Kimyasal Tepkimelerde Hesaplamalar

📅 27 Kasım 2018|13 Eylül 2022
Güncel
Kimyasal Tepkimelerde Hesaplamalar

Konu Özeti

Kimya biliminde bileşik formülleri; basit, molekül ve yapı formülleri olmak üzere 3 şekilde ifade edilebilir. Bu 3 gösterim dışında değişik gösterim modelleri de olmakla birlikte en sık kullanılan modeller bu üç modeldir.

Bu konuda
  • Basit, molekül ve yapı formüllerini
  • Hesaplamalarda kimyasal formüllerin kullanılması
  • Reaksiyonlarda verim hesaplamaları
öğreneceksiniz.

Kimya laboratuvarlarında kullanılan en yaygın hesaplama bilinen madde miktarından(girenler) ne kadar ürün elde edileceğidir(çıkanlar). Tepkimelerde ölçülebilir sonuçlar elde edilebilmesi için mol kütlesi ve mol kavramı kullanılmaktadır.

Tepkimeye giren maddeler ve ürünler mol, tane, gram, litre (gazlar için) ya da bazı diğer birimler cinsinden verilmiş olsa da tepkimede ürün miktarının hesaplanmasında mol birimi kullanılır. Bu yönteme kimyasal hesaplamalarda mol yöntemi denir. Kimyasal tepkimelerde katsayılar mol sayılarını belirtir.

👩‍🔬Örnek:

C4H10 (bütan) gazının O2 (oksijen) gazıyla yanması sonucu CO2 ve H2O oluşur. Tepkime denkleştirildiğinde aşağıdaki gibi yazılır. Bu durumda giren ve çıkan ürünlerin miktarını mol cinsinden yazınız.

2C4H1013O28CO2(g)10H2O(g)+ ısı
2 mol13 mol 8 mol10 mol
2 NA tane13NA tane 8 NA10 NA tane
2 molekül13 molekül8 molekül10 molekül
58 akb416 akb352 akb180 akb
58 g416 g352 g180 g
2 hacim13 hacim8 hacim10 hacim
48,8 lt (NŞA)291,2 lt (NŞA)179,2 lt (NŞA)224 lt (NŞA)

*NŞA: Normal şartlar altında

Yukarıda verilen tepkimeye göre 2 mol bütan gazı harcandığında 13 mol oksijen gazı tüketilir. Tepkime sonunda ise 8 mol karbondioksit ve 10 mol su buharı oluşur.

Kimyasal tepkimelerde hesaplama yapılırken aşağıdaki yöntemler dikkate alınır.

  • Verilen tepkimede giren ve çıkanlara göre tepkime denklemi yazılır.
  • Tepkimenin denklemi denkleştirilir.
  • Tepkimede verilen madde miktarı (kütle, tane, NŞA hacim) mol birimine dönüştürülür.
  • Tepkimede tepken ve ürün oranları belirlendikten sonra verilen miktardan, istenilen tepken veya ürün miktarı mol olarak bulunur.
  • Bulunan mol miktarı istenilen miktara dönüştürülür.

Kimyasal hesaplamalarda madde miktarını mol, tane, litre, gram gibi farklı birimlere çevirmek için aşağıdaki formüller kullanılır.

Normal şartlar altında verilen maddenin mol sayısını bulma

Farklı problemlerde maddelerden birinin miktarı verilerek tepkimedeki farklı maddelerin; miktarı, yüzdesi, atom veya molekül kütlesi, maddenin formülü, saf olmayan madde içeren problemler sorulabilir. Kimyasal hesaplama soruları yapılırken maddelerin tepkimedeki miktarları ile sorudaki miktarları arasında basit kıyaslamalar yapılarak sonuca ulaşılır.

Madde Miktarlarından Birinin Verildiği Sorular

Maddelerden birinin kütlesi, hacmi, mol sayısı veya tanecik sayısı verilen kimyasal tepkime denkleminde farklı maddelerin herhangi bir cinsten miktarı sorulabilir.

🧪Örnek: CH4 gazının 3 molünün yanması sonucu oluşan CO2 ve H2O, harcanan O2 miktarı nedir?

