Ayrıştırma Ve Saflaştırma Yöntemleri

06 Kasım 2007

Ayrıştırma ve Saflaştırma Yöntemleri

01. Buharlaştırma

Buharlaştırma işlemi çözeltinin hacmini azaltmak yada kuru hale getirmek için yapılır. Sıvılar genellikle porselen kapsüllerde buharlaştırılır. Bunun sebebi porselen kapsüllerde yapılan buharlaştırma işleminin daha çabuk olmasıdır. Buharlaştırma yapılırken kabın üzerine uygun çaplı bir saat camı konularak sıçrama yada dışardan yabancı madde girme olasılığı engellenmiş olur. Saat camı sıçrayan maddeyi tutarak yeniden kaba alınmasını sağlar. Sıçramanın azaltılması için yüksek ısıdan kaçınılmalı ve sıvı devamlı karıştırılmalıdır. Çözeltinin suyu tamamen buharlaştırılacaksa işlemin sonuna doğru düşük ısıda çalışılmalıdır.

Çok az miktardaki sıvılar için tüplerde yapılan buharlaşma işlemi sırasında tüpü devamlı sallamak ve kaynamaya engel olmak gerekir. Buharlaştırma işleminde genellikle su buharı kullanılır. Su banyolarının ısısı 100 ºC den az olduğu için yüksek ısı ile maddede oluşabilecek değişiklik engellenmiş olur. Gliserin ve yağ banyoları ise yüksek sıcaklık için kullanılır. Buharlaştırma yapılırken çıplak alev kullanıldığı takdirde kabın kırılması veya maddenin kimyasal yapısında değişmeler gibi istenmeyen durumlar oluşabilir. Bu nedenle kum banyosu, telli asbest levha kullanıla bilinir.

02. Çöktürme

Gravimetrik analizlerde çok sık kullanılan çöktürme işlemi, iki çözeltinin tepkimeye girmesi sonucunda istenilen maddenin çöktürülmesi esasına dayanır. Bu işlem sırasında oluşan katıya çökelti, işleme de çöktürme denir.

Bu yöntemde çökeltinin fiziksel özellikleri, saflık derecesi, çözeltideki diğer maddelerin özellikleri önemli olup dikkat edilmesi gereken unsurlardır. Çöktürme işleminin yavaş olması elde edilen maddenin daha saf olmasını sağlar. Çöktürme işlemi beherde yapılır. Çöktürme çözeltisi bir pipet yardımı ile ve yavaşça eklenmelidir. Bu arada kap devamlı karıştırılarak tepkimenin bölgesel olmaması sağlanır. Bu şekilde elde edilen çökelti miktarı daha fazla olur. Bu işlem yüksek ısıda yapıldığı takdirde kristaller daha büyük olur. Bu da süzülmeyi kolaylaştırır.

Çöktürme işleminden sonra, çökmenin tam olup olmadığını anlamak için çözeltiden bir kaç damla alınarak saat camına koyulur ve üzerine çöktürücü reaktiften bir kaç damla eklenir. Eğer çözeltide bir bulanma gözlenirse çökme işleminin tamamlanmadığı anlaşılır. Ana çözeltiye çöktürücü reaktif eklenmeye devam edilir.Daha sonra bir süre bekletilerek süzme işlemine geçilir. Bekletme sırasında çökeltideki diğer maddelerin miktarında azalma olur. Ayrıca iri kristaller oluşarak süzülme işlemi kolaylaşır. Bazı maddelerde ise bekletmek sakıncalı olabilir ve hemen süzülmesi gerekir.

03. Kristallendirme

Organik reaksiyonlar sonunda ayrılan katı organik bileşikler nadiren saftırlar. Esas olarak elde edilmek istenen maddenin yanı sıra ortamda safsızlıklarda bulunma ihtimali çok fazladır. yapılan bir işlemdir.

Katı maddenin uygun çözücüde çözülüp soğutulması ile kristaller meydana gelir. Oluşan bu kristaller maddenin ilk haline göre daha saf olmakla birlikte, bu işlemin tekrarlanması istenen maddenin saflık derecesini arttırır. Elde edilen ham ürüne doğrudan kristallendirme uygulanmamalıdır. Bazı safsızlıklar kristallenme hızını düşürür, hatta kristal oluşumunu tamamen önleyebilirler. Böylece önemli miktarda madde kaybı olabilir. Bundan dolayı kristallendirmeden önce, gerekirse su buharı damıtması, ayrımsal damıtma gibi ön saflaştırma yöntemleri uygulanmalıdır.

Katıların kristallendirilerek saflaştırılmaları verilen bir çözücü veya çözücü karışımındaki farklı çözünürlüklerine dayanır. Kristallendirme işlemi yapılırken şu sıra izlenmelidir. edilmelidir.

1. Saf olmayan maddenin uygun bir çözücüde kaynama noktası veya biraz yakın bir sıcaklıkta çözülmesi,

2. Sıcak çözeltinin çözülmemiş madde ve tozlardan süzülerek ayrılması,

3. Sıcak çözeltinin soğumaya bırakılıp çözünmüş maddenin kristallenmesi,

4. Kristallerin çözücü fazından ( ana çözelti ) ayrılması.

Oluşan kristallerin kurutulduktan sonra saflıkları genellikle erime noktalarına bakılarak kontrol edilir, saf değillerse madde saf çözücüden yeniden kristallendirilir. Bu işlem erime noktası sabit saf madde elde edilinceye kadar tekrarlanır.

Kristallendiirme işleminde kullanılacak bir çözücü seçilirken bu çözücünün saflaştırılacak maddenin iyi oluşacak kristallerini vermeli, safsızlıkları kolayca çözmeli veya düşük sıcaklıkta az çözüyor olmalı, madde ile reaksiyona girmemeli, düşük kaynama noktasına sahip

olmalı.

En fazla kullanılan çözücüler; saf su (kaynama noktası 100º C), dietil eter (kaynama noktası 35º C), aseton (kaynama noktası 56º C),kloroform (kaynama noktası 61º C), metil alkol (kaynama noktası 64,5º C), karbontetraklorür (kaynama noktası 77º C), petrol eteri (kaynama noktası 40-60º C),etil alkol (kaynama noktası 78º C) dir.

Kristallenme işlemi su şekilde yapılır. Örnek seçilen uygun çözeltide çözdürülür. Çözelti geri soğutucu altında bir süre kaynatılır. Çözelti sıcak iken süzgeç kağıdından süzülür. Süzüntü üzeri saat camı kapatılarak bekletilir. Eğer küçük kristallere elde edilmek isteniyorsa süzüntü hızlı bir şekilde soğutulmalıdır. Soğuma süresi uzadıkça kristallerin boyutu artacaktır.

Kristalleştirme işlemi, doymuş çözelti meydana getirmesi için kimyasal maddenin uygun çözücüye ilave edilmesi ile olur. Kaynama noktasına gelindiğinde çözelti içinde erimeyen yabancı maddeler süzülür. Süzülen kısım soğutularak kristaller elde edilir. Soğutma işlemi yavaş olduğu takdirde kristaller büyük olur. Kristalleştirmede maddenin özellikleri önemlidir. Eğer maddenin sıcak çözücü ile soğuk çözücüdeki erime oranı birbirine yakın ise buharlaştırma yapılır. Yüksek ısıda maddenin bileşimi değişebileceğinden bu işlem oda ısısında vakumda yapılır. Kristallerin daha saf elde edilmesi için buhner hunisinden vakumla süzülmesi tercih edilir. Az eriyen kristaller soğuk su ile fazla eriyen kristaller ise alkolle yıkanır. Daha sonra santrifüje edilerek oda ısısında kurutulur.

04. Süzme

Bir karışımda sıvı fazın katı fazdan ayrılması için uygulanan işleme süzme denir. İyi bir kristallendirme ile saflaştırma işlemi iyi yapılmış süzme işlemine bağlıdır. Süzme işlemi iki şekilde gerçekleştirilir. Bunlarda birisi huni kullanılarak yapılan basit süzme, diğeri ise goch krozesi kullanılarak yapılan vakum altında süzmedir.

04.01. Huni İle Basit Süzme

Sıcak çözeltilerin süzülmesi sırasında ısı kaybı elden geldiği kadar önlenmelidir. Aksi takdirde sıcaklık düşmesi ile çözünürlük azalacağından süzgeç kağıdında ve huni borusunda kristaller meydana gelir ve bunlar süzmeyi güçleştirir. Soğumayı önlemek için hızlı süzmek veya huni ve süzgeç kağıdındaki kristalleşmeyi önlemek için süzmeye başlamadan önce bunların ısıtılması gereklidir.

İşlem için önce filtre kağıdı doğru şekilde katlanıp huni içerisine yerleştirilmelidir.

Çözeltiler

06 Kasım 2007

ÇÖZELTİLER

01.Çözelti Türleri

Çözelti türlerini üç ana başlık altında inceliyebiliriz.

01.01.Çözücünün Durumuna Göre

01.02. Elektrik Akımı İletmelerine Göre:.

1. Elektrik akımını ileten çözeltiler: Çözünen madde çözünürken iyonlarına ayrılıyorsa böyle çözeltilere iyonik çözeltiler denir. İyonlu çözeltiler elektrik akımını iletirler. Bu nedenle de elektrolit çözeltiler olarak da bilinirler. Örnek olarak; asit, baz çözeltileri, tuz çözeltileri verilebilir. Tuz su içerisinde çözünürken Na+ ve Cl- iyonlarına ayrışır.

2. Elektrik akımını iletmeyen çözeltiler: Kovalent bağlı bileşikler çözücü içerisinde çözünürken moleküller halinde dağılırlar. Bu tür çözeltiler elektrik akımını iletmezler. Alkolün su içerisinde çözünmesi olayını örnek olarak verebiliriz.

01.03. Çözünen Madde Miktarına Göre:

1. Doymuş Çözeltiler: Çözücünün çözebileceği maksimum maddeyi çözdüğü durumdur.

2. Aşırı doymuş çözeltiler: Çözeltinin maksimum çözebileceği madde miktarından daha fazla madde çözünmüş çözeltilerdir. Kararsızdırlar. Bir miktar çözünen madde çökerek doymuş çözelti haline gelirler.

3. Doymamış çözeltiler: Bir çözücünün çözebileceği maksimum maddeden daha azını çözdüğü durumdur. Bu tip çözeltilere belli bir miktar daha çözünen atıldığı taktirde, çözücü eklenen çözüneni de çözebilme kapasitesine sahiptir.

4. Seyreltik çözelti:Az miktarda çözünen içeren çözeltilere seyreltik çözelti denir. Birim hacme düşen çözünen madde miktarı ne kadar az ise, çözelti o kadar seyreltiktir.

5. Derişik çözelti: Çok miktarda çözünen içeren çözeltilere derik çözelti denir. Birim hacme düşen çözünen madde miktarı ne kadar fazla ise, çözelti o kadar derişiktir.

Bir çözeltiye bir miktar çözücü ilave edildiğinde veya bir miktar çözücü buharlaştırıldığında, yüzde derişim değişir. Ancak çözünen madde miktarı değişmez.

02. Çözeltilerin Özellikleri

Saf maddelerin kendine özgü erime ve kaynama noktaları vardır.

Erime: Katı bir maddenin ısı enerjisi alarak sıvı hale geçmesi olayıdır. Katı maddeler ısıtıldıkları zaman taneciklerin kinetik enerjileri artar ve bundan dolayı tanecikler arasındaki çekim kuvveti azalır. Böylece tanecikler birbirinden uzaklaşır ve serbest hale gelir.

Katı bir maddenin sıvı hale geçmeye başladığı sıcaklığa ise erime sıcaklığı denir. Erime süresince maddenin sıcaklığı sabit kalır. Bu arada verilen ısı enerjisi cismin sıcaklığını yükseltmede değil de hal değiştirmesinde kullanılır. Cisim tamamen eridikten sonra ısı verilmeye devam edildiğinde ise sıvı hale geçen cismin sıcaklığı tekrar yükselmeye başlar.

Bir katı çözeltinin erimeye başladığı sıcaklık, saf çözücüsünün erime sıcaklığından düşüktür.

Donma: Sıvı bir maddenin ısı enerjisi vererek katı hale dönüşmesine donma denir. Sıvının katı hale geçmeye başladığı sıcaklık noktasına ise donma noktası denir. Donma olayı süresince sıcaklık sabit kalır.

Bir maddenin sabit basınçta erime ve donma noktaları aynıdır. Buzun 0 ºC eriyip, suyun 0º C’ de donması gibi.

Buharlaşma: Sıvı maddelerin çevreden aldığı ısı sonucunda , sıvıyı oluşturan taneciklerin kinetik enerjileri artar. Yüzeye yakın ve yüzeye dik olan tanecikler bu kinetik enerji sayesinde, çevrenin çekim kuvvetini yenerek sıvı fazdan gaz fazına geçerler. Bu olaya buharlaşma denir.

Yoğunlaşma: Bir maddenin gaz halden sıvı hale geçmesine yoğunlaşma, yoğunlaşmanın meydana geldiği sıcaklığa yoğunlaşma sıcaklığı denir.

