumurta akı içirilir ve kepek lapası verilir. Özellikle asit yutulmuşsa magnezyum oksit
veya tebeşir tozu ile hazırlanmış bulamaç içirilir. Baz alınması durumunda ise %1‟lik asetik asit
veya limon suyu ya da %1‟lik sitrik asit çözeltisi içirilir. Kusturucu olarak %5‟lik sodyum klorür
çözeltisi veya bir çorba kaşığı çinko sülfatın bir bardak sudaki çözeltisi kullanılır.
Zehirli kimyasal maddelerden bazıları; kurşun bileşikleri, arsenik trioksit, siyanür asidi ve
tuzları, fosfor ve cıva bileşikleri, arsenikli ve fosforlu bileşikler, karbonmonoksit, hidrojen sülfür,
benzen ve bazı türevleri.
12
YĠYECEK VE ĠÇECEKLER
* Kimyasal maddelerle ilgili işlemlerin yapıldığı alanlarda herhangi bir şey yemek veya içmek çok
tehlikelidir.
* Laboratuar tezgâhlarının üzerine herhangi bir yiyecek ya da içecek maddesi koymayın.
* Yemekhane ve sigara salonlarına numuneler de dahil olmak üzere hiçbir kimyasal madde
sokmayın.
* Kimyasal maddeleri ve numuneleri kişisel çalışma masalarına koymayın.
ÇEKER OCAKLAR
* Çeker ocaktaki hava sirkülasyon hızı 0.5m/sn olacak şekilde ayarlanmalıdır
* Korozif maddelerle çalışırken çeker ocak kapağı çalışanın yüzünü koruyacak şekilde kapalı
tutulmalıdır.
FEN-EDEBĠYAT FAKÜLTESĠ ÖĞRENCĠLERĠ
Dikkatsiz ya da kötü tasarlanmış bir çalışma çeşitli şekillerde vahim bir duruma yol
açabilir. Bu kitapçıkta yapılacak ya da yapılmayacak herşey yoktur. Ancak bu kurallar olumlu ve
güvenli bir yaklaşım için gereklidir.
Laboratuarda, odanızda ya da ordan geçiyor olun, her durum potansiyel bir tehlike içerir.
Güvenlik, risklerden haberdar olmak ve kontrol için olumlu bir yaklaşım demektir. Bu da :
* Tehlikeyi tanımlamak,
* Riski değerlendirmek,
* Kontrol imkanlarına sahip olmak,
* Eylemin etkinliğini değerlendirmektir.
ÇALIġMA SAATLERĠ VE ACĠL HĠZMETLER
* Her zaman acil durumda acil durum telefonu aranacaktır.
* Bina hafta içi her gün 8.00-18.00 saatleri arası açıktır. Diğer zamanlarda " normal iş saatleri dışı
mesai kuralları " geçerlidir.
Danışman ,yapılan çalışmanın türüne bağlı olarak direkt bir sorumluluk taşır. Projenin güvenli bir
şekilde tasarlanmış olmasından sorumludur.
Tehlikeleri yazılı olarak nitelendirilip emin bir çalışma yöntemi belirler. İlgili araştırıcılarla sürekli
iletişim içinde olmak bu sürecin ayrılmaz bir parçasıdır.
Sorumluluk en fazla tek tek araştırıcılarda, lisansüstü ve doktora sonrası çalışmaları yapanlardadır.
Fakültedeki her bir araştırıcının güvenli çalışma konusunda tam profesyonel bir yaklaşım içinde
olmasını gerektirir.
Alınan tüm güvenlik önlemlerinin ve yaratılan güvenli çalışma koşullarının, araştırmacı
düşüncesizce davranıyor ise hiçbir anlamı kalmaz. Araştırmacılar her an dikkatli ve güvenli
çalışmalıdırlar. Her hangi bir tereddüt halinde proje yöneticinize danışınız.
13
Güvenlik konusunda dikkat ve itina profesyonel bilim insanı için temel bir koşuldur. Tüm personel
için laboratuar çalışmasının en önemli kısmını oluşturur.
UNUTMAYIN !
* Emniyet gözlükleri ve diğer koruma cihazları ( eldiven,önlük,maske v.s. ) laboratuar
çalışmasında her an kullanılmalıdır.
* Her acil durumda acil telefonunu arayınız.
* Laboratuarda tek başına deneysel çalışma yapılamaz.
* Laboratuarda yemek,içmek kesinlikle yasaktır.
*Gece çalışılacak deneyler için alınacak özel araştırma izninde proje yürütücüsü ile laboratuar
sorumlusunun imzası olmalıdır.
6. BĠNANIN KULLANILMASI
Fen-Edebiyat Fakültesi her gün 08:00-18:00 saatleri arasında açıktır.
Bunlar normal çalışma saatleridir. Bina cumartesi-pazar günleri kapalı olacaktır. Normal çalışma
saatleri dışında binaya ancak özel çalışma izni olanlar girebilirler. Bunlar kapıdaki giriş-çıkış
çizelgesini imzalayacaklardır. Binada normal çalışma saatleri dışında çalışacak olanlar aşağıdaki
kurallara uymalıdır :
* Binaya giren herkes giriş-çıkış çizelgesini imzalamalıdır.
* Laboratuarda deneysel çalışma ancak aynı laboratuarda başka bir araştırıcı varsa yapılabilir.
Laboratuarda tek başına çalışmak son derece tehlikeli ve yasaktır.
* Yapılacak olan deneysel çalışmalar özellikle zararsız olmalı ve de çalışan kişi evvelce aynı işe
alışkın olmalıdır. Cumartesi-pazar günleri yeni çalışma başlatılmamalıdır.
* Her bir araştırıcı laboratuardan ayrılırken aletleri kapatmalıdır. Gaz, elektrik,su vanaları ve
pencereler açık unutulmamalı, gereksiz ışıklar söndürülmelidir.
14
DENEY NO : 1
TARĠH:
DENEY ADI : MADDELERĠN FĠZĠKSEL VE KĠMYASAL ÖZELLĠKLERĠYLE
TANINMASI
DENEYĠN AMACI : Maddelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinden faydalanarak
tanınması
TEORĠK BĠLGĠ :
Kimya, maddenin ve dönüşümlerinin bilimidir. Madde, kütlesi olan ve uzayda yer kaplayan
her şeydir. Maddeler, doğada ilke olarak üç halde bulunmaktadır. Bunlar; katı, sıvı ve gaz halidir.
Doğada maddeler saf maddeler ve karışımlar olarak iki ana grupta toplanabilir. Aynı cins atom
veya moleküllerden oluşmuş maddelere saf maddeler denir. Element ve bileşikler saf maddelerdir.
Element, aynı cins atomlardan oluşan saf maddelere denir. Elementlere örnek olarak; Demir
(Fe), Bakır (Cu), Karbon (C) verilebilir. Elementler homojendirler, yoğunlukları sabittir, erime ve
kaynama noktaları sabittir, sembollerle gösterilirler ve kimyasal yöntemlerle daha basit maddelere
dönüştürülemezler. Bileşikler ise iki ya da daha fazla elementin kendi kimyasal özelliklerini
kaybederek belli oranlarda kimyasal yollarla birleşmesiyle oluşan saf maddelere denir. Bunlara
örnek olarak; NaCl, CO2, H2SO4 verilebilir. Bileşikler homojendirler, yoğunlukları sabittir, erime
ve kaynama noktaları sabittir, formüllerle gösterilirler, bileşiği oluşturan elementler belirli kütle
oranlarında birleşirler ve kimyasal yöntemlerle daha basit yapıtaşlarına ayrılabilirler. İki veya daha
fazla maddenin istenilen oranlarda kimyasal özelliklerini kaybetmeden oluşturdukları homojen
veya heterojen maddelere ise karışım denir. Karışımı oluşturan maddelerin her birine bileşen denir.
Karışımlar, saf değildirler, yoğunlukları sabit değildir, erime ve kaynama noktaları sabit değildir,
bileşenleri kimyasal özelliklerini kaybetmez ve fiziksel yöntemlerle bileşenlerine ayrıştırılabilirler.
Kolonya, hava, tuzlu-su karışımlara örnek olarak verilebilir. Karışımlar, homojen veya heterojen
olmak üzere iki şekilde sınıflandırılabilirler. Homojen karışımlar, özellikleri her yerinde aynı olan
karışımlar, heterojen karışımlar ise, özellikleri her yerinde aynı olmayan karışımlardır. Hava,
15
tuzlu-su, alaşımlar homojen karışımlardır. Mayonez, zeytinyağı-su ve ayran da heterojen
karışımlara örnek olarak verilebilir.
Bir madde örneğini diğer madde örneklerinden ayıran niteliklere özellik denir. Örneğin;
şeker ve tuza bakılacak olursa, ikisi de beyaz, katı kristalimsi, kokusuz ve suda çözünen
maddelerdir. Fakat şeker tatlıdır ve ısıtılınca erir, fazla ısıda kahverengiye döner ve yanar. Tuz ise
farklı bir tada sahiptir, ancak 800 oC‟de erir ve açık alevde yakılırsa sarı ışık verir.
Maddenin özellikleri, fiziksel özellikler ve kimyasal özellikler olarak iki grupta toplanabilir.
Maddenin dış görünüşü ile ilgili olan, ölçülebilir, gözlenebilir özelliklerine fiziksel özellikler denir.
Renk, koku, tat, sertlik, yoğunluk, erime ve kaynama noktası, çözünürlük gibi özelliklerdir. Bu
özellikler maddelerin birbirinden ayrılmasında parmak izi niteliği taşır. Herhangi bir saf madde bu
özelliklerinden biri veya birkaçının ölçülmesi ile tanınabilir. Maddenin kimyasal yapısının
bozulmadığı, dış görünüşünde meydana gelen değişmelere de fiziksel değişim denir. NaCl tuzunun
suda çözünmesi, kağıdın yırtılması, suyun donması, mumun erimesi, ışığın prizmada kırılması,
alüminyum metalinden mutfak eşyası yapılması, naftalinin süblimleşmesi fiziksel değişimlere birer
örnektir.
Maddelerin tanecikleri ile ilgili olan özelliklerine de kimyasal özellik denir. Bir maddenin
içyapısını ilgilendiren ve diğer maddelere karşı davranışını ortaya koyan değişimlere ise kimyasal
olay denir. Suyun elektrolizi, kömürün yanması, yumurtanın pişirilmesi, çürüme, fotosentez, sütten
yoğurt yapımı, demirin paslanması, Çinkonun, HCl‟de çözünmesi birer kimyasal olaydır. Kısaca,
fiziksel olaylarda yeni bir madde meydana gelmemektedir, yani oluştuğu maddelerin kimyasal
özelliklerini taşımaktadır ve oluşan maddelerden basit yöntemlerle başlangıçtaki maddeler tekrar
elde edilebilir.
Kimyasal olaylarda ise, yeni bir madde elde edilmektedir ve oluşan madde, başlangıçtaki
maddelerin özelliklerini taşımaz, basit yöntemlerle başlangıçtaki maddeler elde edilemez.
16
Ayrıca maddelerin özelliklerini, ortak özellikler ve ayırt edici özellikler olarak da iki sınıfta
toplayabiliriz. Bir maddenin ortak özellikleri; kütle, hacim ve eylemsizliktir.
Kütle (m); bir cisimdeki madde miktarının bir ölçüsüdür ve bir maddenin yapısı hakkında
bilgi vermez. Birimi; kilogram (kg) veya gram (g) ‟dır. Hacim, bir maddenin boşlukta kapladığı
yerdir. Birimi; Litre (L) veya m3‟dür. Eylemsizlik ise dış kuvvetin etkisinde bulunmayan bir cismin
hareketsiz kalma, hareket halindeki bir cismin ise hareketini aynı yönde sabit bir hızla sürdürme
eğiliminde olmasıdır. Maddenin ayırt edici özellikleri ise, maddeleri ayıt etmede kullanılan
özellikleridir. Bunlar; özkütle, erime ve kaynama noktası, esneklik, çözünürlük, genleşme, öz ısı
ve elektrik iletkenliği‟dir.
a) Özkütle (Yoğunluk, d) : Birim hacimdeki madde miktarına denir.
d : Özkütle (g/cm3)
m : Kütle (g)
V : Hacim (cm3)
ġekil 1. Kütle-Hacim grafiği
Şekil 1‟de verilen kütle-hacim grafiğinin eğimi, yoğunluğu vermektedir. Özkütle birimi, katı
ve sıvılar için g/cm3, gazlar için g/L‟dir. Her üç fiziksel hal için de ayırt edici bir özelliktir.
Genellikle bütün maddelerin katı halinin yoğunluğu, sıvı halinin yoğunluğundan büyüktür. Suyun
yoğunluğu, + 4 oC‟de maksimumdur, yani 1 g/cm3‟dür (Şekil 2). Tabiatta yoğunluğu en büyük
olan element ise Civa (Hg)‟dır.
ġekil 2. + 4 oC‟de Suyun Özkütle Grafiği
b) Erime ve Kaynama Noktası : Bir maddenin katı halden sıvı hale geçmesi olayına erime
denir. Bir maddenin katı halde iken ısı alarak sıvı hale dönüştüğü sıcaklığa da erime noktası denir.
Saf maddelerin erime süresince sıcaklığı değişmez. Bir maddenin sıvı halde iken ısı kaybederek
katı hale dönüştüğü sıcaklığa ise donma noktası denir.
17
Bir maddenin sıvı halden buhar haline geçmesine kaynama (buharlaşma olayı) denir.
Kaynama olayının gerçekleştiği sıcaklığa kaynama noktası denir.
Kaynama noktası, maddenin buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklık
değeridir. Saf maddelerin kaynama süresince sıcaklığı değişmez. Sıvıların kaynama noktası, sıvıya
etki eden dış basınç arttıkça artar.
c) Isınma Isısı (Öz ısı) : Bir maddenin bir gramının sıcaklığını 1 oC artırmak için gereken
ısıya denir. Maddelerin farklı fiziksel hallerinin öz ısıları farklıdır.
d) Çözünürlük : İki yada daha fazla maddenin birbiri içinde homojen bir şekilde
dağılmasına çözünme denir. Belirli sıcaklık ve basınçta 100 gram çözücüde çözünebilen
maksimum madde miktarına çözünürlük denir. Çözünürlük; çözünenin ve çözücünün türüne,
sıcaklığa, basınca ve ortak iyon etkisine bağlıdır.
e) İletkenlik : Bir maddenin ısı ve elektriği iletmesi olayına iletkenlik denir. Maddelerin
üzerlerinden geçen elektrik akımına karşı farklı dirençler gösterdiklerinden (dirençleri farklı
olduğundan) iletkenlik ayırt edici bir özelliktir. Metaller, elektronları serbest olduğundan elektrik
akımını iletir, ametaller ve soygazlar ise iletmez.
Maddelerin ayırt edici özelliklerinden yararlanılarak iki veya daha fazla saf madde
birbirinden ayırt edilebilir. Ancak karışımları birbirinden ayırt etme yöntemleri biraz daha
farklıdır. Karışımları oluşturan maddeleri ayrı ayrı geri kazanma işlemlerine ayırma ve saflaştırma
yöntemleri denir.
18
Bunlar şu şekilde sınıflandırılabilir;
1- Elektriklenme İle Ayırma : Sürtünme ile elektrik yükü kazanan bazı cisimler bir takım
maddeleri kendilerine çeker. Plastik veya cam çubuk, yün parçası ile ovulduğunda elektrik yükü
kazanır ve böyle bir cisim karışıma yaklaştırıldığında maddelerden birini kendine doğru çeker.
2- Örneğin; tuz-karabiber, yemek tuzu-kükürt, kükürt-demir tozu bu şekilde ayrılabilir
(Şekil3)
ġekil 3. Biber-tuz karışımının ayrılması
3- Manyetik Ayırma : Katı-katı karışımlarında karışımdaki maddelerden biri mıknatıs
tarafından çekilme özelliğine sahipse bu yöntem kullanılabilir. Örneğin; demir tozu-kükürt tozu,
cam tozu-nikel tozu bu yolla ayrılabilir (Şekil 4).
ġekil 4. Demir-Kükürt karışımının ayrılması
4- Özkütle Farkı İle Ayırma : Kum-odun talaşı gibi katı-katı karışımlarda karışım suya
bırakıldığında özkütlesi büyük olan kum dibe çökerken, özkütlesi küçük olan odun talaşı su
üstünde yüzer. Yüzen kısım bir kaşıkla, dibe çöken kısımda süzme ile sıvıdan ayrılır. Buna yüzeye
çıkma ve dibe çökme yöntemi de denir.
Heterojen sıvı karışımları ayırmada da bu yöntem kullanılabilir. Sıvı karışım bir ayırma
hunisine alınıp bir süre beklenirse özkütlesi küçük olan sıvı üstte, diğeri altta toplanır.
Musluk açılarak alttaki sıvı toplama kabına alınır. Buna zeytinyağı-su karışım örnek olarak
verilebilir (Şekil 5).
19
ġekil 5. Zeytinyağı-su karışımı
5- Çözünürlük Farkı İle Ayırma : Çözünürlükleri birbirinden farklı olan iki maddenin
ayrılmasında kullanılan bir yöntemdir. Örneğin; naftalin-şeker karışımı. Naftalin, suda
çözünmeyen, şeker ise suda çözünen bir maddedir. Naftalin-şeker karışımını ayırma da naftalin
süzülerek karışımdan ayrılabilir. Katı-sıvı heterojen karışımlar için de bu yöntem uygulanabilir.
Örneğin; deniz suyu-kum ve tuz karışımı (Şekil 6).
ġekil 6. Kum-Tuz-Su karışımının ayrılması
6- Kaynama Noktaları Farkına Göre Ayırma : Bir katı-sıvı homojen karışımın ısıtılarak
buharlaştırılması ve oluşan buharın soğutularak yoğunlaştırılmasına damıtma denir. Sıvı-sıvı
karışımları da ayırmada kullanılan bir yöntemdir. İki veya daha çok sıvıdan oluşan bir homojen
karışımda sıvı bileşenleri kaynama noktaları farkına göre ayırıp her birini ayrı ayrı elde etme
işlemine „ayrımsal damıtma‟ denir. Alkol-su karışımı bu yöntemle ayrılabilir. Alkolün kaynama
noktası, suyun kaynama noktasından daha düşük olduğundan toplama kabında alkol toplanır. Şekil
7‟de basit bir ayrımsal damıtma düzeneği gösterilmiştir. Bileşenlerin kaynama noktaları arasındaki
fark ne kadar büyük ise ayırma o kadar kolay olur. Ham petrolün damıtılması sonucu, fuel-oil,
benzin, motorin v.b. gibi ürünler elde edilir.
20
ġekil 7. Basit bir ayrımsal damıtma
Kaynama noktası çok yüksek olmayan ve bozunmaya uğramayan maddelerin distilasyonu,
normal distilasyon veya fraksiyonlu distilasyon yöntemleri ile yapılabilir. Kaynama noktası çok
yüksek olan veya kaynama noktalarına ulaşmadan bozunan maddelerin distilasyonunda ise vakum
distilasyonu ve su buharı distilasyonları uygulanmaktadır. Vakum distilasyonu, normal veya
fraksiyonlu distilasyon düzeneğinin kapalı bir sistem haline getirilerek vakum pompasına
bağlanmasıdır. Su buharı distilasyonunda ise distilleme işlemi 100 oC‟de gerçekleştirilen ve su
buharı ile sürükleme esasına dayanan bir sistemdir. Özellikle parfüm sanayisinde çeşitli bitki ve
çiçeklerden esansların kazanılmasında bu yöntem uygulanmaktadır. Örneğin; limon çiçeğinden
limon esansı bu yöntemle elde edilmektedir.
Bu yöntem, gaz-gaz karışımlarında da uygulanabilir. Havanın bileşimindeki azot, oksijen ve
az oranda da argon gazlarını ayırmak için önce hava tamamen soğutularak sıvılaştırılır. Daha sonra
ısıtılmaya başlanarak ayrımsal damıtma uygulanır. Önce Oksijen, sonra Argon ve Azot gazları elde
edilir(Kaynama noktaları, N -196 oC, Ar -186 oC ve O -183 oC).
GEREKLĠ MALZEMELER :
1 Adet 250 mL‟lik beher, 1 adet 250 mL‟lik ayırma hunisi, 10 adet deney tüpü, 1 adet 10 mL
mezür, 1 adet cam baget, 1 adet cam piset, 1 adet 1 mL‟lik pipet, 1 adet tüp sporu, 1 adet bek alevi,
1 adet tüp maşası, 1 adet spatül, 1 adet piset, 1 g demir tozu, 1 g şeker, 1 g nişasta, 1 g naftalin, 1 g
bakır sülfat, 1 g magnezyum oksit, 1 g kükürt, 1 g sodyum karbonat, 1 g kalsiyum karbonat, 1 g
sodyum sülfür, 1 g sodyum nitrat, 1 g silisyum dioksit, 5 mL zeytinyağı, 50 mL 0.1 M‟lık Nitrik
Asit Çözeltisi (HNO3), 50 mL 0.1 M‟lık Sülfürik Asit Çözeltisi (H2SO4), 10 mL Etil alkol, 100 mL
saf su.
DENEYĠN YAPILIġI :
a) 1 g demir tozu ve 1 g kükürt tozu iyice karıştırılarak bir kağıt üzerine yayılır. Küçük bir
mıknatıs kağıdın altında ve üstünde gezdirilir. Demir mıknatıs tarafından çekileceğinden demir
kükürtten ayrılmış olur. Gözlemler not edilir.
21
b) Sudaki Çözünürlük; Deney tüplerine spatülün ucuyla biraz madde alınır ve tüpün yarısına
kadar saf su doldurulur. Tüp bir süre çalkalandıktan sonra maddenin çözünüp çözünmediğine
bakılır. Tüpler tüp sporuna yerleştirilerek bir süre bekletilir (Şekil 8). Bu sırada renk değişimi,
çökelek oluşumu, çözünme ve gaz çıkışı gibi özellikler kaydedilir.
ġekil 8. Etil alkol ve zeytinyağının sudaki çözünürlüğü
c) Isıtma Karşısındaki Davranış : Deney tüplerine spatülün ucuyla bir miktar katı madde
alınır. Deney tüpü bek alevinin üstünde 45o‟lik bir açıyla tutulur (Şekil 9). Gaz çıkışı, renk
değişimi, koku, erime gibi değişiklikler kaydedilir.
ġekil 9. Bir deney tüpün bek alevinde 45o‟lik açıyla ısıtılması
d) 0.1 M’lık Nitrik Asitteki (HNO3) Çözünürlük : Deney tüplerine spatülün ucuyla bir miktar
madde alınır, üzerine 20 damla seyreltik HNO3 ilave edilir ve çalkalanır. Bir süre beklenir (Şekil
10) ve meydana gelen değişiklikler kaydedilir.
22
ġekil 10. Tüplerin tüp sporunda bir süre bekletilmesi
e) 0.1 M’lık Sülfürik Asitteki (H2SO4) Çözünürlük : Deney tüplerine spatülün ucuyla bir
miktar madde alınır, üzerine 20 damla seyreltik H2SO4 ilave edilir ve çalkalanır. Bir süre beklenir
ve meydana gelen değişiklikler kaydedilir.
f) Bilinmeyen Maddenin Bulunması : Bilinmeyen bir maddeye yukarıdaki işlemler tek tek
uygulanır ve gözlemlere dayanarak değişiklikler tabloya kaydedilir. Bu şekilde bilinmeyenin ne
olduğu bulunur.
g) 250 mL‟lik bir behere 1 g Sodyum nitrat, 1 g kum ilave edilerek iyice karıştırılır. Elde
edilen karışıma 10 mL saf su ilave edilip bir süre çalkalanır. Sodyum nitrat suda çözünür ancak
kum çözünmez. Sulu karışım bir süzgeç kağıdından süzülerek kumdan ayrılır. Süzüntü, bir
buharlaştırma kabına alınarak alttan ısıtılır. Suyun kaynama noktası 100 oC iken, sodyum nitratın
kaynama noktası 1000 oC‟dir. Kaynama noktaları arasındaki fark çok büyük olduğundan su
buharlaşarak uçar ve geriye katı sodyum nitrat kalır.
h) 250 mL‟lik bir ayırma hunisine 50 mL saf su ve 50 mL zeytinyağı bırakılıp iyice
çalkalanır. Bir süre dinlendirildikten sonra alt kısma ve üst kısma ayrılan fazlar gözlemlenir.
Musluk açılarak alt taraftaki sıvı toplama kabına alınır.
23
SONUÇLARIN DEĞERLENDĠRĠLMESĠ
Elde edilen tüm sonuçlar aşağıdaki tabloya kaydedilir.
Numune
Manyetik
Özellik
Sudaki
Çözünürlük
Isıtma Karşısındaki
Davranış
0.1 M
HNO3’deki
Çözünürlük
0.1 M
H2SO4’deki
Çözünürlük
Demir Tozu
ġeker
NiĢasta
Bakır Sülfat
Magnezyum
Oksit
Kükürt
Sodyum
Karbonat
Sodyum Sülfür
Zeytinyağı
Bilinmeyen
Madde
SORULAR
1- Yukarıda gerçekleştirilen deneylerdeki değişimleri fiziksel ve kimyasal olarak
tanımlayınız.
2- Sudaki çözünürlüğü en fazla olan maddeler hangileridir, belirtiniz.
3- Suda çözünen maddeler için çözünme reaksiyonları yazınız.
4- Maddelerin Nitrik asitle (HNO3) verdikleri reaksiyonları yazınız.
5- Maddelerin Sülfürik asitle (H2SO4) verdikleri reaksiyonları yazınız.
6- Bilinmeyen maddenin adını yazınız.
7- Elde edilen Sodyum Nitrat (NaNO3) miktarında kayıplar olmuş mudur, eğer olmuşsa
neden kaynaklandığını yazınız.
24
DENEY NO : 2
TARĠH:
DENEY ADI: ÇÖZELTĠLERĠN HAZIRLANMASI
DENEYĠN AMACI: DeğiĢik konsantrasyonlarda çözeltiler hazırlamak
TEORĠK BĠLGĠ :
İki veya daha fazla maddenin tek bir faz oluşturmak üzere birbirleri içinde homojen olarak
karışmaları sonucu meydana getirdikleri homojen karışımLara çözelti denir. Yani fiziksel
özellikleri her yerde aynı olan karışımLardır. Kolonya, tuzlu su, hava, gazoz, alaşımLar çözeltilere
örnek olarak verilebilir. Çözeltiler homojendir fakat saf değildir, belirli bir erime ve kaynama
noktaları yoktur. Bir çözelti de iki ana bileşen vardır. Bunlar; çözünen ve çözücüdür. Çözeltiyi
meydana getiren bileşenlerden genellikle miktarca fazla olanına çözücü, diğerine ise çözünen adı
verilmektedir. En önemLi çözücü sudur. Diğer çözücülere örnek olarak etil alkol, karbon tetra
klorür, benzen verilebilir.
Çözeltiyi oluşturan maddelerden biri katı diğeri sıvı ise katı, sıvıda çözünmüştür denir ve katıya
çözünen, sıvıya ise çözücü denir. Çözeltiyi oluşturan bileşenlerden her ikisi de sıvı ise genellikle
miktarca fazla olana çözücü denir. Eğer sıvı-sıvı çözeltilerinde miktar eşit ise dipol momenti
büyük olan çözücü olarak kabul edilir.
Çözeltiler oluşturdukları homojen fazlara göre katı, sıvı ve gaz çözeltiler şeklinde
sınıflandırılabilirler.
Çözelti Tipi
Katı Çözelti
Sıvı Çözelti
Gaz Çözelti
Çözelti Tipleri
Katı
Katı
Katı
Sıvı
Katı
Gaz
Sıvı
Katı
Sıvı
Sıvı
Sıvı
Gaz
Gaz
Gaz
Örnek Çözelti
Bakır
Çinko
Gümüş
Civa
Palladyum
Hidrojen
Su
Sodyum Klorür
Su
Etil Alkol
Su
Karbondioksit
Azot
Oksijen
Katı fazındaki çözeltiler, iki katının homojen olarak birbiri içinde çözünmesi ile elde
edilmektedir. Bronz, pirinç gibi alaşımLar bu tip çözeltilere örnek olarak verilebilir. Sıvı fazındaki
çözeltiler, bir katı, sıvı ya da gazın bir sıvı içerisinde çözünmesiyle elde edilmektedirler ki buna da
alkollü su, tuzlu su ya da gazoz örnek olarak verilebilir. Gaz fazındaki çözeltiler ise, bir gazın diğer
bir gaz içinde çözünmesiyle oluşan çözeltilerdir. O2-N2 karışımı bu tip çözeltilere örnektir.
Çözünme süreci üç ayrı basamakta gerçekleşmektedir. Birinci basamak çözücü moleküllerinin
ayrılması, ikinci basamak çözünen moleküllerinin ayrılması, üçüncü basamak ise çözücü-çözünen
etkileşimi ve karışımıdır. I. ve II. basamak moleküller arası etkileşimi yenmek için bir miktar
enerji gerektiğinden bu basamaklar endotermiktir.