Denkleşmiş tepkime denklemi : CH4(g) + 2O2(g) → CO2 +2H2O(s) şeklinde olur. Soruda verilen 3 mol CH4 gazı referans alınarak diğer madde türleri de doğru orantı kurularak mol türünden hesaplanır. Daha sonra istenilen madde türüne dönüşüm yapılır.

  • 1 mol CH4(g) tepkimeye girdiğinde 1 mol CO2 elde edilir. 3 mol CH4(g) için 3 mol CO2 elde edilir. formülünden V=67,2 litre CO2 oluşur.
  • 1 mol CH4(g) tepkimeye girdiğinde 2 mol H2O elde edilir. 3 mol CH4(g) için 6 mol H2O elde edilir.
  • 1 mol CH4(g) için 2 mol O2(g) tükeniyor ise 3 mol CH4(g) için 6 mol O2(g) tükenir. formülünden =192 gram O2

İkinci bir yöntem olarak verilen mol sayısı yerine madde miktarları, soruda istenilen mol, kütle, hacim, tanecik sayısına dönüştürülür. Madde miktarları arasındaki ilişki tepkime üstünde kurulabileceği gibi oran orantı denklemleri sonucunda da elde edilebilir.

📚 Bilgi: Tepkimelerde maddelerin önüne yazılan katsayılar mol sayısı, tanecik sayısı oranını ve gaz haldeki maddelerin hacim oranlarını belirtir. Fakat kütle oranları için kullanılamaz çünkü maddelerin mol kütleleri farklılık göstermektedir.

Aynı Anda Oluşan Tepkimeler

Bazı tepkimeler ile ilgili sorularda iki ya da daha fazla element veya bileşik içeren karışımlar bulunur. Karışımdaki maddelerin miktarını ve yüzde oranlarını hesaplayabilmek için maddenin denkleşmiş tepkimesi yazılır.

🧪Örnek: CH4 ile C2H6 gaz karışımının 5 molünün tamamen yanması sırasında 8 mol CO2 gazının oluştuğu tepkimede; karışımdaki gazların mol sayıları, gazların molce yüzdeleri, gazların hacimleri ve hacimce yüzdeleri, gazların kütleleri, gazların kütlece yüzdeleri, karışımın NKA’da kaç litre hacim kaplayacağı hesaplanabilir.
(C:12 g/mol, H:1 g/mol)

Çözüm:

Yama tepkimeleri yazılır ise

  • CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) +2H2O (s)
  • C2H6 + 7/2 O2 → 2CO2(g) + 3 H2O(s)
    • Girenler kısmında gaz karışımının toplam 5 molü yandığında 8 mol CO2 oluştuğu biliniyor ise X mol CH4 (g) ve Y mol C2H6 şeklinde katsayı verelim. Bu durumda X mol CO2 ve 2Y mol CO2 oluşur.
    • Mol sayıları: İfadeler ile denklem kurulur ise X+Y=5 ve X+2Y=8 olur. X=2, Y=3 bulunur.
    • Molce yüzdeleri: 5 mol gaz karışımında 2 mol CH4 bulunuyor ise 100 molde 40 bulunur yani molce %40 CH4 vardır. %60 C2H6 vardır.
    • Hacimleri: 1 mol gaz 22,4 litre hacim kaplar ise 2 mol CH4 44,8 litre Hacim kaplar. 3 mol C2H6 67,2 litre hacim kaplar.
    • Hacimce yüzdeleri: 112 litre gazın içinde 44,8 litre CH4 bulunuyor ise 100 litrede 40 litre bulunur yani %40 CH4 bulunur. Aynı orantı C2H6 için de yapılır ise %60 C2H6 içerdiği hesaplanır.
    • Gazların kütleleri: 1 mol CH4 16 gram ise 2 mol 32 gram olur. 1 mol C2H6 30 gram ise 3 mol 90 gram olur.
    • Gazların kütlece yüzdeleri: 122 gram gazın 32 gramı CH4 ise karışım kütlece %26,2 CH4 içerir. %73,8 C2H6 içerir.
    • NKA’da kaplanan hacim: 1 mol gaz 22,4 litre hacim kaplar 5 molü 112 litre kaplar.