Buhar Basıncı ve Kaynama Noktası

Buhar fazına geçen taneciklerin sıvı yüzeyine çıkmadan önce sıvı fazdaki taneciklere

yaptığı basınca buhar basıncı denir. Sıcaklık değişmediği sürece buhar basıncı da değişmez. Herhangi bir sıvının sıcaklığı arttırılırsa, gaz fazına geçen moleküllerin sayısı artacağından, sıcaklığa bağlı olarak buhar basıncı da artar. Sabit sıcaklıkta sıvı – katı çözeltinin buhar basıncı, saf çözücüsünün buhar basıncından küçüktür.

Isıtılan bir sıvının buhar basıncı sürekli olarak artar. Sıvının buhar basıncının dış basınca eşitlendiği anda bu artış durur. Bir sıvının buhar basıncının dış buhar basıncına eşit olduğu anda kaynama olayı başlar. Bu olayın gerçekleştiği sıcaklığada kaynama sıcaklığı veya kaynama noktası denir. Kaynama süresince sıvının sıcaklığı değişmez. Herhangi bir sıvının üzerine etkiyen dış basınç azaldıkça, kaynama noktası düşer. Dış basınç arttıkça da kaynama noktası yükselir

Sıvıların tanecikleri arasındaki çekim kuvvetinin kendine özgü olduğu bilinmektedir. Bu nedenle tanecikleri arasındaki çekim kuvveti küçük olan sıvıların, buhar basıncı büyük ve dolayısıyla kaynama noktası düşük olur. Böyle sıvılara uçucu sıvılar denir. Tanecikleri arasındaki çekim kuvveti büyük olan sıvıların ise buhar basıncı küçük ve kaynama noktası yüksek olur. Böyle sıvılara ise uçucu olamayan sıvılar denir.

Bir çözeltiye su eklenirse derişimi düşer, buhar basıncı artar, donma noktası yükselir. İletkenliği azalır

03. Çözeltilerin Donma ve Kaynama Noktaları

Bir çözücüde, uçucu olmayan bir maddenin çözünmesi, onun buhar basıncını düşürür.

Çünkü; çözünen madde tanecikleri birim yüzeydeki çözücü taneciklerinin sayısını azaltır.

Bu durum çözücünün zor buharlaşmasına neden olur. Buhar basıncının düşmesi de

kaynama noktasının yükselmesine sebep olur. Yani çözelti saf çözücünün normal kaynama noktasında kaynamaz. Çözeltinin buhar basıncını bir atmosfere çıkarmak için sıcaklığının çözücünün normal kaynama sıcaklığının üstüne çıkarılması gerekir. Şu halde uçucu olmayan maddelerin çözülmesiyle hazırlanan çözeltilerin kaynama noktaları saf çözücülerinkinden daha yüksektir. Örneğin tuzlu suyun donma noktası saf suyun donma noktasından küçüktür. %10’luk tuz çözeltisinin dona noktası -6 °C iken %20’lik tuz çözeltisinin donma noktası -16 °C’ ye düşer.

Kaynama noktasındaki yükselme çözeltideki çözünenin derişimi ile orantılıdır. Aşağıdaki bağıntı bu ilişkiyi ifade etmektedir.

DTb=Kb x m

m:molalite

Kb: molal kaynama noktası yükselmesi sabiti

Donma noktasında katı ve sıvının buhar basıncı eşittir. Sıvı çözücü ile katı çözücünün buhar basıncı eğrileri çözeltinin donma noktasında kesişir. Ancak bu sıcaklıkta çözeltinin buhar basıncı saf çözücünün denge buhar basıncından daha düşüktür. Çözeltinin buhar basıncı eğrisi, katı çözücünün buhar basıncı eğrisini daha düşük bir sıcaklıkta keser. Bu nedenle, çözeltinin donma noktası, saf çözücününkinden daha düşüktür. Otomobil radyatörlerinin suyuna eklenen etandiol(glikol) C2H4(OH)2 suyun donma noktasını düşürür. Bu da kışın otomobil motorlarının içlerinde donan su ile çatlamasını önler böyle donma noktasını düşürerek donmayı geciktiren maddelere antifiriz denir.

Dona noktası düşmesi de çözelti derişimine ve çözücüye bağlıdır. Aşağıdaki bağıntı bu ilişkiyi ifade etmektedir.

DTf=Kf x m

m: molalite

Kf :molal donma noktası düşmesi sabiti

Çözeltilerde kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası düşmesi maddenin türüne

bağlı değildir. Çözünen madde miktarına ve bunun çözeltide oluşturacağı (molekül- iyon)

sayısına bağlıdır. Çözelti içindeki tanecik sayısı toplamı arttıkça kaynama noktası

yükselir, donma noktası düşer.

Çözünürlük

06 Kasım 2007

ÇÖZÜNÜRLÜK

01. Çözünürlük

İyonik veya polar olan katıların suda çok çözünüzürken, apolar katılar ise suda hemen hemen hiç çözünmediği düşünülebilir. Fakat bu tür maddelerin çok az bir kısmıda olsa suda çözünürler. Bir madenin çözünürlüğü, suda doygun çözeltisinin miktarıyla (mol veya ağırlık olarak) ifade edilir. Molar çözünürlük genellikle litrede mol veya 100 ml de gram olarak ifade edilir ve s ile gösterilir. Bu tepkimelerde çözünürlük, çözünen ve çözeltinin özelliklerine ve sıcaklığa bağlıdır. Bazı, katıların çözünürlüğü sıcaklıkla azalırken, pek çok katının çözünürlüğü sıcaklıkla artar, sıcaklıkla çözünürlüğü değişmeyen maddelerde vardır.

Örneğinini inceliyelim

Kdenge = [Ba2+] x [IO3-] 2 / [Ba(IO3)2 (katı)]

Katı maddeler suda ayrı bir faz oluşturur ve konsantrasyonu sabittir.

Kdenge x [Ba(IO3)2 (katı)] = [Ba2+] x [IO3-] 2 = Kçç

Kçç = [Ba2+] x [IO3-] 2

S = [Ba2+] = ½ [IO3-]

Örnek:

AgCl nin 25°C da molar çözünürlüğü 1,35.10-5 mol/L dir. Kçç nedir?

Çözüm:

AgCl (k) Ag+ + Cl-

sM sM

s = 1,35.10-5 M

olduğuna göre

Kçç = s2 = (1,35.10-5)2 = 1,82.10-10

02. Çözünürlüğü Etkileyen Faktörler

Az çözünen bir tuzun çözünürlüğü çeşitli faktörlerin etkisiyle değişebilir. Bunlar

a) sıcaklık

b) ortak iyon etkisi

c) yabancı iyon etkisi

d) pH

e) kompleksleştirici etkisi

02.01. Ortak İyon Etkisi

Le Chatelier prensibine göre, çözünürlük ile oluşan iyonun fazlalaşması dengenin çökelme yönüne kaymasına neden olacağından, çözünürlüğün azalması beklenir. Bu etkiye ortak iyon etkisi adı verilir. Genel olarak az çözünen bir tuzun çözünürlüğü ortak iyon etkisiyle azalır.

Örnek

0,04 M Ba(NO3)2 çözeltisindeki Ba(IO3)2 çözünürlüğünü hesaplıyalım

Kçç = 1,57 x 10-9

Ba2+ her iki kaynaktan sağlandığı için molar çözünürlük Ba2+’ ya eşit değildir. Bu demektirki molar çözünürlük [IO3-] iyonuna bağlıdır.

s = ½ [IO3-] (reaksiyonu inceliyecek olursak 1 mol [Ba2+] ile 2 mol [IO3-] )

[Ba2+] iki kaynaktan sağlanmakta. Bunlardan birisi 0,04 M Ba(NO3)2 , diğeri ise Ba(IO3)2

[Ba2+] = 0,04 + ½ [IO3-]

Kçç = [Ba2+] x [IO3-] 2

Kçç = (0,04 + ½ [IO3-] ) x [IO3-] 2

Bu denklemin çözümünde 3. dereceden bir denklem çıkacaktır. Çözümü daha kolay bir hale getirmek için varsayımlar yapmalıyız. Ba(IO3)2 çözünürlük çarpan katsayına bakacak olursak çok küçük bir değer. Ayrıca ortak iyon etkisi nedeniyle [IO3-] çözünürlüğü daha da azalacaktır. Bu sebeblerle ½ [IO3-] değerini 0,04 M ‘ın yanında ihmal edilebilecek bir değer olduğu kabul edilebilir.

Kçç = 1,57 x 10-9 = 0,04 x [IO3-] 2

[IO3-] 2 = 3,925×10-8

[IO3-] = 1,98×10-4 M

Ba(IO3)2 s = ½ [IO3-]

s = 9,90×10-5

02.02. Asidik ve Bazik Karakterdeki Tuzların Çözünürlüğü

Eğer az çözünen tuzun iyonlarından biri su ile etkileşime giriyorsa (hidroliz oluyorsa), çözünürlük, çözeltinin pH’sının değişiminden etkilenir.

02.02.01. Sabit pH de Çözünürlük

Örnek: pH’ sı 5 olan tampon çözeltideki çinko okzalatın molar çözünürlüğünü hesaplıyalım.

K1= 5,60×10-2

K2= 5,42×10-5

Kçç= 8,00×10-9

s = [Zn+2] ye eşittir.

[Zn+2] = [C2O4-2] + [HC2O4-] + [H2C2O4]

Tampon çözeltinin pH’sı 5olduğuna göre [H3O+] derişimi 1×10-5 dir. Karbonik asitin hidroliz reaksiyonunu yazacak olursak

K2= 5,42×10-5 = [C2O4-2] [H3O+] / [HC2O4-]

[H3O+] derişimi yerine koyulur

[HC2O4-] = [C2O4-2] [H3O+] / K2

[HC2O4-] = [C2O4-2] x 1×10-5/ 5,42×10-5

[HC2O4-] = [C2O4-2] x 0,185

K1= 5,60×10-2 = [HC2O4-] [H3O+] / [H2C2O4]

[H2C2O4] = [HC2O4-] [H3O+] / K1

[H2C2O4] = [C2O4-2] x 0,185 x 1×10-5 / 5,60×10-2

[H2C2O4] = [C2O4-2] x 3,30×10-5

[Zn+2] = [C2O4-2] + [HC2O4-] + [H2C2O4]

[Zn+2] = [C2O4-2] + 0,185 [C2O4-2] + 3,30×10-5 [C2O4-2]

[Zn+2] = 1,185[C2O4-2]

Kçç= 8,00×10-9 = [Zn+2] x [C2O4-2]

8,00×10-9 = 1,185[C2O4-2] x [C2O4-2]

6,75×10-9 = [C2O4-2] 2

[C2O4-2] = 8,22×10-5

02.02.02 pH Değişken İse

Örnek:

HgS ün sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız.

Çözüm:

HgS (k) Hg2+ + S2- Kçç = 4,0.10-53

Kçç = [Hg2+] x [S2-]

s = [Hg2+]

Ka1 = 5,70×10-8

Ka2 = 1,20×10-15

Ks= 1,00×10-14

s = [Hg2+] = [S2-] + [HS-] + [H2S] (I. Eşitlik)

Kb2 = Ka2/Ksu = [HS-] [OH-] / [S2-]

Bize verilen değerler asitlik sabiti buradan Kb bulunur (Kb2 = Ksu/Ka2) . Asit iyonlaşması olarak düşünürsek öncelikle 2. denklem gerçekleşecekti.

Kb1 = Ksu/Ka2 = [HS-] [OH-] / [S2-]

Kb1 = 1,00×10-14 / 1,20×10-15 = 8,33= [HS-] [OH-] / [S2-]

[HS-] / [S2-] = 8,33 / [OH-]

Kb2 = Ksu/Ka1 = [H2S] [OH-] / [HS-]

Kb2 = 1,00×10-14 / 5,70×10-8 =1,75×10-7

Burada öncelikle Kçç nin çok küçük olduğu görülmektedir. Çözünme ile OH konsantrasyonunda çok az değişme olacaktır. Bu nedenle

[OH-] = [H3O+] =1×10-7 olarak kabul edilebilir.

[HS-] / [S2-] = 8,33 / 1×10-7

[HS-] / [S2-] = 8,33×107 (II. Eşitlik)

[H2S] = Kb2 x [HS-] / [OH-]

[H2S] = 1,75×10-7 x [HS-] / 1×10-7

[H2S] = [HS-] 1,75 (III. Eşitlik)

II. eşitliği III.eşitlikte yerine koyarsak

[H2S] = 8,33×107 [S2-] x 1,75

[H2S] = 1,46 x108 [S2-]

II. ve III. eşitlikler I. Eşitlikte yerine koyulursa

s = [Hg2+] = [S2-] + [HS-] + [H2S]

[Hg2+] = [S2-] + 8,33×107 [S2-] + 1,46 x108 [S2-]

[Hg2+] = 2,29 x108 [S2-]

[S2-] = [Hg2+] /2,29 x10-8

[S2-] = 4,39×10-9 [Hg2+]

Kçç = [Hg2+] x [S2-]

4,0×10-53 = [Hg2+] x 4,39×10-9 [Hg2+]

[Hg2+] 2 = 9,11×10-45

[Hg2+] = 9,54×10-23

02.03. :-):-):-):-)l Hidroksitlerin Sudaki Çözünürlüğü

:-):-):-):-)l hidroksitler suda çözündüğünde :-):-):-):-)l iyonları ve hidroksit iyonları verirler.