25
III. basamak ise endotermik veya ekzotermik olabilir. Eğer çözünen-çözücü etkileşimi,
çözünen-çözünen ve çözücü-çözücü etkileşiminden daha kuvvetli ise çözünme işlemi
ekzotermiktir (∆H<0). Eğer tersi durum söz konusu ise yani etkileşim daha zayıf ise çözünme
işlemi endotermiktir (∆H>0).
Şekil 1:Çözünme olayının moleküler düzeyde gerçekleşmesi
Derişim, çözeltide bulunan çözünen miktarının bir ölçüsüdür. Yani, çözeltinin birim hacminde
ya da çözücünün birim kütlesinde çözünen madde miktarına derişim denir. Derişik çözelti,
çözünen madde miktarı nispeten fazla olan çözeltilere denir. Seyreltik çözelti ise çözünen miktarı
nispeten az olan çözeltilere denir. Belirli koşullarda bir miktar çözücüde çözebileceği kadar madde
çözünmüşse doymuş çözelti, çözebileceğinden daha az madde çözünmüşse doymamış çözelti,
doygunluk miktarının üstünde madde çözünmüşse aşırı doymuş çözelti oluşur. Aşırı doymuş
çözeltiler kararlı değildir.
Sabit sıcaklık ve basınçta birim hacim çözücüde çözünebilen maksimum madde miktarına
çözünürlük denir. Çözünürlük, çözücünün ve çözünenin cinsine, ortak iyon derişimine, sıcaklığa
ve basınca bağlı olarak değişir.
Derişim birimLerinin çok çeşitli olmasına karşın en fazla kullanılan birimLer, % derişim,
molarite, normalite, molalite‟dir.
26
Ağırlıkça % Çözeltiler;
100 birim çözeltide çözünen madde miktarını ifade etmektedir ve genellikle katılar için
kullanılmaktadır.
Örneğin; % 10‟luk NaCl çözeltisi demek 100 birim çözeltinin 10 birimi NaCl ve 90 birimi
çözücü demektir.
Genel olarak a gram madde b gram çözücüde çözünmüş ise çözünenin yüzdesi, Xa,
Xa = % a = [a / (a+b)] .100
olur.
Hacimce % Çözeltiler;
100 birim çözeltide çözünen madde miktarını ifade etmektedir ve genellikle bir sıvının başka
bir sıvı içerisinde çözündüğü durumLar için kullanılmaktadır.
Örneğin; % 20‟lik alkol çözeltisi demek 100 birim hacim çözeltinin 20 birim hacmi alkol, 80
birim hacim çözücü demektir.
Genel olarak a hacim birim madde b hacim birim çözücüde çözünmüş ise, çözünenin hacimce
yüzdesi, Xa,
Xa = % a = [a / (a+b)] .100 olur.
Molar Çözeltiler;
Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin mol sayısına molarite denir ve genellikle „M‟ ile
gösterilir. Çözelti birden fazla madde ihtiva ediyorsa her bir madde için molarite ayrı ayrı verilir.
Burada, n; çözünen maddenin mol sayısı
V; litre cinsinden çözeltinin hacmidir.
Molal Çözeltiler;
1000 gram çözücüde çözünmüş olan maddenin mol sayısına molalite denir ve m ile gösterilir.
Kristal suyu ihtiva eden maddelerin molalitesi hesaplanırken kristal suyu da hesaba katılmalıdır.
Örneğin; 1 molal demir (II) sülfat çözeltisi hazırlamak için 152 g FeSO4.5H2O alınır ve 910 g
suda çözünür. Çünkü 90 g su kristal suyu olarak vardır.
Burada, n; çözünen maddenin mol sayısı ve S;çözücünün kilogram olarak ağırlığı
27
a; Çözünen Madde Miktarı ve b; Çözücü Madde Miktarı
Normal Çözeltiler ;
Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin eşdeğer gram sayısına normalite denir ve N ile
gösterilir. Bir maddenin eşdeğer gram sayısı o maddenin molekül ağırlığının tesir değerliğine
oranına denir. Tesir değerliği asitler için çözeltiye verilen H+ sayısı, bazlarda OH- sayısı, tuzlar için
bir iyonun toplam yükü, redoksa katılan maddeler için mol başına alınan veya verilen elektron
sayısıdır.
H2SO4
2H+ + SO4-2
td = 2
NaOH
Na+ + OH-
td = 1
Al2(SO4)3
2 Al+3 + 3SO4-2
td = 6
Burada egs, eşdeğer gram sayısını, V ise litre cinsinden çözeltinin hacmini göstermektedir.
egs = g. t / M
t, tesir değerliğini, M, çözünen maddenin molekül ağırlığını, g çözünen maddenin gram
cinsinden miktarını ifade etmektedir.
Mol Kesri;
Bir çözeltide bulunan maddelerden herhangi birinin mol kesri, o maddenin çözeltideki mol
sayısının toplam mol sayısına oranına o maddenin mol kesri denir. A, B ve C maddelerinden
meydana gelmiş bir çözeltide mol sayıları nA, nB ve nC ise A maddesinin mol kesri XA,
XA = nA / ( nA+ nB+ nC)
olur.
Bir çözeltideki maddelerin mol kesirleri toplamı bire eşittir.
XA + XB + XC = 1 „dir.
Eser Miktar konsantrasyonlar ise genellikle ppt, ppm, ppb birimLeriyle ifade edilirler. ppt (parts
per thousand); binde bir kısım, ppm (parts per million); milyonda bir kısım, ppb (parts per billion);
milyarda bir kısımdır.
28
Bir çözeltideki çözünen miktarının artması derişme, azalması ise seyrelmedir. Bu durumda bu
iki çözeltisi arasındaki bağıntı,
M1.V1 = M2.V2
Çözeltilerin Bazı Özellikleri;
1- Buhar Basıncı; Çözüneni uçucu olmayan çözeltilerin buhar basınçları aynı koşullardaki saf
çözücünün buhar basıncından düşük olur. Bu tür çözeltilerde tanecik derişimi arttıkça buhar
basıncı azalır.
2- Kaynamaya Başlama Sıcaklığı; Çözüneni uçucu olmayan sulu çözeltilerin kaynamaya
başlama sıcaklığı aynı basınçtaki saf suyun kaynama noktasından yüksek olur. Bu tür çözeltilerde
derişim ile kaynama sıcaklığı doğru orantılıdır.
3- Donmaya Başlama Sıcaklığı; Suda çözünen maddeler suyun donma sıcaklığını düşürür. Bu
tür çözeltilerde bu düşüş tanecik sayısıyla doğru orantılıdır.
4- Elektrolit Çözeltiler; Suda iyonlarına ayrışarak çözünen asit, baz, tuz gibi bileşiklerin sudaki
çözeltisi elektriği iletmektedir. Bu çözeltilere elektrolit çözeltiler denir. Ancak suda moleküler
halde çözünen şeker, O2 gibi maddelerin oluşturduğu çözelti elektrik akımını iletmez.
Bir Çözeltinin Hazırlanması; Önce hassas bir terazide gerekli olan madde miktarı tartılır.
Tartılan madde bir balon jojeye konur ve hangi çözücü kullanılacaksa ondan bir miktar eklenir.
Balon joje uzun kısmından tutularak dairesel hareketlerle biraz çalkalanır, maddenin çözünmesi
sağlanır. İçindeki madde iyice çözünene kadar yavaş yavaş balon jojenin önceden belirlenmiş olan
ve toplam çözelti hacmini gösteren çizgisine kadar çözücü ilave edilir. Balon jojenin kapağı
kapatılır ve birkaç kez çalkalanır. Hazırlanan çözelti temiz bir şişeye bırakılarak etiketlenir.
29
ġekil 2. Bir Çözeltinin Hazırlanması
1 Adet elektronik analitik hassas terazi, 1 adet 100 mL‟lik balon joje, 1 adet 50 mL‟lik balon joje,
1 adet 100 mL‟lik mezür, 1 adet 100 mL‟lik beher, 1 adet 1 mL‟lik pipet, 1 adet puar, 1 adet cam
baget, 1 adet saat camı, 1 adet spatül, 3 adet cam şişe, 1 adet etiket, 1 adet piset, NaCl,
MgCl2.6H2O, derişik H2SO4, 500 mL saf su.
a) % 5’lik NaCl Çözeltisinin Hazırlanması;
Ağırlıkça % 5‟lik 20 g NaCl çözeltisi hazırlamak için gerekli olan NaCl ve su miktarını
hesaplayınız. Hesaplanan NaCl miktarını elektronik hassas terazide tartınız. Tartılan NaCl‟ü 100
mL‟lik bir behere bırakınız ve hesaplanan saf su miktarını mezüre bırakınız. Beherdeki NaCl
üzerine bir miktar saf su bırakınız ve bir bagetle karıştırınız. Geriye kalan saf suyu da behere
boşaltınız ve maddeyi iyice çözünüz. Çözeltiyi ağzı kapaklı bir şişeye aktarınız ve etiketleyiniz.
Çözeltinin mol kesrini hesaplayınız.
b) 0,1 M 100 mL H2SO4 Çözeltisinin Hazırlanması;
Derişik H2SO4 çözeltisinin üzerinde yazılı olan yüzde ve yoğunluk değerlerinden faydalanarak
derişik H2SO4 çözeltisinin molaritesini ve normalitesini hesaplayınız. 0,1 M 100 mL H2SO4
çözeltisi hazırlamak için gerekli derişik sülfürik asit miktarlarını hesaplayınız. 100 mL‟lik balon
jojeyi yarısına kadar saf su ile doldurunuz.
Hesapladığınız H2SO4 çözeltisini puvarlı bir pipet ile şişeden alarak yavaş yavaş balon joje
içerisindeki su üzerine boşaltıp balon jojeyi dairesel olarak çalkalayınız.
30
Hazırlanan çözeltiyi temiz bir şişeye bırakarak etiketleyiniz. (Not: sülfürik asit çözeltisi
hazırlarken asla derişik asit üzerine su ilave etmeyiniz)
c) 0,1 M 50 mL Magnezyum Klorür Çözeltisinin Hazırlanması;
0,1 M 50 mL Magnezyum klorür çözeltisi hazırlamak için, MgCl2.6H2O‟dan ne kadar alınması
gerektiğini hesaplayınız. Hesaplanan MgCl2.6H2O miktarını elektronik hassas terazide tartınız.
Tartılan MgCl2.6H2O‟yu 100 mL‟lik bir balon jojeye bırakınız ve balon jojeye çok az miktarda su
ilave ederek hafifçe dairesel hareketlerle çalkalayınız. Daha sonra balon jojenin ölçek çizgisine
kadar saf su ile doldurunuz ve çalkalayınız. Balon jojenin ağzını kapatarak birkaç kez alt üst
ediniz. Hazırlanan çözeltiyi temiz bir şişeye bırakarak etiketleyiniz.
1- a, b ve c deneylerindeki değerler için molarite, molalite, normalite hesaplarını yapınız ve
sonuçları değerlendiriniz.
2- Deneyler sırasındaki gözlemLerinizi belirtiniz.
3- 100 mL‟lik bir balon jojeye 5 g NaCl konur, balon jojenin ölçek çizgisine kadar saf su ile
doldurulursa % 5‟lik olur mu?
4- Neden H2SO4‟ün üzerine su konulmaz, nedeni ile birlikte açıklayınız. Bu durum diğer asitler
içinde geçerli midir?
SORULAR
1- 0,2 N 100 mL HCl çözeltisi nasıl hazırlarsınız?
2- 0,1 N 500 mL H2SO4 çözeltisi hazırlamak için yoğunluğu 1,84 g/cm3 olan % 98‟lik derişik
sülfürik asitten kaç mL gereklidir?
3- Yoğunluğu 1.84 g/mL olan % 98‟lik H2SO4 çözeltisinin molaritesini ve normalitesini
hesaplayınız.
4- 0,4 N 200 mL Al2(SO4)3çözeltisi hazırlamak için % 80‟lik Al2(SO4)3 örneğinden kaç gram
gereklidir.
5- 40 g Fe2(SO4)3 suda çözülerek 200 mL‟lik bir çözelti hazırlanıyor. Çözeltinin normalitesini
ve molaritesini bulunuz.
31
6- 1 molal sulu çözeltideki çözücü ve çözünenin mol kesrini bulunuz.
7- Yoğunluğu 1,0628 g/cm3 olan sakkaroz çözeltisi 0,5 M olduğuna göre molalitesini
hesaplayınız.
8- 60 mL hacimce % 20‟lik etil alkol çözeltisi hazırlamak için kaç mL etil alkol alınmalıdır.
9- Suda ağırlıkça % 50 etil alkol bulunduran çözeltinin yoğunluğu 0.914 g/mL olduğuna göre
bu çözeltide etil alkolün mol kesrini ve çözeltinin molarite ve molalitesini bulunuz.
10- 198 g suda 24,4 g H2SO4 içeren H2SO4 çözeltisinin molalitesini hesaplayınız. (H2SO4‟ün
mol kütlesi 98,08 g)
11- Metanolün (CH3OH) 2,45 M sulu çözeltisinin yoğunluğu 0,976 g/mL‟dir. Çözeltinin
molalitesi nedir. (Metanolün mol kütlesi 32,04 g)
12- 25 µL serum örneği analiz edildiğinde 26,7 µL glikoz içerdiği bulunmuştur. Serum
örneğinde bulunan glikozun ppm cinsinden konsantrasyonu nedir.
13- 2,6 g bitki dokusu örneği analiz edildiğinde 3,6 µg çinko içerdiği bulunmuştur. Bitkideki
çinkonun ppm ve ppb cinsinden konsantrasyonu nedir.
32
DENEY NO :3
TARİH:
DENEY ADI : AVAGADRO SAYISI, MOL KAVRAMI VE MAGNEZYUM’UN ATOM
AĞIRLIĞININ TAYĠNĠ
DENEYĠN AMACI : Avagadro sayısı ve atom veya molekül ağırlığının iliĢkisini belirlemek,
Magnezyum’un atom ağırlığını tayin etmek
TEORĠK BĠLGĠ :
Bir elementin tüm kimyasal özelliğini gösteren en küçük yapıtaşına atom denir. Atom, üç
tanecikten oluşmaktadır. Bunlar; proton, nötron ve elektron‟dur. Atom çekirdeğindeki pozitif
yüklü taneciklere proton denir. Atom çekirdeğindeki yüksüz taneciğe ise nötron denir. Çekirdek
etrafındaki yörüngelerde bulunan eksi yüklü parçacıklara ise elektron denir.
Element, aynı cins atomlardan oluşan saf maddelere denir. Elementlerin çoğu doğada
izotopları halinde bulunmaktadır. Bu yüzden de bir elementin tüm atomlarının ağırlıkları aynı
değildir. Proton sayısı aynı, nötron sayısı farklı olan atomlara izotop atom denir. İzotop atomlar
aynı atom numarasına, farklı kütle numaralarına sahiptirler. İzotop atomlarının kimyasal özellikleri
elektron sayıları eşit olduğu için aynı, kütle numaraları farklı oldukları için fiziksel özellikleri
farklıdır.
Atom ve molekül gibi taneciklerin bir mollerinin içerdiği tanecik sayısına Avogadro Sayısı
(NA) denir.
1 mol 12C = 6,022 x 1023 tane 12C atomu = 12,0000 g Karbon (C)
1 mol 16O = 6,022 x 1023 tane 16O atomu = 15,9949 g Oksijen (O)
Bir elementin mol kütlesi 1 mol atomun kütlesi iken, moleküler bir bileşiğin mol kütlesi, 1
mol molekülün kütlesidir.
Mol sayısı, avogadro sayısı kadar atom veya molekül sayısı olarak tanımlandığından bunun
ifadesi,
Ayrıca, bir mol maddenin ağırlığı bu maddenin kimyasal formülündeki atomların bağıl atom
ağırlıklarının toplanmasıyla bulunur ve Molekül Ağırlığı olarak adlandırılır.
Şekil 1‟de değişik elementlerin 1 mol‟lük miktarları verilmiştir. Bunlar; Karbon (siyah
kömür tozu), kükürt (sarı toz), demir (çivi), bakır (tel), civa (parlak sıvı metal)‟dir.
33
ġekil 1. Değişik elementlerin 1 mol‟lük miktarları
İndirgen bir maddenin eşdeğer ağırlığı, o maddenin Avogadro sayısı kadar elektron verebilen
miktarı olarak tanımlanır. Aynı şekilde yükseltgen bir maddenin eşdeğer ağırlığı, Avogadro sayısı
kadar elektron alabilen miktarıdır. Herhangi bir redoks reaksiyonunda alınan ve verilen elektron
sayıları aynı olacağına göre, yükseltgenen ve indirgenen maddelerin eşdeğer gram sayıları da aynı
olmalıdır. Eşdeğer ağırlık, molekülde bir veya daha fazla yer değiştirebilen hidrojen atomu
bulunduran bir bileşikten bir mol hidrojen atomu (1,008 g) açığa çıkaran metalin ağırlığı olarak
tanımlanır. Açığa çıkan H2 gazının mol sayısı, hacmi ve basıncından yararlanarak hesaplanabilir.
Herhangi bir maddenin eşdeğer ağırlığı verdiği reaksiyona göre değişir ve şu formülle
hesaplanır,
Etkin Değerlik, reaksiyon sırasında alınıp verilen elektron sayısına eşittir.
Stokiyometrik bir reaksiyon sonucu açığa çıkan hidrojen gazı miktarının ölçülmesiyle
Magnezyum (Mg)‟un atom ağırlığı bulunabilir. Reaksiyon şu şekildedir;
Mg(k) + 2 HCl(aq)
H2(g) + Mg2+ + 2 Cl-
Yani, 1 mol Mg(k)‟a karşılık 1 mol H2(g) oluşmaktadır. Burada reaksiyon sonucu oluşan
H2(g)‟nın mol sayısı bulunabilirse Magnezyumun mol sayısı da bulanabilinir. Oluşan H2(g)‟nın
hacmi ölçülerek mol sayısı ideal gaz denklemi kullanılarak hesaplanabilir.
İdeal gaz denklemi,
P.V = n. R. T
Burada, P; basınç (atm), V; hacim (L), T; sıcaklık (K), n; mol sayısı (mol), R; ideal gaz
sabitidir.
34
Yalnız burada dikkat edilecek olan nokta oluşan H2(g) yanında bir miktar su buharı gaz
hacmine dahil olmaktadır. Bu durumda sıvı üzerinde toplanan gazların basıncını hesaplarken
kullanılan Patm = Pgaz + Psu eşitliğinden yararlanılarak Pgaz (yani Phid) bulunabilir ve mol sayısı da bu
basınçla hesaplanabilir. Yani Patm = Phid. + Psu+ Psu
sütunu yüksekliği.
Ölçülen Psu sütunu yüksekliği
aşağıdaki bağıntı kullanılarak hesaplanabilir.
760 mm-Hg = 1030 cm su sütunu
nhid. = nMg
olacağından,
eşitliğinden Magnezyumun atom ağırlığı hesaplanabilir.
Elektronik Analitik Terazi, 1 adet 600 mL beher, 1 adet 50 mL‟lik büret, 1 adet laboratuar
sporu, 1 adet termometre, 1 adet spatül, 1 adet piset, bir miktar naftalin, bir miktar şeker, bir miktar
KCl, bir miktar NaOH, bir miktar Na2CO3, çinko parçacıkları, demir parçacıkları, Mg şeridi, 20
mL 3 M HCl, 500 mL saf su.
DENEYĠN YAPILIġI
a) Miktarı bilinmeyen naftalin, şeker, KCl, NaOH, Na2CO3, çinko (Zn) parçacıkları ve
demir (Fe) parçacıklarının tartımları alınır. Daha sonra maddelerin kimyasal formülleri ve tartım
sonuçları kullanılarak mol sayıları hesaplanır.
b) 600 mL‟lik bir behere 450 mL saf su ilave edilir. 50 mL‟lik bir bürete 15 mL kadar
seyreltik HCl bırakılır ve büretin geri kalan hacmi elden geldiğince aside karıştırılmadan saf su ile
doldurulur (Şekil 2).
35
ġekil 2. Bir bürete asit ve saf suyun doldurulması
Ağırlığı belli bir Mg şeridini (0,03-0,05 g) 30 cm kadar uzunlukta bir ipliğe bağlayınız. Mg
şeridini bürete 5 cm kadar daldırıp başparmağınız ile sıkıca büretin ağzını kapatınız. Büreti
çabucak ters çevirip beherdeki suyun içine daldırınız (Şekil 3). Büreti, ağzı tam beherin dibine
gelecek şekilde sıkıca tutunuz. Daha yoğun olan asit aşağıya doğru inerek Mg‟a ulaşınca gaz çıkışı
başlayacağını gözlemleyiniz. Gaz miktarında bir değişme olmuyorsa işleme son vererek büretteki
gazın hacmini ölçerek kaydediniz. Büretin içindeki ve dışındaki su seviyeleri arasındaki farkı
kaydediniz. Termometreyi, ucu büretin ağzına gelecek şekilde behere daldırınız ve sıcaklığı
kaydediniz. Hava basıncından, o sıcaklıktaki suyun buhar basıncını çıkararak Hidrojen gazının
basıncını bulunuz (Tablo-1‟i kullanınız). Gerekli hesaplamaları yaparak Magnezyum‟un atom
ağırlığını bulunuz.
ġekil 3. Saf su ve asit dolu büretin beher içine ters çevrilmesi
36
a) 1. Deneyde bulduğunuz sonuçları aşağıdaki tabloya kaydediniz.
Numune Adı
Ağırlık
Molekül Ağırlığı
Mol Sayısı
Naftalin
ġeker
KCl
Na2CO3
NaOH
Zn parçacıkları
Fe parçacıkları
b) Laboratuar basıncı ve sıcaklığı tespit ediniz. Gerekli eşitlikleri kullanarak hidrojenin
hidrojenin mol sayısını ve magnezyumun atom ağırlığını belirleyiniz.
Mg(k)‟un Kütlesi
H2(g)‟nin Gözlenen Hacmi
Suyun Sıcaklığı
Su Seviyeleri Arasındaki Fark
Ölçülen Sıcaklıkta Suyun Denge Buhar Basıncı
Su Sütununa Eşdeğer Olan Hg Basıncı
Büretteki Gazın Toplam Basıncı
Büretteki H2(g)‟nin Kısmi Basıncı
H2(g)‟nin Normal Şartlar Altındaki Hacmi
İndirgenen H(aq)+ İyonunun Mol Sayısı
İndirgenen H(aq)+ İyonunun Eşdeğer Gram Sayısı
Mg(k)‟un Eşdeğer Gram Sayısı
SORULAR
1. Yukarıdaki deneyde meydana gelen değişimleri fiziksel ve kimyasal olarak tanımlayınız.
2. Mg(k)‟un asitle çözünme reaksiyonunu yazınız ve yorumlayınız.
3. Aynı deney Cu(k) metali ile gerçekleştirilebilir mi, açıklayınız.
37
4. Magnezyumun eşdeğer gram kütlesini tayin etmek amacıyla 0,007 g Magnezyum metali,
seyreltik HCl ile doldurulan gaz büretine yerleştirilmiştir. Deney sonunda eşdeğer gram kütlesi
12,1 g olarak bulunmuştur. 682 mm-Hg‟lık atmosfer basıncı altında ve 18 oC‟de yapılan bu
deneyde su sütunu yüksekliği 40 cm ve suyun bu sıcaklıktaki buhar basıncı 16,5 mm-Hg olduğuna
göre gaz büretinin üstünde toplanan H2 gazının hacmi nedir? (760 mm-Hg = 1030 cm).
Tablo 1. Suyun farklı sıcaklıklardaki buhar basınçları
Sıcaklı
Basınç
Sıcaklı
Basınç
Sıcaklı
Basınç
k
(mm-Hg)
k
(mm-
k
(mm-
(oC)
Hg)
(oC)
Hg)
(oC)
0
4,58
16
13,63
40
55,32
1
4,93
17
14,53
45
71,88
2
5,29
18
15,48
50
92,51
3
5,69
19
16,48
55
118,04
4
6,10
20
17,54
60
149,38
5
6,54
21
18,65
65
187,54
6
7,01
22
19,83
70
233,70
7
7,51
23
21,07
75
289,10
8
8,05
24
22,38
80
355,10
9
8,61
25
23,76
85
433,60
10
9,21
26
25,21
90
525,76
11
9,84
27
26,74
95
633,90
12
10,52
28
28,35
100
760,00
13
11,23
29
30,04
14
11,99
30
31,82
15
12,79
35
42,18
38
DENEY NO : 4
TARİH:
DENEY ADI : STOKĠYOMETRĠ I
DENEYĠN AMACI : Bir ayrıĢma reaksiyonunun stokiyometrik olarak incelenmesi
TEORĠK BĠLGĠ :
Bir ya da birkaç maddenin yeni bir bileşik grubuna dönüştürülmesi işlemine kimyasal
reaksiyon denir. Bir maddenin kimyasal reaksiyona girdiği şu özellikler gözlenerek anlaşılabilir.
a- Renk değişiminin olması
b- Yeni bir ürün olarak katı madde oluşumu
c- Gaz çıkışının olması
d- Isı enerjisi açığa çıkması veya soğurması
Kimyasal reaksiyonlar düz cümlelerle değil kimyasal denklemlerle ifade edilirler. Bir
kimyasal tepkimede tepkenler ve ürünlerin nicel olarak çalışılmasına da stokiyometri denir.
Formüller ve kimyasal denklemlerle ilgili tüm sayısal ilişkileri içerir. Tepkenlerin ya da ürünlerin
birimleri mol, litre, gram ya da diğer bazı birimler cinsinden verilse de tepkime de ürün
miktarlarının hesaplanmasında genellikle mol birimi kullanılmaktadır. Denklemlerdeki ifadeler
genellikle stokiyometrik faktör adı verilen dönüşüm faktörlerine çevrilmektedir ki stokiyometrik
faktör de mol esasına dayanmaktadır. Örneğin;
2 CO(g) + O2(g)
2 CO2(g)
Stokiyometrik katsayılara göre 2 molekül Karbon monoksit (CO(g)), 1 molekül Oksijen
(O2(g)) ile tepkimeye girerek 2 molekül Karbon dioksit (CO2(g)) oluşturur. Mesela burada 4,8 mol
CO(g) gazı tamamen reaksiyona girmiş olsun. Oluşan CO2(g) miktarı için,
Bir kimyasal tepkimede bir madde vardan yok olmaz ve yoktan var edilemez. Bu kimyanın
en temel kanunlarından biridir. Buna göre, reaksiyona giren maddelerin kütleleri toplamı
reaksiyondan çıkan maddelerin kütleleri toplamına eşittir. Buna kütlenin korunumu yasası denir.
39
Kimyasal reaksiyonlarda atomların yer değiştirmesi veya elektron alışverişi ile farklı
özellikte yeni maddeler meydana gelmektedir. Fakat reaksiyona giren maddelerin ve ürünlerin
toplam kütleleri hep sabit olup birbirine eşittir.
Bazı reaksiyonlarda özellikle yanma ve bozunma reaksiyonlarında madde kaybolmuş gibi
düşünülebilir ancak gerçekte kaybolduğu zannedilen madde gaz haline dönüşmüştür.
Yapılacak olan bu deneyde Potasyum kloratın (KClO3) ısıl bozunması incelenecek ve elde
edilen veriler de KClO3‟ün stokiyometrisinin belirlenmesinde kullanılacaktır. Daha sonra da
potasyum klorat ve potasyum klorürde % KClO3 ve % KCl belirlenecektir.
Potasyum Klorat; Potasyum, Klor ve Oksijen elementlerinden oluşan bir bileşiktir ve
molekül ağırlığı 12.55 g/mol‟dür. Yangını artırıcı bir maddedir. Isıtıldığında aşağıda belirtilen
tepkimeye göre ayrışmaktadır.
2 KClO3(k)
2 KCl(k) + 3O2(g)
Burada tepken ve ürünlerin mol sayıları arasındaki bağıntı ise şöyledir;
2 nKClO3 = 2 nKCl = 3 nO2
Tepkime sonunda O2(g) gaz olarak çıkmakta ve ortamda KCl(k) olarak kalmaktadır. Buna
göre kütlesi bilinen bir KClO3 ve KCl karışımını ısıtacak olursak ve ısıtma sonunda kütleyi tekrar
tartarsak kütlenin azaldığın görürüz. Bu azalma, KClO3‟deki Oksijenin yanması sonucunda
ortamdan ayrılmasından kaynaklanmaktadır. Ancak bu bozunma çok yavaş olduğu için MnO2
katalizör olarak kullanılabilir. Katalizörün tepkime başındaki miktarı ile tepkime sonundaki
miktarı aynıdır, yani tepkimede harcanmayıp sadece tepkime hızını artırmaktadır.