Atom ve Molekül Kütlesinin (MA) Hesaplanması

Kimyasal tepkimede bir elementin atom kütlesi veya bir bileşiğin molekül kütlesi sorulduğunda denkleşmiş tepkimedeki katsayılardan (mol sayıları) faydalanılarak sorulan maddenin 1 molünün kütlesi bulunur.

🧪Örnek: 2Al(k) + X2O3(k) → Al2O3(k) + 2X(s) tepkimesine göre 10,8 gram Al metali 32 gram X2O3 bileşiği ile artansız tepkimeye girmektedir. Bileşikteki X elementinin mol kütlesi kaçtır? (O:16 g/mol, Al:27 g/mol)

Çözüm:

  • 10,8 gram Al metali 0,4 mol Al yapmaktadır.
  • Tepkime katsayıları düzenlenir ise 0,4 Al(k) + 0,2 X2O3(k) → 0,2 Al2O3(k) + 0,4 X(s) halini alır.
  • Tepkimeye giren 0,2 mol X2O3 katısının 32 gram olduğu soruda bize verilmiştir. Bu durumda 0,2 mol X2O3 katısında 0,6 mol yani 9,6 gram O olduğunu hesaplarız.
  • Geriye kalan 22,4 gram ise X tir. 0,4 mol X katısı 22,4 g ise X in mol kütlesi 56 g olarak bulunur.

Bileşik Formülü Bulma

Bileşik formülünün hesaplanması istenilen sorularda 1 mol maddenin tepkimesinden oluşan maddeler belirlenir. Tepkimede girenler ve ürünlerdeki madde denkliğinden yararlanılarak formül bulunur.

🧪Örnek: X bileşiğinin 0,1 molü, 0,5 mol O2 ile tamamen tepkimeye girdiğinde NKA’da 6,72 litre CO2 ve 7,2 gram H2O oluşuyor. Bu durumda bileşiğin formülü nedir?

Çözüm:

  • Verilen madde miktarlarının hepsini mol cinsinden hesaplayarak tepkimede yerine yazalım.
    • 1 mol gaz NKA’da 22,4 litre hacim kaplar ise 6,72 litre CO2 gazı 0,3 mol olur.
    • 1 mol H2O 18 gram ise 7,2 gram H2O 0,4 mol yapar.
  • Tepkime denkleminde soruda verilen ve bulunan mol sayıları yazılır ise
    • 0,1 X + 0,5 O2 → 0,3 CO2 + 0,4 H2O halini alır.
    • Hesaplama kolaylığı açısından tepkime katsayıları 10 ile çarpıldığında
      X + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O olur.
  • Tepkimenin girenler ve ürünler tarafındaki elementler hesaplanır ise
    • Girenler tarafında 10 mol O atomu vardır.
    • Ürünler tarafında 3 mol C, 8 mol H 10 mol O atomu vardır.
  • Girenler ve ürünler dengesine bakıldığında oksijen atomu eşittir. Karbon atomu girenlerde 3 mol, hidrojen atomu 8 mol olmalıdır.
  • Bu bilgiler ışığında X bileşiğinin fomülü C3H8 olarak bulunur.

Sınırlayıcı Bileşen Hesaplama

Kimyasal tepkimede, girenler ortamda her zaman stokiyometrik oranlarda olmayabilir. Tepkimede ürünler daima belirli bir oranda tepkime verirken giren maddelerden birisi daha önce tükenebilir. Bir tepkimede tamamen tükenen maddeye sınırlayıcı bileşen denir. Sınırlayıcı bileşen tamamen tükendiğinde oluşan ürünlerin miktarı belirlenir.

🧪Örnek:

0,16 g H2, NŞA’da 1,12 litre O2 ile etkileşerek su oluşturuyor. Hangi gazın kaç molü reaksiyona girmeden kalır? (H:1 O:16)

Çözüm:

  • H2 + 1/2 O2 → H2O tepkimesinde verilen miktarları mol sayısına çevirelim
  • 2 g H2 gazı 1 mol olduğuna göre 0,16 g H2 0,08 mol olur.
  • 22,4 l O2 1 mol ise 1,12 litre O2 gazı 0,05 mol O2 gazı yapar.
  • Şimdi tekrar denkleme dönersek 1 mol H2 ye karşılık 1/2 mol O2 reaksiyona girdiği görülür. O halde elimizde 0,08 mol H2 ye karşı 0,04 mol O2 reaksiyona girer.
  • Sonuç olarak 0.05 mol O2 den 0,05-0,04=0,01 mol O2 reaksiyona girmeden artar.