Örnek:

Zn(OH)2 in sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız. Kçç = 3,0×10-16

Çözüm:

Zn(OH)2 (k) Zn2+ + 2OH- Ksp = 3,0×10-16

s 2s

Kçç = s(2s)2 = 4s3 = 3,0×10-16

s3 = 7,5×10-17

s = 4,2.10-6 mol/L

Gazlar

06 Kasım 2007

GAZLAR

01. Gazların Özellikleri:

Gazlar moleküller arası çekim kuvvetleri en az olan maddelerdir. Gaz molekülleri birbirinden bağımsız hareket ederler. Aralarındaki çekim kuvveti ancak ve sadece London çekim kuvvetidir. Büyük basınç ve düşük sıcaklıklarda sıvılaştırılabilirler. Gaz molekülleri bulundukları yeri her tarafına eşit oranda yayılarak doldururlar. Sonsuz oranda genişleyebilirler. Basınç altında yüksek oranda sıkıştırılabilirler. Yüksek basınçtan alçak basınca doğru çabucak akarlar. Sıcaklık ile basınç doğru orantılıdır. Düşük yoğunlukları vardır.

Gazların fiziksel davranışlarını dört özellik belirler. Bunlar; Basınç (P), sıcaklık (T) ve hacim (V) gazların durumunu değiştirebilen etkenlerdir. Gazlar genellikle kokusuz ve renksizdirler. Bazılarının kokusu, rengi ve zehirliliği en belirgin özelliğidir. Br2 kahverengimsi kırmızı, I2 mor renkli, NO2 ve N2O3 kahve renkli, F2 ve C12 yeşilimsi sarı, NH3 keskin kokulu, oksijen, azot ve asal gazlar dışındakiler zehirlidirler.

Basınç: Basınç, bir yüzeye uygulanan kuvvetin, o yüzeyin alanına bölünmesiyle bulunur.

P(Pa) = F(N)/ A(m2)

Atmosfer basıncı barometre ile ölçülür. Bir barometredeki civa yüksekliğine barometre basıncı denir. Atmosfer koşulları ve yükseklikle değişir. Standart atmosfer (atm), civa civa yoğunluğu 13,5951 g/cm3 (0 oC ) ve yerçekimi ivmesi g = 9,80665 ms-2 olduğu durumda, 760 mm yükseklikteki bir civa sütununun oluşturduğu basınç olarak tanımlanabilir.

1 atm = 760 mm Hg

1 atm= 760 torr

1 atm = 101,325 N/ m2

1 atm = 101,325 Pa

1 atm = 1,01325 bar

02. Basit Gaz Yasaları

Boyle Yasası: Sabit sıcaklıkta, sabit miktardaki gazın hacmi, basıncı ile ters orantılıdır.

P a 1/V yada PV = a (a sabit )

Orantı işareti (a) yerine eşitlik ve orantı sabitini koyarsak, sabit bir sıcaklık ve miktardaki gazın basınç ve hacim çarpımı bir sabite eşittir. Bu sabit değerde gazın miktarı ve sıcaklığına bağlıdır.

Örnek : 30 litre bir gazın, basıncı 6 atmosferden 3 atmosfere düşürüldüğünde hacmi ne olur?

Çözüm: Gazın sadece bir P1, V1 hali belli olması PxV sabitini bulmaya yeterlidir.

P1 = 6 atm, V1 = 30 L

P1.V1 = P2V2

6 (atm) x 30 (L) = 3 atm x V2

V2 = 180 L atm / 3 (atm)

V2 = 60 L bulunur.

Charles Yasası: Sabit basınçtaki, gazın hacmi sıcaklıkla doğru orantılıdır.

V a T veya V = bT (b Sabit) T (K) = t (oC) + 273,15

Örnek:. 25°C de 50 cm3 gaz 0°C ye soğutulursa hacmi ne olur?

Çözüm: Sıcaklık mutlaka mutlak sıcaklık cinsine çevrilmelidir:

bağıntısı kullanılarak

bağıntısı kullanılarak ve V1 = 50 cm3, T1 = 25°C + 273 = 298 K, T2 = 0°C + 273 K alınarak

50/293 =V2 (cm3) / 273 V2 = 46,6 cm3 elde edilir.

Normal (ideal ) Basınç ve sıcaklık : Gazların özellik olarak sıcaklık ve basınca bağlı olması nedeniyle, normal sıcaklık ve basınç kavramları kullanılır. Gazlar için normal sıcaklık 0oC =273.15 K ve normal basınç 1 atm =760 mmHg dır.

Avagadro Yasası: Sabit sıcaklık ve basınçta, bir gazın hacmi miktarı ile doğru orantılıdır.

Bu kuram iki farklı şekilde ifade edilir.

1. Aynı basınç ve sıcaklıkta, farklı gazların eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir.

2. Aynı basınç ve sıcaklıkta, farklı gazların aynı sayıdaki molekülleri eşit hacim kaplar.

V a n veya V = c.n

Normal koşullarda bir gazın 22.414 L’si 6,02×1023 molekül ya da 1 mol gaz bulunur.

1mol gaz = 22.4 L gaz (normal koşullarda)

Birleşen Hacimler Yasası: Sıcaklık ve basıncın sabit olduğu tepkimelerde gazlar tamsayılarla ifade edilen basit hacim oranlarıyla birleşirler.

2 CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g)

2L CO (g) + 1L O2 (g) 2 L CO2 (g)

03. İdeal Gaz denklemi

Basit gaz yasalarından yararlanarak, hacim, basınç, sıcaklık ve gaz miktarı gibi dört gaz değişkenini içeren tek bir denklemde birleştirilerek ideal gaz denklemi elde edilir.

1. Boyle yasası, Basıncın etkisini tanımlar, P a 1/V

2. Charles yasası, Sıcaklık etkisini tanımlar, V a T

3. Avagadro Yasası, gaz miktarının etkisini tanımlar, V a n

Bu gaz yasalarına göre, bir gazın hacmi, miktar ve sıcaklık ile doğru orantılı, basınç ile ters orantılıdır. Yani V a nT/P ve V= RnT/P

Pv = nRT

İdeal gaz denklemine uyan bir gaza idael veya mükemmel gaz ismi verilir.

İdeal gaz denkleminde gaz sabitinin değeri ideal şartlardaki birimlerden yararlanarak bulunur.

R = PV/ nT = 1 atm x 22,4140 L / 1 mol x 273,15K = 0,082057 L atm/mol K = 0,082057 L atm mol-1 K-1 elde edilir.

SI sistemine göre

R = PV/ nT = 101,325 Pa x 2,24140.10-2 m3 / 1 mol x 273,15K = 8.3145 m3 Pa mol –1 K-1

R = 8,3145 J mol-1 K-1

Örnek: 800 ml bir kapta 275 oC de 0.2 mol O2 nin oluşturduğu basınç ne kadardır ?

PV = nRT

P x 0,800 L = 0,2 x 0,082 L atm mol-1 K-1 x (273 + 275) K

P = 11,2 atm

Genel Gaz Denklemi:

Bazı durumlarda gazlar iki farklı koşulda tanımlanır. Bu durumda ideal gaz denklemi, başlangıç ve son durum olmak üzere iki kere uygulanır.

PiVi = ni R Ti R = PiVi / ni Ti

PsVs = ns R Ts R = PsVs / ns Ts

PiVi / ni Ti = PsVs / ns Ts bağıntısına genel gaz denklemi denir.

Mol kütlesi tayini :

Bir gazın sabit sıcaklık ve basınçta kapladığı hacim bilinirse, gaz miktarı (n), mol cinsinden, ideal gaz denklemiyle bulunur. Gazın mol sayısı, gaz kütlesinin (m) molekül ağırlığına (M) bölümüne eşit olduğundan, gaz kütlesi bilinirse n = m / M den yararlanarak mol kütlesi bulunabilir.

PV = mRT/M

Gaz Yoğunlukları:

Bir gazın yoğunluğu bulunurken d = m/V yoğunluk denkleminden yaralanılır. İdeal gaz denkleminde n/V yerine P/RT konulur.

d = m/V = MP/ RT

Sıvı ve katı yoğunlukları arasında belirli farklar vardır.

a. Bir gazın yoğunluğu mol kütlesi ile doğru orantılıdır. Katı ve sıvıların ise yoğunlukları ve mol kütleleri arasında kayda değer bir ilişki yoktur.

b. Gaz yoğunlukları basınç ve sıcaklığa bağlıdır. Basınç ile doğru orantılı, sıcaklık ile ters orantılıdır. Katı ve sıvıların yoğunlukları ile mol

kütleleri arasında kayda değer bir bir ilişki olmakla beraber, basınca çok az bağlıdır.

04. Gaz Karışımları:

Bir gaz karışımında gazlardan her birinin kendi yaptığı basınca kısmi basınç ismi verilir. Dalton’un kısmi basınçlar yasasına göre bir gaz karışımının toplam basıncı karışımın bileşenlerinin kısmi basınçlarının toplamına eşittir.

PT = PA + PB

nA/nT = PA / PT = VA / VT = XA

Burada nA / nT terimine A’ nın mol kesri XA ile gösterilir.

Örnek: Bir su buharı-neon gaz karışımının toplam basıncı 0.593 atm dir Su buharının o sıcaklıktaki kısmi basıncı suyun o sıcaklıktaki buhar basıncına eşittir ve 29.3 Torr dur. Neonun kısmi basıncını bulunuz.

Çözüm: P toplam = 0.593 atm = 0.593 atm x 760 Torr / atm = 450,68 Torr

Psu buharı = 29.3 Torr

Ptoplam = P su buharı + P neon

450,68 Torr = 29.3 Torr + Pneon

Pneon = 450,68 – 29.3 = 421,38 Torr

Pneon = 421,38 Torr / 760 Torr.atm-1 = 0.55 atm

05. Kinetik- Molekül Kuramı:

Gaz moleküllerinin aralarında çok büyük boşluklar bulunması onların büyük oranda sıkıştırılabilmesini sağlar. Sıvılarda ve katılarda moleküller birbirine çok sıkışık durumdadırlar. Büyük basınçlarda bile çok az bir hacim değişmesi gözlenebilir, pratikçe sıkıştırılamazlar. moleküllerinin yere düşmeden havada asılı kalmaları onların birbirleri ile devamlı çarpışma halinde olmaları ile açıklanır. Gaz moleküllerin devamlı hareket halinde olmaları gazların kinetik teorisi ile açıklanır. Gazların kinetik teorisi aşağıdaki bilgileri ortaya koyar.

1. Gaz molekülleri arasındaki boşluklar o kadar büyüktür ki bu büyük boşluklar yanında gaz moleküllerinin hacimleri ihmal edilecek kadar küçük boyuttadır.

2. Gaz molekülleri neden havada asılı kalıyor yere düşmüyor sorusuna da bir cevap olarak gaz molekülleri devamlı hareket halinde ve birbirleri ile çarpışmaktadırlar. Bir gazın bir molekülü 25°C de l atmosferde bir saniyede yaklaşık 10 9 çarpışma yapar. Gaz moleküllerinin çeperlere çarpması ise gaz basıncını oluşturur.

3. Gaz molekülleri hareketli olduğundan dolayı sahip oldukları kinetik enerjileri sıcaklıkla orantılıdır. Bir cismin hızı arttıkça kinetik enerjisi de artar.Moleküllerin hızları farklı olmasından dolayı ortalama hız alınır. Sabit sıcaklıkta tüm farklı gaz moleküllerinin eşit kinetik enerjiye sahip olacağı düşünülürse yüksek molekül ağırlıklı bir gaz molekülünün, düşük molekül ağırlıklı gaz molekülüne göre daha düşük hızlı olacağı bulunur.

4. Gaz moleküllerinin kabın duvarları veya birbirleri ile çarpışmaları mükemmel elastiktir. Çarpışan moleküller arasında enerji alışverişi olabilir. Fakat çarpışan moleküllerin toplam enerjisi öncekinin aynısıdır.

06. Graham’ın Gazların Yayılma Kanunu:

Yayılma (difüzyon), rastgele molekül hareketi sonucu moleküllerin göç etmesidir. İki yada daha fazla gazın yayılması, moleküllerin karışıp bulunduğu yerde homojen bir karşım oluşturması ile sonuçlanır. Dışa yayılma (efüzyon) gaz moleküllerinin bulundukları kaptaki bir delikten dışa doğru kaçmasıdır. İki değişik gazın dışa yayılma hızları mol kütlelerinin kare kökü ile ters orantılıdır.

A nın dışa yayılma hızı /B nin dışa yayılma hızı = (ums)A / ( ums)B = ((3RT/MA) / (3RT/MB))1/2 = (MB/MA) 1/2

Graham yasası ancak bazı koşullarda uygulanabilir. Dışa yayılma için gerekli gaz basıncı moleküllerin bağımsız olarak kaçışına olanak sağlayacak şekilde yani fışkırmayacak biçimde çok küçük olmalıdır. Delikler moleküller geçerken çarpışma olamayacak şekilde küçük olmalıdır.