1 Adet analitik hassas terazi, 1 adet bek alevi, 1 adet üç ayak, 1 adet amyant tel, 1 adet tüp
maşası, 1 adet deney tüpü, 1 adet spatül, 0,5 g Mangan dioksit, 2 g KClO3, 2 g KCl.
Temiz ve kuru bir deney tüpü önce boş iken tartılır daha sonra 0,5 g Mangan dioksit konulur
ve tüple birlikte tartılır. Tüp bek alevinde kızıl dereceye kadar ısıtılır ve soğutularak tekrar tartım
yapılır. Aynı tüp içerisine spatül ucuyla potasyum klorat bırakılarak tekrar tartma işlemi yapılır.
Tüpün çeperlerine hafifçe vurup sallayarak mangan dioksit ile iyice karışması sağlanır. Karıştırma
işleminden sonra tüp bir sporla 45o‟lik açı ile tutturularak önce yavaş yavaş daha sonra ısıyı
arttırarak yaklaşık olarak 10 dakika ısıtılır (Şekil 1). Oksijenin tamamen uzaklaştığından emin
olmak için bir kibrit çöpü yakılarak deney tüpünün ağız kısmına tutulur.
40
Eğer parlak bir alevle yanma olayı oluyorsa hala Oksijen var demektir. Deney tamamlanınca
bek alevi kapatılarak deney tüpünün soğuması beklenir. Bir tüp maşası ile deney tüpü alınır ve
tartım yapılır. Bu işlemler Potasyum klorat (KClO3) ve Potasyum klorür (KCl) karışımı içinde
uygulanır ve tartım sonuçları not edilir.
ġekil 1. Deney tüpünün bek alevinde tutulması
Boş Tüpün Kütlesi
Tüp ve MnO2 Kütlesi
Tüp, MnO2 ve KClO3 Kütlesi
A
Isıtma Sonundaki Toplam Kütle
Potasyum Kloratın Kütlesi
Açığa Çıkan Oksijenin Kütlesi
Açığa Çıkan Oksijenin Mol Sayısı
Geride Kalan Potasyum Klorürün Kütlesi
Geride Kalan Potasyum Klorürün Mol Sayısı
Klorun Mol Sayısı
Potasyumun Mol Sayısı
Karışımın Kütlesi
Kaybolan Oksijenin Kütlesi
Kaybolan Oksijenin Mol Sayısı
Karışımdaki KCl‟ün Kütlesi
B
Karışımdaki KCl‟ün Mol Sayısı
Karışımdaki KClO3‟ün Kütlesi
Karışımdaki KClO3‟ün Mol Sayısı
KClO3 ve KCl‟ün Kütlece Yüzde Bileşimi
41
SORULAR
1. KClO3 ve KCl‟ün kütlece yüzde bileşimlerini hesaplayınız.
2. Bulduğunuz değerlerden yola çıkarak Kütlenin Korunum Kanununun geçerliliğini
gösteriniz.
3. 2,45 g KClO3 bir süre ısıtıldığında 0,72 g ağırlık azalması olmuştur. KClO3 „ün % kaçı
bozunmuştur ?
4. 3 g KClO3 ve KCl karışımı ısıtıldığında tüpte 2,76 g madde kalmaktadır. Karışımın
yüzdesini bulunuz.
5. 1,225 g KClO3‟ın ısı ile ayrıştırılmasından elde edilecek Oksijenin 665 mm-Hg ve 17
o
C‟deki hacmini bulunuz.
6. Bir Magnezyum örneğinin 0,455 gramı, 2,315 g Oksijen gazı içinde yakılıyor ve
Magnezyum Oksit oluşuyor. Tepkime sonunda 2,015 g Oksijen tepkimeye girmeden
kalıyor. Oluşan Magnezyum oksidin kütlesini hesaplayınız.
7. KNO3 ısıtılınca katı halde potasyum nitrit ile Oksijen gazına ayrışır. 5,09 g KNO3‟ın
ayrışmasından geriye kalan maddenin kütlesini ve açığa çıkan Oksijenin Normal Şartlar
Altındaki hacmini bulunuz.
8. Katalizör nedir ve kimyasal tepkimelerdeki işlevleri nelerdir, açıklayınız.
42
DENEY NO : 5
TARĠH:
DENEY ADI : BĠR HĠDRATTAKĠ SU YÜZDESĠNĠN TAYĠNĠ
DENEYĠN AMACI : Göz taĢındaki su yüzdesini tayin etmek
TEORĠK BĠLGĠ :
Sulu çözeltilerinden kristallendirilen birçok madde, görünüşte kuru görünmelerine karşın
ısıtıldıklarında kütlelerinde bir azalma olur. Bir madde ihtiva ettiği suyu, bünyesinde üç şekilde
tutabilir. Bunlar;
1- Kimyasal Su : Maddenin bileşik halinde iken yapısında bulunan sudur.
Ba(OH)2
BaO + H2O
Mg(HCO3)2
MgCO3 + CO2 + H2O
2 NaHSO4
Na2S2O7 + H2O
2- Higroskopik Su : Higroskopik suya adsorpsiyon suyu da denilmektedir. Katı madde
yüzeyine tutunmuş sudur. Genellikle 110-130 oC arasında uzaklaştırılır. Ancak bunun istisnaları da
bulunmaktadır.
Örneğin;
aktif
kömürde
adsorbe
edilmiş
su
ve
500-600
o
C‟de
uzaklaştırılabilmektedir. Isıtıldıklarında sularını kaybeden bazı yaygın hidratlar; ZnCl 2.6H2O,
CoCl2.6H2O, Na2SO2.10H2O, CaSO4.2H2O.
3- Kristal Suyu : Yapılarında kristal suyu içeren maddelere kristal sulu maddeler denir.
Maddelerin kristal yapısı oluşurken kristal örgüsüne aldığı sudur. Kristal suyunun miktarı çoğu kez
belli olduğundan bu tip suya stokiyometrik suda denilmektedir. Böyle maddelerin stokiyometrik su
ihtiva edebilmeleri için belirli basınçta su buharı ihtiva eden bir atmosferde tutulmaları
gerekmektedir.
Örneğin; 30 oC‟deki buhar basınçları BaCl2.2H2O için 5 mm-Hg, CuSO4.5H2O için 12.5
mm-Hg‟dır.
Bir numune içerisindeki % su miktarı hesaplanırken şu bağıntılar kullanılmaktadır.
43
eşitlikleri ile numunenin bir formül gramı içinde kaç tane su molekülü olduğu hesaplanabilir.
Burada x, tamsayı ya da kesirli bir sayı olabilir.
Örneğin; CuSO4.5H2O, CaSO4.½H2O gibi.
Bir adet Analitik Hassas Terazi, 1 adet kapaklı porselen kroze, 1 adet bek alevi, 1 adet kil
üçgen, 1 adet desikatör, 1 adet kroze maşası, 1 adet spatül, 1 adet cam baget, 1 adet süzgeç kağıdı,
1-1,5 g CuSO4.5H2O
Temizlenmiş ve kurutulmuş kapaklı bir kroze amyant tel üzerine yerleştirilir ve kroze kapağı
yarı açık bir şekilde birkaç dakika ısıtılır. Daha sonra kroze, kroze maşası ile bir kenara alır ve
soğumaya bırakılır. Soğuyan kroze tartılıp tartım değeri bir yere not edilir. Bu işleme iki tartım
arasındaki fark 0,01 g‟dan az oluncaya kadar devam edilir ve kroze sabit tartıma getirilir.
Bir süzgeç kağıdının darası alınır ve üzerine 1-1,5 g kadar CuSO4.5H2O bırakılır ve tartım
değeri kaydedilir. Daha sonra tartım krozeye ilave edilerek tekrar tartım alınır.
Krozenin kapağı hafif açık bırakılarak birkaç dakika ısıtılır ve renk değişimi gözlenir.
ġekil 1. Kapalı Krozenin Isıtılması
Renk değişimi tamamlandıktan sonra kroze maşasıyla kroze alınarak ağzı kapatılır ve
desikatöre yerleştirilir. Kroze oda sıcaklığına kadar soğuduktan sonra tartılır.
44
Daha sonra kapağı kapatılarak yaklaşık 10 dakika kadar ısıtılır ve tekrar desikatörde aynı
şekilde soğutulduktan sonra tekrar tartım alınır. İki tartım arasındaki fark 0,01 g‟dan az oluncaya
kadar bu işleme devam edilir. Renk değişimleri ve tartım sonuçları kaydedilir.
Krozenin Ağırlığı
Kroze ve Kapağının Ağırlığı
Kroze ve Kapağın İlk Isıtmadan Sonraki Ağırlığı
Krozenin Sabit Tartıma Geldikten Sonraki Ağırlığı
Süzgeç Kağıdının Ağırlığı
Süzgeç Kağıdı ve Göztaşının Ağırlığı
Göztaşının Ağırlığı
Kroze ve Göztaşı Ağırlığı
İlk Isıtmadan Sonraki Kroze ve Göztaşının Ağırlığı
İkinci Isıtmadan Sonraki Kroze ve Göztaşının Ağırlığı
Üçüncü Isıtmadan Sonraki Kroze ve Göztaşının Ağırlığı
Sabit Kalan Kroze ve Göztaşının Ağırlığı
Uzaklaşan Suyun Ağırlığı
Uzaklaşan Suyun Mol Sayısı
Susuz Bakır Sülfatın Ağırlığı
Susuz Bakır Sülfatın Mol Sayısı
Bir Mol Susuz Bakır Sülfat Başına Düşen Suyun Mol Sayısı
Hidratın Molekül Formülü ve Renk Değişimi
SORULAR
1. CuSO4‟ın ısıtılması sonucunda gerçekleşen reaksiyonları yazarak yorumlayınız.
2. Bakırsülfatta hidratlaşmış sular iki türlü bağ yapar.Bunlar nelerdir, açıklayınız.
3. 8,51 g MnCl2.xH2O örneği ısıtılarak su uzaklaştırılıyor ve 5,41 g susuz MnCl2 elde
ediliyor. MnCl2.xH2O formülündeki x değerini hesaplayınız.
45
DENEY NO: 6
TARİH:
DENEYĠN ADI: UÇUCU BĠR SIVININ MOLEKÜL KÜTLESĠNĠN BELĠRLENMESĠ I
DENEYĠN AMACI: Uçucu bir sıvının molekül kütlesini tayin etmek
TEORĠK BĠLGĠ:
Laboratuarda kullandığımız gazlar ile atmosferi oluşturan gazlar, basınçları düşük olduğu
sürece (yaklaşık 2 atm‟nin altında) ideal kanununa uyarlar. Gazın basıncı azaldıkça, ideal gaz
kanununun doğruluğunun arttığı gözlenmiştir. Basıncın sıfıra yaklaşmasıyla, her gerçek gaz, bir
ideal gaz gibi davranır ve gazın özellikleri tam olarak hesaplanabilir. İdeal gaz kanununun sınırlı
bir kanun olduğunu söyleyebiliriz. Kanun, basıncın sıfıra yaklaştığı hallerde, yani limit durumlarda
tam geçerlidir.
İdeal gaz denkleminin belli sınırlar arasında geçerli olması, kinetik modelle de uyum
halindedir. Bu modelde, moleküllerin çok küçük oldukları ve (çarpıştıkları an için) birbirleriyle
etkileşmedikleri kabul edilir. Moleküller, belirli hacme sahip oldukları ve birbirlerini itip çektikleri
için, ideal halden sapmalar gözlenir. Moleküller arasındaki itme ve çekme kuvvetleri, moleküller
birbirlerine yakın oldukları zaman, yani yüksek basınçlarda önem kazanır. Çok düşük basınçlarda,
moleküller ortalama olarak birbirinden uzakta olduklarından, moleküller arası kuvvetler önemsiz
hale gelirler. Bu şartlar altında, gerçek bir gaz ideal gaz gibi davranır.
Gerçek gazları, tam olarak inceleyebilmek için, moleküller arası kuvvetleri ve moleküllerin
gerçek hacimlerini dikkate alarak ideal gaz denklemini yeniden düzenlememiz gerekir. Böyle bir
analiz ilk defa 1873 yılında Hollandalı fizikçi J. D. Van Der Waals tarafından yapılmıştır. Van Der
Waals‟in yaklaşımı matematiksel bakımdan basit olmasına rağmen, gerçek gaz davranışlarını
moleküller seviyede açıklayabilmektedir.
Bir gaz molekülünün, içinde bulunduğu kabın çeperine yaklaştığını düşünelim. Komşu
moleküller tarafından uygulanan moleküller arası çekimler, bu molekülün çepere yaptığı etkiyi
yumuşatma eğilimindedir. Bu durumda, ideal bir gaz için beklediğimizden daha düşük bir gaz
basıncı olur.
Bütün sıvıların her sıcaklık ve basınçta molekülleri arasındaki çekim kuvvetinin bir ölçüsü
olan belli buhar basınçları vardır. Bu nedenle sıvı molekülleri arasında çekim kuvvetleri ne kadar
büyükse sıvının buhar basıncı da o kadar düşük, tersi durumda ise o kadar yüksek olur.
Uçucu bir sıvının molekül kütlesini belirlemek için ideal gaz denkleminden faydalanabilir.
İdeal gazı moleküller arası çekim kuvvetinin sıfır olduğu kabul edilen noktasal parçacıklar olarak
tanımlayabiliriz. Gerçekte ise gaz molekülleri arasında az veya çok molekül yapısına bağlı olarak
değişen çekim kuvvetleri mevcuttur.
46
Biz burada sadece uçucu sıvının ideal gaz gibi davrandığını kabul edeceğiz. Buna göre ideal
gaz denklemi P basınç (atm), T mutlak sıcaklık (K) ve n gazın mol sayısı olmak üzere;
P.V = n.R.T
Şeklinde verilebilir. Mol sayısı (n) yerine gazın kütlesi (m) ve molekül ağırlığı (Ma)
arasında;
eşitliği yazılabilir.
İkinci eşitlik ilk denklemde yerine konulursa, MA;
elde edilir.
Buradan bir gazın sabit sıcaklık ve basınçta kapladığı hacim bilinirse, gaz miktarı (n), mol
cinsinden, ideal gaz denklemiyle bulunabilir. Gazın mol sayısı, gaz kütlesinin (m) molekül
ağırlığına (M) bölümüne eşit olduğundan, gaz kütlesi bilinirse n = m/M bağıntısı bilinmeyen mol
kütlesi M için çözülebilir.
R sabiti yukarıdaki üç denklemde de 0,08205 L.atm/mol.K değerine sahiptir. Diğer birimler
kullanıldığında P ve V birimleri de uygun birimler haline dönüştürülmelidir. R sabiti diğer birimler
cinsinden,
R = 1,987 kal/mol.K
R = 8,314 joule/mol.K
R = 8,314. 107 erg/mol.K şeklinde verilebilir.
Beher (500 mL‟lik), termometre, balon (100 mL‟lik), alüminyum folyo, pipet (5 mL‟lik),
uçucu sıvı (görevli tarafından verilecektir).
DENEYĠN YAPILIġI:
1. Temiz ve kuru bir balonu, alüminyum folyo ile birlikte tartılır.
2. Yaklaşık 3 mL uçucu sıvı balona koyduktan sonra, balonun ağzını alüminyum folyo ile
sıkıca kapatılır ve kapağın ortasına bir iğne ile olabildiğince küçük bir delik açılır.
3. 600 mL‟lik beheri suyla doldurulduktan sonra kaynatılır. Kaynayan suyun sıcaklığı ve
atmosfer basıncı okunur.
47
4. Balondaki tüm sıvı balon boynunda sıvı damlacıkları kalmayıncaya dek buharlaştırıldıktan
sonra, balonu kıskaçla alarak bir amyant tel üzerine koyulur. Balondaki gazın tümü
yoğunlaşıncaya kadar balonun soğuması beklenir.
5. Soğuyan balonun dış yüzeyi kurulandıktan sonra kapakla birlikte aynı duyarlılıkta tartılır.
6. Balonu taşıncaya kadar suyla doldurulup, suyun hacmi bir mezürle ölçülür.
VERĠLER:
Balon ve alüminyum kapağın kütlesi
Balon, alüminyum kapak ve yoğunlaşan sıvı kütlesi
Kaynayan suyun sıcaklığı
Atmosfer basıncı
Balon hacmi
İdeal gaz sabiti değeri
SONUÇLAR
Yoğunlaşan sıvı kütlesi
Sıvı buharının yoğunluğu
Yoğunlaşan sıvının mol sayısı
Sıvının mol kütlesi
Sıvının adı
SORULAR
1. İdeal gazın özelliklerini listeleyiniz.
2. İdeal gaz denklemini yazınız ve sözcüklerle ifade ediniz. Denklemdeki her terimin birimlerini
belirtiniz.
3. Van Der Waals kuvvetleri nedir? İzah ediniz.
4. Moleküller arası çekim kuvvetleri nelerdir? İzah ediniz.
48
DENEY NO: 7
TARĠH:
DENEY ADI: GAZLARIN DĠFÜZYONU
DENEYĠN AMACI: Graham’ın Yayınım Yasasından yararlanarak gazların difüzyon
hızlarını belirlemek.
TEORĠK BĠLGĠ:
Gaz moleküllerinin her yöne hızla yayılabilmeleri gazların temel özelliklerindendir. Gazlar
kapladıkları hacim içinde homojen bir dağılım göstermiyorlarsa, derişimin kabın her yerinde eşit
olmasını sağlayacak şekilde hareket ederler. Bir maddenin diğer bir madde içinde dağılmasına
yayılma (difüzyon); özellikle bir gazın küçük bir delikten dış vakuma kaçışına da yayınım
(efüzyon) denir. Yayınım, bir derişim farkı ile başlayabildiği gibi basınç ya da sıcaklık farkıyla da
oluşabilir.
Difüzyon ve efüzyon hızları doğrudan molekül hızları ile orantılıdır. Bu yüksek hızlı
moleküllerin düşük hızlı moleküllerden daha hızlı yayılması demektir ve molekül hızı mol
kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır. Düşük mol kütleli gaz moleküllerinin ortalama hızlarının
yüksek ve mol kütlesinin karekökü ile ters orantılı olması Graham Kanunu olarak bilinir.
Derişik HCl çözeltisi, derişik NH3 çözeltisi, kıskaç, spor, 2 adet tıpa, 2 adet damlalık, pamuk,
cetvel, 2-3 cm çapında ve 40-50 cm boyunda cam boru
DENEYĠN YAPILIġI:
 Cam boru ortasından bir sporla tutturulur. Borunun içine girebilecek büyüklükte iki pamuk
parçası hazırlanır.
 Bunlardan birine 3 damla derişik HCl diğerine ise 3 damla derişik NH3 damlatılır ve hemen
pamuk parçaları aynı anda borunun iki ucundan içeri itilir. Borunun uçları tıpa ile kapatılır.
49
 Bir dakika kadar sonra borunun içinde beyaz bir duman oluştuğu görülür. Beyaz dumanı
daha iyi gözleyebilmek için gerekirse borunun arka tarafına siyah bir cisim konur.
 Beyaz dumanın ilk görüldüğü yer işaretlenir. Bu noktanın pamuklara olan uzaklığı yani her
bir gazın aldığı yol ölçülür. Gazların aldıkları yol, difüzyon hızlarıdır.
Deney üç kez tekrarlanır ve ortalama değer hesaplanır.
1.Deney
2. Deney
3. Deney
Ortalama
Aldığı yol (cm)
Aldığı yol (cm)
Aldığı yol (cm)
Aldığı yol (cm)
XHCl
XNH3
D : Dağılma hızı (ya da gazların aldıkları yol)
M : Maddenin molekül ağırlığı olmak üzere;
D HCl
D NH 3
oranı
M NH 3
M HCl
oranı ile karşılaştırılır.
SORULAR
1. Cam boru içerisinde oluşan beyaz dumanı nasıl açıklarsınız?
2. Beyaz dumanın borunun hangi ucuna daha yakın olmasını beklersiniz? Nedenini
açıklayınız.
50
Deney No: 8
TARĠH:
DENEYĠN ADI: DAMITMA (DESTĠLASYON) VE SU BUHARI DESTĠLASYONU
DENEYĠN AMACI: Bir maddeyi damıtma yoluyla saflaĢtırmak, bilinmeyen bir numunenin
molekül kütlesini su buharı destilasyonu ile belirlemek.
TEORĠK BĠLGĠ:
Laboratuar çalışmalarında elde edilen bileşiklerin ayırma ve saflaştırma yöntemlerinden en
önemlisi damıtmadır. Her sıvı ve katının bir buhar basıncı vardır ve sıvı sabit basınçta (örneğin
atmosfer basıncında veya indirgenmiş basınçta yani vakumda) ısıtılırsa buhar basıncı verilen ısı ile
orantılı olarak artar. Sıvının buhar basıncı, dış basınca eşit olduğu andan itibaren sıvı kaynamaya
başlar. Buhar basıncının dış basınca eşit olduğu sıcaklığa, sıvının kaynama sıcaklığı veya kaynama
noktası denir. Kaynama noktasında olan bir sıvıya daha fazla ısı verilirse sıvının sıcaklığı artmaz,
ancak verilen ısı sıvının buhar haline dönüşmesini sağlar ve sıcaklık, sıvının tamamen buhar halinde
uzaklaşmasına kadar sabit kalır.
Sıvıların yukarıda açıklandığı şekilde ısı yardımı ile buhar haline dönüşmesi, bu buharın da
tekrar yoğunlaştırılarak sıvı haline dönüştürülmesi suretiyle saflaştırılmasına damıtma denir.
Damıtma üç amaçla yapılar.
i. Basit damıtma, bir sıvının içerdiği yüksek kaynama noktalı safsızlıklardan kurtarılması için
yapılır. Aynı zamanda, kaynama noktaları farklı olan sıvıların ayrılması içinde kullanılır.
ii. Ayrımsal (fraksiyonlu damıtma), kaynama noktaları yakın olan sıvıların ayrılması için
yapılır.
iii. Su buharı damıtması, su ile karışmayan bir sıvının kaynama noktasından daha düşük
sıcaklıkta damıtılması için yapılır.
Tek bir sıvının veya sıvı karışımlarının damıtılması, kısaca basit damıtma ve ayrımsal
damıtma atmosfer basıncında veya indirgenmiş basınçta (vakum) yapılabilir. Sıvı veya karışımdaki
sıvılar kaynama sıcaklığında bozunmuyorsa atmosfer basıncında damıtma ile saflaştırılırlar ve işlem
adi damıtma olarak isimlendirilir. Eğer, kaynama sıcaklıkları yüksekse veya bu sıcaklığa gelmeden
bozunuyorlarsa, sıvılar üzerlerindeki basınç (dış basınç) düşürülerek damıtılır ve işlem indirgenmiş
basınçta damıtma (vakumda damıtma) olarak isimlendirilir.
51
ġekil 8a. Destilasyon düzeneği
ġema 1. Damıtma İşleminin Amacına Göre Damıtma Türleri
Destile edilecek karışım destilasyon cihazın konarak ısıtılır. Sıvı buharı soğuk su ile soğutulan
bir soğutucudan geçirilerek tekrar yoğunlaştırılır ve toplama kabında toplanılır. Bu maddeye destilat
denilir. Destilatın aynı kapta toplanması işlemine sıcaklık aynı kaldığı müddetçe devam edilir.
Sıcaklığın değişmeden kalması, istenen maddenin destilasyonunun devam etmekte olduğunu
gösterir.
52
SU BUHARI DESTĠLASYONU
Hemen hemen bütün sıcaklıklarda suda çözünmeyen veya az çözünen katran, yağ ve benzeri
bileşiklerin ayrılmasında ve kaynama noktalarında bozunana ürünlerin özelliklerini kaybetmeden
elde edilmesinde su buharı destilasyonu uygulanır. Saflaştırılacak maddelerin oda sıcaklığında sıvı
halde bulunmaları gerekmektedir. Su buharının varlığında ısıtma, bileşiğin daha düşük sıcaklıkta
saflaştırılmasını sağlar.
Birbiriyle karışmayan sıvılardan meydana gelen sistemlerin buhar basıncı, bileşenlerin saf
haldeki buhar basınçlarının toplamına eşittir. Bu nedenle böyle bir sistemin kaynama noktası,
bileşenlerin kaynama noktasından daha düşük olur. Bundan faydalanarak kaynama noktası yüksek
olan ve suyla karışmayan birçok bileşiğin içerisinden su buharı geçirerek daha düşük sıcaklıkta
damıtmak mümkündür.
Su ve su ile karışmayan bir sıvı (A) birlikte ısıtılacak olursa, su ile A sıvısının buhar
basınçları toplamı, atmosfer basıncına eşit olduğu anda karışım kaynamaya başlar. Bu andaki
basınç;
Patm = Psu + PA
Mademki gazların basıncı, birim hacimdeki molekül sayısı ile doğru orantılıdır (Avagadro
ilkesi), o halde PA/Psu oranı da verilen hacimdeki su ve A moleküllerinin sayısı ile doğru orantılı
olacaktır. Yani;
Eğer Wsu ve WA, belirli miktarda buhar içindeki su ve A maddesinin ağırlığını gösteriyor ve
Msu ile MA bunların molekül ağırlığını gösteriyorsa;
şeklinde yazılır. Buradan da;
53
ġekil 8b. Su Buharı destilasyon Düzeneği
Etil alkol, destilasyon düzeneği, bunzen beki, erlen (4x50 mL)
DENEYĠN YAPILIġI
Öncelikle basit bir destilasyon cihazı kurulur (Şekil 8a). Çözelti halinde bulunan etil alkol ile
suyun birbirinden ayrılması işlemi gerçekleştirilecektir. Destilasyon balonuna 10 mL etil alkol ve
50 mL saf su konularak iyice karıştırılır. Destilasyon için gerekli olan bağlantılar yapılır. 10 mL
hacminde destilat bir mezürde toplanır. Bu arada destilasyon sıcaklığı kaydedilir. Daha sonra
destilleme işlemine devam edilir. Yeniden 10 mL hacminde destilat alınır ve yine sıcaklık
kaydedilir. Benzer şekilde üçüncü ve dördüncü defa 10‟ar mL‟lik destilatlar ayrı ayrı erlenlerde
toplanır.
Deney düzeneği Şekil 8b‟de görüldüğü gibi hazırlanır. Damıtma balonuna 50 mL molekül
ağırlığı belirlenecek madde ve 15 mL su konur. Suyun bulunduğu balondan, maddenin bulunduğu
destilasyon balonuna buhar sağlayan boru başlangıçta açıktır. Su ısıtılmaya başlanır ve bu borudan
kuvvetli buhar çıkışı başlayınca buru birleştirilir. Buhar balonun altındaki bekin alevi, saniyede bir
damla akacak şekilde ayarlanır.
Deneye başlamadan önce iyice temizlenmiş ve tamamen kurutulmuş 4 adet mezür hazırlanır.
Her bir mezür 15 mL destilat toplanıncaya kadar bekletilir ve dolunca mezür değiştirilir. Damıtma
başladıktan sonra, sıcaklık dakikada bir kaydedilmelidir.
54
Her bir mezürde destile olmuş su ve organik maddenin hacimleri kaydedilir. Sıcaklık,
birdenbire suyun kaynama noktasına yükselir ki, bu anda damıtmaya son verilir. Değerler alındıktan
sonra, gerek mezürdeki gerekse damıtma balonundaki örnekler bir ayırma hunisine alınarak sudan
ayrılır ve madde, örnek atıkları şişesine konulur.
1. Gözlemlerinizi yazıp sebeplerini tartışınız.
2. Balondaki sıvı kaynamaya başlamadan önceki ve kaynamaya başladıktan sonraki
sıcaklıklar arasında nasıl bir ilişki gözlediniz.
3. Deney sonucunda karışımın saflaştırılması gerçekleştirilmiş midir? Elde ettiğiniz verilere
göre sonuçları karşılaştırınız.
SORULAR
1. Bu deney destilasyon işleminden başka bir metotla yapılabilir mi?
2. Buhar basıncı, buharlaşma entalpisi, kaynama noktası kavramlarını tanımlayınız.
3. Sıcaklık artışı ile buhar basıncı ve buharlaşma entalpisinin nasıl değişeceğini tartışınız.
55
DENEY NO: 9
TARĠH:
DENEY ADI: DONMA NOKTASI ALÇALMASI
DENEYĠN AMACI: Donma Noktası alçalmasının bir çözeltideki çözünen madde miktarıyla
nasıl değiĢtiğini incelemek
TEORĠK BĠLGĠ:
Herhangi bir kimyasal madde bir sıvı çözücü içerisinde çözüldüğünde, çözücünün donma
noktasında her zaman bir azalma gözlenir. Bu durum maddenin koligatif özellikleri ile ilgilidir.
Koligatif özellikler çözünen maddenin tanecik sayısına bağlı olup çözünenin cinsine bağlı değildir.