Örnek: Bir delikten yayılan gaz miktarlarının karşılaştırılması. 2.2 x 10-4 mol N2(g) küçük bie delikten 105 saniye dışa yayılmaktadır. Aynı delikten 105 saniyede ne kadar H2(g) dışa yayılır?

H2 molekülleri N2 den daha az kütleye sahiptir. Gazlar aynı sıcaklıkta karşılaştırıldığında H2 molekülleri daha büyük hıza sahiptir.

x mol H2 / 2.2×10-4 mol N2 = (MN2 /MH2) 1/2 = ( 28.014 / 2.016) 1/2 =3.728

x mol H2 = 3.728 x 2.2×10-4 = 8.2 x 10-4 mol H2

Örnek: Dışa yayılma zamanlarının mol kütleler ile ilişkisi. Küçük bir delikten bir Kr(g) örneği 87.3 s de kaçar ve aynı koşullarda bilinmeyen bir gaz için bu süre 42.9 s dir. Bilinmeyen gazın mol kütlesi nedir?

bilinmeyen dışa yayılma zamanı / Kr nin dışa yayılma zamanı = 42.9 s / 87.3 s = (Mx / MKr ) 1/2 = 0.491

Mx = ( 0.491)2 x MKr = (0.491)2 x 83.80 = 20.2 g/mol

07. Gerçek ( İdeal olmayan) Gazlar

İdeal gaz bağıntısı tanıtılırken gerçek gazlarında uygun koşullarda ideal gaz yasasına uyduğu belirtilmişti. Bir gazın ideal gaz koşulundan ne kadar saptığının ölçüsü sıkıştırılabilirlik faktörü olarak belirlenir. Bir gazın sıkıştırılabilirlik faktörü PV/nRT oranıdır. İdeal gaz bağıntısından (PV = nRT ) bir ideal gaz için bu oranın PV / nRT =1 olduğunu biliyoruz. Gerçek bir gaz için deneysel olarak belirlenen PV /nRT oranının 1′e yakınlığı gazın ne kadar ideal davrandığının ölçüsüdür. Bütün gazlar yeterince düşük basınçlarda ( 1atm den düşük) ideal davranırlar. Fakat artan basınçlarda saparlar. Çok yüksek basınçlarda ise sıkıştırılabilirlik faktörü daima 1 den büyüktür.

* Gerçek gazlar yüksek sıcaklık ve düşük basınçlarda idealliğe yaklaşırlar.

* Gerçek gazlar düşük sıcaklık ve yüksek basınçlarda ideallikten uzaklaşırlar.

Van der Waals denklemi

Gerçek gazlar için bir kaç denklem çıkarılmıştır. Bunlar ideal gaz denkleminden çok daha geniş bir sıcaklık ve basınç aralığında kullanılabilirler.

( P + n2a/V2) ( V-nb) = nRT

Örnek: 1.00 mol Cl2 (g) 273 K de 2.00 L lik bir hazcim kaplıyor. Basıncı van der Waals denklemini kullanarak hesaplayınız. a= 6.49 L2 atm mol-2 ve b= 0.0562 L mol -1

P = nRT/ ( V-nb) – n2a/V2

n = 1.00 mol V = 2.00 L T = 273K R =0.08206 L atm mol-1 K-1

n2 a = ( 1.00)2 mol 2 x 6.49 L2atm/mol2 = 6.49 L2 atm

nb = 1.00 mol x 0.0562 L mol -1 = 0.0562 L

P = 1.00 mol x 0.08206 L atm mol -1 K -1 x 273 K /( 2.00 -0.0562)L – 6.49 L2 atm / (2.00)2 L2

P = 11.5 atm – 1.62 atm = 9.9 atm

Indikatörler

06 Kasım 2007

01. İNDİKATÖRLER

Çözeltinin pH’sına bağlı olarak renk değiştiren kompleks yapıdaki organik bileşiklere indikatör denir. Bu tür çözeltiler titrasyonun bitiş noktasını saptamak amacıyla kullanılır. İndikatörleri asit baz, redoks ve çöktürme indikatörleri olarak ayırabiliriz.

01.01. Asit- Baz İndikatörleri

Asit Baz indikatörleri zayıf asit veya zayıf bazdırlar. Genelde indikatörle HIn sembolü ile gösterilirler. Bu indikatörlerin ayrışma tepkimeleri yazılacak olursa;

Örneğin metil kırmızısı [HIn] formundayken kırmızı, disosiye olduktan sonra [In- ] formunda ise sarı renktedir.

Le Chatelier prensibine göre H+ konsantrasyonun artması, dengenin sola kaymasına neden olur ve bu nedenle HIn’ın kırmızı rengi (asit rengi ) gözlenir. Bunun tersi olarak da OH- (baz) eklenmesi ile H+ konsantrasyonu azalacağı için denge sağa kayacak ve In- rengi (baz rengi) olan sarı renk gözlenecektir.

Diğer bir gösteriş şekli ile

Eğer pH = 5 ise [H+] derişimi 10-5 olacağından bunuda formüldeki yerine koyarsak eğer

olacaktır. Bu da [HIn] derişiminin [In- ] derişiminden 100 kat fazla olacağını ve bu nedenle HIn rengi olan kırmızı rengin gözlenecegini gösterir.

Herhangi bir deney sırasında Asit-Baz indikatörü şeçilirken aşağıdaki kurallara dikkat edilmesi gerekmektedir:

• Deney sırasında eklenen indikatör miktarı 2 damladan fazla olmamalıdır. Çünkü bazı titrantlar indikatörlerle reaksiyona girip rengini değiştirebilir. Bu ihtimali göz ardı edebilmek için eklenen indikatör hacmi çok az olmalıdır.

• Titrasyon sırasında, indikatörün ilk renk değiştirdiği görüldüğü anda titrasyon bitirilmelidir.

• Deney sırasında şeçilecek olan indikatörün renk değiştirme pH’sı titre edilen çözeltilerin eşdeğerlik pH’sına uymalıdır.

• Özellikle metil oranj ve metil kırmızısı indikatörleri sıcak çözeltilerin titrasyonunda kullanılmamalıdır. Çünkü bu indikatörlerin görülebilen renk değişiklikleri sıcaklık artması ile daha düşük pH’lara kayar.

01.01.01. Bazı İndikatörlerin Hazırlanışı

İndikatör pH aralığı Asit Rengi Baz Rengi İndikatör

Derişimi (g/100mL) Çözücüsü

Timol Mavisi 1.2 – 2.8 Kırmızı Sarı 0.1 %95 Etanol

Metil Sarı 2.9 – 4.0 Kırmızı Sarı 0.5 %95 Etanol

Bromfenol Mavi 3.0 – 4.6 Sarı Mavi 0.04 %20 Etanol

Metil Oranj 3.1 – 4.5 Kırmızı Sarı 0.1 Su

Bromkrezol Yeşili 3.8 – 5.5 Sarı Mavi 0.02 %95 Etanol

Bromfenol Kırmızısı 5.2 – 7.0 Sarı Kırmızı 0.04 7.8 ml 0.01 N NaOH + su

p-nitrofenol 5.6 – 7.6 Renksiz Sarı 0.25 %50 Etanol

Metil Kırmızısı 4.2 – 6.3 Kırmızı Sarı 0.1 %95 Etanol

Nitrazin Sarısı 6.0 – 7.0 Sarı Mavi 0.1 Su

Bromtimol Mavi 6.0 – 7.6 Sarı Mavi 0.1 %50 Etanol

Fenol Kırmızısı 6.4 – 8.0 Sarı Kırmızı 0.1 Su

Nötral Kırmızısı 6.8 – 8.0 Kırmızı Sarı 0.1 70 ml %95 Etanol + su

Krezol Kırmızısı 7.2 – 8.8 Sarı Kırmızı 0.1 Su

Timol Mavi 8.0 – 9.6 Sarı Mavi 0.1 %95 Etanol

*Fenolftalein 8.3–10.0 Renksiz Kırmızı 1.0 %50 Etanol +0.0.1 N NaOH

Timolftalein 9.3–10.5 Renksiz Mavi 0.1 %95 Etanol

Alizarin Sarısı 10.0-12.1 Sarı Viyole 0.1 su

*Fenolftalein : 1 g fenolftalein %50 Etanol’ de çözündükten sonra, nötralleştirmek amacı ile hafif pempe oluncaya kadar üzerine 0.01 N NaOH eklenir. Bu pempe rengin 1-2 damla 0.01 N HCl asit çözeltisi eklendiği zaman kaybolması gerekmektedir.

01.01.02. Karışık İndikatörler

Bazı titrasyonlarda daha hassas sonuç alabilmek için, daha dar pH aralığında titrasyonun gerçekleşmesi istenir. Bu nedenle uygun iki indikatör karıştırılarak çok yakın pH aralığında renk değiştiren bir karışım elde edilir. Örneğin Metilen mavisi-metilen kırmızısı (tashiri indikatörü) pH 5.45 ile 5.5 gibi dar bir alan içerisinde viole renginden yeşile döner.

İndikatörler **Konsantrasyon (g/100mL) Çözücüsü Asit Rengi Baz Rengi Geçiş

pH’sı Geçiş Rengi

I II I II

Metil sarısı *Metilen mavisi 0.05 0.05 %95 Etanol Mavi,viyole Yeşil 3.2 Viole

Metil oranj Ksilen cyanol 0.02 0.28 %50 Etanol Kırmızı Yeşil 3.9 Gri

Metil oranj *İndigo karmin 0.1 0.25 Su Viyole Sarı,yeşil 4.1 Gri

Bromkresol yeşili Metil oranj 0.1 0.02 Su Portakal Koyu yeşil 4.3 Açık yeşil

Bromkresol yeşili Metil kırmızısı 0.075 0.05 %95 Etanol Şarap kırmızısı Yeşil 5.1 –

Metil kırmızısı *Metilen mavisi 0.1 0.05 %95 Etanol Kırmızı,viyole Yeşil 5.4 Kirli mavi

Bromkresol yeşili Klorfenol kırmızısı 0.05 0.05 Su Sarı,yeşil Mavi,viyole 6.1 –

Bromkresol moru Bromtimol mavisi 0.05 0.05 Su Sarı Viyole,mavi 6.7 Viole

Nötral kırmızısı Metilen mavisi 0.05 0.05 %95 Etanol Viyole,mavi Yeşil 7.0 –

Bromtimol mavisi Fenol kırmızısı 0.05 0.05 Su Sarı Koyu viyole 7.5 Açık viole

Kresol kırmızısı Timol mavisi 0.025 0.15 Su Sarı Viole 8.3 Pembe

Fenolftalein *Metil yeşili 0.033 0.067 %95 Etanol Yeşil Viole 8.9 Gri,mavi

Fenolftalein Timol mavisi 0.075 0.025 %50 Etanol Sarı Viole 9.0 Yeşil

Fenolftalein Timolftalein 0.1 0.1 %95 Etanol Renksiz Viole 9.9 –

Fenolftalein Nil mavisi 0.033 0.133 %95 Etanol Mavi Kırmızı 10.0 Viole

* işaretli olan çözeltiler kahverengi cam şişede saklanmalıdır.

** Her bir indikatör için ayrı ayrı g/100 mL’lik çözelti hazırlanır ve bu karışımlardan

İndikatörler

I II Karışım Oranlar

(VI / VII)

Metil oranj *İndigo karmin 1/1

Fenolftalein Timol mavisi 3/1

Bromkresol yeşili Metil kırmızısı 3/1

Nötral kırmızısı Metilen mavisi 1/1

Bromtimol mavisi Fenol kırmızısı 1/1

Kresol kırmızısı Timol mavisi 1/3

Fenolftalein Nil mavisi 1/2

Metilen Kırmızısı Metilen Mavisi 1/1

01.02. Çöktürme İndikatörleri

Az bir miktarda çözeltiye ilave edilen iyon, eşdeğerlik noktasında, çöktürücü reaktifin aşırısı ile renkli bir tuz oluşturur. Bu tür indikatörlere en güzel örnek, Mohr medotu ile Cl tayininde kullanılan potasyum kromattır.

01.03. Redoks İndikatörleri

Bu tür reaksiyonlarda kullanılan indikatörlerde

• İndikatörle meydana gelen kompleks koyu bir renk oluşturmalıdır.

• Oluşan kompleks uygun bir stabilitede olmalıdır.

• Kompleks oluşumu reversible (tersinir) olmalı ve ayrışması kolay olmalıdır.

Bu tip indikatörlere örnek olarak Volhard yönteminde kullanılan Fe3+ verilebilir.

Bir miktar Fe(NO3)3 ilave edilen AgNO3 (gümüş nitrat) çözeltisi ayarlı KSCN ile titre edilir ve beyaz AgSCN çökeleği meydana gelir.

Eklenen KSCN’nin fazlası Fe3+ iyonunu ile kan kırmızısı renkli FeSCN2+ kompleksini oluşturur.

Katalizörler

06 Kasım 2007

KATALİZÖRLER

Kimyasal bir tepkimenin hızını arttıran fakat tepkime sırasında reaksiyona girmeyen (harcanmayan) maddelere katalizör denir. Katalizör, tepkime sonunda herhangi bir değişmeye uğramadan geri kazanılabilir. Çoğu zaman katalizörün fiziksel yapısı değişse bile, kimyasal yapısında herhangi bir değişiklik olmamaktadır. Katalizör, net tepkimenin stokiyometrisine etki etmediği için kimyasal eşitliklerde okun üzerine yazılır.

Bir katalizörün kimyasal tepkimenin hızınıa etkisi şu şekilde açıklanabilir.

Katalizörlü ve katalizörsüz olarak oluşan bir kimyasal tepkimeye ilişkin potansiyel enerji diyagramı Şekil 1 de gösterilmiştir. Buna göre, katalizlenmiş bir tepkime, katalizlenmemiş bir tepkimenin izlediğinden daha farklı bir yol veya mekanizma izleyerek meydana gelir.

Katalizlenmemiş bir tepkimenin, X ve Y molekülleri arasındaki çarpışmalar sonucunda gerçekleştiği kabul edilirse rekasiyon aşağıdaki şekilde ve tek basamakta gerçekleşir.

X + Y àXY

Ortamda katalizör bulunan bir tepkimede ise reaksiyon iki basamakta gerçekleşir.

X + C à XC

XC + Y àXY + C

Burada C katalizördür. Birinci basamakta reaksiyona giren katalizör ikinci basamakta reaksiyona girdiği şekilde ortamda serbest kalır. Bu nedenle bir katalizör defalarca kullanılabilinir. kullanıldığına ve ikinci basamakta ise yeniden oluşturulduğuna dikkat ediniz

Sonuç olarak:

• Katalizlenmiş yola ait net aktiflenme enerjisi, katalizlenmemiş yola ait net aktiflenme enerjisinden daha düşük olduğundan (Şekil 1), katalizlenmiş tepkime daha hızlıdır.

• Katalizlenmiş tepkimenin entalpi değişimi, H, ile katalizlenmemiş tepkimeye ilişkin entalpi değişimi aynıdır.

• Tersinir tepkimelerde, katalizörün ileri ve geri (yada ters) tepkimeler üzerindeki etkisi aynıdır. Bu nedenle, ileriye doğru olan tepkimenin aktiflenme enerjisi (Ea,f) ne kadar düşürüldüyse, geriye doğru olan tepkimeninde aktiflenme enerjisi (Ea.f) o kadar düşürülür.

Şekil 1. Katalizlenmiş ve katalizlenmemiş bir tepkimeye ilişkin potansiyel enerji diyagramları

Tepkimeye giren maddeler ile katalizör aynı faz içerisinde bulunuyorsa, bu tür katalizörlere homojen katalizörler denir. Bu tanıma göre, homojen bir katalizör, çözelti tepkimelerinde tepkime maddeleri ile karışabilen bir sıvı, gaz tepkimelerinde ise bir gaz olmalıdır.

Diazot oksit gazının bozunması üzerine klor gazının yapmış olduğu etki, gaz fazda gerçekleştirilen tipik bir homojen kataliz örneğidir. Diazot oksit, N2O oda sıcaklığında oldukça kararlı olup, 600’C dolayındaki sıcaklıklarda ise aşağıdaki eşitliğe göre bozunur.

2 N2O (g) à2 N2 (g) + O2 (g)

Katalizlenmemiş tepkimenin, aşağıdaki basamakları içeren karmaşık bir mekanizma ile oluştuğu sanılmaktadır.

1. N2O molekülleri arasındaki çarpışmalar sonucu, bazı N2O molekülleri parçalanmak için yeterli enerjiyi kazanırlar.

N2O (g) àN2 + O (g)

2. Birinci basamakta oluşan oksijen atomlarının tepkime verebilme yetenekleri çok yüksek olduğundan, bu atomlar diğer N2O molekülleri ile kolayca tepkime verirler.

O (g) + N2O(g) àN2 (g) + O2 (g)

Tepkimenin son ürünleri N2 ve O2 dir. O atomu ise, tepkime ara ürünü olup son ürün değildir. Katalizlenmemiş bu tepkimeye ilişkin aktiflenme enerjisi yaklaşık 240 kJ/mol dür.

Bu reaksiyonda klor gazı katalizör olarak kullanıldığı zaman ise reaksiyon şu şekilde gerçekleşmektedir.

1. Bozunma sıcaklığında ve özellikle ışık varlığında, bazı klor molekülleri klor atomlarına ayrışır.

Cl(g) à2Cl(g)

2. Klor atomları N2O molekülleri ile kolayca tepkime verir

N2O (g) + Cl(g) àN2(g) + ClO(g)

3. Kararsız olan ClO molekülleri ise aşağıdaki gibi bozunur.

2ClO(g) àCl2(g) + O2 (g)

Böylelikle başlangıçta reaksiyona giren klor reaksiyon sonucunda ortamda ilk reaksiyona girdiği haliyle bulunmaktadır. Katalizlenmiş tepkimenin son ürünleri ( N2 ve O2), katalizlenmemiş tepkimeninki ile aynıdır. CI ve ClO ise, kendilerini oluşturan basamağı izleyen basamakta tüketildiklerinden ürün değildirler. Klor tarafından katalizlenen tepkimeye ilişkin aktiflenme enerjisi yaklaşık 140 kJ/mol olup, bu değer katalizlenmemiş tepkimenin Ea değerinden (240 kJ/mol) oldukça düşüktür.

Katalizör ve tepkimeye giren maddeler farklı fazlarda bulunuyor ise bu tür katolizörlere heterejon katalizör denir. Bu tür işlemlerde, tepkimeye giren moleküller katalizör yüzeyinde adsorplanır ve tepkime yüzeyde gerçekleşir. Adsorpsiyon, bir katı yüzeyinde moleküllerin tutulması işlemidir. Örneğin odun kömürü, zararlı gazlar için gaz maskelerinde adsorbans (adsorplayan madde) olarak kullanılır.

Fiziksel ve kimyasal olmak üzere iki tür adsorpsiyon vardır. Olağan fiziksel adsorpsiyonda moleküller yüzeyde London kuvvetleri ile tutulurlar.

Kimyasal adsorpsiyonda ise, moleküller yüzeyde kimyasal bileşiklerdeki bağlara benzer kuvvetli bağlar ile tutulmaktadır. Heterojen kataliz, çoğunlukla kimyasal adsorbsiyon (ya da kemisorpsiyon) ile oluşmaktadır. Yüzeyde bu tür bağlar oluştuğu zaman, kimyasal olarak adsorplanmış moleküllerin elektronlarının düzenlenmesinde değişiklikler olmakta, moleküllerin bazı bağları gerilmekte yada zayıflamakta ve bazı durumlarda ise koparılmaktadır. Örneğin hidrojen moleküllerinin platin, paladyum, nikel ve diğer :-):-):-):-)l yüzeylerinde hidrojen atomları şeklinde adsorplandıkları düşünülmektedir. Bu nedenle yüzey katalizli bir tepkimede atom veya moleküllerin kimyasal olarak adsorplandıkları tabaka bir tepkime ara ürünü olarak görev yapar. N2O in bozunması altın tarafından katalizlenir.

Altın tarafından katalizlenen bu bozunma tepkimesine ilişkin önerilen mekanizma Şekil 2 de gösterilmiştir.

Reaksiyon şu şekilde gerçekleşir

1. N2O molekülleri altın yüzeyinde kimyasal olarak adsorplanır.

N2O àN2O (Au yüzeyinde)

2. O atomu altın yüzeyine bağlandığında, N—O arasındaki bağ zayıflar ve bu bağın kopması sonucunda N2 molekülü yüzeyi terk eder.

N2O (Au yüzeyinde)

N2(g) + O (Au yüzeyinde)

3. Altın yüzeyindeki iki O atomu, O2 molekülünü vermek üzere birleşir ve yüzeyi terk ederek gaz faza geçer.

O(Au yüzeyinde) + O (Au yüzeyinde) à O2(g)

Altın tarafından katalizlenen bu bozunma tepkimesinin aktiflenme enerjisi 120 kJ/mol dolayında olup, bu değer hem katalizlenmemiş bozunmanın Ea değerinden (240 kJ/mol) hem de klorun katalizlediği bozunmanın Ea değerinden (140 kJ/mol ) daha düşüktür.

Altınla katalizlenmiş bozunma mekanizmasının ikinci basamağının hız tayin basamağı olduğuna inanılmaktadır. Bu basamağa göre hız, N2O moleküllerinin kimyasal olarak adsorpladığı altın yüzeyinin kesri ile orantılıdır. Eğer yüzeyin yarısı örtülüyse, ikinci basamak yüzeyinin sadece dörtte birinin (1/4 ünün) örtülü olduğu halden daha hızlıdır. Diğer taraftan yüzey kesri, N2O (g) in basıncı ile doğrudan orantılıdır. Eğer basınç düşükse, yüzeyin örtülü olduğu kesir de düşük olacaktır. Bu nedenle, basıncın düşük olduğu hallerde bu tepkimenin hızı, N2O (g) in derişimi ile orantılı olup bozunma birinci mertebedendir.

Hız = k[N2O]

N2O (g) basıncının oldukça yüksek olduğu hallerde, altın yüzeyi tamamıyla örtülür ve örtülü yüzey kesri 1 e eşit olur. Bu koşullarda, tepkime sıfırıncı mertebeden olup, hız N2O (g) derişimindeki değişikliklerden etkilenmez.

Hız = k

Diğer bir deyişle, altın yüzeyi tutabileceği kadar N2O molekülünü yüzeyinde tutmuş olup, N2O basıncı yüzeyi doygun halde tutabilmek için yeteri kadar yüksektir. Bu durumda, N2O (g) in basıncındaki küçük değişmeler, kimyasal olarak adsorplanmış N2O moleküllerinin artık daha yavaş ya da daha hızlı bir şekilde bozunmasına neden olamaz.

Bir katalizör yüzeyindeki atomların düzenlenmesi ve elektronik yapıları o katalizörün aktivitesini belirler. Örgü kusurları ve düzensizliklerin kataliz için aktif merkezler olduğu sanılmaktadır. Bazı katalizörlerin, yüzeyi, katalitik aktiviteyi arttıran ve promotör adı verilen maddelerin katılmasıyla değiştirilebilir. Örneğin, amonyak sentezinde demir katalizörü, eser miktarda potasyum ya da vanadyumun katılmasıyla daha etkili bir hale getirilir.

Katalitik zehirler

Katalizörün aktivitesini inhibe eden maddelerdir. Örneğin, kükürtdioksitten kükürt trioksidin elde edilmesinde kullanılan platin katalizörünün katalizleme gücü, çok az miktarda arsenik tarafından yok edilmektedir. Bu durumda, büyük olasılıkla platin yüzeyinde platin arsenür oluşmakta ve platinin katalitik aktivitesi ortadan kalkmaktadır.

Kalizörler, genellikle kendilerine özgü katalitik aktiviteye sahiptirler. Bazı durumlarda, bir katalizör belirli maddelerden bir seri ürünlerin sentezini katalizlerken, bir başka katalizör aynı maddelerden tamamen farklı ürünlerin sentezini katalizler.

Yüzey katalizinin son yıllardaki ilginç ve yararlı uygulamalarından birisi de otomobil egzoslar katalitik dönüştürücülerin takılmasıdır. Otomobil motorlarında kullanılan yakıtın tam yanmaması nedeniyle çevreye verilen karbonmonoksit ve hidrokarbonlar oldukça ciddi ve tehlikeli bir şekilde çevre kirliliğine neden olmaktadır. Otomobil eksozlarına takılan mini dönüştürücüler :-):-):-):-)l oksit katalizörleri içermekte olup, çıkış gazları ve ilave hava çevreye verilmeden önce bu dönüştürücüden geçirilmek suretiyle CO ve hidrokarbonlar oldukça zararsız olan CO ve H2O ya dönüştürülerek atmosfere bırakılırlar. Ancak, katalizör kurşun tarafından zehirlendiği için, katalitik dönüştürücü (konvertör) bulunan otomobillerde kurşunsuz benzin kullanılmalıdır.

Endüstriyel işlemlerin çoğu katalitik işlemlerdir. Bugün özellikle heterojen katalizörlerin geliştirilmesi ve yeni tür katalizörlerin hazırlanması üzerine yoğun bilimsel çalışmalar yapılmaktadır. Ancak, enzimler olarak bilinen doğal katalizörler yaşam için çok daha büyük bir öneme sahiptir. Son derece karmaşık yapılara sahip olan enzimler sindirim, solunum ve hücre sentezi gibi oldukça önemli yaşam proseslerini katalizlerler. Canlı bünyesinde oluşan ve yaşam için gerekli olan çok sayıda karmaşık kimyasal tepkime, enzimlerin etkisiyle oldukça düşük vücut sıcaklığında oluşabilmektedir. Bilinen binlerce enzimin herbiri, kendine özgü bir fonksiyonu yerine getirir. Diğer bir deyişle, her karmaşık tepkime spesifik (özgün) bir enzim tarafından katalizlenmektedir. Enzimlerin etkileri ve yapıları üzerine yapılan oldukça yoğun araştırmalar, hastalık nedenlerinin ve büyüme mekanizmasının anlaşılabilmesine yardımcı olabilecektir.