Donma noktası alçalması çözelti derişimine yani çözünenin tanecik sayısına ve çözücünün cinsine
bağlıdır. Bir çözeltinin donma noktası alçalması (ΔTf), çözeltinin molalitesi (m) ile çözücünün
donma noktası düşmesi sabiti (Kf) çarpımından hesaplanabilir. Kf‟nin birimi oC.m-1 dir. Bu değer 1
molal çözeltinin donma noktası alçalması olarak düşünülebilir. Molalite 1 kg çözücüde çözünen
maddenin mol sayısıdır.
ΔTf = Kf x m
10 g naftalin, 5 g kükürt, termometre, geniş cam tüp, 250 mL‟lik cam beher, tel, iki delikli
tıpa, spor ve kıskaç, üç ayak, ispirto ocağı.
DENEYĠN YAPILIġI:
56
 Şekildeki düzenek kurulur. 10 g naftalin hassas olarak tartılıp dikkatlice deney tüpüne
koyulur. İki delikli mantar tüpe takılır ve deliklerden birine termometre diğerine de
karıştırıcı tel takılır. Tüp içinde su bulunan beherin içine yerleştirilir.
 Bütün naftalin eriyinceye kadar (yaklaşık 90 oC‟ye kadar) su dolu beher yavaş yavaş ısıtılır
(naftalin 85 oC‟de erir).
 Beherin altından ispirto ocağı çekilir ve söndürülür. Sıvı naftalini sürekli olarak karıştırırken
her 30 saniyede bir sıcaklık 75 oC‟a düşene kadar sıcaklık okumaları kaydedilir.
 5 g kükürt hassas olarak tartılıp, soğuyup katılaşmış olan naftalinin üzerine boşaltılır.
Termometre ve karıştırıcı da yerleştirildikten sonra, tüpün içindekiler tamamen eriyinceye
kadar su dolu beheri tekrar ısıtılır. Yukarıda belirtilen işlemlerin aynısı erimiş karışım için
de uygulanır.
HESAPLAMALAR:
1. Hem naftalin hem de naftalin + kükürt karışımı için sıcaklık-zaman (donma) grafiğini
çizilir ve bu eğrilerden donma noktaları belirlenir. Naftalin için Kf = 6,8 dir. Çözeltinin molalitesi
hesaplanır.
2. Molalite, çözünen(kükürt) ve çözücünün(naftalin) kütlelerinden faydalanılarak kükürtün
molekül ağırlığı bulunur. Kükürtün MA = 32 g/mol‟dür.
3. Çözeltinin molalitesinden faydalanılarak kükürdün molekül formülü S8 olduğu bilindiğine
göre kükürdün gerçek mol kütlesi bulunur. Kükürdün deneysel olarak bulunan mol kütlesi ile
gerçek mol kütlesi karşılaştırılarak deneyin % hatası hesaplanır.
SORULAR
1. Sıcaklığa karşı zaman grafiğinde yatay kısım neden oluşur?
2. Moleküler yapılı maddeler için ∆Td = Kd . m formülü ile hesaplanırken, iyonik maddeler
için bu formül neden geçersizdir?
57
DENEY NO: 10
TARĠH:
DENEYĠN ADI: ÇÖZÜNÜRLÜK VE SAFLAġTIRMA
DENEYĠN AMACI: Bir karıĢımdaki maddeleri çözünürlük farklarından yararlanarak
saflaĢtırmak ve çözünürlük değerlerini bulmak.
TEORĠK BĠLGĠ:
Homojen karışımlara çözelti denir. Birbirleriyle her oranda karışarak homojen bir sistem
oluşturulabilen karışımlar (alkol-su) çok yaygın değildir. Genellikle belirli bir sıcaklıkta belli bir
miktar çözücü içerisinde çözünebilecek madde miktarı sınırlıdır. Bu sınıra ulaşıldığında eklenen
maddenin fazlası çözünmeden kalır ve çözünmeden kalan çözünen ile çözünmüş haldeki çözünen
arasında bir denge vardır. Böyle bir çözeltiye doymuş ya da doygun çözelti, bu duruma da
doygunluk denir. Çözücünün çözebileceği madde miktarı az ise buna da seyreltik yani doymamıĢ
çözelti denir. Çözeltinin birim hacminde ya da çözücünün birim kütlesinde çözünen madde
miktarına derişim denir.
Çözeltilerin Sınıflandırması:
Çözücü ve Çözünene Göre Sınıflandırma;
i. Katı-Sıvı Çözeltileri: Bir katının bir sıvıda çözünmesiyle hazırlanan çözeltilerdir(Tuzlu
su, şekerli su, bazlı su, v.s.).
ii. Sıvı-Sıvı Çözeltileri: Bir sıvının başka bir sıvıda çözünmesiyle oluşan homojen
karışımlardır(Kolonya, alkol+su, v.s.).
iii.Katı-Katı Çözeltileri: Bir katının başka bir katı içerisinde homojen dağılmasıyla oluşan
homojen karışımlardır. Bütün alaşımlar katı-katı çözeltileridir(Lehim, çelik, tunç, v.s.).
iv. Gaz-Gaz Çözeltileri: En az iki gaz karışımıdır. Bütün gaz karışımları homojendir ve
çözeltidir(Hava, tüp gaz, v.s.).
v. Gaz-Sıvı Çözeltileri: Bir gazın bir sıvıda çözünmesiyle oluĢan homojen
karıĢımlardır (Kola, gazoz, v.s.).
DeriĢime Göre Sınıflandırma;
i. Seyreltik Çözeltiler: Çözücü çözebileceğinden az miktarda maddeyi çözmüşse doymamış
ya da seyreltik çözeltidir.
ii. Doymuş Çözelti: Çözücü çözebileceği kadar maddeyi çözmüşse doymuş çözeltidir.
iii. Aşırı Doymuş Çözeltiler: Çözücü çözebileceğinden fazla maddeyi çözmüşse aşırı doymuş
çözeltidir.
58
DeriĢim ve deriĢim çeĢitleri
Bir çözeltinin birim hacminde çözünen maddenin gram cinsinden miktarıdır. Belirli bir miktar
çözelti
veya
çözücüde
çözünen
madde
miktarına
derişim
denir.
Kütlece % Derişim: Bir çözeltinin 100 gramında çözünen maddenin gram cinsinden
miktarıdır.
Sabit sıcaklık ve basınçta birim hacim ya da kütle çözücüde çözünebilen maksimum madde
miktarına çözünürlük denir. Çözünürlük çözücünün ve çözünenin yapısına, sıcaklığa ve basınca
bağlıdır. Bir maddenin çözünürlüğü aşağıdaki esaslara dayanarak belirlenebilir.
1. Kütle ölçüm yöntemi (Gravimetri): Çözünürlüğü saptanacak maddenin doygun çözeltisi
tartılır ve çözücü uçurularak kalan madde tartılıp çözünürlük bulunur.
2. Hacim ölçüm yöntemi (Volumetri): Titrasyon metodu kullanılarak çözünürlük bulunur.
3. Elektrometri: Diğer iki teknikle çözünürlük bulunamıyorsa bu metot kullanılır. Bu metotta
çözeltinin iletkenliği (kondüktometri) ölçülmesiyle çözünürlük saptanır.
Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler
i. Çözücü ve çözünenin cinsi: Her madde her maddede çözünmez. Organik bileşikler organik
çözücüde inorganik bileşikler inorganik çözücüde çözünürler. Polar bileşikler polar çözücüde,
apolar bileşikler apolar çözücüde çözünürler. Örneğin naftalin suda çözünmez fakat benzende
çözünür.“Benzer benzeri çözer”.
ii.Sıcaklık: Sıcaklığın maddelerin çözünürlüğüne etkisi, doygun çözelti hazırlarken alınan ya da
verilen ısıya bağlıdır. Az miktarda bir maddenin doygunluğa yakın bir çözelti içinde çözünmesi
sırasında ısı alınırsa endotermiktir. Eğer ısı veriliyorsa bu olay da ekzotermiktir. Sıvı ve katı
maddelerin hacimleri basınçla çok az değiştiğinden bu tür maddelerin sıvılardaki çözünürlüğüne
basıncın etkisi çok azdır. Bununla birlikte gazların çözünürlüğü basınçtan oldukça etkilenir.
William Henry‟nin 1803 yılında ilk kez bulduğu ve kendi adını verdiği yasaya göre “Belli bir
sıcaklıkta bir gazın bir sıvıdaki çözünürlüğü gazın kısmi basıncı ile doğru orantılıdır”.
59
Henry yasası sadece seyreltik çözeltilerde ve düşük basınçlarda geçerlidir. Bu yasaya göre bir
ideal gazın Xi çözünürlüğü, Pi kısmi basıncına bağlı olarak Hi, bu gazın Henry sabiti olmak üzere
Xi= HiPi (T,sabit) şeklinde) yazılabilir.
Endotermik çözünen maddelerin çözünürlüğü artan sıcaklıkla artar. Ekzotermik çözünen
maddelerle durum tam tersidir. Fakat maddelerin çözünürlüğünün sıcaklıkla değişimi ile ilgili genel
bir kural yoktur. Her bir maddenin çözünürlüğünün sıcaklıkla değişimi deneysel olarak bulunabilir.
Örneğin KNO3‟ün çözünürlüğü sıcaklıkla üstel olarak arttığı, NaCl‟nin ise çözünürlüğünün çok az
değiştiği, Na2SO4.10H2O‟nun ise önce üstel olarak arttığı sonra çok yavaş bir şekilde azaldığı
gözlenmiştir. Bu maddeler için çözünürlüğün sıcaklıkla değişim grafiği Şekil 10a‟daki gibidir.
ġekil 10a. Bazı tuzlar için çözünürlüğün sıcaklıkla değişimi.
iii. Basınç:
Basınç
değişimi
katıların
çözünürlüğünü
etkilemediği
halde
gazların
çözünürlüğünü doğru orantılı olarak etkiler.
Ayrımsal Kristallendirme;
Birbiri içinde çözünmüş maddeleri ayırmak için birçok yöntem kullanılabilir, bunlardan bir
kaçı; damıtma, ekstraksiyon, ayrımsal kristallendirme, evoparasyondur. İki katı maddeyi
ayırabilmek için kullanılabilecek bir
yöntem de ayrımsal kristallendirmedir. Ayrımsal
kristallendirme daha çok maddedeki safsızlıkları ayırmak için kullanılır. Bu yöntem, bir katının
belli bir çözücüde sıcakta çözünüp soğukta çözünmemesi temeline dayanır. Bu yöntemi uygulamak
için ayrılmak istenen iki maddeden birinin daha az, diğerinin daha çok çözündüğü bir çözücü
seçilmelidir. Saflaştırılacak olan katı sıcak bir çözücüde çözülür ve daha sonra bu sıcak karışım
süzülerek çözünmeyen safsızlıklar ayrıldıktan sonra, çözelti soğutularak kristallendirmeye bırakılır.
İdeal olarak istenen madde kristal halde, çözünen safsızlıklar ise ana çözeltide çözünmüş halde
60
ayrılarak elde edilir. İşlemin sonunda kristaller bir süzgeç kağıdı yardımıyla toplanarak kurutulur.
Eğer tek bir kristallendirme işlemi saflaştırmayı sağlamıyorsa, başka bir çözücü kullanarak ikinci
saflaştırma işlemi yapılır.
20 g CuSO4.5H2O, 9 g K2Cr2O7, 5 g NaCl, 11 g (NH4)2SO4, 8 g K2CrO4, 3 g K2SO4 , Deney
tüpü, 600 mL lik beher, 10 mL lik mezür, Kıskaç, Termometre, Baget, Karıştırıcı tel, Tıpa (2),
Süzgeç Kağıdı, Huni.
DENEYĠN YAPILIġI
ġekil 10b. Deney düzeneği
1. Bir deney tüpü ile bu tüpe uygun bir tıpa alın. Tıpanın deliğinden tel karıştırıcıyı geçirin.
2. Yukarıdaki maddelerden birini belirtilen kütlede tartın ve iyice toz haline getirdikten sonra
tüpe koyun. Üzerine 10 mL damıtık su ekleyin.
3. Tel karıştırıcısı takılmış tüpü kıskaçla spora tutturun ve tüpteki çözelti tümüyle su içinde
kalacak biçimde içi su dolu behere daldırın.
4. Termometreyi önce bir tıpadan geçirin, sonra bu tıpayı spora kıskaçla tutturun.
5. Termometreyi suya daldırın ve haznesi tüpe yakın bir konumda olacak şekilde cam çeperlere
dokundurmadan sabitleştirin.
61
6. Su sıcaklığını denetleyin. Diğer taraftan su sıcaklığının beherin her tarafında aynı olması
için suyu bir çam çubukla karıştırın.
7. Beherin dışına tüpte çözünmeden kalan tuz yüksekliğini işaretlemek için bir milimetrelik
kağıt şerit yapıştırın.
8. Yukarıda anlatılan şekilde deney düzeneğini kurun. Suyu kaynama sıcaklığına kadar ısıtan,
bu arada tüpteki çözeltiyi tel karıştırıcı ile arada bir karıştırın.
9. Isıtmayı durdurun ve tüp içindeki tel karıştırıcıyı yukarıya çekerek 10 dakika çözünmeyen
tuzun çökmesini bekleyin. Çökme işlemi tüpe yavaş yavaş vurularak hızlandırılabilir. Tuzun
tümü çözünmüşse ya yanlış tuz alınmış ya da tartımda hata yapılmıştır.
10. Beherdeki suyu sürekli karıştırın. Sıcaklık 85 oC‟ye düştüğünde kağıt şeride çözünmeden
kalan tuz yüksekliğini işaretleyin ve işaretin yanına o andaki sıcaklığı kaydedin.
11. Karıştırarak soğutma işlemini sürdürün ve 70 oC, 55 oC, 40 oC ve 25 oC için de çözünmeden
kalan tuz yükseklikleri ile yüksekliklerin ölçüldüğü andaki sıcaklıkları kaydedin.
12. Beherdeki suyu soğutmak için denetimli olarak soğuk su eklenebilir.
13. Yaklaşık 25 oC‟de çözünmeden kalan tuzu tartılmış bir süzgeç kağıdı kullanarak süzün.
14. Süzülen tuzu etüvde kurutarak süzgeç kağıdı ile birlikte tartın.
Tüpü yeniden aynı konumda behere yerleştirin ve 25 oC için işaretlenen çözünmeden kalan
tuz yüksekliğine kadar su ile doldurun. Bu suyun hacmini mezürle ölçün. İşlemi diğer sıcaklıklar
için işaretlenen yükseklikler için yineleyin.
Tuzun adı, formülü
Toplam tuz kütlesi
Çözücü (su) kütlesi
Süzgeç kağıdı kütlesi
Süzgeç kağıdı ve 25 oC‟de çözünmeden kalan tuz kütlesi
Farklı sıcaklıklarda çözünmeden kalan tuz hacmi
Sıcaklık / oC
25
40
55
70
85
Hacim / mL
62
 5 oC‟de çözünmeden kalan tuz kütlesi
 25 oC‟de tuz kütlesi
 25 oC‟de kalan tuzun görünür yoğunluğu
 Çizelgede istenen değerlerini hesaplayın
Sıcaklık / oC
25
40
55
70
85
Çözünmeden kalan tuz kütlesi / g
10 mL suda çözünen tuz kütlesi / g
100 mL suda çözünen tuz kütlesi / g
 Sıcaklığa karşı 100 mL suda çözünen tuz kütlesi grafiğini çiziniz.
63
DENEY NO: 11
TARĠH:
DENEY ADI: REAKSĠYON HIZI VE HIZ SABĠTĠNĠN BELĠRLENMESĠ
DENEYĠN AMACI: Kimyasal bir reaksiyonun hızına konsantrasyonun etkisini incelemek ve
reaksiyonun hız sabitinin grafik metoduyla belirlenmesi
TEORĠK BĠLGĠ:
Bir tepkimenin hızı, bir tepkenin ne kadar hızla tüketildiğinin veya bir ürünün hangi hızda
oluştuğunun bir ölçüsüdür. Hız, birim zamanda ürün ya da girenlerden birinin konsantrasyonundaki
değişim olarak ifade edilebilir. Reaksiyona giren toplam molekül sayısı reaksiyonun
molekülaritesini, reaksiyon hız denkleminde yer alan konsantrasyonların üstlerinin toplamı
reaksiyon mertebesini verir. Bir tepkimenin hızı, eğer tepken derişimLerine bağlı değilse sıfırıncı
dereceden, tepken derişimLerinin birinci kuvvetine bağlı ise birinci derecedendir. Daha yüksek ve
kesirli (tamsayı olmayan) tepkime dereceleri de vardır.
Birinci mertebeden bir reaksiyon
A
Ürünler
şeklinde gösterilebilir. Bu reaksiyonda A maddesinin başlangıç konsantrasyonu a, t anına kadar
meydana gelen ürünlerden birinin konsantrasyonu x ile gösterilirse t anında ortamda A maddesinden
a-x kadar kalacaktır. Reaksiyon hızı A maddesinin konsantrasyonu ile orantılı olduğuna göre;
dx
 k1 a  x 
dt
eşitliği yazılabilir. k1 değerine birinci mertebeden reaksiyon hız sabiti adı verilir. t = 0 anında
ürünün konsantrasyonunun sıfır olduğu (x = 0) göz önüne alınarak bu denklem integrali alınırsa;
ln
a
 k1t
ax
eşitliği elde edilir. Hız sabiti tayin etmek için ln
a
ile t arasında grafik çizilir. Elde edilen
ax
doğrunun eğimi k1 değerine eşittir. Birinci mertebe hız sabitinin birimi s-1‟dir.
Reaksiyona giren maddenin başlangıç konsantrasyonunun yarıya inmesi için gereken zamana
yarılanma süresi (t1/2) adı verilir. Bu süreyi hesaplamak için yukarıdaki denklemde x yerine a/2
konulur ve gerekli işlemLer yapılarak yarılanma süresi için;
t1 2 
ln 2 2,303 log 2 0,693


k1
k1
k1
64
bağıntısı elde edilir. Bu eşitlikten de anlaşılacağı gibi birinci mertebe bir reaksiyon için yarılanma
süresi başlangıç konsantrasyonundan bağımsızdır.
Birinci mertebe bir reaksiyon için genel denklem
ln
At
A0
 kt
şeklinde ifade edilir. Burada [A]t A maddesinin t anındaki konsantrasyonu ve [A]0 A maddesinin
başlangıç konsantrasyonudur. Bu denklem
lnAt  lnA0  kt şeklinde düzenlenebilir. ln[A]t‟nin t‟ye karşı çizilen grafiğinin eğiminden
reaksiyon hız sabiti hesaplanabilir.
İkinci mertebe bir reaksiyon için
Ürünler
A+B
şeklinde gösterilebilir. Burada A ve B maddelerinin başlangıç konsantrasyonları sırasıyla a ve b, t
anına kadar meydana gelen ürünlerden birinin konsantrasyonu x ile gösterilirse t anında reaksiyon
sisteminde (a-x) kadar A maddesi, (b-x) kadar da B maddesi bulunur ve reaksiyon hızı;
dx
 k 2 a  x 
. b  x
dt
şeklinde yazılır. Burada k2 ikinci mertebeden hız sabitidir. A ve B maddelerinin başlangıç
konsantrasyonları birbirine eşit (a=b) alınırsa bu denklem
dx
2
 k 2 a  x  şeklinde yazılabilir. t=0 anında x=0 olduğu göz önüne alınarak bu eşitliğin
dt
integrali alınırsa,
1
1
  k 2t
ax a
veya
x
 k 2t
aa  x 
denklemi elde edilir.
Yarılanma süresi, birinci mertebeden reaksiyonlarda olduğu gibi hız denkleminde x yerine a/2
konularak hesap edilir.
t1 2 
1
ak 2
Bu bağıntıdan anlaşılacağı gibi, reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonlarının eşit olduğu
hallerde ikinci mertebeden reaksiyonların yarılanma süreleri başlangıç konsantrasyonu ile ters
orantılıdır.
GEREKLĠ MALZEMELER:
0,1 M KIO3 çözeltisi (Potasyum İyodat), nişasta, 0,1 M NaHSO3 çözeltisi (Sodyum Bisülfit), Saf
Su, Deney Tüpü, Pipet, Beher.
65
DENEYĠN YAPILIġI:
Konsantrasyonun reaksiyon hızına olan etkisi, reaktantlardan birinin konsantrasyonu sabit
tutularak, diğerinin konsantrasyonu değiştirilerek gözlenebilir. Deney oda sıcaklığında
gerçekleştirilecektir.
A çözeltisi: 0,1 M KIO3 çözeltisi
B çözeltisi: 0,1 M NaHSO3 çözeltisi
İndikatör: Nişasta çözeltisi
Reaksiyonun ilk kademesi aşağıdaki şekilde gerçekleşir.
IO3- + 3HSO3-
I- + 3SO42- + 3H+
Oluşan I- iyonları reaksiyona girmemiş IO3- iyonları ile aşağıdaki şekilde I2 oluşturmak üzere
reaksiyon verir.
5I + 6H+ + IO3-
3I2 + 3H2O
Nişasta çözeltisi moleküler iyotun ayıracıdır ve moleküler iyot ile nişasta mavi renk oluşturur.
Oluşan renk ile reaksiyonun bu kademesi belirlenir. Nişasta çözeltisi kullanılmamış ise, moleküler
I2, I- iyonları ile aşağıdaki denkleme göre sarı-kahverengi I3- kompleksini oluşturur.
I2 + I-
I3-
0,1 M KIO3 çözeltisinden su ile seyrelterek 5 deney tüpüne
1. 10,0 mL KIO3 + 0,0 mL H2O
2. 8,0 mL KIO3 + 2,0 mL H2O
3. 6,0 mL KIO3 + 4,0 mL H2O
4. 4,0 mL KIO3 + 6,0 mL H2O
5. 2,0 mL KIO3 + 8,0 mL H2O
Şeklinde, toplam hacim 10,0 mL olma koşuluyla bir seri çözelti hazırlanır. Farklı 5 tüpe de 10,0‟ar
mL NaHSO3 çözeltisinden konur ve üzerlerine ikişer damla nişasta çözeltisi damlatılır. KIO3
çözeltisinin değişik konsantrasyonları ile NaHSO3 çözeltileri sırayla karıştırılır. Çözeltiler sıra ile
karıştırılırken her biri için kronometre çalıştırılıp mavi rengin görüldüğü süre belirlenir ve
kaydedilir. Aynı deney NaHSO3 çözeltilerine nişasta ilave edilmeksizin yapılır ve I3- kompleksinin
oluşum süreleri belirlenip kaydedilir.
NiĢasta Çözeltisi: Nişasta iyot ayıracıdır. Nişasta çözeltisi saf suda ve sıcakta hazırlanır.
66
SONUÇLARIN DEĞERLENDĠRĠLMESĠ:
1. Milimetrik kağıda her iki deneme için konsantrasyon (KIO3)-zaman grafikleri çizilir.
2. Reaksiyonun 1. mertebeden bir reaksiyon olduğu bilindiğine göre ln[A]-t grafiği çizilerek
grafiğin eğiminden reaksiyon hız sabiti belirlenir.
3. Her konsantrasyon için reaksiyon hız sabiti hesaplanır (V= kx[A])
4. Reaksiyon hızına konsantrasyonun etkisi tartışılır.
SORULAR:
1. Nitrosil klorür, NOCl, aşağıdaki denkleme göre NO ve Cl2 gazına bozunmaktadır.
2NOCl(g)
2NO + Cl2(g)
[NOCl]
0,10
0,20
0,30
Hız(mol/L.s)
8,0x10-10
3,20x10-9
7,2x10-9
Hız denklemini ve hız sabitini belirleyiniz.
2. 2NO(g) + 2H2(g)
N2(g) + 2H2O(s) reaksiyonu ile N2 elde edilmektedir. Bu
reaksiyon için tabloda verilen değerleri kullanarak, reaksiyonun hız denklemini, hız sabitini
ve mertebesini hesaplayınız.
N2 Oluşumu
Deney No
[NO]
[H2]
1
0,60
0,15
0,075
2
0,60
0,30
0,15
3
0,60
0,60
0,30
4
1,20
0,60
1,20
Hızı(M/saat)
NO2 (g) + O2 (g) reaksiyonunun farklı sıcaklıklardaki hız sabitleri
3. NO(g) + O3 (g)
t(oC)
k(1/M.s)
10
9,3 x 106
30
1,25 x 107
67
tabloda verilmiştir.
Bu bilgileri kullanarak reaksiyonun aktivasyon enerjisini hesaplayınız.
 k  E  T  T2 

ln  1   a  1
 k 2  R  T1 .T2 
4. 2A + 2B
Ürünler
Reaksiyonunda deney sonuçları tabloda gösterilmiştir. Reaksiyonun hız denklemini ve hız sabitini
hesaplayınız.
Deney No
[A]
[B]
Hız (M/s)
1
0,40
0,20
5,6 x 10-3
2
0,80
0,20
5,6 x 10-3
3
0,40
0,40
22,0 x 10-3
68
DENEY NO: 12
TARĠH:
DENEY ADI: KATALĠZ I
DENEYĠN AMACI: Reaksiyon hızına katalizörün etkisini incelemek.
TEORĠK BĠLGĠ:
Reaksiyonların gerçekleştirildiği kimyasal bir sistem için iki kriter önemlidir. Birincisi
reaksiyon yürüyecek mi ve yürürse nereye kadar.İkinci nokta reaksiyonun ne kadar hızlı olacağıdır.
Eğer ürün az ve denge sabiti küçükse reaksiyonun ne kadar hızlı olduğunun bir önemi yoktur. Diğer
yandan dengeye çok yavaş ulaşıyorsa; sistemin büyük bir denge sabitinin olması ve potansiyel
olarak çok yüksek bir ürün veriminin elde edilmesinin pratikte hiçbir değeri yoktur. Zorunlu haller
dışında hem verimin hemde hızın elverişli olması istenir. Denge konumu ve verim kimyasal
termodinamiğin kapsamında yer alırken, reaksiyon hızı kimyasal kinetiğin ana konusudur.
Reaksiyon hızı; bir reaksiyonda birim zamanda reaktiflerin veya ürünlerin konsantrasyonlarındaki
değişim veya kismi basınçlarındaki değişim olarak tanımLanır. Reaksiyon hızı V=k[A]n olmak
üzere bir
A  B reaksiyonu için hız;

d [ A]
d [ B]
 k[ A]n şeklinde veya ürünler üzerinden
 k[ B]n şeklinde yazılır.
dt
dt
Burada [A] ve [B] sırasıyla reaktif ve ürünlerin konsantrasyonu, n reaksiyon derecesi ve k
hız sabitidir. Reaksiyon hız sabiti k‟nın sıcaklıkla değişimi ilk kez Arrhenius tarafından
k  Zu e Ee / RT
eşitliği ile ileri sürülmüştür. Burada Zu rekasiyon için belirgin bir sabit (frekans faktörü olarak
adlandırılır. Zu sabiti; moleküllerin çarpışma frekansı (zi) ile moleküllerin reaksiyon verebilmesi
için uygun çarpışmanın geometrisine ait sterik faktör (p, p daima 1‟den küçüktür)‟ ün çarpışmasına
eşittir. Eşitlikte e doğal logaritma tabanı, R gaz sabiti ve T mutlak sıcaklıktır. Eğer R‟nin birimi
Jmol-1K-1 ise Ee‟nin birimi de Jmol-1K-1 olmalıdır. Yine eşitlikte e Ee / RT çarpanına Boltzman faktörü
denir. Bu eşitlikten aynı sıcaklıktaki iki reaksiyon için daha yüksek aktivasyon enerjisine sahip olan
tepkimenin daha küçük hız sabitine ve daha yavaş hıza sahip olduğu kolaylıkla türetilmektedir.
Ayrıca hız sabiti k‟nın sayısal değerinin sıcaklığa ve reaksiyonun uygun çarpışma sayısına bağlı
olduğu görülmektedir.
69
Arrhenius eşitliğinin ( k  Zu e Ee / RT ) doğal logaritması alınırsa;
lnk = lnZu - (Ee/RT)
Arrhenius eşitliğinin ( k  Zu e Ee / RT ) ondalık logaritması alınırsa;
logk = logZu – (Ee/2,303RT)
eşitliklerine dönüşür. Arrhenius eşitliği bir doğru vermek üzere;
log k 
 Ee 1
 log Zu
2,303R T
(y = mx + n doğru denklemi) olarak yazılabilir.
Bu eşitlikten denel olarak farklı T sıcaklıklarındaki k hız sabitleri belirlenebilir. Deney
verilerinden logk‟ya karşı 1/T değerleri grafiğe geçirilirse; elde edilen doğrunun eğimi
–
Ee/2,303R değerini ve kayması (y eksenini kestiği noktada) logZu değerini verecektir. Böylece
denel olarak Ee ve Zu değerleri belirlenebilir.
Eğer eşitlik farklı T1 ve T2 sıcaklıkları için ölçülen aynı reaksiyonun hız sabitleri k1 ve k2
için yukarıdaki bu eşitlik iki kez yazılıp taraf tarafa çıkarılırsa veya belirli integrali alınırsa;
log
 Ee
k2
1
1

(  )
k1 2,303R T 2 T1
eşitliği elde edilir.
Bu eşitlikten iki ayrı sıcaklıktaki hız sabitleri bilinen bir reaksiyonun E e etkinleşme enerjisi
hesaplanabilir. Ayrıca Ee‟si verilen bir reaksiyonun belli bir T1 sıcaklığındaki hız sabiti verilip diğer
T2 sıcaklığındaki hız sabiti de hesaplanabilir. ( Problem çözümLerinde eşitlikteki sabitlerin ve
değişkenlerin birimLerinin uyumLu olarak alınması unutulmamalıdır)
Reaksiyon hızı
d [ A]
 k[ A]n eşitliği şeklinde olduğu bilinmektedir. Bu eşitlikte k hız
dT
sabiti yerine Arrhenius eşitliği ( k  Zu e Ee / RT ) yazılırsa;
d [ A]
 Zu e Ee / RT [ A]n eşitliği elde kelimesi edilir ve reaksiyon hızının bağlı olduğu faktörler
dT
(değişkenler) bu eşitlikte özetlenmiştir.
Kataliz (catalysein) iki eski yunan kelimesinden gelmektedir. Ön ek “kata” aşağı
anlamında, “-lysein” fiili kırmak anlamındadır.
70
Buna göre kataliz “uyuyan aktifleri uyandırma” veya moleküller arasındaki reaksiyonları
duruduran normal kuvvetleri kırmak anlamındadır. Katalizör; dengeye gitmekte olan reaksiyonun
hızını işlemde harcanmadan artıran maddedir, kataliz ise katalizör kullanılarak reaksiyonun hızının
değiştirilmesi işlemidir. Daha basit ifadeyle reaksiyon hızını yükselten ve hiçbir değişikliğe
uğramadan reaksiyondan çıkan maddelere katalizör, yapılan işleme ise kataliz adı verilir.
Katalizörler termodinamik olarak olanaksız reaksiyonların yürümesini sağlayamazlar sadece
termodinamikçe mümkün olan bir reaksiyonun hızını arttırabilir. Katalizörler reaksiyon hızını
arttırarak denge konumuna daha kısa sürede gelinmesini sağlarlar. Fakat hiçbir zaman denge
konumunu değiştirmezler. Katalizörün varlığında elde edilen denge konumuyla, katalizör olmadan
erişilen konum aynıdır.
Bir katalizör bir reaksiyonu bir başka yoldan yürüterek hızlandırır. Katalizle reaksiyonun
izlediği yol değiştiğine göre katalizlenmiş bir reaksiyonun mekanizması katalizlenmemiş
reaksiyonun mekanizmasından farklı olacaktır. Bu durum reaksiyonun yarı kararlı (metastable) ara
ürün veya ürünler oluşturarak yürüdüğünü göstermektedir. Şekil 1‟de gösterildiği gibi her oluşmuş
ara ürün kendisinden öncekinden daha kararlıdır ve bundan ötürü katalizlenmiş bir reaksiyon
katalizlenmemiş reaksiyonda olduğu gibi aynı ürünleri verirler. Katalizlenmiş reaksiyonlarda
izlenen yolun etkinleşme enerjisi katalizlenmemiş reaksiyonlarda izlenen yolun etkinleşme
enerjisinden küçük olduğundan reaksiyon daha hızlı yürür (Şekil 2). Ayrıca Şekil 2‟den ilave iki
saptama yapılabilir.
1- Katalizlenmiş ve katalizlenmemiş reaksiyonlar için ∆H reaksiyon entalpisi aynıdır
(Tepkimeye giren maddeler hem katalizlenmiş hem de katalizlenmemiş reaksiyonlarda aynı
ürünleri verir ve katalizörün varlığı denge sabitini değiştirmez)
2- Katalizlenmemiş tepkimede ileri ve geri yürüyen reaksiyonlarda sırasıyla Ee ve Eeg‟
şeklinde simgelenen etkinleşme enerjileri katalizlenmiş reaksiyonda aynı ölçüde düşer (Eek
ve Eegk). Bu durum katalizörün her iki yöndeki reaksiyonu aynı ölçüde etkilediği ile
açıklanabilir. Öyleyse bir katalizör ileriye yürüyen reaksiyonun hızını ne kadar arttırırsa,
Potansiyel enerji
geriye yürüyen reaksiyonun hızını da aynı ölçüde arttırır.
(a)
Girenler
(a) katalizlenmemiş
reaksiyon
(b) katalizlenmiş
reaksiyon
(b)
Ürünle
r
Tepkime koordinatı
71
ġekil 1. Katalizlenmiş ve katalizlenmemiş reaksiyonların enerji değişimLeri.
Potansiyel enerji
(a)
Ee
(b)
Ee,k
Eeg,k
Eeg
∆H
Tepkime koordinatı
ġekil 2. Katalizlenmiş ve katalizlenmemiş reaksiyonların enerji değişimLeri
Katalizörün istenilen bir ürünü oluşturma kabiliyeti seçicilik olarak tanımLanır. Bir reaksiyonun
kendiliğinden oluşturduğu etkin katalizörlere ise otokatalizör denmektedir. Çoğu endüstriyel
reaksiyonlar katalizör eşliğinde gerçekleşmektedir. Bunun yanında en önemLi doğal biyolojik
katalizörlere ise enzim adı verilir. Karmaşık yapıdaki bu organik maddeler vücut içerisinde yaşam
için gerekli bütün kimyasal reaksiyonları katalizlerler.
Katalizörler gibi reaksiyon hızını arttıran maddeler olduğu gibi, reaksiyon hızını azaltan
maddelerde bulunmaktadır. Katalizörün aktifliğini düşürerek reaksiyon hızını yavaşlatan bu
maddelere inhibitör (katalizör zehiri) denir. Örneğin, arsenik (As) aşağıdaki reaksiyonda platinin
(Pt) katalizleme gücünü yok eder. Yüzeyde oluşan platin-arsenür bileşiği platinin katalitik
etkinliğinin kaybolmasına yola açar.
Katalizlenmiş reaksiyonlar homojen kataliz ve heterojen kataliz olmak üzere iki farklı gruba
ayrılır. Homojen katalizde, reaksiyon tek fazda gerçekleşir, başka bir ifadeyle katalizör reaksiyona
giren ve çıkan maddelerle aynı fazdadır. Heterojen katalizde ise reaksiyon birden çok fazda
gerçekleşir.
Homojen katalize örnek olarak; diazot monoksidin (N2O, güldürücü gaz) gaz fazındaki
parçalanmasına klor gazının (Cl2) etkisini verebiliriz.
2 N2O(g)
Cl2
2 N2(g) + O2(g)
Tepkime klor gazı (Cl2(g)) ile katalizlenir. Deney sıcaklığı ve özellikle de ışık varlığında
gerçekleşen reaksiyonun mekanizması;
ışık
Cl2( g ) 
 2Cl( g )
72
2 N2O( g )  2Cl( g )  2 N2( g )  2ClO( g )
2ClO( g )  Cl2( g )  O2( g )
şeklindedir. Görüldüğü gibi katalizör olarak kullanılan klor gazı (Cl2(g)) ilk haline dönmüştür.
Homojen kataliz çoğu sulu çözelti reaksiyonları içinde uygulanabilir. Çoğu sulu çözelti
reaksiyonları asitler veya bazlar tarafından katalizlenir. Hidrojen peroksidin (H2O2);
2 H2O(s) + O2(g)
2 H2O2(sulu)
denklemine göre parçalanmasını iyodür iyonları katalizler. Katalizlenen reaksiyon için düşünülen
mekanizma;
H 2O2( sulu )  I ( sulu )  H 2O( s )  IO( sulu )
H 2O2( sulu )  IO( sulu )  H 2O( s )  I ( sulu )  O( g ) şeklindedir.
Heterojen kataliz, genellikle reaksiyona giren maddelerin katalizör yüzeyinde tutunması ile
yürür. Atom, iyon veya moleküllerin bir katı yüzeyinde tutunmasına adsorpsiyon (tutunma);
tutunan taneciklerin yüzeyden ayrılmasına ise desorpsiyon denir. Absorpsiyon (soğurma) ise
moleküllerin katı veya sıvı içerisinde homojen dağılma olgusudur. Heterojen katalizin genel
yürüyüş mekanizması beş basamakta özetlenebilir. İlk basamakta moleküller yüzeye adsorplanır
(tutunur). İkinci basamakta yüzeye tutunan bu reaktanlar birbiri ile reaksiyona girerek yüzeyde ürün
oluştururlar. Daha sonraki son basamakta ise oluşan bu ürün yüzeyden ayrılır (desorbe olur).
Heterojen katalize örnek olarak aşağıdaki tepkimeler verilebilir.
Fe
N2(g) + 3 H2(g)
CO(g) + 3 H2(g)
CO(g) + 2 H2(g)
Ni
2NH3(g)
CH4(g) + H2O(g)
ZnO / Cr2O3
CH3OH(g)
Ni (300 C )
CH3CH 2OH ( g ) 
 CH3CHO( g )  H 2( g )
o
o
Al2O3 (300 C )
CH3CH 2OH ( g ) 
 CH 2  CH 2( g )  H 2O( g )
73
Bu deneyde hidrojen atomuyla potasyum permanganatın (KMnO4) indirgenmesinde nitrat
(NO3-) iyonunun katalitik etkisi incelenecektir.
Katalitik etki olmadığında bu reaksiyon çok yavaş yürümektedir. Reaksiyonu hızlandırmak
için nitrat (NO3-) iyonunun katalitik etkisinden faydalanılır. H+ iyonunun potasyum nitrattaki
(KNO3) nitratı indirgemesiyle nitrit iyonu (NO2-) iyonu oluşur. Asidik ortamda potasyum
permanganat (KMnO4), nitrit iyonunu (NO2-) tekrar nitrat (NO3-) iyonuna dönüştürür ve böylece
katalizör olan potasyum nitrat (KNO3) başlangıçtaki halini alır. Reaksiyon mekanizması;
şeklindedir ve bu iki denklemin toplamından;
asıl reaksiyon elde edilir.
5 adet deney tüpü, 2 adet santrifüj tüpü, santrifüj aleti, pipet, damlalık, baget, 4N H2SO4,
0,1N KMnO4, çinko granül, 0,1N KNO3, %10‟luk H2O2, alüminyum tozu, iyot, KClO3 ve MnO2.
DENEYĠN YAPILIġI:
A) Üç deney tüpü alınarak bunların hepsine 1mL H2SO4 ve 2 mL KMnO4 çözeltileri konur. Bu
tüplerden bir tanesi sadece karşılaştırma yapmak amacıyla kullanılır. Diğer iki tüpten sadece bir
tanesine 1mL 0,1NKNO3 (katalizör) ilave edilir. Daha sonra iki tüpe de aynı anda aynı miktar
(bir spatül ucu) çinko tozu eklenir. Çözeltilerin renklerinin kaybolma hızları karşılaştırılır.
B) Bir deney tüpüne, tüpün kenarına değmeyecek şekilde çok az miktarda alüminyum tozu ve iyot
konur. Bir cam baget ile karıştırılır. Hiçbir reaksiyon olmadığı görülecektir. Tüpe bir damla su
ilave edilir. Suyun reaksiyon hızına etkisi gözlenir.
C) Bir santifürüj tüpüne %10‟luk H2O2 çözeltisinden 3-5 damla konur. H2O2 kendi kendine
parçalanamayacağından bu çözeltiye çok az mangan dioksit ilave edildiğinde reaksiyon başlar.
Çıkan gazın ne olduğu tanınmaya çalışılır.
D) İki deney tüpü alınarak tüpün birine sadece 1g KClO3 konur, diğerine ise 1g KClO3 ve spatül
ucu kadar MnO2 konur. Önce ilk tüp spora tutturularak bek alevinde ısıtılır ve çıkan gaz hortum
vasıtasıyla ters tutturulmuş su dolu büretin içerisinde toplanır ve süre kaydedilir. Daha sonra
ikinci tüp (MnO2 katılmış olan) aynı şekilde bek alevinde ısıtılarak çıkan gaz su dolu ters
tutturulmuş büretin içinde toplanarak süre ve gaz hacmi kaydedilir.
74
1- A)‟daki reaksiyonu yazarak hangi tip katalizlenme olduğunu belirtiniz.
2- B)‟de iyot ve alüminyum arasındaki reaksiyon denklemini yazınız.
3- C)‟deki H2O2‟in parçalanma reaksiyonunu yazınız
4- B)‟deki deneyde suyun (H2O), ve C) ile D)‟deki deneyde MnO2‟in rolünü açıklayınız.
5- Reaksiyon hızına etki eden faktörleri araştırınız.
6- Sıvı yağların katılaştırılmasında hangi katalizörler hangi şartlarda kullanılmaktadır? Araştırınız.
7- Endüstride gerçekleştirilen homojen ve heterojen kataliz tepkimelerine birer örnek veriniz.
75
DENEY NO:13
TARĠH:
DENEY ADI: KĠMYASAL DENGE (I)
DENEYĠN AMACI: Farklı iyonların kendi aralarında yeniden düzenlenmeleriyle oluĢan
denge haline, konsantrasyonun etkisini kalitatif olarak incelemek.
TEORĠK BĠLGĠ:
Haber, azotu tespit etmek yani atmosferdeki azotu bileşiklerine dönüştürmek için bir yol
arıyordu. Ancak, azot kuvvetli üçlü bağlara ve buna karşılık gelen yüksek bir bağ entalpisine
sahiptir (944 kJ.mol-1) ve bu yüzden reaksiyona yatkın değildir. Kimyacılar, azotu amonyağa
dönüştürmek için aşağıdaki reaksiyonu düşünüyorlardı:
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
Amonyaktaki ortalama N-H bağ enerjisi sadece 388 kJ.mol-1‟dir ve amonyağın reksiyona
yatkınlığı azotunkinden çok daha yüksektir. Haber, 20. yüzyılın başlarındaki teknolojik kaynakları
kullanarak amonyak üretimi için basit, verimLi ve ekonomik bir yol arıyordu. Bunu yapmak için,
bir reaksiyon dengeye ulaştığında olup bitenleri anlaması gerekiyordu. Haber, bilinen miktarlarda
azot ve hidrojenle yüksek sıcaklık ve basınçta gerçekleştirdiği bir seri deneyde, oluşan amonyak
miktarını düzenli zaman aralıkları ile tayin etti. Reaksiyon stokiyometrisinden, ne kadar azot ve
hidrojen kaldığını buldu. Belirli bir süre sonra, reaktiflerin bir kısmı hala ortamda bulunduğu halde,
karışım bileşiminin aynı kaldığını gördü. Bileşimin değişmemesi reaksiyonun dengeye ulaştığını
gösterir. Ortamdaki türlerin derişimi sabit kalmakla birlikte, moleküler seviyede kimyasal
reaksiyonlar, aslında hiçbir zaman durmaz, devam eder. Ortamda olup bitenleri anlamak için;
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
şeklinde yazılan ileri reaksiyonu ve,
2NH3(g)  N2 (g) + 3H2(g)
Şeklinde yazılan geri reaksiyonu göz önüne almalıyız. Bir NH3 molekülü, N2 ve H2 moleküllerinin
çarpışmasının ve atomLarın yer değişmesinin yer aldığı bir seri karmaşık basamak sonucu oluşur.
Oluşan NH3 molekülleri hem birbirleri ile hem de ortamdaki N2 ve H2 molekülleri ile çarpışır.
Bu çarpışmaların bir sonucu olarak NH3 molekülleri azot ve hidrojene geri bozunur.
76
Ürünlerin derişimleri arttıkça, ürün moleküllerinin yer aldığı çarpışmalar daha sık olur ve geri
reaksiyon zamanla hızlanır. Aynı zamanda reaksiyona girenler tükenir ve ileri yöndeki reaksiyonlar
yavaşalar. İki reaksiyon hızı eşitlenince, sistem dengededir.
İleri ve geri reaksiyonlar, dengeye ulaştıktan sonra bile devam eder. Ancak, eşit hızdaki iki
reaksiyon birbirini dengeler. Bu durumu şöyle gösteririz:
N 2 (g) + 3 H 2 (g)
Burada,
2 NH3 (g)
sembolü, ileri ve geri reaksiyonların aynı hızlarda hala devam ettiği kimyasal denge
durumunu belirtir.
Kimyasal reaksiyonlar ileri ve geri reaksiyonların hızlarının aynı olduğu bir dinamik
denge durumuna ulaşır. Denge bileşiminde net bir değişme olmaz. Kimyasal dengeyi kantitatif
olarak açıklamak için gerekli bağıntı, Haber çalışmalarına başlamadan çok önce, 1864‟de Norveçli
Cato Guldberg (bir matematikçi) ve Peter Waage (bir kimyacı) tarafından türetilmiştir.
Her reaksiyonun kendine özgü bir denge sabiti vardır ve bu sabit sıcaklık değişmedikçe
değişmez. Reaksiyon karışımındaki başlangıç derişimLeri ne olursa olsun, belirli bir sıcaklıkta
denge bileşimi daima reaksiyon için Kc değerine karşılık gelir (pratikte %5‟e kadar hata olabilir. Bir
denge sabitinin sayısal değerini bulabilmek için, reaksiyona gireceklerin herhangi uygun bir
karışımı alınır, reaksiyonu sabit sıcaklıkta dengeye getirir, girenlerin ve ürünlerin derişimLerini
ölçer ve onları Kc ifadesinde yerine koyarız.
aA + bB
cC+ dD
elde edilir.
Kimyasal dengeler dinamiktir ve bu yüzden şartlardaki değişmelere cevap verirler. Ortama
bir madde ilave ettiğimizde veya ortamdan bir madde uzaklaştırdığımızda denge bileşimi bunu
telafi etmek üzere kayar. Basınçlardaki değişmeler de denge bileşimini değiştirebilir.
Fransız Kimyacı Henry Le Chatelier, dengedeki bir reaksiyon karışımının bileşiminin,
şartlar değiştiği zaman nasıl değişme eğilimi göstereceğini kestirmek için genel bir prensip buldu.
Le Chatelier Prensibi: Dinamik dengedeki bir sisteme bir etki uygulanırsa, denge bu etkinin
etkisini azaltma yönünde eğilim gösterir. Bu prensip sadece bir sonuç belirtir, bir açıklama getirmez
veya kantitatif bir sonuç vermez.
77
Dengeye ulaşmış bir kimyasal reaksiyon, denge koşulları değiştirilmediği sürece dengede kalır. Bir
başka ifade ile kurulmuş bir dengenin, sıcaklık, derişim ve basıncı değiştirilmedikçe denge konumu
korunur.
Ancak bu faktörlerden biri veya birkaçı değiştirildiğinde reaksiyonun denge konumu bozulur ve
reaksiyon yeni koşullarda dengeyi kurmak için ileriye veya geriye yürür. Koşulların değişmesi
nedeniyle bozulmuş olan bir dengenin kurulması için reaksiyonun kayacağı yön Le Chatelier ilkesi
ile belirlenebilir. Bu ilke "dengedeki bir sisteme etki edildiğinde, sistem bu etkiyi azaltacak yönde
kayar" şeklinde ifade edilebilir. Bu ilke kimyasal denge için de geçerlidir.
Şimdi derişim, sıcaklık ve basınç değişmelerinin dengedeki bir reaksiyona ne şekilde etki
ettiği incelenecek olursa;
a-DeriĢim: Dengedeki bir reaksiyon karışımına bir reaktant ilave edilirse, reaksiyon ürünler
yönüne, ortamdan bir reaktant uzaklaştırılırsa, girenler yönüne kayar. Ürünlerden birinin ilavesi
dengeyi girenler yönüne; ürünlerden birinin uzaklaştırılması ise, ürünler yönüne kaydırır.
b-Basınç: Dengedeki bir reaksiyon karışımının sıkıştırılması, reaksiyonun gaz fazı moleküllerinin
sayısını azaltacak yönde ilerlemesine yol açar; bir inert gaz ilavesiyle basıncın artırılmasının denge
bileşimine etkisi yoktur.
c-Sıcaklık: Isı veren bir reaksiyonun sıcaklığının artırılması, girenlerin oluşumunu artırır; ısı alan
bir reaksiyonun sıcaklığının artırılması ürünlerin oluşumunu artırır.
Gerekli Aletler ve Kimyasal Maddeler
0,002 M KSCN, 0,2 M Fe(NO3)3, Na2HPO4, 0,1 M KNO3, 4 adet deney tüpü
DENEYĠN YAPILIġI
4 adet deney tüpüne 5‟er mL 0,002 M KSCN çözeltisi konulur. Her deney tüpüne 2-3 damla
0,2 M Fe(NO3)3 çözeltisi eklenir. Birinci deney tüpü kontrol olarak kullanılır. İkinci tüpe birkaç
damla daha Fe(NO3)3 çözeltisi daha ilave edilir. Üçüncü tüpe birkaç KSCN kristali katılır.
Dördüncü tüpe ise birkaç Na2HPO4 kristali konulur ve bütün tüpler çalkalanarak sonuçlar
kaydedilir.
1. KSCN ve Fe(NO3)3 çözeltilerinin karıştırılmasıyla oluşan renk değişiminin sebebini
açıklamak için, 0,1 M KNO3 çözeltisi ile karışım çözeltisini karşılaştırınız.
2. Fe+3 ile SCN- iyonları arasındaki denge denklemini yazınız.
3. İkinci tüpe Fe(NO3)3 çözeltisi ilavesinin dengeye etkisini açıklayınız.
78
4. Üçüncü tüpe KSCN kristali eklendiğindeki renk değişiminin sebebini açıklayınız.
5. Dördüncü tüpe Na2HPO4 kristali ilavesinin eklenmesi sonucu görülen olayın sebebini
açıklayınız.
SORULAR
1. H2 (g) + I2 (g)
2HI(g)
Reaksiyonu için belli bir sıcaklıkta KM = 30,1‟dir. Başlangıçta [HI] = 2 mol/L ise dengedeki
[I2] nedir?
2. A(g) + B(g)
1/2C(g) + D (g)
Reaksiyonunun ekzotermik (ΔH < 0) olduğu bilindiğine göre aşağıdakilerden
Hangisi ürün veriminde artışa neden olur?
A. Yüksek sıcaklık, yüksek basınç
B. Yüksek sıcaklık, düşük basınç
C. Düşük sıcaklık, yüksek basınç
D. Düşük sıcaklık, düşük basınç
E. Sıcaklık ve basınç değişimLeri dengeyi etkilemez
3. 2SO2 (g) + O2 (g)
2SO3 (g)
reaksiyonu ekzotermiktir. Eğer sıcaklık arttırılırsa;
A. KM değeri büyür
B. KM değeri küçülür
C. KM değeri değişmez
D. Daha fazla SO3 üretilir
E. Denge bozulmaz
79
DENEY NO:14
TARĠH:
DENEY
ADI:
ASĠDĠMETRĠK
TĠTRASYON
VE
BĠLĠNMEYEN
bir
baz
ASĠTĠN
MOL
KÜTLESĠNĠN TAYĠNĠ
DENEYĠN
AMACI:
Konsantrasyonu
bilinen
çözeltisinden
faydalanarak
konsantrasyonu bilinmeyen bir asit çözeltisindeki asit miktarını belirlemek.
TEORĠK BĠLGĠ:
Bir numunedeki asit miktarının konsantrasyonu bilinen bir baz yardımıyla bulunması işlemine
asidimetrik titrasyon denir. Aynı zamanda bir numunedeki baz miktarının konsantrasyonu bilinen
bir asit yardımıyla bulunması işlemi de asidimetrik titrasyona girer. Bir asit ile bir baz reaksiyona
girdiğinde reaksiyon ürünü olarak tuz ve çözücü oluşur. Asit ile baz arasındaki reaksiyona
nötralleşme reaksiyonu denir.
Asit ve bazın konsantrasyonları çoğunlukla normalite (N) cinsinden verilir. Çünkü titrasyonda
ilgili madde standart bir madde ile etkileştirilir ve elde edilen maddenin eşdeğer gram sayısı kadar
standart madde ilave edilir. Eşdeğer gram kadar standart çözeltinin ilave edildiği noktaya eşdeğerlik
noktası denir. Titrasyon sonunu yani eşdeğerlik noktasını belirlemek için indikatör adı verilen zayıf
organik asitler veya zayıf organik bazlar kullanılır. Bu noktada indikatörde bir renk değişimi
gözlenir. Renk değişiminin olduğu noktaya aynı zamanda dönüm noktası da denmektedir.
Konsantrasyonu bilinen reaktif (asit veya baz), dönüm noktasına erişilinceye kadar damla
damla ilave edilir. Dönüm noktası, miktarı bilinmeyen çözelti içindeki maddenin eşdeğer gram
sayısının hepsiyle reaksiyona girecek yeterli reaktif ilave edildiğini gösteren noktadır. Bu nokta
genellikle indikatördeki renk değişimi ile tespit edilir fakat bazı durumLarda reaktif veya
bilinmeyen renklidir ve indikatör olmadan da renk değişimi gözlenir.
Bu deneyin birinci kısmında, miktarı bilinmeyen kuvvetli bir asit(HCl), konsantrasyonu
bilinen kuvvetli bir baz olan NaOH ile titre edilecek ve asidin miktarı tespit edilecektir. Deneyin
ikinci kısmında ise, molekül formülü bilinmeyen asidik bir tuzun molekül kütlesi asit-baz titrasyonu
metoduyla belirlenecektir.
80
HCl, 0,1 N NaOH çözeltisi, 50 mL‟lik büret, 250 mL‟lik erlen, kıskaç, spor, huni.
DENEYĠN YAPILIġI:
1. Kısım: Bir erlene miktarı bilinmeyen asit numunesi (HCl) konulur. Hacim az ise saf su
eklenir. Daha sonra fenol ftalein indikatöründen 2-3 damla eklenir. Bu sırada çözelti renksizdir.
Temiz bir büret 0,1 N NaOH ile doldurulur ve bazın seviyesi sıfır noktasına ayarlanır. Büretin
musluğu yavaşça açılarak NaOH‟ın damla damla akması sağlanır. Bu sırada erlen sürekli çalkalanır.
Renk kalıcı pembeye döndüğü anda baz akışı durdurulur. Bu nokta dönüm noktasıdır. Dönüm
noktasına yaklaşıldığında damlatma işlemi biraz yavaşlatılmalı ve dikkatli olunmalıdır. Bu noktada
asidin eşdeğer gram sayısı bazın eşdeğer gram sayısına eşittir.
HCl + NaOH
NaCl + H2O
Asit miktarı şu formülden hesaplanabilir:
gHCl = NNaOH xVNaOH x EHCl
Burada gHCl, HCl‟nin gram miktarı; NNaOH, NaOH‟ın normalitesi; VNaOH, NaOH çözeltisinin
mililitre cinsinden harcanan hacmi ve EHCl, HCl‟in milieşdeğer ağırlığıdır.
81
2. Kısım: Molekül formülü bilinmeyen asidik tuzdan (bu numune KHSO4, KHC2O4 gibi bir
bileşik olabilir) 0,5 gram kadar hassas şekilde tartılarak temiz bir erlene konulur ve 50 mL saf suda
çözülür. Üzerine 2-3 damla fenolftalein indikatörü eklenir. Büret 0,1 M NaOH çözeltisiyle 0
çizgisine kadar doldurulur.
3. Büretin musluğu deneyin birinci kısmında olduğu gibi yavaşça açılarak NaOH çözeltisinin
damla damla akışı sağlanır. Bu sırada erlen sürekli çalkalanarak rengin kalıcı pembeye döndüğü
anda baz akışı durdurulur. Kullanılan bazın hacmi okunarak kaydedilir.
Harcanan bazın mol sayısı hesaplanır. Kullanılan asidik tuz 1 mol baz ile nötralleşme
reaksiyonu verdiğinden, bu aynı zamanda katı asidin mol sayısıdır. Asidik tuzun mol kütlesi
bilindiğinden molekül kütlesi hesaplanır.
SORULAR
1. Fenol ftalein yerine başka indikatör kullanılabilir mi? Neden?
82
DENEY NO:15
TARĠH:
DENEYĠN ADI: TAMPON ÇÖZELTĠLERĠN HAZIRLANMASI
DENEYĠN AMACI: Tampon Çözelti Hazırlamak
TEORĠK BĠLGĠ:
Az miktarda asit ve baz ilavesiyle pH‟sını değiştirmeyen çözeltilere tampon çözelti denir. Bu
çözeltilerin başka bir özelliği de seyrelme ile pH‟sının değişmemesidir. Tampon çözeltiler özellikle
biyolojik sistemLer için önemLidir. Örneğin, kan ve diğer hücre sıvıları pH= 7,4‟de
tamponlanmıştır. Okyanusların pH‟sı da, silikat ve hidrojen karbonatların varlığı sayesinde pH= 8,4
civarına tamponlanmıştır.