Kimyasal Bağlar Ve Hibritleşme

06 Kasım 2007

Kimyasal Bağlar ve Hibritleşme

01. İyonik Bağlar

Elektronegatiflikleri farklı olan iki atom arasındaki elektron alış verişi sonucunda oluşan (+) ve (-) yüklü iyonlar birbirlerine iyonik bağlarla bağlanır. Bu iyonlar arasındaki bağ elektrostatik çekim kuvvetidir.

Örnek olarak NaCl verecek olursak Na (sodyum) bir elektron vererek Na+ katyonunu oluşturur ve bu elektron Cl (klor) tarafından alınır ve Cl- anyonunu oluşturur. İki zıt yüklü iyon arasındaki elektrostatik çekim nedeniyle iyonik bir bağ oluşur. Bu kuvvetli çekim kuvvetinden dolayı erime noktaları yüksektir.

İyonik bileşik oluşturma kuralları

İki farklı cins atomun iyonik bir bileşik oluşturup oluşturamayacağı iyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi, elektronegatiftik gibi özelliklerinden yararlanılarak anlaşılır.

İyonlaşma enerjisi: :-):-):-):-)lin iyonlaşma enerjisi ne kadar küçükse, yani ne kadar düşük bir enerji ile elektron verebiliyorsa o kadar kolay iyonik bileşik oluşturabilme yeteneği vardır. Periyodik tabloda soldan sağa gidildikçe katyonun üzerindeki pozitif yük artacağı için elektronun atomdan ayrılması güçleşir iyonlaşma enerjisi de büyür: Na+, Mg2+ , Al3+,… sırasında sodyumun tüm bileşikleri iyonikken magnezyum ve alüminyum kovalent bağlı bileşikler oluşturabilir.

Elektron ilgisi: A:-):-):-):-)lin elektron ilgisi ne kadar büyük olursa iyonik bileşiğin oluşumu da o derece daha kesin olur. Yine periyodik tabloda soldan sağa gidildikçe anyon üzerindeki negatif yük sayısı azalır ve elektron ilgisi artarak iyonik bileşik oluşturmaya eğilimlenir. C 4-, N3-, O 2-, F – sırasına göre flor en yüksek iyonik bileşik yapma yeteğine sahiptir.

Kristal yapıyı oluşturma enerjisi: Elektron alış verişi ile katyon ve anyon oluştuktan sonra bu iki iyon birbirlerini çekerek kristal yapıyı meydana getirir. Kristal yapıyı meydana getirme esnasında bir enerji açığa çıkar. Meydana gelen bu enerjiyle kristal yapıyı oluşturma şansıda artar.

Elektronegatiflik: Bileşik yapan iki ayrı cins atomun elektronegatiflik değerleri birbirinden çıkarılır. Eğer bu fark 1.7 den büyükse bağ iyonik bağdır. Atomlar arasındaki elektronegativite farkı 1.7 ile 0.5 arasında ise bağ polar kovalent bağ, 0.5 den küçük ise bağ apolar kovalent bağ olarak nitelendirilir.

NaF bileşiğinde, Na atomunun elektronegativitesi 0.9, Florun ise 4.0 dır.

Elektronegativite farkı 4.0- 0.9 = 3.1 Bunun neticesinde NaF bileşiğindeki bağ iyonik bağdır.

02. Kovalent Bağlar

Elektronegatiflikleri birbirine yakın veya aynı olan atomların elektronlarını ortaklaşa kullanmaları sonucunda oluşan bağa kovalent bağ denir. H2, F2, Cl2, O2, P4 , S8 kovalent bağlı moleküllerdir.

Lewis kuralına göre

Cl ile Cl birer elektronlarını ortaklaşa kullanarak kovalent bağ oluşturur. Bu elektron çifti bağ olarak çizgi şeklinde gösterilir.

Cl-Cl

Aynı iki atom arasında bir elektron çiftinden daha fazla elektron ortaklaşa kullanılabilir. Buna çoklu kovalent bağ ismi verilir. Çift bağda, iki atom arasında iki elektron çifti, üç bağda ise üç elektron çifti bulunur.

Kovalent Bağlı Moleküllerden Oluşan Maddelerin Özellikleri

Kovalent bağlı moleküllerden oluşan maddeler, iyonik ve :-):-):-):-)lik bağlı maddelere nazaran daha düşük kaynama ve erime noktasına ve ayrıca daha düşük erime ve buharlaşma ısılarına sahiptirler. Çünkü bir iyonik bileşiği eritirken çok kuvvetli olan iyonik bağları kırmak için yüksek sıcaklığa ısıtmak gereklidir. Halbuki moleküllerden oluşan bir katı maddeyi eritmek için iyonik bağa göre çok daha zayıf olan moleküller arası çekim kuvvetlerini yenmek, gerekeceğinden daha düşük bir sıcaklığa ısıtmak kafi olacaktır. Düşük yoğunlukludurlar, gaz sıvı ve katı haldedirler. Katı halde iken kırılgan ve zayıf yumuşak veya mumsu bir yapıları vardır. Elektrik ve ısıyı çok az iletirler. Genellikle organik çözücülerle çözünebilirler.

03. Polar kovalent Bağlar

Elektronegatiflikleri birbirinden farklı iki atomun oluşturduğu kovalent bağlarda ortak kullanılan elektron çifti eşit olarak paylaşılmaz. Daha elektronegatif olan atom tarafından bu elektron çifti daha fazla çekilir ve böylece polar kovalent bağ oluşur.

Bazı atomlar arasındaki elektronegatiflik sırası aşağıda verilmiştir.

F>O>N>Cl>Br>C>I>H

Cl (klor) atomunun elektronegatifliği H (hidrojen) atomundan çok fazla olduğu için ortak elektronlar klor atomu tarafından daha çok çekilir ve hidrojen kısmi pozitif yükle yüklenirken, klor kısmi negatif yükle yüklenir. Böylelikle dipol moment oluşur.

Dipol momenti olan moleküller polardır.

H+δ  Cl-δ

04. Koordine Kovalent Bağlar

Bağ yapmak için elektronlar tek atom tarafından veriliyorsa, bu tür kovalent bağlara koordine kovalent bağ denir.

N (azot) atomu üç bağ yapabilir. N atomu üzerinde bulunan ortaklanmamış elektron çifti hidrojenle dördüncü bağ yapımında kullanılır. Böylece bu bağın oluşumunda elektronlar azot tarafından sağlanmış olur.

05. HİBRİTLEŞME

Kovalent bağlar, orbitallerin örtüşmesi sonucunda gerçekleşirler. Orbitallerinde örtüşebilmesi için, örtüşmeye katılan orbitallerin birer elektron içermesi gerekmektedir.Her atom çiftleşmemiş elektron sayısı kadar bağ yapabilir. İki veya daha fazla atom orbitallerini, birbirleri ile hibritleşmeye uygun simetriye getiriler. Böylelikle oluşan yeni orbitallere hibrit orbitalleri denir. Hibirtleşmenin gerçekleşebilmesi için orbitallerin enerjileri birbirine yakın olmalıdır.

05.01.  (Sigma bağı)

05.02.  (pi Bağı)

P orbitallerinin dikey olarak örtüşmesi ile olur.

05.03. sp Hibritleşmesi

BeF2 örneği verilerek sp hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların elektron dizilimleri yazılır.

4Be 1s22s2

9F 1s22s2 2p5

Be’ nin 2 tane bağ yapabilmesi için 2 tane yarı dolu orbitalinin olması gerekiyor . Bu nedenle 2s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki kabuğa uyarır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 2 tane yarı dolu orbital oluşturur.

2 tane F atomunun 2pz deki elektronları bu orbitallere yerleşerek sp hibritleşmesi gerçekleştirirler.

BeCl2 bağ açıları 180 olan doğrusal sp hibriti yapar.

05.04. sp2 Hibritleşmesi

BH3 örneği verilerek sp2 hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların elektron dizilimleri yazılır

5B 1s2 2s22p1

1H 1s1

B nin 3 tane bağ yapabilmesi için 3 tane yarı dolu orbitalinin olması gerekiyor . Bu nedenle 2s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki kabuğa uyarır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 3 tane yarı dolu orbital oluşturur.

3 tane H atomunun da 1s1 deki elektronları bu orbitallere yerleşerek sp2 hibritleşmesini gerçekleştirirler.

BH3 molekülü bağ açıları 120 olan üçgen düzlem yapıya sahip sp2 hibritini oluştururlar.

05.05. sp3 Hibritleşmesi

H atomunu elektron dağılımı

1H 1s1

Karbon atomunun elektron dağılımı

6C 1s2 2s22p2 şeklindedir.

Bu durumda karbon atomunun bağ yapabilecek 2 tane eşleşmemiş elektronu gözüküyor. Fakat 4 hidrojen atomu ile bağ yapması bekleniyor. Bu durumda 2s2 deki iki elektrondan biri 2pz orbitaline uyarılır. Böylece karbon atomunu 4 tane bağ yapabilecek yarı dolu orbitali oluşur.

Böylelikle hidrojen atomu 4 tane yarı dolu orbitale birer elektronunu vererek bağlanma yapar.

C bir tane s ve 3 tane p orbitalini kullanarak bağ açıları 109.5 olan tetrahedral sp3 hibritleşmesini gerçekleştirdi.

Bu örnekle karbon atomunun her zaman 4 bağ yaptığını gördük. Diğer bir gösteriş şekliyle C değerlik bağ elektron sayısı 4 tür (2s22p2) Buradaki 4 tane elektron C atomu üzerine tek tek yerleştirilir. H atomunun değerlik elektron sayısı 1 (1s1) olduğundan ve 4 tane H atomu bulunduğu için her bir H atomunun elektronu C atomunun elektronu ile eşleşir.

Ortaklanmamış elektronlarda sigma bağı gibi düşünülür.

Buna da örnek olarak NH3 (amonyak) verebiliriz.

7N 1s2 2s22p3

Normalde N (azot) H (hidrojen) ile 3 bağ yapıyor gibi gözüküyor ama eğer lewis yapısını çizecek olursak,

7N 1s2 2s22p3

N’ un 3 tane bağ yapabilecek elektronu bulunmaktadır. Buda H atomunun 1 s1 orbitalindeki bir elektron ile 3 tane bağ yapabileceğini gösteriyor.

N üzerindeki bağa katılmayan ortaklanmamış elektronlarda bağ gibi sayılacağından sp3 hibritleşmesi yapacaktır. Ortaklanmamış elektron çifti çekirdeğe daha yakındır. Bu yüzden s karakteri artar dolayısıyla bağ açısı artar.

Bağ elektronları birbirini iter. Ortaklanmamış elektron çiftinin itme kuvveti bağ elektronlarınkinden daha fazladır. Ortaklanmamış elektronların itme kuvveti fazla olduğu için beklenen 109.5 açıdan sapma gösterir.

05.06. dsp3 Hibritleşmesi

PCl5 örneği verilerek dsp3 hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların elektron dizilimleri yazılır.

15P 1s2 2s22p63s23p3

17 Cl 1s2 2s22p63s23p5

P’ nin 5 tane bağ yapabilmesi için 5 tane yarı dolu orbitalinin olması gerekiyor . Bu nedenle 3s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki kabuğa uyarır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 5 tane yarı dolu orbital oluşturur.

Cl atomunun da çiftleşmemiş elektronları bu orbitallere yerleşerek sp3d hibritleşmesini gerçekleştirirler.

PCl5 üçgen çiftpiramit geometrisindeki hibritleşmeyi gerçekleştirir.

05.07. d2sp3 Hibritleşmesi

SF6 örneği verilerek d2sp3 hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların elektron dizilimleri yazılır.

16S 1s2 2s22p63s23p4

S’ nin 6 tane bağ yapabilmesi için 6 tane yarı dolu orbitalinin olması gerekiyor . Bu nedenle 3s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki kabuğa uyarır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 6 tane yarı dolu orbital oluşturur.

F atomunun da çiftleşmemiş elektronları bu orbitallere yerleşerek sp3d2 hibritleşmesini gerçekleştirirler.

SF6 oktahedral geometrisindeki sp3d2 hibritleşmesini gerçekleştirir.

Örnek (bağ sayısı) Hibrit Şekli Geometrisi Bağ açısı()

NY2 sp doğrusal 180

NY3 sp2 üçgen düzlem 120

NY4 sp3 düzgün dörtyüzlü 109.5

NY5 sp3d üçgen piramit 120-90

NY6 sp3d2 sekiz yüzlü (octahedral) 90

Kimyasal Reaksiyon Çeşitleri

06 Kasım 2007

Kimyasal Reaksiyon Çeşitleri

Kimyasal reaksiyonlar sonucunda kimyasal değişimler söz konusudur. Bir reaksiyon sonucunda reaksiyona giren reaktantın veya reaktantların yapısı ve enerjisi değişir. Kimyasal reaksiyonları şu şekilde sıralayabiliriz.

01. Sentez Reaksiyonları (Synthesis Reactions)

X + YXY genel formülü ile ifade edilir. X ve Y reaksiyona giren reaktantları sembolize etmektedir. Reaktantlar, element (N2, O2) olabileceği gibi bileşikte (CO2, CH4) olabilir. Çeşitli sentez reaksiyonları vardır.

• Herhangi bir elementin, oksijen ile reaksiyonu sonucunda o elementin oksit bileşiği elde edilir.

2Ba + O2  2BaO

Bazı elementlerin birden fazla oksit bileşiği vardır. Bunun sebebi ise oksijenle reaksiyona giren :-):-):-):-)lin farklı yüklere sahip olmasıdır.

4Cu+ + O2  2Cu2O

2Cu++ + O2  2CuO

• İki tane a:-):-):-):-)lin reaksiyonu sonucunda kovalent bağlı bileşik elde edilir.

2H2 + O2 2H2O

• A:-):-):-):-)ller oksijen ile reaksiyon verir. Buna örnek olarak karbondioksit gazı eldesini verebiliriz

C + O2CO2

• Bileşiklerin sentez reaksiyonlarına aşağıdaki örnek verilebilir.

6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2

• :-):-):-):-)l oksitlerin su ile reaksiyonu sonucunda hidroksit bileşikleri elde edilir.

CuO + H2O  Cu(OH)2

02. Parçalanma Reaksiyonları (Decomposition)

XY –> X + Y genel formülü ile ifade edilir. Bir bileşikteki bağlar kırılarak kendini oluşturan elementlere veya basit moleküllere ayrışır.

2HgO  2Hg + O2

• Eğer bağ kırma işlemi bileşiğe elektrik akım uygulanarak gerçekleştiriliyorsa bu işleme elektroliz denir. Örneğin suyun kendini oluşturan atomlarına ayrıştırılması bu yolla olur.

2H2O  2H2 + O2

• :-):-):-):-)l karbonatlar ısıtıldıklarında , karbondioksit ve :-):-):-):-)l oksit şeklinde parçalanırlar

CaCO3  CaO + CO2

Li2CO3  Li2O + CO2

• :-):-):-):-)l hidroksitler (NaOH ve KOH hariç) ısıtıldıklarında :-):-):-):-)l oksit ve su molekülüne ayrışırlar.

Cu(OH)2  CuO + H2O

• :-):-):-):-)l kloratlar ısıtıldıklarında :-):-):-):-)l klorürleri (tuzları) ve oksijene ayrışırlar.

2KClO3  2KCl + 3O2

Ba(ClO3)2  BaCl2 + O2

• Bazı asitler ısıtıldıklarında :-):-):-):-)l olmayan oksitlerine ve suya ayrışırlar

H2SO4  SO3 + H2O

03. Tek Atomun Yerdeğiştirme Reaksiyonları (Single Displacement Reactions)

Bir elementin, bir bileşiği oluşturan elementlerden birisi ile yer değiştirme reaksiyonudur :-):-):-):-)l iyon içeren bileşik suda çözünmelidir. Böylece suda çözünen bileşikteki iyonlar serbest hale geçer ve diğer iyonla yer değiştirebilir. Bu reaksiyonun gerçekleşmesi için gerekli kural aktivitesi yüksek olan :-):-):-):-)l aktivitesi kendinden daha düşük bir :-):-):-):-)lle yer değiştirebilir.:-):-):-):-)llerin aktivesi aşağıda verilmiştir.

Li>K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Cr>Fe>Ni>Sn>Pb>H2>Cu>Hg>Ag>Pt> Au

Halojenlerde ise

F>Cl>Br>I şeklinde yüksek aktiviteye sahip elementten düşük aktiviteye sahip elemente doğru gitmektedir.

A + XY  AY + X

A + XY  XA + Y

Yukarıdaki formülde A, X ve Y element, XY, AY ve XA ise bileşiktir.

Bu tür reaksiyonlar çeşitli şeklide gerçekleşebilir.

• Tek haldeki katyon ile bileşikteki katyon yerdeğiştirebilir.

2Al + 3Fe(NO3)2  3Fe + 2Al(NO3)3

• Su molekülündeki H atomu :-):-):-):-)l ile yerdeğiştirebilir.

2Na + 2H2O  2NaOH + H2

• Aktivitesi düşük bir :-):-):-):-)l su buharı ile reaksiyona girdiği zaman :-):-):-):-)l oksit ve hidrojen gazı oluşturacak şeklide bir reaksiyon gerçekleşir.

3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 4H2

• Bir asit bileşiği ile :-):-):-):-)lin reaksiyonunda, asidin hidrojeni ile :-):-):-):-)l yerdeğiştirerek, tuz ve hidrojen gazı oluştururlar.

Mg + 2HCl  MgCl2 + H2

• Halojenlerin yer değiştirme reaksiyonları

Cl2 + 2KBr  2KCl + Br2

04. İkili Yerdeğiştirme Reaksiyonları (Double Displacement Reactions)

İki bileşik reaksiyona girerken birinci bileşiğin katyonu ile ikinci bileşiğin katyonu yer değiştirir.

AB + XY  AY + BX

NaCO3 (aq) + BaCl2 (aq)  2NaCl (aq) + BaCO3 (k)

K3 PO4 (aq) + 3MgF2 (aq)  3KF (aq) + Mg3PO4 (k)

2NH4 OH(aq) + CuCl2 (aq)  2NH4 Cl(aq) + Cu(OH)2 (k)

Pb(NO3)2 (aq) + CaBr2 (aq)  Ca(NO3)2 (aq) (aq) + PbBr2 (k)

Aqueous çözelti (aq) bileşiğin suda çözündüğü anlamına gelmektedir. NaCl (k) sodyum klorürün katı halde olduğunu belirtmektedir. NaCl(aq) ise sodyum klorür tuzunun suda çözünmüş halde olduğunu gösterir (çözelti formunda)

İki atomun yer değiştirildiği reaksiyonlarda reaskiyona giren reaktantlar suda çözünebilmelidirler. Böylelikle bileşiği oluşturan iyonlar serbest hale geçerek yer değiştirme işlemini yapabilirler.

Çözünürlük bir bileşiğin sudaki çözünebilme kapasitesinin bir ölçüsüdür. Aşağıdaki tabloda elementlerin değişik anyonlarla yapmış olduğu bileşiklerinin çözünürlükleri ile ilgili bilgiler vermektedir.

Anyon Solubility

Nitrat (NO3-) Bütün bileşikleri suda çözünür.

Asetat (C2H3O2-) Bütün bileşikleri suda çözünür.

Klorat (ClO3-) Bütün bileşikleri suda çözünür.

Nitrit (NO2-) Ag+ hariç bütün bileşikleri suda çözünür

Klorür (Cl-) Ag+, Hg2+2, Pb+2, Cu+ hariç bütün bileşikleri suda çözünür

Bromür (Br-) Ag+, Hg2+2 , Pb+2 hariç bütün bileşikleri suda çözünür

İyodür (I-) Ag+, Hg2+2, Pb+2 hariç bütün bileşikleri suda çözünür

Sülfat (SO42-) Ag+, Ba+2, Sr+2, Ca+2 hariç bütün bileşikleri suda çözünür

Sulfid (S2-) Alkali :-):-):-):-)ller (IA), toprak alkali (IIA) ve NH4+ile yaptığı bileşikler hariç diğer :-):-):-):-)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez

Fosfat (PO43-) Alkali :-):-):-):-)ller (IA) ve NH4+ ile yaptığı bileşikler hariç diğer :-):-):-):-)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez

Karbonat (CO32-) Alkali :-):-):-):-)ller (IA) ve NH4+ile yaptığı bileşikler hariç diğer :-):-):-):-)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez

Oksit (O2-2) Alkali :-):-):-):-)ller (IA) ve toprak alkali :-):-):-):-)ller(IIA)ile yaptığı bileşikler hariç diğer :-):-):-):-)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez

Hidroksit (OH-) Alkali :-):-):-):-)ller (IA), toprak alkali :-):-):-):-)ller (IIA)ve NH4+ ile yaptığı bileşikler hariç diğer :-):-):-):-)llerle yaptığı bileşikleri suda çözünmez

05. Yanma Reaksiyonları

Yanma reaksiyonları kimyasal bir bileşiğin oksijen atomu ile reaksiyona girmesi sonucunda gerçekleşir.

CH4 + O2  CO2 + H2O

C2H6 + O2  CO2 + H2O

C6H12O6 + O2  CO2 + H2O

C2H5OH + O2  CO2 + H2O

Aşağıdaki reaksiyonların hangi tip reaksiyonlar olduğunu bulunuz

1. 2Fe + O2 2FeO

2. 4Fe + 3O2 2Fe2O3

3. 2C4H10 + 13O2 8CO2 + 10H2O

4. Ca(OH)2 + H3PO4 Ca3(PO4)2 + H2O

5. 2NaCl 2Na + Cl2

6. 2Na + H2O 2NaOH + H2

7. N2 + 3H2 2NH3

8. HCl + FeS FeCl2 + H2S

9. Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu

10. 2P + 3Cl2 2PCl3

11. HCl + AgNO3 HNO3 + AgCl

12. C7H16 + 11O2 7CO2 + 8H2O

13. P4O10 + 6H2O4H3PO4

14. 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2

15. 2H3PO4 H4P2O7 + H2O

16. Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4

17. CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2

18. Fe2O3 + 3C 3CO + 2Fe

19. 2MgNH4PO4 Mg2P2O7 + 2NH3 + H2O

20. 2As + 6NaOH 2Na3AsO3 + 3H2

21. C10H16 + 8Cl2 10C + 16HCl

22. AgNO3 + Cu CuNO3 + Ag

Cevaplar

1. Sentez reaksiyonları

2. Sentez reaksiyonları

3. Yanma reaksiyonları

4. Çift atom yerdeğiştirme

5. Ayrışma reaksiyonları

6. Tek atom yerdeğiştirme

7. Sentez reaksiyonları

8. Çift atom yerdeğiştirme

9. Tek atom yerdeğiştirme

10. Sentez reaksiyonları

11. Çift atom yerdeğiştirme

12. Yanma reaksiyonu

13. Sentez reaksiyonları

14. Tek atom yerdeğiştirme

15. Ayrışma reaksiyonları

16. Çift atom yerdeğiştirme

17. Çift atom yerdeğiştirme

18. Tek atom yerdeğiştirme

19. Ayrışma reaksiyonları

20. Tek atom yerdeğiştirme

21. Tek atom yerdeğiştirme

22. Tek atom yerdeğiştirme

06. Yükseltgenme İndirgenme Reaksiyonları

Elektron transferi ile gerçekleşen bir reaksiyondur.

Yükseltgenme olayı atomun elektron kaybetmesi ile veya oksidasyon sayısının artması ile gerçekleşirken indirgenme olayı ise atomun elektron kazanması ile veya oksidasyon sayısının azalması ile gerçekleşir.

S +O2  S O2

0 0 4+ 2-

Yukarıdaki reaksiyonda kükürtün oksidasyon sayısı 0’dan 4+’e yükselmiştir. Kükürt yükseltgenmiştir denir. Oksijenin ise oksidasyon sayısı 0’dan -2’ye azalmıştır (2 elektron kazanmıştır). Oksijen indirgenmiştir. Bu tür reaksiyonlarda bir atom kendi kendine indirgenemez veya yükseltgenemez. Yükseltegenen atom aynı zamanda indirgen ajan olarak bilinir. Tam tersine indirgenen atom aynı zamanda yükseltgen ajandır. Bu tür elektron alış verişi olan reaksiyonlara redoks tepkimeleri denir.

Bu tür reaksiyonlarda hesap yapılabilmesi için öncelikle atomların veya bileşiklerin oksidayon sayılarının bilinmesi gerekmektedir. Genel olarak şu şekilde sınıflandırılabilir.

1. Elementel haldeki ( O2, Na, H2, P4) tüm atomların oksidasyon sayısı 0 dır

2. Basit iyonlarda oksidasyon sayısı iyonun sahip olduğu yüke eşittir (Cl- = -1, Na+ = +1)

3. Hidrojen bir çok reaksiyonda +1 oksidasyon sayısına sahiptir.

4. Oksijen içeren bileşiklerde oksijen genellikle -2 oksidasyon basamağına sahiptir. Fakat peroksit bileşiklerinde oksijen -1 oksidasyon basamağına sahiptir.

5. Flor -1 oksidasyon sayısına sahiptir.

Yukarıdaki temel kurallar eşliğinde bileşiği oluşturan atomların oksidayon basamakları hesaplanabilir. Burada öncelikle bileğin toplam oksidasyon sayısına bakılmalıdır. Yani eğer yüksiz bir bileşikse toplam oksidasyon sayısı o’ dır. Veya (-) yüklü bir bileşikse toplam oksidasyon basamağı (-1) dir.