Zayıf bir asit ile onun eşlenik bazı yani tuzu veya zayıf bir baz ile onun eşlenik asidi yani
tuzundan ibaret çözeltilere tampon çözeltiler denir. Tampon çözelti, zayıf konjuge asit-baz
karışımLarıdır ve proton deposu veya proton bağlayıcı görevi üstlenerek ortam pH‟sının aşırı
değişmesini engeller. Tampon çözeltiler belli bir aralıkta ortamın pH‟sını dış etkilere karşı sabit
tutarlar.
Tampon etkisi, asetik asit dengesinin, kuvvetli bir asit veya baz ilave edildiğinde nasıl cevap
verdiği göz önüne alınarak anlaşılabilir.
CH3COOH(suda) + H2O
H3O+(suda) + CH3COO-(suda)
dengesinde asit zayıf olduğundan iyonlaşan kısım iyonlaşmayan kısım yanında ihmal edilir.
Ortama asit konulduğunda,
CH3COO- + H3O+
CH3COOH + H2O
Reaksiyonu, ortama baz konulduğunda ise,
CH3COOH + OH-
CH3COO- + H2O
Genel bir denklem haline dönüştürürsek,
HA(suda) + H2O(s)
H3O+(suda) + A-(suda)
83
bunu yeniden düzenlersek,
elde edilir.
Her iki tarafın eksi logaritmasını alırsak,
bulunur. Buradan,
Bazik bir tampon çözeltinin pH‟sı ise;
elde edilir. Bu bağıntıya Henderson-Hasselbalch eşitliği denir. Vücudumuzdaki birçok reaksiyon,
tampon ortamda yürüdüğü için kimyacılar pratik olarak pH değerini bulmak için yukarıdaki
formülü kullanırlar. Pratikte bu formül kullanılarak uygun tampon seçilir ve sonra asit veya baz
ilave ederek pH ayarlanır. pH, bir pH-metrede gözlenir.
Balon joje (1lt‟lik), beher (100 mL‟lik), pipet (5 mL‟lik), Na2HPO4, NaH2PO4, KH2PO4,
KOH, pH-metre
84
DENEYĠN YAPILIġI
1. pH’sı 7 olan 1 litre 0.2 M Fosfat Tamponunun Na2HPO4 ve NaH2PO4’den Hazırlanışı:
H2PO4- + H2O
HPO4-2 + H3O+
denklemi veriliyor.
Buna göre;
Toplam molarite 0.2 M olduğuna göre,
[HPO4-2] = x dersek
[H2PO4] = 0,2 –x
olur.
[HPO4-2] = 0,076 M
[H2PO4] = 0,2-0,076 = 0,124 M
Toplam hacim 1 litre verildiğine göre;
nHPO4-2 = 0,076x1 = 0,076 mol
nH2PO4 = 0,124x1 = 0,124 mol
alınmalıdır. Her iki iyonun sodyum tuzlarından hazırlanılması istenildiğine göre;
gNa2HPO4 = 0,076x142 = 10,97 g
gNaH2PO4 = 0,124x120 = 14,88 g
alınıp, bir miktar saf suda çözülür ve yine saf su ile 1 litreye tamamLanır.
2. pH’sı 6 olan 1 litre 0,1 M Fosfat Tamponunun KH2PO4’den Hazırlanışı:
KH2PO4 + KOH
K2HPO4 + H2O
Denklemine göre;
85
nKH2PO4 = 0,1x1 = 0,1 mol
nKH2PO4 = 0,1x136 = 13,6 g
O halde K2HPO4‟den 13,6 g alınır. 950 mL kadar saf suda çözülür ve 1 M KOH ile pH-metre
kullanılarak pH = 6 olana kadar titre edilir. Daha sonra toplam hacim 1 litreye tamamlanır.
1. 0,1 mol NH3 ile 0,2 mol NH4Cl suda çözülerek 1 lt‟lik çözelti hazırlanıyor. Karışımın pH‟sı
nedir? (Kb = 1,76x10-5)
2. 25,5 g NaC2H3O2 ın uygun hacimde 0,55 M HC2H3O2 ile karıştırılmasıyla hazırlanan 500
mL tampon çözeltide pH nedir?
86
DENEY NO:16
TARĠH:
DENEY ADI: ALEV EMĠSYONU
DENEYĠN AMACI: Görünür bölgede emisyon yapan bazı metal iyonlarının yaydıkları ıĢığın
renginden faydalanarak kalitatif tayinini yapmak
TEORĠK BĠLGĠ:
Bir atomun elektronlarının çekirdeğe mümkün olan en yakın bulundukları pozisyonda
(örneğin hidrojen için K kabuğunda bir elektron) bu elektronlar en düşük enerjili düzeydedir. Bu
enerji düzeyine temel hal düzeyi denir. AtomLar bir elektrik arkı veya bek alevi ile ısıtıldıklarında,
elektronlar enerji absorplayarak daha yüksek enerji düzeylerine geçerler. Bu durumdaki atomLar
uyarılmış haldedir. Uyarılmış atomLar kararsız yapıdadırlar ve tekrar temel hale dönme
eğilimindedirler yani elektronlar eski enerji seviyelerine dönerler. AtomLarın uyarılmış halde kalma
süreleri çok kısadır. Bir elektron yüksek enerji düzeyinden daha düşük bir enerji düzeyine
geçtiğinde belli bir miktar enerji yayınlar. Elektronların aldıkları enerjiyi ışık olarak vererek tekrar
eski temel hallerine dönmeleri olayına emisyon denir. Yüksek enerji düzeyi ile düşük enerji düzeyi
arasındaki enerji farkı bir ışık kuantumu halinde yayılır. Bu ışık kuantumunun her metal için
kendine özgü bir frekansı ve dalga boyu olup karakteristik bir alev rengi ortaya çıkar.
Metal atomLarı temel halden uyarılmış hale geçip tekrar temel hale dönmeleri sırasında
yaydıkları ışığın renginden faydalanılarak teşhis edilebilir. Bu yöntemLe metal iyonlarının
tanınması alev testi olarak bilinir. Metal iyonlarının tanınmasında alev testi kullanışlı ve basit bir
yöntemdir. Bu yöntem sadece ışık spektrumunun görünür bölgesine düşen dalga boyunda ışık yayan
elementler için kullanılabilir. Birçok metal iyonu alevde buharlaştırıldığında ayırt edici renkte ışın
yayar. Örneğin sodyum tuzları açık sarı renkte ışın verir. Bir cam çubuk alevde ısıtılarak
yumuşatıldığında sarı renkte bir ışığın oluştuğu gözlenir. Bu sarı rengin sebebi camdan buharlaşan
sodyum iyonlarıdır. Benzer şekilde yapısında sodyum içeren bir tuz çözeltisine temiz bir tel
daldırılıp alevde bekletilirse oluşan sarı renk çözeltide sodyum iyonunun bulunduğunu kanıtlar.
Aynı şekilde lityum iyonları kırmızı, potasyum iyonları mor ve bakır iyonları ise yeşil renkte ışık
yayarlar. Bu işlem için tel olarak platin kullanılır. Platinin tercih edilme sebebi inert olmasıdır.
-
Platin tel
-
Derişik HCI çözeltisi
-
Sodyum, potasyum, lityum ve bakır tuzları.
-
Deney tüpü
-
-
Bunzen beki
Dereceli silindir, 10 mL
87
DENEYĠN YAPILIġI:
İçerisinde hangi metal iyonunun bulunduğu bilinmeyen tuz örneklerinden bir miktar ayrı
ayrı alınarak deney tüpleri içersine konulup saf su ile çözeltileri hazırlanır.
Sonra sırasıyla her bir tüp üzerine bir rakam yazılır.
10 mL‟ lik dereceli silindire bir miktar derişik hidroklorik asit konulur. (Derişik hidroklorik
asit ile çalışırken dikkatli olunmalıdır.)
Isıtıcının alevi renkli ışık vermeyecek şekilde ayarlanır. Alev emisyonu deneyinde kullanılan
platin telde, alevi renklendiren herhangi bir yapışmış madde bulunmamalıdır. Telin ucu küçük bir
halka şeklinde kıvrılır ve şöyle temizlenir: tel deney tüpündeki derişik HCI çözeltisine batırılır ve
alevde kızıl dereceye kadar ısıtılır. Eğer alev renkli ise tel tekrar aside batırılır ve alevde tekrar
ısıtılır. Bu işlem platin telin alevde renk vermeyinceye kadar tekrarlanır. Bir alev denemesi yapmak
için temiz platin telin halkası denenecek çözeltiye batırılır ve sonra tel renksiz bir gaz alevinin
oksitleyici kısmına tutulur ve oluşan renk gözlenir.
Tel halkası numaralı tüpler içerisinde bulunan tuz çözeltilerine batırılır ve ısıtıcı alevine
tutulur. Oluşan her bir alevin rengi gözlemLenir ve not alınır. Alev renklerine göre her bir tüp
içerisindeki tuzun yapısında bulunan metal iyonu belirlenir.
Metal iyonları tespit edildikten sonra çözeltiler iki grup halinde karıştırılıp tekrar alev testi
uygulanır ve gözlenen alev rengi not alınır.
Her bir deneme için tel hidroklorik asit içerisinde yeniden temizlenir ve temizliği kontrol
edilir.
1. GözlemLerinizi tablo halinde yazıp sebeplerini tartışınız.
2. Her bir saat camında bulunan tuzdaki metal iyonunu belirleyiniz.
3. Temel hal ve uyarılmış hal kavramLarını açıklayınız.
4. Farklı metal iyonları alevin rengini niçin farklı renklere boyar? Açıklayınız.
5. Çözeltiler karıştırıldıktan sonra gözlediğiniz alev renginin sebebini tartışınız.
6. Yapılan deneyde başlıca hata kaynakları neler olabilir?
88
DENEY NO:17
TARĠH:
DENEY ADI: AMFOTERLĠK
DENEYĠN AMACI: Amfoterik bir madde olan PbO2’inn asit ve bazlara karĢı davranıĢını
incelemek.
TEORĠK BĠLGĠ:
Bir maddenin aynı şartlar altında asitlere karşı baz, bazlara karşı asit gibi davranması özelliğine
amfoterlik denir. Yani bu özelliğe sahip olan maddeler, asitlerin varlığında proton alır veya elektron
verirken, bazların varlığında ise proton verir veya elektron alır.
Amfoterlik özelliği gösteren maddelere de amfoter madde denilmektedir. Amfoter, oksit ve
hidroksitleri asidik ve bazik karakterleri bir arada taşıyan element veya bileşiklerdir. Metal ve yarı
metallerin bir kısmı, aminoasitler ve proteinler amfoterik özellik göstermektedir. Bunlar genellikle
periyodik tablodaki orta düzeyde elektronegatifliğe ve yüksek oksitlenme sayılarına sahip
metaloidler‟in yüksek valanslı oksitlerinden veya hidroksitlerinden oluşmaktadır. Amfoter özellik
taşıyan bazı elementler; Zn, Cr, Al, Sn, Pb‟dur. Ayrıca bu elementlerin oksitleri ve hidroksitleri de
amfoter özellik göstermektedir.
Amfoter özellik gösteren ve en çok bilinen bileşik sudur. Su, amonyağın varlığında proton
vererek asit gibi davranırken,
H2O + NH3
NH4+ + OH-
Hidroklorik asitin varlığında ise proton alarak baz gibi davranmaktadır,
H2O + HCl
H3O+ + Cl-
Alüminyum nitrat çözeltisine damla damla sodyum hidroksit çözeltisi ilave edilecek olursa,
alüminyum hidroksitten ibaret çökelek çözünür. Bu çözünme reaksiyonları için şu eşitlikler
yazılabilir;
Al(OH)3(k) + OH-(aq)
Al(OH)4-(aq)
Al(OH)3(k) + 3H+(aq)
Al+3 + 3H2O
Bu reaksiyonlardan da görüldüğü gibi alüminyum hidroksit hem asit hemde baz rolü
oynamaktadır.
Amfoterik bileşiklere örnek olarak, çinko hidroksit [Zn(OH)2], kurşun hidroksit [Pb(OH)2],
krom(III) hidroksit [Cr(OH)3] verilebilir. Su ile reaksiyon verdiklerinde amfoterik hidroksitleri
meydana getiren oksiasitler de amfoterik oksitler olarak sınıflandırılabilirler.
89
ZnO(k) + 2 H+(aq)
ZnO(k) + 2 OH-(aq)
Cr(OH)3(k) + OH-(aq)
Cr(OH)3(k) + 3H+(aq)
Al2O3 + 6 HCl
Zn2+ + H2O
Zn(OH)2
(bazik özellik)
(asidik özellik)
Cr(OH)2-(aq) + 2 H2O
Cr+3 + 3H2O
2 AlCl3 + 3 H2O
Al2O3 + 2 NaOH + H2O
2 NaAl(OH)4
Amfoterik oksitler, hem asitlerle hem de bazlarla reaksiyona giren oksitlerdir. BeO, Al2O3 ve
Ga2O3‟de olduğu gibi daha hafif elementlerde amfoterlik görülmektedir. Ayrıca TiO2 ve V2O5 gibi
yüksek yükseltgenme halindeki d-blok elementlerinin bazılarında görülür ve bununla birlikte SnO2
ve Sb2O5 gibi Grup 4A ve 5A‟daki daha ağır elementlerde de ortaya çıkar. Amfoterlik, elementler
tarafından oluşturulan bağlardaki kovalent karakterin derecesiyle yakından ilgilidir. Çünkü, bu
durum ya metal iyonunun kuvvetli polarlaştırıcı olması (Be‟da olduğu gibi) ya da kendisine
bağlanan oksijen atomuyla metalin polarlaştırılması şeklinde açıklanabilir (Sb‟deki gibi).
1 Adet elektronik analitik hassas terazi, 1 adet santrifüj cihazı, 1 adet bunzen beki, 1 adet üç
ayak, 1 adet amyant tel, 1 adet 1 mL‟lik pipet, 1 adet puvar, 1 adet cam baget, 2 adet santrifüj tüpü,
2 adet deney tüpü, 1 adet porselen kroze, 1 adet kroze maşası, 1 adet spatül, 1 adet piset, süzgeç
kağıdı, derişik HCl, % 40‟lık NaOH, PbO2, nişasta, iyot, saf su.
Bir porselen krozeye çok az bir miktar PbO2 konur ve üzerine % 40‟lık NaOH çözeltisinden 1015 damla ilave edilir. Kroze, amyant tel üzerine yerleştirilerek bir bek alevinde 2-3 dakika ısıtılır,
bu sırada bir baget yardımıyla karıştırılır. Daha sonra soğumaya bırakılır. Kroze içerisindeki çözelti
bir santrifüj tüpüne aktarılır ve birkaç dakika santrifüjlenir. Santrifüj sonunda oluşan çökelek,
üstteki sıvı kısmından bir pipet yardımıyla 5-6 damla kadar alınır ve başka bir deney tüpüne
aktarılır. Buna birkaç damla seyreltik HCl ilave edildiğinde kurşun tetraklorürün karakteristik sarı
rengi gözlenir. Klorürün oluşturduğu bu kurşun tetraklorür yavaş yavaş çöker. Açığa çıkan klor gazı
kokusundan ya da nişastalı iyot çözeltisi ile ıslatılmış süzgeç kağıdının renginin değişmesinden
anlaşılabilir.
90
1-
PbO2 ile NaOH arasında gerçekleşen reaksiyonu yazınız.
2-
PbO2 ile HCl arasında gerçekleşen reaksiyonu yazınız.
3-
PbO2‟nin amfoterik özelliğini yapılan deneyde nasıl ispatlanmıştır, açıklayınız.
SORULAR
1.
Amfoterlik kavramını açıklayarak örnekler veriniz.
2.
Amfoter maddelere örnek vererek, asit ve bazlarla vermesi beklenen reaksiyonları yazınız.
3.
Bir maddenin amfoter özellik gösterip göstermediği nasıl anlaşılabilir, açıklayınız.
91
DENEY NO:18
TARĠH:
DENEY ADI: ĠNDĠRGENME-YÜKSELTGENME REAKSĠYONLARI
DENEYĠN AMACI: Ġndirgenme ve yükseltgenme reaksiyonlarının incelenmesi
TEORĠK BĠLGĠ:
Kimyasal reaksiyonlar, genel olarak reaksiyona girenler ve ürünler arasında elektron alışverişi
olanlar ve olmayanlar şeklinde iki grupta toplanabilir. Çevremizdeki tepkimelerin pek çoğu
yükseltgenme-indirgenme tepkimeleridir. Bunlar fosil yakıtların yanmasından, evlerde ağartıcı
maddelere kadar çeşitlilik göstermektedir. AtomLar arasında elektron alışverişi olan reaksiyonlar,
yükseltgenme (oksidasyon) ve indirgenme (redüksiyon) reaksiyonları ya da kısaca redoks
reaksiyonları olarak bilinmektedir. Elektron kaybının olduğu yarı tepkimelere yükseltgenme
tepkimesi, elektron kazanımının gerçekleştiği tepkimelere de indirgenme tepkimesi denir. Elektron
vererek yükseltgenirken karşısındaki maddeyi de indirgeyen maddeye indirgeyici veya indirgen,
elektron alarak indirgenen ve karşısındaki maddeyi yükseltgeyen maddeye de yükseltgeyici veya
yükseltgen denir.
(a)
(b)
ġekil 1. Bakır varlığında Ag+(aq) ve Zn2+(aq)‟nın davranışı
Metalik bakır varlığında, renksiz AgNO3(aq)‟dan yer değiştiren gümüş iyonları, gümüş metali
olarak toplanır ve bakır, mavi renkli Cu2+(aq) olarak çözeltiye geçer. (a)
Cu(k) + 2 Ag+(aq)
Cu2+(aq) + 2 Ag(k)
Cu(k), Zn(NO3)2(aq)‟dan gelen renksiz Zn2+ ile yer değiştirmez. (b)
Cu(k) + Zn2+(aq)
Tepkime vermez
Uzun bir metal parçası, M, elektrokimyasal çalışmalarda kullanıldığında elektrot adını
almaktadır. Elektrottaki metal atomLarıyla çözeltideki metal iyonları arasında iki tür etkileşim
olabilir.
92
a- Bir metal iyonu, Mn+, elektrotla çarpışarak n elektron kazanıp bir metal atomuna, M,
dönüşebilir. Bu durumda iyon indirgenir.
b- Elektrottaki bir metal atomu, M, n elektron kaybeder ve Mn+ iyonu olarak çözeltiye
geçebilir. Bu durumda metal atomu yükseltgenir.
ġekil 2. Bir Elektrokimyasal Yarı Hücre
Herhangi bir redoks tepkimesi, yükseltgenme yarı tepkimesi ve indirgenme yarı tepkimesi
şeklinde yazılabilir. Elektron sayıları eşitlendikten sonra toplanan yarı tepkimeler denkleştirilmiş
yükseltgenme-indirgenme tepkimesini verir.
Yükseltgenme :
Zn(k)
Zn2+(aq) + 2 e-
İndirgenme
Cu2+(aq) + 2 e-
Cu(k)
Zn(k) + Cu2+(aq)
Zn2+(aq) + Cu(k)
:
Net Tepkime :
Elektron sayıları eşitlendikten sonra toplanan yarı tepkimeler denkleştirilmiş yükseltgenmeindirgenme tepkimesini verir.
Örneğin;
Na2S2O3 + KMnO4 + H2O
Na2SO4 + K2SO4 + MnO2 + KOH
denkleminde Na2S2O3‟deki kükürt atomu +2 değerlikten 4 e- vererek +6 değerliğe yükseltgenmiş,
KMnO4‟deki +7 değerlikli Mn ise +4 değerliğe inerken 3 e- almıştır.
93
Bu dururmda her iki taraf için alınan ve verilen elektron sayılarını eşitlemek üzere kükürt
atomunun bulunduğu Na2S2O3‟ın önüne 3, mangan atomunun bulunduğu KMnO4‟ın önüne 8
katsayısı getirilmelidir.
Daha sonra diğer atomLar en sona oksijen bırakılmak suretiyle uygun katsayılarla denkleştirilir.
3 Na2S2O3 + 8 KMnO4 + H2O
3 Na2SO4 + 3 K2SO4 + 8 MnO2 + 2 KOH
1 Adet elektronik analitik hassas terazi, 10 adet deney tüpü, 1 adet 400 mL‟lik beher, 1 adet 1
mL‟lik pipet, 1 adet puvar, 1 adet cam baget, 1 adet spatül, 1 adet pens, 1 adet piset, 0.1 M
Zn(NO3)2 çözeltisi, 0.1 M Cu(NO3)2 çözeltisi, 0.1 M Pb(NO3)2 çözeltisi, CuSO4 çözeltisi, derişik
HCl, derişik HNO3, NH3, bakır, çinko, kurşun, magnezyum parçaları, saf su.
A-) a. Üç deney tüpü alınır ve her birine 0.1 M Zn(NO3)2 çözeltisinden 4 mL konur ve her bir
tüp numaralandırılır. Birinci tüpe çinko, ikinci tüpe bakır ve üçüncü tüpe de metalik kurşun
parçaları atılır. GözlemLer yazılır.
b. Aynı şekilde üç deney tüpü alınır ve her birine 0.1 M Cu(NO3)2 çözeltisinden 4 mL konur
ve her bir tüp numaralandırılır. Birinci tüpe çinko, ikinci tüpe bakır ve üçüncü tüpe de metalik
kurşun parçaları atılır ve gözlemLer kaydedilir.
c. Aynı işlem 0.1 M Pb(NO3)2 çözeltisi ile tekrarlanır ve gözlemLer kaydedilir.
B-) a. Üç tane deney tüpü alınır ve derişik HCl‟den 2 mL bırakılarak tüpler numaralandırılır.
Tüplere sırasıyla metalik bakır, çinko ve magnezyum parçaları atılır. Gaz çıkışı, renk, koku gibi
değişimLer ve gözlemLer kaydedilir.
b. Yukarıdaki işlem aynı şekilde derişik HNO3 ve NH3 içinde yapılır ve gözlemLer
kaydedilir.
C-) Bir deney tüpüne küçük bir parça bakır atıp üzerine derişik HNO3‟den 3 mL bırakın ve 5-10
dakika bekleyip gözlemLerinizi yazın. Diğer tarafta 400 mL bir beherin yarısına kadar musluk suyu
koyun ve suyu kaynatın. Deney tüpünde hazırlanan çözeltiyi kaynayan suyun içerisine boşaltarak
gaz çıkışı bitene kadar bekleyin ve gözlemLerinizi not edin.
D-) Bir deney tüpüne CuSO4 çözeltisinden 2 mL bırakın ve üzerine 3 mL saf su ekleyin. Bu
çözeltiye küçük bir parça çinko metalinden atın ve 5-10 dakika süreyle değişimLeri gözlemLeyerek
not alın.
94
1- A bölümünde yapılan işlemLer için gerçekleşen reaksiyonların denklemLerini yazarak
metalleri aktifliklerine göre sıralayınız.
2- B bölümünde yapılan işlemLer için gerçekleşen reaksiyonların denklemLerini yazarak hangi
metallerin hidrojeni indirgeyebileceğini söyleyiniz.
3- D bölümünde gerçekleşen reaksiyonu yazarak yorumLayınız.
SORULAR
1- Halojenleri yükseltgenme şiddetlerine göre büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
2- Bakır sülfat çözeltisini, gümüş, çinko ve demir kapların hangisinde saklayabiliriz. Nedenini
açıklayınız.
3- Bazik çözeltide iyodür iyonunun (I-), permanganat iyonu (MnO4-) ile yükseltgenmesiyle iyot
molekülü (I2) ve mangan (IV) oksidin oluşumunu veren denkleşmiş iyonik eşitliğini yazınız.
4- H2C2O4 + MnO4- + H+
P4 + OH- + H2O
Mn+2 + CO2 + H2O
PH3 + HPO32- reaksiyonlarını eşitleyiniz.
5- Aşağıdaki tanımlamalar için yükseltgenme-indirgenme yarı tepkimeleri ile net redoks
tepkimelerini yazınız.
a. Cu2+(aq)‟nin Fe(k) ile yer değiştirmesi
b. Br-„ün Cl2(aq) yardımıyla Br2(aq)‟a yükseltgenmesi
c. Asidik çözeltide Cl-(aq)‟ün MnO4- yardımıyla ClO3-(aq)‟e yükseltgenmesi
d. Bazik çözeltide S2-(aq)‟ün O2(g) yardımıyla SO4-2(aq)‟a yükseltgenmesi.
95
DENEY NO:19
TARĠH:
DENEY ADI: ELEKTROKĠMYASAL HÜCRELER
DENEYĠN AMACI: Bir elektrokimyasal hücrede meydana gelen olayların incelenmesi.
TEORĠK BĠLGĠ:
Maddelerin kimyasal enerjilerinin elektrik enerjisine dönüşümü veya elektrik enerjisinin
kimyasal enerjiye dönüşümü redoks reaksiyonları ile gerçekleşir. Redoks reaksiyonları, organik
yaşamı canlı tutmasının yanı sıra endüstride kimyasalların üretimi, metallerin saflaştırılması,
korozyon kontrolü, elektrik güç kaynaklarının üretimi gibi alanlarda kullanılan önemLi
reaksiyonlardır. Bu bölümde sadece kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüşümü gözlenecektir.
Tam bir devrede bir uçtan diğer uca elektron ve iyon aktarımı sürekli olarak sağlanabiliyorsa burada
elektrik üretimi söz konusudur. Yani elektrik enerjisi elektron ve iyon akışı ile ilgilidir.
1. Redoks Tepkimeleri
Redoks tepkimelerinde tanecikler (iyonlar, atomLar, moleküller) birbirlerinden elektron alış verişi
yaparlar. Elektron verenler yükseltgenir, alanlar indirgenir. Bir redoks tepkimesinde;
-
Alınan elektron sayısı verilen elektron sayısına denktir.
-
Reaksiyonun her iki tarafı kütlece ve elektriksel yük olarak denktir.
-
Tepkime kendiliğinden veya enerji alarak gerçekleşirler. Örneğin;
Zn(k) + Cl2(g)
ZnCl2(aq) { Zn2+(aq) + 2Cl-(aq) }
Bu reaksiyonda;
Çinko (Zn), 2 elektron vererek yükseltgenmiş :
Zn(k)
Klor (Cl), 1 elektron alarak indirgenmiştir
Cl2(g) + 2e-
:
Zn2+(aq) + 2e2Cl-(aq)
Eşitliğin her iki tarafının elektriksel yükü sıfırdır (+ ve – yüklerin toplamı).
Elektrik üretimi kendiliğinden yürüyen redoks tepkimeler ile sağlanır. Elektron alma veya
verme istekleri birbirinden farklı maddeler uygun şartlarda bir araya gelirse bir redoks tepkimesi
mutlaka gerçekleşir. Maddelerin elektron alma istekleri indirgenme potansiyeli olarak
tanımLanmıştır. Standart şartlardaki indirgenme eğilimLeri standart elektrot potansiyeli veya
standart indirgenme potansiyeli olarak belirlenmiştir.
96
2. Standart Ġndirgenme Potansiyeli (Elektrot Potansiyel, E0)
Maddelerin standart şartlarda indirgenme eğilimLeri birbirleri ile deneysel olarak
kıyaslanmış ve potansiyel değerleri belirlenmiştir. Yani, indirgenme potansiyelleri bağıl değerlerdir
ve birimi volt (V) dur. H+‟nın standart şartlarda indirgenme potansiyeli sıfır kabul edilmiş ve diğer
iyonların veya bileşiklerin potansiyelleri H+ ile kıyaslanarak ölçülmüştür.
2H+(aq) + 2e-
H2(g)
E H0  / H = 0,000 volt
2
Bir iyonun indirgenme eğilimi H+‟dan daha güçlü ise elektrot potansiyeli (+) olarak
işaretlenmiş, indirgenme eğilimi H+‟dan daha zayıf ise elektrot potansiyeli (–) olarak işaretlenmiştir.
Örneğin;
Ag+(aq) + e-
Ag(k)
0
= + 0,800 volt
E Ag

/ Ag
Cd2+(aq) + 2e-
Cd(k)
0
= - 0,403 volt
ECd
2
/ Cd
E0 değerlerine bakıldığında Ag+‟nın H+‟e göre daha kolay indirgendiğini yani elektron alabildiğini,
Cd2+‟ nin ise Ag+ ve H+‟e göre daha zor indirgendiğini söyleyebiliriz. O halde;
i.
Ag+/Ag
ve H+/H2 sistemLerinin uygun şartlarda birbiri ile temasta olduğunu
düşündüğümüzde Ag+‟nın indirgenip H2‟nin de yükseltgenerek bir redoks reaksiyonun
kendiliğinden gerçekleşeceğini de söyleyebiliriz.
2 Ag+(aq) + H2(g)
ii.
2Ag(k) + 2 H+(aq)
Yine, Ag+ iyonları içeren bir çözeltiye Cd metalini daldırdığımızda bir süre sonra metalin
yüzeyinin gümüş ile kaplanacağını, çözeltiye de Cd2+ iyonlarının geçeceğini söyleyebiliriz.