K2CO3 yüksüz bir bileşik olduğu için toplam oksidasyon basamağı 0’ dır. Yani bileşiği oluşturan elementlerin elektronlarının toplamı 0 olmalıdır. Oksijenin -2 oksidasyon basamağına sahip olduğunu söylemiştik. Bileşikte 3 tane oksijen olduğundan ,oksijenden gelen elektron sayısı 3 x (-2)= -6 dır.

K 1+ oksidasyon basamağına sahiptir. Potasyumdan gelen elektron sayısı 2 x (+1)= +2. Buradan karbonun oksidayon sayısını bulabiliriz.

(-6) + (+2) + (x) = 0

x = +4 olmalıdır.

HSO4 – örneğinde ise bileşiğin toplam oksidasyon sayısı -1 dir .

Hidrojenin oksidasyon basamağı +1, oksijenin oksidasyon basamağı (-2) x 4 = 8

Kükürtün oksidasyon basamağı bulunabilir. (+1) + (-8) + (x) = -1

x = +6

Eğer kükürt S2 şeklinde olsaydı o zaman (2x) demeliydik.

Yukarıda bahsedilenleri bir örnek üzerinde uygulayabiliriz.

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

Fe2O3 bileşiğinde oksijenin oksidasyon sayısının -2 olduğunu ve bileşiğin toplam oksidayon sayısının 0 olduğunu biliyoruz

3 x (-2) + (2x)= 0

x= +3 (demirin oksidasyon basamağı)

Fe’ nin oksidasyon sayısı +3’den 0’ azalmış, yani elektron kaybetmiş, yani indirgenmiş, bu nedenlede yükseltgen ajan

CO bileşiğindeki karbonun oksidasyon sayısı (-2) + (x) = 0

X= +2 (karbonun oksidasyon sayısı)

CO2 bileşiğindeki karbonun oksidasyon sayısı 2 x (-2) + (x) = 0

X= +4 (karbonun oksidasyon sayısı)

C’ nin oksidasyon sayısı +2’den +4’ e yükselmiş , yani elektron kazanmış, yani yükseltgenmiş, bu nedenlede indirgen ajan.

06.01 Redoks Tepkimelerinin Eşitlenmesi

06.01.01 Reaksiyon Asidik çözeltide gerçekleşiyor ise

1. Öncelikle verilen reaksiyonun yarı basamak reaksiyonları yazılarak atomların gerekli stokiyometrik dengeleri sağlanır.

MnO4- + As4O6 Mn2+ + H3AsO4 (ana reaksiyon)

MnO4-  Mn2+ (Mn +7 den +2 ye indirgeniyor)

As4O6 4H3AsO4 (As +3 den +5e yükseltgeniyor)

2. Reaksiyondaki Oksijen ve hidrojen dengeleri sağlanır.

• Eğer reaksiyon asidik ortamda oluşuyorsa her oksijen atomu için reaksiyonun karşı tarafına 1 H2O molekülü eklenir. Hidrojen dengesini sağlamak içinde su eklenen tarafın zıt tarafına gerektiği kadar H+ iyonu eklenir.

8H+ +MnO4-  Mn2+ + 4 H2O

10 H2O + As4O6 4H3AsO4 + 8H+

(reaksiyonun sağ tarafında 16 oksijen, sol tarafında 6 oksijen bulunmaktadır. Bu nedenle sol tarafa 10 H2O eklenmelidir)

3. Herbir ara reaksiyondaki, reaksiyonun sağında ve solundaki yükü eşitlemek için gerekli tarafa elektron eklenir.

8H+ +MnO4-  Mn2+ + 4 H2O

8 + (-1) = +7

+7= +2  5e + (+7) =+2 ( +2) = +2

5e + 8H+ +MnO4-  Mn2+ + 4 H2O

10 H2O + As4O6 4H3AsO4 + 8H+ + 8e

4. İki yarı tepkimenin elektronlarını aynı yapıp yok edebilmek için gerekli katsayı ile çarpılır ve yarı tepkimelere taraf tarafa toplanır

8x ( 5e + 8H+ +MnO4-  Mn2+ + 4 H2O )

5 x( 10 H2O + As4O6 4H3AsO4 + 8H+ + 8e)

40e + 64H+ +8MnO4-  8Mn2+ + 32H2O )

50 H2O + 5As4O6 20H3AsO4 + 40H+ + 40e

_________________________________________

24H+ +8MnO4- + 5As4O6 + 18 H2O  8Mn2+ + 20H3AsO4

06.01.02 Reaksiyon Bazik Çözeltide Gerçekleşiyor ise

1. Öncelikle verilen reaksiyonun yarı basamak reaksiyonları yazılarak atomların gerekli stokiyometrik dengeleri sağlanır.

MnO4- + N2H4 MnO2 + N2 (ana reaksiyon)

MnO4-  MnO2

N2H4 N2

2. Reaksiyondaki Oksijen ve hidrojen dengeleri sağlanır.

• Eğer reaksiyon bazik ortamda oluşuyorsa ise her oksijen atomu için reaksiyonun karşı tarafına 1 H2O molekülü eklenir. Eklenen suda bulunan hidrojen sayısı kadar diğer tarafa H2O molekülü eklenir. Tekrar oksijen, hidrojen eşitliğini sağlamak için eklenen su molekül kadar diğer tarafa OH- eklenir.

MnO4-  MnO2 + 2 H2O

4H2O + MnO4-  MnO2 + 2 H2O

4H2O + MnO4-  MnO2 + 2H2O + 4OH- (sağdaki ve soldaki su molekülleri birbirini götürür)

2H2O + MnO4-  MnO2 + 4OH-

N2H4 N2 + 4H2O (her H atomu için 1 mol H2O gerekli)

4OH- + N2H4 N2 + 4H2O (her eklenen 1 mol H2O molekülü için 1 mol OH- ters tarafa eklenir)

3. Herbir ara reaksiyondaki, reaksiyonun sağında ve solundaki yükü eşitlemek için gerekli tarafa elektron eklenir.

2H2O + MnO4-  MnO2 + 4OH-

(-1) = – 4

(-1) + 3e = – 4

3e + 2H2O + MnO4-  MnO2 + 4OH-

4OH- + N2H4 N2 + 4H2O

(-4) = O

(-4) = O +4e

4OH- + N2H4 N2 + 4H2O + 4e

4. İki yarı tepkimenin elektronlarını aynı yapıp yok edebilmek için gerekli katsayı ile çarpılır ve yarı tepkimelere taraf tarafa toplanır

4 x (3e + 2H2O + MnO4-  MnO2 + 4OH-)

3 x (4OH- + N2H4 N2 + 4H2O + 4e)

12e + 8H2O + 4 MnO4-  4 MnO2 + 16OH-)

12OH- + 3N2H4 3N2 + 12H2O + 12e

_______________________________________

4 MnO4- + 3N2H4  4 MnO2 + 3N2 + 4H2O + 4OH-

Kolloidal Dağılım

06 Kasım 2007

Kolloidal Dağılım

Kolloidal tam anlamıyla çözelti değildirler. İyon veya moleküllerden daha büyük l nm ile 1000 nm arasında parçacıklar içerirler. Bu parçacıklara kolloid adı verilir. Bir kolloidal dağılım ışık gönderilerek aydınlatıldığı zaman mikroskopla incelenirse her bir parçacığın ışık saçan bir parçacık şeklinde sıvı içinde sağa sola hareketler yaptığı gözlenir. Kolloidal dağılma kuvvetli bir ışık gönderildiğinde dağılmış parçacıklardan yansıyan ışık nedeniyle ışığın geçtiği yol görünür, fakat çözeltide gönderilen ışığın geçtiği yol görünmez. Buna TyndalI olayı denir ve çözeltilerle kolloidal dağılımı ayırdetmede kullanılır. Tyndall olayı sabunlu bir çözeltiye veya tozlu bir havaya güneş ışığı vurduğunda da kolayca farkedilir. Kolloidal dağılım değişik yollarla elde edilebilir. Laboratuarda seyrelfik AgNO3 çözeltisini çeşme suyu üzerine döktüğümüzde beyaz bir bulanıklık görürsünüz. Bu çökmeye fırsat bulamamış AgCI kolloidal dağılımıdır. Beklenirse veya santrifüj lenirse beyaz AgCI dibe çöker üstte berrak sıvı kalır. Büyük parçaların öğütülmesiyle şiddetli karıştırma ile de kolloidal dağılımlar elde edilebilir.

Kolloidal dağılım çeşitleri.

Dağılma ortamı Dağılan madde Kolloidal dağılımın adı Örnek madde

Sıvı gaz köpük bira köpüğü, sabun köpüğü

sıvı emülsiyon süt, mayonez, krem

katı soller ve jeller nişasta, jelatin, kilin suda dağılımı

Gaz sıvı sıvı aerosol sis, aerosol sprey

katı katı aerosol duman

Katı gaz katı köpük yatak süngeri

sıvı katı emülsiyonlar peynir

bazı jeller

katı katı sol yakut cam, bazı alaşımlar

Emülsiyon, bir sıvının parçacıklarının diğer bir sıvıda asılı hali; sis , su damlacıklarının havada asılı hali ve genel olarak aerosol, herhangi bir gaz içindeki kolloidal dağılım halidir. Jel, kolloidin çökmüş halidir. Kolloidal dağılım, şiddetli karıştırılarak, elektrik nötraliteyi bozarak asit veya baz ilave ederek değişik şekillerde çöktürülebilir ve jel haline getirilebilir..

Kolloidal bir dağılımın bir zarla temas eden saf çözücü ile yıkanarak çözünmüş maddelerden temizlenmesine diyaliz denir. Bu, kanın yapay olarak üre gibi çözünmüş maddelerden temizlenmesini sağlar ve suni böbrek cihazı olarak da kullanılır.

Yağlı kirleri sabunla temizlemede kolloidal dağılım oluşumunun önemli bir yeri vardır.

Temel Kimya Yasalar

06 Kasım 2007

TEMEL KİMYA YASALARI KÜTLENİN KORUNUMU YASASI (LAVOISIER YASASI) Kimyasal olaylara giren maddelerin kütleleri toplamı oluşan ürünlerin toplamına eşittir. Buna göre:

X + Y ® Z + T tepkimesinde X ve Y girenler (reaktif) olup, Z ve T (ürünler)’ye kütlece eşittir.

Kimyasal maddelerin kütleleri atom sayıları ile orantılı olduğundan tüm kimyasal tepkimelerde atom sayıları korunur.

Örn; 1 mol C atomu 12 gram, 1 mol O2 molekülü 32 gramdır.Buna göre 1 mol C atomu 44 gram olur.

C + O2 ® CO2

12 gram + 32 gram ® 44 gramSABİT ORANLAR YASASI (PROUST YASASI) Bir bileşikteki elementlerin <LI style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: ‘Times New Roman’">Kütlelerinin oranı Kütlece yüzde bileşimi sabittir. Örn; Al=27, S=32 olduğuna göre Al2S3 bileşiğinde:

Mol sayıları oranı : nAl = 2 Kütleleri oranı : mAl = 2.27 = 9 ‘dır.

nS = 3 mS = 3.32 16

9 gram Al + 16 gram S = 25 gram bileşik oluşturur.

25 gram bileşikte 9 gram Al, 16 gram S vardır.

100 gram bileşikte 36 gram Al, 644 gram S vardır.

Bileşikte kütlece %36 Al, %64 S vardır.KATLI ORANLAR YASASI (DALTON YASASI) İki element aralarında iki bileşik oluşturuyorsa, bu elementlerden birinin sabit miktarları ile birleşen diğer elementin değişen miktarları arasında basit bir oran vardır.

Örn; NO2 – N2O4 bileşik çiftinde: Aynı miktar N ile birleşen O kütleleri arasında. 2/ NO2 = N2O4 = 4

1/ N2O5 = N2O5 5 Aynı miktar O ile birleşen N kütleleri arasında 5/ NO2 = N5O10 = 5

2/ N2O5 N4O10 4HACİM ORANLARI YASASI (GAY – LUSSAC YASASI) a) Kimyasal bir tepkimeye giren gazlarla, tepkimede oluşan gaz halindeki ürünlerin aynı koşullarda (aynı sıcaklık ve basınç) hacimleri arasında sabit bir oran vardır.

b) Aynı koşullarda gazların hacimleri mol sayıları ile doğru orantılıdır.

Örn; H2(g) + Cl2(g) ® 2HCl(g) tepkimesine göre, 1 mol H2 1 mol Cl2 ile birleşerek 2 mol HCl oluşturur.Hacimler mol sayıları ile doğru orantılı olduğundan, aynı olayı anlatmak için “1 hacim H2 gazı, 1 hacim Cl2 gazı ile birleşerek eşit koşullarda 2 hacim HCl gazı oluşturur.” İfadesi de kullanılabilir.

Aynı şekilde, N2(g) + 3H2(g) ® 2NH3(g) tepkimesine göre 1 hacim azot gazı 3 hacim hidrojen gazı ile birleşerek eşit koşullarda 2 hacim NH3 gazını oluşturur diyebiliriz.


Destekliyoruz arkada - arkadas - partner - partner - arkada - proxy - yemek tarifi - powermta - powermta administrator - Proxy