Çünkü Ag, Cd‟dan daha kolay indirgenir. Bir araya geldiklerinde çözeltideki Ag+ iyonları
Cd metalinden elektron kopararak metalik Ag‟e indirgenir ve kadmiyum metalinin yüzeyine
tutunur. Elektron veren Cd atomLarı da +2 yüklü iyon halinde çözünerek çözeltiye geçer.
iii.
2Ag+(aq) + Cd(k)
2Ag(k) + Cd2+(aq)
İndirgenme potansiyelleri elektrokimyasal hücreler kurularak belirlenir.lektrokimyasal
Hücreler
Redoks reaksiyonlarının gerçekleştiği düzeneklerdir. Genel olarak iki tip elektrokimyasal
hücre vardır;
a) Galvanik Hücreler (Voltanik hücreler): Redoks reaksiyonların kendiliğinden gerçekleştiği,
elektrik enerjisinin üretildiği hücrelerdir. Günlük yaşantımızda kullandığımız piller birer galvanik
hücredir.
97
Elektrik üretmek için oluşturulan bir galvanik hücre,
-
İki ayrı yarı hücre
-
Elektrotları birbirine bağlayan bir iletken tel,
-
Çözeltiler arasındaki iyon bağlantısını sağlayan bir tuz köprüsünden, oluşur (Şekil 1).
ġekil 1. Genel olarak bir galvanik hücre şekli
0
= + 0,34 volt
ECu
2
/ Cu
0
= -0,76 volt
E Zn
2
/ Zn
Yarı hücre: Bir metal çubuğun kendi iyonlarını içeren bir çözeltiye daldırılmasıyla oluşan
sistemLerdir. Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi CuSO4(aq) {Cu2+ + SO42-} çözeltisine daldırılmış
Cu(k) çubuktan ve ZnSO4(aq) {Zn2+ + SO42-} çözeltisine daldırılmış Zn(k) çubuktan oluşan
sistemLer birer yarı hücredir. Metal çubuk, tel veya plakalara elektrot denir. Bazen elektrot terimi
tüm yarı hücre için de kullanılır.
Tuz Köprüsü: Genellikle iki ucu iyonların geçebileceği gözenekli bir yarı geçirgenle
kapatılmış içerisinde doygun bir tuz çözeltisi bulunan U-borusu şeklindedir.
Galvanik Hücrenin ÇalıĢma Sistemi: Yukarıdaki hücreyi örnek alarak bir hücredeki olayları
anlamaya çalışalım.
 İki yarı hücre birbirine bağlandığı an aralarındaki potansiyel farkı yok etmek için Zn elektrottan Cu
elektroda doğru elektronlar akmaya başlayacaktır. Çünkü bakırın indirgenme eğilimi Zn‟dan daha
büyüktür ve Zn karşısında indirgenmek isteyecektir.
 Zn atomLarı Cu‟a 2 elektron vererek +2‟ye yükseltgenir ve iyon halinde çözünerek çözeltiye geçer
(Zn elektrot zamanla incelir ve hatta tamamen çözünür).
98
Zn2+(aq) + 2e-
Zn(k)
 İletken tel vasıtasıyla bakır(Cu) elektroda gelen elektronlar ise çözeltideki Cu2+ iyonlarını elektrot
yüzeyine çeker ve metalik bakıra indirger. Metalik bakır metal elektrot yüzeyine tutunur.
Cu2+(aq) + 2e-
Cu(k)
 Toplam pil reaksiyonu ise aşağıdaki gibidir;
Zn(k) + Cu2+(aq)
Zn2+(aq) + Cu(k)
 Çözeltilere baktığımızda bu alış veriş sonucu çözeltilerin nötralliği bozulmuş Zn çözeltisi (+)
yüklenmiş, Cu çözeltisi ise (–) yüklenmiş gibidir ama böyle bir durum olamaz. Böyle bir durum
olamayacağı için de reaksiyonun başlamadan durması gerekir. İşte bu sırada tuz köprüsü devreye
girer ve K+ iyonları Cu çözeltisine, SO42- iyonları ise Zn çözeltisine geçerek çözelti yük dengesini
korurlar.
Böylece bir iletken tel ve bir tuz köprüsüyle elektron ve iyon akış devresi
tamamLanmıştır.
 Reaksiyon devam ederken iki elektrot arasına bir avometre (multimetre) konulursa elektrotlar
arasındaki potansiyel farkı ve akım okunabilir. Okunan potansiyele hücre potansiyeli veya
elektromotor kuvveti (emk) denir ve Epil olarak gösterilir.
 Pil potansiyeli zamanla azalır ve sıfıra ulaştığında tüm sistem dengeye gelmiş olur. Fakat potansiyel
farkı sıfırsa artık elektrik üretimi de söz konusu değildir.
 Bir pilde indirgenmenin gerçekleştiği elektroda Katot, yükseltgenmenin olduğu elektroda da Anot
denir. Bir pilde elektronların üretildiği elektrot yani Anot (–) uç, elektronların tüketildiği yer yani
katot (+) uç‟tur.
b) Elektroliz Hücreleri: Elektrik enerjisi kullanarak kimyasal reaksiyonların gerçekleştirildiği
hücrelerdir. Bu hücre reaksiyonları istemsizdir, yani kendiliğinden oluşmaz. Örneğin suyu H 2 ve O2
gazlarına ayrıştırmak elektrolizle mümkündür.
3. Hücre (Pil) Potansiyelinin Hesaplanması
Bir elektrokimyasal hücrenin standart elektrot potansiyeli katot ve anodun standart
potansiyellerinden hesaplanır;
Eopil = E0katot - E0anot
Buna göre yukarıdaki hücrenin standart pil potansiyeli;
Eopil = 0,34 - (- 0,76) = 1,1 Volt’dur.
Bir hücrenin potansiyeli sadece elektrot potansiyellerine bağlı değil aynı zamanda çözelti
derişimine, sıcaklığa, alınıp verilen elektron sayısına da bağlıdır. Buna göre standart olmayan
şartlarda hücre potansiyeli Nerst eşitliği ile hesaplanır.
99
Nerst eşitliği;
Epil = Eopil – (
RT
) lnQ
nF
n: alınan ya da verilen elektron sayısı
F: faraday sabiti (1 mol elektronun yükü) 9,65 x 104 Coulomb/mol
Q: tepkimeye girenler ve ürünler arasındaki derişim ilişkisi (denge sabiti gibi yazılır).
Eşitlik, doğal logaritmayı genel logaritmaya çevirerek yeniden düzenlenirse ve sabit değerler
yerine konup T= 298,15 K için hesaplanırsa aşağıdaki gibi gösterilir;
Epil = Eopil – (0,059/n) log Q
Örneğin, yukarıdaki hücre için Epil‟i hesaplarsak;
Zn(k) + Cu2+(aq)
Zn2+(aq) + Cu(k)
Epil = Eopil – (0,059/n) log [Zn2+] / [Cu2+]
Epil = 1,1 – (0,059/2) log 0,5 / 0,5 = 1,1 volt olarak bulunur.
Eğer çözelti derişimLeri farklı olsaydı; örneğin: [Zn2+] = 0,01M , [Cu2+] = 0,5M olsaydı
Epil = 1,1– (0,059/2) log 0,01 / 0,5 = 1,15 volta eşit olurdu.
Bir elektrokimyasal hücre için belirtilen şartlarda hesaplanan elektromotor kuvveti, EPil ,
Epil = (+) ise hücre reaksiyonu ileri yönde (
) istemLidir,
Epil = (-) ise hücre reaksiyonu ters yönde (
) istemLidir,
Epil = (0) ise reaksiyon dengede’dir.
4. Pil diyagramLarı
 Elektrokimyasal hücreleri yukarıdaki gibi çizmek çok açıklayıcı olmakla birlikte her zaman pratik
değildir. Daha basit olarak hücre diyagramLarı şeklinde gösterilir. Hücre diyagramLarı yazılırken
şu kabuller yapılır;
-
Anot yarı hücresi sol tarafa yazılır,
-
Katot yarı hücresi sağ tarafa yazılır,
-
Çözeltideki iyon derişimi belirtilir.
-
Yarı hücrelerdeki katı, sıvı, gaz faz farkları dikey bir çizgi(I) ile belirtilir,
-
Yarı hücreler arasındaki sınır yani tuz köprüsü iki dik çizgi (II) ile belirtilir.
100
Örneğin, yukarıdaki pil için hücre diyagramı aşağıdaki gibidir;
 Cl2, H2 gibi katı elektrodu olmayan bazı iyonların indirgenme ve yükseltgenmesi soy bir metal
üzerinde gerçekleştirilir. Genellikle platin bir tel bu iş için en uygun katı elektrottur. Pt redoks
tepkimelere karışmaz fakat elektron iletimini sağlar. Örneğin bir çözeltideki H+ iyonları bir Pt
elektrot üzerinde indirgenerek H2(g)‟ye indirgenir veya H2, Pt elektrotla iletilen elektronları alarak
H+‟ ya yükseltgenir. Eğer böyle bir elektrot kullanılmışsa bu elektrot hücre diyagramLarı üzerinde
belirtilir (Şekil 2).
ġekil 2. Bir H2/H+ yarı hücresi
 Bir H2/H+ yarı hücresinin diyagramı aşağıdaki gibi yazılır;
Pt H2 (g, bar)
H+ (x M)
2 Adet 250 mL‟lik beher, 2 adet 250 mL‟lik balon joje, Cu ve Zn elektrot (ince levha veya
tel şeklinde), CuSO4, ZnSO4, K2SO4 (katı), krokodil bağlı iletken tel, voltmetre, U şekilli boru,
pamuk, kıskaç (U boruyu tutturmak için).
101
DENEYĠN YAPILIġI:
1- Aşağıda belirtilen derişimLerde 250 mL Cu ve Zn çözeltileri hazırlanılır. Çözeltileri hazırlamak için
önce hesaplamaları yapılır.
Hücre No
Cu2+ (mol/L)
Zn2+ (mol/L)
1
0,05
0,50
2
0,25
0,50
3
0,50
0,50
4
0,50
0,25
5
0,50
0,05
2- Hazırlanılan Cu ve Zn çözeltileri iki ayrı behere konulur. Bu beherler oluşturulacak pilin yarı
hücreleridir.
3- Doygun K2SO4 çözeltisi hazırlanılarak U şekilli boruya doldurulur. Boruların uçları bir parça
pamuk ile tıkanır. Bu ise hazırlanacak hücrenin tuz köprüsüdür. (Çözeltiyi hazırlamak için küçük
bir behere birkaç spatül dolusu K2SO4 koyun ve üzerine bir miktar saf su ekleyin. Dipte az bir
miktar çözünmeyen tuz kalana kadar saf su ilavesi ve ısıtma ile çözünmeyi sağlayın. Sonra
gerekiyorsa kaba süzgeç kağıdından süzün.
4- Cu ve Zn elektrotları zımpara kağıdı ile temizleyiniz kuru bir peçete ile sildikten sonra tartınız.
TartımLarı not ediniz.
5- Cu elektrodu Cu2+ çözeltisine, Zn elektrodu Zn2+ çözeltisine daldırınız. Elektrotları beherin kenarına
krokodillerle tutturunuz.
6- Krokodil bağlı kabloların diğer ucunu voltmetreye bağlayınız.
7- Tuz köprüsünü koymadan Voltmetrede bir akım olup olmadığına bakınız.
8- Tuz köprüsünü uçları çözeltilere girecek şekilde iki beher arasına yerleştiriniz.
9- Voltmetredeki voltajı okuyunuz. GözlemLerinizi yazınız.
10- Yarım saat sonra elektrotları çıkarınız, sürtmeden dikkatle kurutunuz ve tartınız. TartımLarı not
ediniz.
1. Her hücre için anot ve katot yarı tepkimeleri ile pil tepkimesini yazınız.
2. Her hücre için başlangıç hücre potansiyellerini Nerst eşitliğini kullanarak bulunuz ve
deneysel
olarak
bulduğunuz
değerlerle
karşılaştırınız.
Ölçümünüzdeki
%
hatayı
hesaplayınız.
3. Oluşturduğunuz galvanik hücreler için maksimum işi Joule cinsinden hesaplayınız.
102
4. Her hücre için hücre voltajının, log [Zn2+] / [Cu2+] ile değişimini teorik ve deneysel verilere
göre çizerek inceleyiniz. Bu değişimin doğrusal mı, değil mi? Nerst eşitliğine bakarak nasıl
olması gerektiğini düşününüz.
SORULAR
1- Aşağıdaki iki hücre için soruları cevaplayınız.
a) Cu2+ iyonları içeren bir çözeltiye ince bir Al yaprak
b) Al3+ iyonları içeren çözeltiye ince bir bakır yaprak,
daldırılırsa bir müddet sonra neleri gözlemLeyebilirsiniz? Hangi reaksiyonlar gerçekleşir?
Çözeltide bir değişiklik olur mu?
2- E0 değerlerine bakarak Cu, Ni, Ag, Cr metallerini kendiliğinden Au (altın) ile kaplamanın
mümkün olup olamayacağını nedenlerini belirterek söyleyiniz. Bu metalleri altın ile
kaplamak için nasıl bir hücre kullanılmalıdır?
3- Ni/Ni2+(0,1M) ve Cd/Cd2+(0,1M) yarı hücrelerini kullanarak bir pil oluşturunuz.
a) Katot ve anot reaksiyonlarını yazınız
b) Hücre reaksiyonunu yazınız ve potansiyelini hesaplayınız.
c) Pil diyagramını yazınız.
d) Pilin yaptığı işi hesaplayınız.
4- Yukarıda verilen Cu/Zn pilinin potansiyelini 1,2 volt‟a yükseltmek için bir yol öneriniz.
5- Pt I Fe2+(0,1M), Fe3+ (0,2M) II Cu2+ (0,5M) I Cu (k)
hücresi için;
a) Epil değerini hesaplayınız.
b) Katot, anot ve pil reaksiyonlarını yazınız.
6- Pt I H2 (g, 1 atm) I H+ (0,1M) II H+ (1M) I H2 (g, 1 atm) I Pt
derişim pili için;
a) E0pil ve Epil değerlerini hesaplayınız.
b) Katot, anot ve pil reaksiyonlarını yazınız.
c) Epil = 0,18 volt olması için katot hücresine hiç dokunmadan anot hücresinin pH‟sı
kaça ayarlanmalıdır?
103
DENEY NO:20
TARĠH:
DENEY ADI: UÇUCU BĠR SIVININ MOLEKÜL KÜTLESĠNĠN(MA) BELĠRLENMESĠ II
DENEYĠN AMACI: uçucu bir sıvının molokül kütlesini tayin etmek
TEORĠK BĠLGĠ:
Bütün sıvıların her sıcaklık ve basınçta molokülleri arasındaki çekim kuvvetinin bir ölçüsü
olan belli buhar basınçları vardır. Bu nedenle, sıvı molokülleri arasında çekim kuvvetleri ne kadar
büyükse, sıvının buhar basıncıda o kadar düşük, tersi durumda ise o kadar yüksek olur.
Uçucu bir sıvının molokül kütlesinin belirlemek için ideal gaz denkleminden yararlanılabilir.
İdeal gazı, moloküller arası çekim kuvvetinin sıfır olduğu kabül edilen noktasal parçacıklar olarak
tanımLayabiliriz. Gerçekte ise gaz molokülleri arasında az veya çok, molokül yapısına bağlı olarak
değişen çekim kuvvetleri mevcuttur. Biz burada sadece uçucu sıvının ideal gaz gibi davrandığını
kabul edeceğiz. Buna göre ideal gaz denklemi P basınç(atm), T mutlak sıcaklık(K) ve n gazın mol
sayısı olmak üzere,
P.V= n.R.T
Şeklinde verilebilir. Mol sayısı n yerine gazın kütlesi (m) ve molokül ağırlığı (MA) arasında;
n=m/MA
MA= m.R.T/P.V
Eşitliği yazılabilir. İkinci eşitlik ilk denklemde yerine konursa,
Eşitliği bulunur
R sabiti yukarıdaki üç denklemde de 0,08205 lt.atm/mol.K değerine sahiptir. Diğer birimLer
kullanıldığında P ve V birimLeri de uygun birimLer haline dönüştürülmelidir. R sabiti diğer
birimLer cinsinden ,
R= 1,987 cal/mol.K
R=8,314 joule/mol.K
R= 8,314 .107 erg/mol.K şeklinde verilebilir.
Gerekli Araç Gereçler
-beher 600 mL
-termometre
-100 mL lik balon
-uçucu sıvı
-pipet 5 mL
- yaprağı veya sigara jelatini
104
DENEYĠN YAPILIġI:
Kuru ve temiz bir balon kapak olarak kullanılacak jelatinle birlikte tartılır. Balona yaklaşık 5 mL
kadar uçucu sıvıdan konulur ve jelatinle üzeri kapatılır. Jelatin bir toplu iğne ile delinerek balon su
banyosu olarak kullanılacak olan beherin içine yerleştirilir. Beher jelatin ısınmayacak şekilde su ile
doldurulur ve beher ısıtılır. Balonda son sıvı damlası kalıncaya kadar ısıtmaya devam edilir.
Daha sonra balon su banyosundan çıkartılır soğutulur ve tartılır. Balonun hacmi bilinmiyorsa
tamamen su ile doldurularak hacmi belirlenir. Elde edilen sonuçlar yardımı ile uçucu sıvının
molokül kütlesi hesaplanır.
-Van der Waals kuvvetleri nedir? Kısaca açıklayınız
-Moloküller arası çekim kuvvetleri nelerdir?
105
DENEY NO: 21
TARĠH:
DENEY ADI : KATALĠZ II
DENEYĠN AMACI : Reaksiyon hızına katalizörün etkisinin incelenmesi
TEORĠK BĠLGĠ :
Bazı reaksiyonlar çok yavaş yürür. Bu tip reaksiyonlardan sanayide daha iyi yararlanabilmek için
hızlarının arttırılması gerekir. Bu amaçla katalizör olarak adlandırılan maddeler kullanılır.
Katalizör denklemin stokiyometrisi bakımından gerekli olmadığı halde girdiği reaksiyonun hızını
değiştiren maddelerdir. Katalizörler her zaman reaksiyon hızını arttırmazlar. Reaksiyon hızını
azaltan katalizörlerde vardır. Bu tip katalizörlere “inhibitör” denir. Reaksiyonun kendiliğinden
oluşturduğu etkin katalizörlere ise “otokatalizör” denmektedir. Reaksiyon hızının değiştirilmesi
işlemine ise “kataliz” denir. Kataliz işlemi daha çok reaksiyon hızını arttırmak için uygulanır.
Katalizörler sadece reaksiyon hızını arttırarak denge konumuna daha kısa sürede gelinmesini
sağlarlar. Fakat hiçbir zaman denge konumunu değiştirmezler. Reaksiyon hızının bağlı olduğu
faktörler:
dC/dt = Zu.e –Ea/RT .Cn
bağıntısı ile özetlenebilir. Burada , C konsantrasyon, t zaman ,Zu aktif çarpışma sayısı, Ea
aktifleşme enerjisi, R ideal gaz sabiti, n ise reaksiyon derecesidir. Buna göre reaksiyon hızı aktif
çarpışma sayısına , aktifleşme enerjisine, sıcaklığa konsantrasyona ve
reaksiyon derecesine
bağlıdır. Sıcaklık arttırıldığında reaksiyon hızı daima yükselmektedir. Fakat aynı zamanda
ortamdaki maddelerin termodinamik özelliklerine bağlı olarak denge konumu da değişmektedir.
ÖnemLi olan en uygun sıcaklıkta en uygun verimLe en kısa sürede reaksiyon ürünlerini elde
etmektir. Bunun için sabit sıcaklıkta ve sabit konsantrasyonda reaksiyon hızı arttırılmalıdır.
Bu şartlarda reaksiyon hızını arttırmanın tek yolu aşağıdaki denklemde de görüleceği gibi
aktivasyon enerjisinin düşürülmesidir.
Na/N =Zu.e-Ea/RT.Cn
Burada Na ve N belirli aktifleşme enerjisine sahip olan molokül sayısını ve toplam molokül sayısını
göstermektedir. Aktivasyon enerjisi kullanılan katalizörlerin aktifliklerine göre kataliz yolu ile
düşük bir değere indirilebilir.
Katalizleme reaksiyonu tek fazda oluşuyorsa “homojen kataliz” birden çok fazla oluşuyorsa
“heterojen kataliz” adını alır. Homojen katalize örnek olarak
2 MnO4- +3Mn2+ +16 H+ => 5Mn2+ + 8H2O
Mn4+ + Mn2+ +2e- => 2Mn2+
2Mn3+ + C2O4 2- => 2 CO2 +Mn2+
106
Reaksiyonları,heterojen katalize ise;
Nİ
Al2O3
CH3CH2OH(g)
CH3CHO + H2(g)
300
CH3CH2OH
CH2=CH2(g) + H2O(g)
300℃
cco℃
Bu deneyde hidrojen atomuyla potasyum permanganatın indirgenmesinde NO3- iyonunun katalitik
etkisi incelenecektir.Katalitik etki olmadan reaksiyon çok yavaş olur.
Ni
2KMnO4 + 10 H+ + 3H2SO4
2MnSO4 + K2SO4 +8 H2O
Reaksiyonu hızlandırmak için NO3- iyonlarının katalitik etkisinden faydalanılır. Nitrit iyonu,
hidrojen iyonunun KNO3‟ı indirgemesiyle oluşur. Asidik ortamda KMnO4, nitriti potasyum nitrat
haline dönüştürür. Böylece katalizör sayesinde başlangıçtaki KMnO4, yeniden oluşur.
5KNO3 +10H+  5KNO2 + 5H2O
5KNO2 +2KMnO4 + 3H2SO4
5KNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
Bu iki denklemin toplamından
2KMnO4 + 10H+ + 3H2SO4
2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O yazılabilir.
GEREKLĠ MALZEMELER
- deney tüpü (5 adet)
-
pipet
- santrüfüj tüpü (2 adet)
- damlalık
-
santrifüj
- baget
- 4 N H2SO4
-
0,1 N KMnO4
- Çinko granül
- 0,5 N KNO3
-
%10 luk H2O2
- alüminyum tozu
- iyot
-
MnO2
DENEYĠN YAPILIġI:
Üç deney tüpü alınarak bunlara 0,5 mL H2SO4 ve 1 mL KMnO4 çözeltisi konur. Bu tüplerden
bir tanesi sadece karşılaştırma amacıyla kullanılır. Diğer iki tüpten bir tanesine 0,5 mL 0,1 N KNO 3
(katalizör) ilave edilir. Daha sonra iki tüpe de aynı anda aynı miktar (bir spatül ucu) çinko tozu
eklenir. Çözeltilerin renklerinin kaybolma hızları karşılaştırılabilir.
107
Bir deney tüpüne, tüpün kenarına değmeyecek şekilde çok az miktarda alüminyum tozu ve iyot
konulur. Bir cam baget ile karıştırılır. Hiçbir reaksiyon olmadığı görülecektir. Tüpe bir damla su
ilave edilir. Suyun reaksiyon hızına etkisi gözlemlenir.
Bir merkezkaç tüpüne %10‟luk H2O2 çözeltisinden 3-5 damla konur. H2O2 kendiliğinden
parçalanmayacağından bu çözeltiye çok az mangandioksit ilave edildiğinde reaksiyon başlar. Bir
kibrit yakılarak tüpün ağzına yaklaştırılır ve çıkan gazın ne olduğu tanınmaya çalışılır.
(a) da hangi tip katalizleme vardır
(a)‟ daki her reaksiyonun denklemLini yazınız
-İyot ve alüminyum arasındaki reaksiyon denklemini yazınız
-H2O2 parçalanma reaksiyonunun denklemini yazınız
-H2O ve MnO2 „in reaksiyonlardaki rolünü açıklayınız
-Bir reaksiyonda , reaksiyon hızını katalizörden başka hangi faktörler etkiler?
-Sıvı yağların katılaştırılmasında hangi katalizörler hangi şartlarda kullanılmaktadır?
108
DENEY NO: 22
TARĠH:
DENEY ADI: BĠR MADDENĠN EN BASĠT FORMÜLÜNÜN BULUNMASI
DENEYĠN AMACI: Ġki Elementten OluĢan Bir BileĢiğin En Basit formülünü belirlemek.
TEORĠK BĠLGĠ:
Bileşiklerin kimyasal formülleri, element bileşimleri, bileşikteki elementlerin bağıl atom
sayıları ve molekül yapıları hakkında bilgi verirler. En basit formül ise sadece bileşiği meydana
getiren elementlerin neler olduğunu ve bu elementlerin bileşikteki bağıl atom sayıları hakkında bilgi
vermektedir. Bunun dışında molekül büyüklüğü ve yapısı hakkında bilgi vermez. En basit formül
bir deney sonucunda elde edilen veriler yardımıyla belirlenir. Maddenin molekül formülünü bulmak
için, en basit formül bulunduktan sonra, maddenin molekül kütlesi aşağıdaki ilk denklem
yardımıyla belirlenir. Buradan bulunan n katsayısının ikinci denklemde yerine konulmasıyla
bileşiğin molekül formülü bulunabilir.
( En basit formül kütlesi) x n = Molekül kütlesi
n x (En basit formül) = Molekül formülü
Kimyasal işlemleri yapmak için gerekli olan birçok bilgi, bileşiklerin molekül formüllerinde
bulunmaktadır. Bu nedenle maddelerin molekül formüllerinin tespit edilmesi gerekmektedir.
Örnek olarak : CaO' de
1 atom Ca / 1atom O veya mol Ca / 1mol O yada 40.1 g Ca / 16.0 g O ile birleşerek
56.1 g CaO bileşiği oluşmaktadır.
Ġki Elementten OluĢan Maddenin En Basit Formülünün Bulunması:
1,2 g karbon ve 3,2 g oksijen birleşerek 4,4 g karbon dioksit meydana getirirler. Bileşiği oluşturan
miktarlar bilindiğinden bu miktarlar mol cinsine çevrilir.
1,2 g C / 12 gC = 0,1 mol C ,
nC = 0,1 mol
3,2 g O / 16 g O = 0,2 mol O
nO = 0,2 mol
C= 0,1 / 0,1 =1
O= 0,2 / 0,1 = 2
C1O2 veya CO2
Şu halde bileşiğin en basit formülü CO2 şeklindedir. Bu formül bileşikteki bağıl atom sayılarını
da göstermektedir.
Eğer bir maddenin formülü deneyle bir kez bulunmuşsa artık deney yapılmaksızın bu formül ile tüm
hesaplamalar yapılabilir. Mesela, kalsiyum oksidin ( CaO ) in formülü biliniyorsa 1,2 g Ca ile ne
kadar oksijenin reaksiyona gireceği ve oluşacak CaO in miktarı bulunabilir.
(16,0 g O / 40,1 g Ca ) x 1,2 g Ca = 0,478 g oksijen reaksiyona girecek ve
1,2 + 0,478 = 1,68 g CaO oluşacaktır.
109
Bu hesap neticesinde bulunan sonuca '' Teorik değer'' denir. Gerçekte reaksiyonlar her zaman tam
anlamıyla tamamLanamazlar. Bu yüzden teorik değer ile deneysel değerler arasında farklılık olur.
Bu durumda verim hesabı yapmak gerekir.
(Deneysel değer / Teorik değer) x 100 = % verim
Verim Hiçbir zaman %100 den fazla olamaz. Deneysel değerle teorik değer ancak ideal halde
birbirine eşit olur.
GEREKLĠ MALZEMELER
Emniyet gözlüğü, kapaklı nikel kroze, magnezyum şerit, amyant tel, metal veya tahta
maşa, piset
DENEYĠN YAPILIġI:
Bu deneyde emniyet açısından gözlük takılması gerekir. Kapaklı bir metal kroze iyice yıkanıp
kurutulur ve tartılır, tartım kaydedilir. 0,6 g civarında magnezyum şerit alınır ve eğer varsa
üzerindeki oksit tabakası beyaz temiz bir kâğıtla silinerek uzaklaştırılır. Temizlenmiş magnezyum
şerit kroze içine konularak kapağı ile birlikte tartılır, tartım kaydedilir. Krozenin kapağı hafif aralık
bırakılarak bek alevinde 10 dakika ısıtılır.
Bu işleme kroze içindeki magnezyum şeritin tamamı beyaz toz haline gelinceye kadar devam
edilir. Bu toz magnezyum oksit ve magnezyum nitrit karışımından ibarettir. Kroze soğuması için
bir tel amyant üzerine bırakılır. Soğutulmuş kroze içine 10 damla su ilave edilir. Bu işlem
sonucunda magnezyum oksit ve magnezyum nitrit, magnezyum hidroksite [Mg(OH)2]‟e dönüşür.
Kroze, önce bek alevinde yavaş, daha sonra şiddetli bir şekilde 3 dakika süreyle ısıtılır. Isıtma
işlemi sonrasında magnezyum hidroksitin tamamı magnezyum oksite dönüşür. Kroze amyant
üzerinde soğumaya bırakılır. Soğutulmuş kroze tartılır ve tartım kaydedilir. Sonuçların güvenilirliği
açısından yukarıdaki işlemler tekrarlanarak ilk yapılan işlem sonuçları ile karşılaştırılır.
110
DENEY NO: 23
TARĠH:
DENEY ADI: STOKĠYOMETRĠ
DENEYĠN AMACI: Bir ayrıĢma reaksiyonunun stokiyometrik açıdan incelenmesi.
TEORĠK BĠLGĠ:
Kimyanın, kimyasal formuller ve reaksiyonlardaki kütle bağıntıları ile ilgilenen bölümüne
''STOKİYOMETRİ'' denir. Stokiyometri, kimyasal formul fikrine dayanan kimyasal denklem
kavramı ile ilgilidir. Kimnyasal olayların kantitatif olarak değerlendirilmesi, atom kütlesi kavramı
esas alınarak gerçekleştirilir. İlgili madde miktarları atom kütlelerinden yararlanılarak
hesaplanabilir.
Bu deneyde, stokiyometrinin bir uygulaması olmak üzere KCIO3
ın ayrışma reaksiyonu
incelenecek ve bulunan sonuçlasrdan bir KCIO3 + KCI karışımını analiz etmekte yararlanılacaktır.
KClO3 kuvvetli bir şekilde ısıtılırsa, KCI ve O2 ye ayrışır ve oksijenin tamamı uçurulabilir.
2KClO3(k)
2KCI(k) +3O2(g)
Bir potasyumklorat-potasyum klorür(KClO3+KCI) karışımı ısıtıldığında meydana gelen kütle
kaybı sadece KCIO3 tan çıkan oksijenden ileri gelir. Bundan faydalanılarak baştaki karışımda ne
kadar KClO3 bulunduğunu hesaplamak mümkündür. KCIO3 ün bozunma hızını artırmak için
mangan dioksit (MnO2) katalizör ü kullanılabilir. Bilindiği gibi katalizörler reaksiyon hızını pozitif
yönde etkiler.
Deney tüpü (2 adet), spatül, tahta veya metal maşa, MnO2, KCIO3 ve KCl
DENEYĠN YAPILIġI:
a) Temiz ve kuru bir deney tüpüne bir spatül ucu kadar MnO2 konur ve tüp içindekiyle birlikte
hassas şekilde tartılır. Deney tüpü avuç içine hafifçe vurulmak suretiyle içindeki maddenin
karışması sağlanır. Tüp 45 derecelik açıyla spora tutturulur ve bek alevinde hafifçe ısıtılır. Bu
işleme katı madde eriyinceye kadar devam edilir. Katı tamamen eridikten sonra tüp birkaç dakika
mümkün olduğu kadar şiddetle ısıtılır.
b) Temiz ve kuru bir deney tüpüne yine bir spatül ucu kadar MnO2 konur ve hassas şekilde tartılır.
Bilinmeyen bir KCIO3 + KCI karışımı alınır. Bu karışımdan 1g deney tüpüne konur ve tekrar
tartılır. Avuç içine vurularak iyice karışması sağlanır. Daha sonra yukarıda anlatıldığı şekilde
ısıtılır, soğumaya bırakılır.
111
1-Uçurulan oksijenin kütlesi ve atom-gram sayısı,
2-Oluşan potasyum klorürün kütlesi ve mol sayısı,
3-Orijinal numunedeki potasyumun, klorun ve oksijenin atom gram sayıları ve potasyum
kloratın en basit formülünü hesaplayınız.
112
DENEY NO:24
TARĠH:
DENEY ADI: SÜBLĠMLEġME VE ERĠME NOKTASI TAYĠNĠ
DENEYĠN AMACI: Bir maddenin süblimleĢme veya erime noktasını tayin etmek
TEORĠK BĠLGĠ:
Maddelerin katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç temel hali vardır. Bu üç durum arasında her madde
için belirli şartlar sağlandığında geçişler olabilir.
Bütün sıvıların buhar fazı bulunduğu gibi katıların üzerinde de buhar fazı mevcuttur ve sıvıların
olduğu gibi katıların buhar basınçları da sıcaklıkla değişim gösterir. Sıvıların buharlaşma entalpisi
(Hb) yerine katıların buharlaşmasında süblimleşme entalpisi (Hs) ifade edilir. Sabit basınç altında
bir maddenin doğrudan katı halden gaz hale geçmesi olayına “SüblimLeşme”, bunun için gerekli
ısıya “süblimleşme entalpisi” denir. Yine aynı şekilde sabit basınç altında bir katı maddenin katı
halden sıvı hale geçmesine “erime” ve gerekli ısıya “erime entalpisi” denir. Erime süblimleşme
olaylarında sisteme dışarıdan enerji verildiğinden entalpilerin işaretleri pozitiftir. Yalnız
süblimleşme olayında erime basamağı atlandığından, buharlaşma,erime ve süblimleşme arasında
Hs=He+Hb eşitliği yazılabilir.
Süblimeleşme yoluyla maddeler istenilen şekilde temizlenerek saflaştırılabilirler. Çeşitli
sebeplerden dolayı maddenin bir çözücü ile tekrar kristallendirilmesinde herhangi bri güçlük olduğu
zaman süblimleştirme özellikle tercih edilen bir yöntemdir.
Maddelerin çeşitli sıcaklık ve basınçta hangi fiziksel fazda bulunduğu ve diğer fazlara geçiş şartları
faz diyagramlarından bulunabilir. Bunu herhangi, bir maddenin faz diyagramı üzerinde kısaca
açıklayalım.
Suyun faz diyagramı
113
suyun, katı ,sıvı gaz olmak üzere üç farklı fazı vardır. Faz diyagramında maddenin bulunduğu
sıcaklık ve basınç katı-gaz değişiminin olduğu bölgede olursa “süblimleşme”,katı sıvı eğrisinin
bulunduğu bölgede olursa “erime”, sıvı -gaz eğrisinin bulunduğu bölgede olursa “kaynama” olayı
meydana gelir.
- saat camı
- bez parçası
- huni
- erime noktası tayin cihazı
- süzgeç kağıdı
- kılcal boru
- termometre
- spatül
- sülfürik asit
- naftalin
DENEYĠN YAPILIġI:
Yaklaşık 1 gr naftalin saat camına konur. Bir huni alınır ve içerisine süzgeç kağıdı yerleştirilir.
Huni saat camı üzerine kapatılır ve saat cam kısık bek alevinde ısıtılır. Bu işlem sonunda
süblimleşen naftalin huni içerisindeki süzgeç kağıdına tutunur. Kristallenen naftalinin düşmesin
önlemek için huninin dış yüzeyi ıslak bir bezle soğutulur.
Saf bir organik maddenin belli bir erime noktası vardır.
Erime noktası,yani erimenin gözlemlendiği ilk sıcaklıkla maddenin tamamen sıvı hale geçtiği
sıcaklık farkı 0,5℃ yi geçmez. Safsızlıkların bulunması bu farkın büyümesine sebep olur ve
maddenin daha düşük bir sıcaklıkta erimeye başladığı gözlenir.
Erime noktasının tayini için en kolay metod çok az miktardaki maddeyi bir termometreye
tutturulmuş kapiler tüp içerisinde ısıtılmaktadır. Erime noktası tayin edilecek maddelerden( örneğin
naftalin) 0,1-0,2 g kadar alınır. Bir saat camı veya porselen yüzey üzerinde bir spatül ile iyice toz
haline getirilir ve bir araya toplanır. Kapiler tüpün açık kısmı karışım içine daldırılarak kapiler boru
içine bir miktar madde alınır. Kapalı tarafı hafifçe yere vurularak maddenin dibe inmesi sağlanır.
Bu işlem tüp 5-6 mm yüksekliğe doluncaya kadar devam edilir. Sonra kapiler gerekirse bir lastik
borudan kesilmiş ince bir halka ile ve banyodaki sıvı ile ıslatılarak madde sıvı haznesinin yanında
olacak şekilde termometreye tutturulur. Kapiler tüp ve termometre beraberce banyoya daldırılır.
Erime noktası tayini için “thiele aparatı” uygundur. Prensip olarak, ısıtılan sülfirik asitin
sirkülasyonuna dayanır. Yavaşça ısıtılırsa yan borunun girişindeki sıcaklık alttaki sıcaklıktan en
fazla 1,5 derece kadar yüksek olur.
Erime noktası olarak maddenin erimeye başladığı ve erimenin tamamlandığı sıcaklıklar
kaydedilir. İki değer arasındaki fark 0,5-1 dereceyi geçmemelidir. Buna göre birinci işlemden elde
edilen naftalin kristallerinin erime noktası tayin edilir.
114
SORULAR
1- Süblimleştirmeden önceki naftalinin erime noktası ile süblimleştirmeden sonra oluşan naftalin
kristallerinin erime noktaları arasında ne fark vardır?
2- erime noktası tayininden maddelerin tanınmasında nasıl yararlanılır?
3-Anorganik maddeler ile organik maddelerin erime noktaları arasında ne gibi farklar vardır?
Araştırınız.
115
DENEY NO:25
TARĠH:
DENEY ADI: KĠMYASAL DENGE II
DENEYĠN AMACI: Dengeye etki eden faktörleri incelemek
TEORĠK BĠLGĠ:
kimyasal denge kimyanın ana konularından biridir. Kandaki asit-baz dengesi, oksijenin
hemoglobine taşınmasıyla ilgili mekanizma, önemli hormonların sentezi ve kimyasal madde üreten
endüstriyel proseslerin hepsi kimyasal dengenin temel konularıyla doğrudan ilişkilidir.
Bir kimyasal reaksiyonda ürünlerin oluşmasına yol açan ileri yöndeki hız ile reaksiyona girenleri
oluşturan geri yöndeki hız birbirine eşit olduğunda bir dengenin varlığından söz edilir.
A + B
C + D
Reaksiyon denklemindeki oklar reaksiyonun çift yönlü olduğunu belirtir. Reaksiyona giren
maddelerin ve ürünlerin konsantrasyonları reaksiyonun ilerlemesi ile sürekli olarak değişir. Le
Chatelier prensibine göre bir sistem üzerine sıcaklık, basınç ve konsantrasyon değişimi gibi bir dış
etki uygulandığında, sistem bu etkiyi minimum yapacak yöne doğru kendiliğinden kayar. Çift yönlü
bir reaksiyon sisteminde sıcaklığı bileşenlerin konsantrasyonlarını, gazlarla ilgili etkileşmede ise
basınçları değiştirmek suretiyle bağıl konsantrasyonları değiştirmek mümkündür. Yukarıdaki
reaksiyonda C bileşeninin konsantrasyonu arttırıldığında ters yöndeki hız büyüyecektir. Çünkü
dengenin sola doğru kayması daha fazla A ve B ile daha az D üretilerek C konsantrasyonunun
azalmasına yol açacak, böylece yeni bir denge konumuna erişilecektir. Zayıf bir asit olan asetik
asitin sulu çözelti dengesi göz önüne alınacak olursa
HC2H3O2
H+ + C2H3O2
okların bağıl büyüklükleri dengeye erişildiğinde çözeltide az sayıdan hidrojen ve asetat iyonlarının
bulunduğunu gösterir. Sisteme hidroksit iyonları ilave edildiğinde bu iyonlar hidrojen iyonu ile
kolayca birleşerek su oluşturacaklardır. Bu dış etkiyi gidermek ve hidrojen iyonu sayısını korumak
için sistem sağa doğru kendiliğinden kayacaktır. Bu ise asetat ve hidrojen iyonları oluşturmak üzere
daha fazla sayıda asetik asit molokülünün ayrışması demektir.
PbCl2
Pb2+ + 2Cl
yukarıdaki dengede katı kurşun klorürün ayrışma hızı kurşun ve klorür iyonlarının kurşun klorürü
oluşturma hızları ile aynıdır.
116
NaCl gibi bir klorür iyonu kaynağı sisteme ilave edildiğinde, sistem bu etkiyi gidermek için sola
doğru kayacak yani kurşun ve klorür iyonları reaksiyona girerek yeni bir denge oluşuncaya kadar
kurşun klorür çökmeye devam edecektir.
Bu durum dengenin sol tarafa kayarak ters yöndeki hızın artmasına sebep olur. Ortamdaki bir iyonu
ihtiva eden bir bileşiğin sisteme eklenmesi sonucu oluşan bu türden etkiye “ortak iyon etkisi”adı
verilir.
Bu deneyde bir takım sistemlere konsantrasyon değişimleri uygulanarak sistemin nasıl cevap
verdiği incelenecektir.
İncelenecek sistemler aşağıda verilmiştir.(HInd= fenolftalein indikatörü)
H+
a- HInd
renksiz
+
renksiz
b- NH3 + HOH
Indkırmızı
NH4+ OH
c- 2CrO4 2- + 2H+
Cr2O7 2- + H2O
d- Cu (H2O)4 2+ 4NH3
Cu (NH3) 4 2- + 4 H2O
mavi
koyu mavi
e- H+ + OHf- H+ + NH3
H2O
NH4+
- 13x100 mmLik deney tüpleri
- 1 M HNO3
- fenolftalein indikatörü
- 1 M NaOH
- 1 M HC2H3O2
- 1 M K2CrO4
- 1M NH3
- 1 M BaCl2
- 0,1 M CuSO4
- derişik amonyak çözeltisi
117
DENEYĠN YAPILIġI:
Reaktifler karıştırılır karıştırılmaz her bir deney tüpü çalkalanmalıdır.
a- bir deney tüpüne 5 mL su ve 2 damla fenolftalein konur. 1 damla 1M NH3 çözeltisi eklenir ve
herhangi bir değişim olup olmadığı gözlemlenir. Daha sonra bir değişim olana kadar damla damla 1
M asetik asit ilave edilir ve gözlemler kaydedilir
b- bir tüpe 5 mL su ve 2 damla fenolftalein konur. 1 damla 1 M amonyak damlatılır. Çok az
miktarda amonyum korür ilave edilir ve tüp çalkalanır. Amonyum klorürün , amonyum ve klorür
iyonları oluşturması beklenir.herhangi bir değişiklik olmazsa daha fazla amonyum klorür ilave
edilir ve gözlemler kaydedilir.
c- bir deney tüpüne 3mL 1M K2CrO4 konur ve renk kaydedilir. Farklı bir renk meydana gelinceye
kadar 3 M HNO3 çözeltisinden eklenir. Renk değişimi oluncaya kadar damla damla 1 M NaOH
ilave edilir ve gözlemler kaydedilir.
d- bir deney tüpüne 0,1 M CuSO4 çözeltisinden 3 mL konur ve renk not edilir. Deney tüpü
çalkalanarak damla damla amonyak çözeltisi ilave edilir. Herhangi bir çökelek oluştuğu takdirde
çözününceye kadar fazladan amonyak ilave edilir. Renk değişimi oluncaya kadar damla damla 3 M
HNO3 çözeltisi eklenir. Sonunda damla damla derişik amonyak ilave edilerek koyu mavi renkli bir
kompleks oluşturulmaya çalışılır ve gözlemler kaydedilir.
118
DENEY NO:26
TARĠH:
DENEY ADI : EġDEĞER AĞIRLIK TAYĠNĠ
DENEYĠN AMACI: Bilinmeyen bir organik asitin eĢdeğer ağırlığını bulmak
TEORĠK BĠLGĠ :
Eşdeğer agırlık, bir maddenin 8.0 g oksijene veya 1.0 g hidrojen e eşdeğer olan, yani bu kadar
oksijen yada hidrojen ile reaksiyona girebilen ya da bu kadar oksijeni veya hidrojeni açığa
çıkarabilen miktarı olarak tanımlanabilir. Başka bir tanıma göre, Avagadro sayısı kadar elektron
alabilen veya verebilen madde miktarıdır.
Çözelti hazırlanırken eşdeğer ağırlık, çözünen maddenin molekül ağırlığının tesir değerliğine
bölünmesi ile elde edilir. Yani;
Eşdeğer ağırlık=
Bir asitin eşdeğer gram ağırlığı, bir molünün çözeltiye verdiği hidrojen iyonları ile ilgilidir ve
molekül ağırlığının verilen hidrojen sayısına bölünmesiyle bulunur. Bu hidrojen sayısına asitler için
„‟ Tesir değerliği „‟ denmektedir.
Bir bazın eşdeğer ağırlığı ise çözeltiye verdiği hidroksit iyonu sayısı ile ilgilidir. Molekül ağırlığı
verilen hidroksil iyonu sayısına bölünerek eşdeğer ağırlık bulunabilir. Bu hidroksil sayısına bazlar
için „‟ Tesir değerliği‟‟ denir.
Bir eşdeğer asit ile ancak bir eşdeğer baz tamamen reaksiyona girebilir.
Eşdeğer ağırlığı hesaplamada kullanılan tesir değerliği, asitlerde iyonlaşabilen hidrojen sayısına,
bazlarda hidroksil sayısına, yükseltgenme-indirgenme tipi reaksiyonlarda alınan yada verilen
elektron sayısına eşittir.
Örnekler:
a) Asitlerde tesir değerliği(t):
HCI + H2O
H3PO4: t= 3,
H3O+ +CI-
(t:1)
H2SO4:t=2
b) Bazlarda tesir değerliği:
NaOH(k)
[Al(OH)3: t=3,
Na+(k) + OH-(aq)
(t:1)
Mg(OH)2: t=2
Tuzlarda tesir değerliği;
c)
AlCl3(k)
NaCl: t=1,
Al+(aq) + 3Cl-(aq)
(t:3)
FeCl3: t=3
119
Redoks reaksiyonlarında tesir değerliği:
d)
5e7+
5+
2KMnO4 + 16 HCI
2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
(t=5)
KMnO4 ın asidik ortamda tesir değerliği; Mn atomunda görüldüğü gibi, +7 den +2 ye
indirgenme esnasında verilen elektronların sayısı olan 5 değerine eşittir.
KMnO4 ın bazik ortamda tesir değerliği ise;
3e7+
4+
MnO4- + 2H2O + 3e-
MnO2 + 4OH-
Bu deneyde, standart NaOH çözeltisi kullanılarak bilinmeyen bir organik asidin eşdeğer ağırlığı
hesaplanacaktır. Bu amaçla aşağıdaki bileşiklerden herhangi biri numune olarak kullanılabilir.
Okzalik asit
malonik asit
sitrik asit
(limon asidi)
Bilinmeyen bir asidin deneysel olarak bulunan eşdeğer ağırlığı ile teorik değeri karşılaştırılarak
asidin kimLiği tespit edilecektir. Teorik olarak eşdeğer ağırlığı hesaplanırken COOH gruplarındaki
asidik hidrojenler dikkate alınır. Doğrudan karbon atomuna bağlı hidrojenler ile OH- grubundaki
hidrojenler asidik değildirler, iyonlaşamazlar.
Örnek olarak;
OH
HO O
C
COOH
CH3
120
Asidin eşdeğer ağırlığı 67‟ dir. Molekül ağırlığı 134 g/mol‟ dür ve iki tane iyonlaşabilir
hidrojen ihtiva etmektedir. Asidik hidrojenler COOH gruplarına bağlı hidrojenler olduğundan
eşdeğer ağırlık;
134/2 = 67 eşdeğer gram olur.
OH
HO O
C
COOH
+ 2NaOH
2Na+ +
CH3
CH3
Harcanan bazın eşdeğer gram sayısı titre edilen asidin eşdeğer gram sayısına eşittir. Yani,
bir eşdeğer gram baz, bir eşdeğer gram asidi nötralleştirmektedir. Bilinmeyen asidin eşdeğer
ağırlığı, alınan asit örneğinin, onu nötralleştiren sodyum hidroksitin normalitesi ile hacminin
çarpımına bölünmesi ile bulunur.
Asidin eşdeğer ağırlığı =
Büret(50 veya 100 mL lik), erlen(250 mL lik, iki adet ), mezür, pipet, sitrik asit veya okzalik
asit, 0.1 M NaOH, fenolftelein indikatörü.
DENEYĠN YAPILIġI:
0,2 g civarında bilinmeyen katı asitten( yukarıda bahsedilen 3 asitten biri) doğru bir
şekilde tartılarak 250 mL lik temiz ve kuru bir erlene konur. Üzerine 50 mL saf su ilave
edilerek çözünmesi sağlanır. 3 damla fenolftelein indikatör çözeltisi damlatılır ve
0,1 M ayarlı NaOH çözeltisi ile titre edilir. Titrasyona pembe renk oluşuncaya kadar devam
edilir. Pembe rengin oluşması dönüm noktasına ( reaksiyonun bittiği nokta ) gelindiğini
gösterir. Pembe rengin görülmesinden sonra titrasyona son verilir. Bu nokta NaOH in
eşdeğergram sayısının asidin eşdeğer gram sayısına eşit olduğu noktadır. Harcana NaOH
hacmi kaydedilir.
Asidin hidrojen iyonları (veya iyonu) ile bazın OH- iyonu reaksiyona girerek su ve tuz
oluşturur(nötralleşme reaksiyonu). Yukarıda verilen eşitlik yardımıyla asidin eşdeğer
ağırlığı, tesir değerliği ve kimLiği tespit edilir. Deney bir kez daha tekrarlanır.
121
 Asit örneğinin ağırlığı(kütlesi)= ?
(g)
 NaOH çözeltisinin konsantrasyonu=? (N)
 İlk okunan büret seviyesi=?
(mL)
 Son okunan buret seviyesi=?
 Harcanan NaOH=?
(mL)
(mL)
 Asidin eşdeğer ağırlığı=?
(eş.g)
 Asidin tesir değerliği=?
 Asidin kimliği=?
122
DENEY NO: 27
TARĠH:
DENEY ADI : DĠAZONYUM TUZU ELDESĠ
DENEYĠN AMACI: Ġndirgenme Reaksiyonları
123
124
125
126
127
128
DENEY NO : 28
TARĠH:
DENEY ADI : ESTER SENTEZĠ(ĠZOAMĠL ASETAT)
DENEYĠN AMACI: SENTEZ
Karboksilik asitler alkollerle tepkimeye girerek bir kondenzasyon tepkimesi iloan esterleri
verirler. Esterlerin genel reaksiyonu aşağıdaki gibidir.
+
R
R' OH
H+
+
OH
R
H2O
R'
Esterleşme tepkimeleri asit katalizli tepkimedir. Bu tepkime kuvvetli asit yokluğunda oldukça
yavaş gerçekleşir. Ester reaksiyonları geri dönüşümlü bir reaksiyon olduğu için oluşan esterlerin
miktarı dengenin yönüne bağlı olarak değişir. Bu bakımdan karboksilik asit veya alkolün daha
fazlasını kullanmak ürünün verimini artıracaktır.
Karboksilik asit
18
O ile etiketlenmiş alkolle tepkimeye girdiğinde etiketlenmiş oksijenin ester
oksijeninde olduğu görülmektedir. Bu sonuç esterleşme tepkimesinde hangi bağın kırıldığını
gösterir.
+
R
R' 18OH
OH
H+
+
R
H2O
18R'
Bu esterleşme reaksiyonu genelde birincil ve ikincil alkoller ile daha iyi verimler verir. asit
katalizörü aklenin dehidrasyonunun oluşabilme rekabeti nedeniyle bu yöntem üçüncül alkollerde
kullanmak için uygun değildir.
DENEYİN YAPILIŞI
100 mL‟ lik yuvarlak balona 16 mL izoamil alkolle, 20 mL glacial asetik asit konulur ve
reaktanlar balonda karıştırılır. Dikkatli bir şekilde 4 mL derişik sülfürik asit eklenir. Ve yavaşça
çalkalanır. Su ile soğutulan geri soğutucu sistemine takılarak 1 saat ısıtıcılı mantoda refluks edilir.
129
(CH3)2CH
CH3
CH2 CH2 OH
H+
CH2
CH3
OH
asetik asit
izoamil alkol
CH(CH3)2
CH2
izoamil asetat
1 saat geri soğutucu altında ısıtıldıktan sonra, oda sıcaklığında balon soğutulur.
Ayırma hunisine aktarılır ve 50 mL su eklenir ve yavaşça çalkalanır. Su fazı ayrılır. 25 ml daha su
ayırma hunisine konulur, çalkalanır ve su fazı uzaklaştırılır.
Sonra ester fazı 20 mL %5 NaHCO3 çözeltisi ile arka arkaya 3 defa dikkatli bir şekilde çekilir.
Dikkatli bir şekilde ayırma hunisi çalkalanır. Çünkü nötralizasyonda karbondioksit oluşur. Son
ekstreyi turnusol kağıdı veya pH kağıdı ile bazikliği test edilir. Ester fazı 2 defa 5 mL lik tuzlu su ile
yıkanır. Elde edilen ester erlenin içine boşaltılır. Susuz sodyum sülfat veya magnezyum sülfat ilave
edilerek 15-20 dakika kurutulur.
Ester 50 mL lik dibi yuvarlak bir balona dekante edilerek basit damıtma ile 135-143℃ de ürün
toplanır. Ağırlığı, kaynama ağırlığı ve ürün hesaplanır.
Sorular
1. Esterleşme reaksiyonları, hangi tür alkoller için uygundur, açıklayınız.
2. İzoamil alkol hangi tür alkoldür?
3. Deneyde kullanılan H2SO4‟ in, NaHCO3‟ ın, susuz sodyum sülfat‟ın görevi nedir?
Çizelge 3.1 Bazı esterlerin kokuları
Molekül
Alil heksanoat
Benzil asetat
Bornyl asetat
Butil butirat
Etil asetast
Etil heksanoat
Etil sinamat
Etil format
Etil heptanoat
Etil isovalerant
Etil laktat
İzobütil asetat
İzobütül format
Linalil asetat
Linalil bütirat
Metil asetat
Metil benzil asetat
Metil pentanoat
Metil fenil asetat
Metil salisilat
Oktil asetat
Oktil bütirat
Kokusu
Ananas
Yasemin
Çam ağacı kokusu
Ananas
Tutkal
Çilek
Tarçın
Limon Çilek
Kayısı Kiraz Üzüm
Elma
Üzüm
Kiraz Ahududu
Ahududu
Lavanta Adaçayı
Şeftali
Nane
Kiraz
Çiçeksi
Bal
Keklik üzümü
Portakal
Alhavuç
130
DENEY NO : 29
TARĠH:
DENEY ADI : SALĠSĠLĠK ASĠT ĠLE ASETĠK ASĠTĠN ESTERLEġMESĠ
DENEYĠN AMACI: ESTERLEġME REAKSĠYONU(ASPĠRĠN ELDESĠ)
131
132
DENEY NO : 30
TARĠH:
DENEY ADI : ESTER HĠDROLĠZĠ
DENEYĠN AMACI: ESTERLEġME REAKSĠYONU ĠLE SABUN SENTEZĠ
133
134
135
sdfgsdfsdssdfs
136
o
Standart indirgenme yarı-pil potansiyelleri  ind
, Bu değerler 25 oC sıcaklıkta tüm iyon yarıpilleri için 1.0M derişimde ve tüm gaz yarı-pilleri için 1 atm basınçta ölçülmüştür.
K+ +
o
= - 2.93 V
 ind
o
 ind = - 2.37 V
e-
Mg+2 + 2 e -
o
= - 1.66 V
 ind
o
= - 0.76 V
 ind
o
= - 0.44 V
 ind
Al+3 + 3 e Zn+2 + 2 e Fe+2 + 2 e -
o
= - 0.40 V
 ind
o
 ind = - 0.25 V
o
= - 0.14 V
 ind
Cd+2 + 2 e Ni+2 + 2 e Sn+2 + 2 e Pb+2 + 2 e 2 H+ + 2 e Cu
+2
+ 2e
Ag+ +
e-
2(g)
-
k)
o
= - 0.13 V
 ind
o
 ind = 0.00 V
o
= 0.34 V
 ind
o
= 0.80 V
 ind
KAYNAKLAR
Bloomfield, M.M. Chemistry and The Living Organism, John Wiley and Sons, Inc.
U.S.A., 1980.
Brady, J.E. and Holum, J.R. Fundamentals of Chemistry, John Wiley and Sons, Inc,
U.S.A., 1981.
Erdik, E. ve Sarıkaya, Y. Temel Üniversite Kimyası, Hacettepe Taş Kitabevi, Ankara,
1984.
Tunalı, N.K. ve Aras, N.K. Kimya Temel KavramLar, Daily News Ofset Tesisleri,
Ankara, 1977.
Ucko, A.D. Basics for Chemistry, Academic Press, Inc. Ltd. London, 1982.
137

tk - Kimya

Transcription

Similar documents

zeytinyağı ve karar ağacı uygulamaları

Merck Millipore Laboratuvar El Kitabı

tübitak-bideb kimyagerlik, kimya öğretmenliği ve kimya mühendisliği

Merck Millipore Laboratuvar El Kitabı

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