Bu tip problemlerin denklemli miktar geçişleri problemlerinden farkı iki maddenin birden miktarının verilmesidir. Genelde bu tip problemlerde reaksiyona giren maddelerden birinin miktarı tamamen tükenirken diğerinin miktarı aşırı miktarda olup bir kısmı reaksiyona hiç girmeden kalır. Katsayıları denkleştirilmiş, atom ağırlıkları belirlenmiş bir problemde, maddelerden birinin miktarından diğer maddelerin miktarının nasıl bulunduğunu aktarmaya çalışacağız.

Ancak bu tür problemlerde aranan şudur: Reaksiyona girenler durumundaki maddelerin verilen miktarları, reaksiyona giren miktar demek olmadığı için hangisinin tamamen harcandığı, hangisinin ne kadar artacağı buldurulur veya oluşan ürünlerden birinin miktarı sorulabilir.

Bu tür problemleri çözerken izlenecek yol; önce denklemi denkleştirmek, sonra verilen madde miktarlarını mole çevirmek olmalıdır. Reaktiflerin ve reaktantların mol oranlarına bakılarak kaç mol girmiş kaç mol ürün oluşacak tahmin edilebilir. Katsayılar da dikkate alınırsa maddelerden hangisinin aşırı olduğu belirlenebilir. Şayet soru mol sayısı değil de başka bir cinsten cevap isteyen türden bir soru ise orantı ile geçiş yapmak mümkündür. Başka bir örnek verirsek;

🧪Örnek:

20 litre N2 ile 30 litre H2 nin reaksiyonunda;
a. Hangi gazdan kaç litre kalır?
b. Kaç litre NH3 gazı oluşur?
c. Artan gazın tamamının reaksiyona girmesi için diğer gazdan kaç litre ilave edilmelidir?

N2+3H2 → 2NH3

Çözüm:

a. 3 hacim H2 ile 1 hacim N2 tepkimeye girdiğine göre 30 litre H2 ye sadece 10 litre N2 harcanır. O halde 20-10=10 litre N2 reaksiyona girmeden kalır.
b. 2 litre H2 den 2 litre NH3 oluşuyorsa 30 litre H2 den 20 litre NH3 gazı oluşur diyebiliriz.
c. 10 litre N2 arttığını daha önce bulmuştuk zaten. 1 litre N2 ile 3 litre H2 reaksiyona giriyorsa 10 litre N2 nin reaksiyona girmesi için 30 litre daha H2 eklenmelidir.

Tepkime Denklemleri Temelinde % Verim Hesapları

Çoğunlukla bir reaksiyondan elde edilen ürünün miktarı, hesaplanan miktardan daha azdır. Çünkü maddenin bir kısmı tepkimeye girmiştir, istenenden farklı yönde reaksiyonlar gerçekleşmiştir. Bu tür reaksiyonlara yan reaksiyonlar, oluşan ürünlere de yan ürünler adı verilir. Ters yönde tepkimeler de meydana gelmiş olabilir, sistemden kaynaklı hatalar da olabilir. Elde edilen ürün saf olmayabilir, saflaştırılırken madde kaybı olabilir ve verim de düşebilir. Reaksiyon verimleri de saflık gibi % ile ifade edilir. %50 verimin anlamı şudur: 100 g ürün oluşması gerekirken 50 g ürün oluşmuş olmasıdır. Deneysel sonuçlarla elde edilen ürünün miktarına gerçek verim, kağıt üzerinde hesaplanan miktarına da kuramsal verim denir.

Bir tepkimenin % verimi aşağıdaki formül ile hesaplanır.

🧪Örnek:

1 mol etilen (C2H4) yakıldığında 1,5 mol CO2 oluşmaktadır. Bu tepkimenin verimi % de kaçtır?

Çözüm:

  • Reaksiyon denkleminin tamamının yazılmasına gerel yoktur. Yapısında C ve H bulunan bileşikler yakıldıklarında yapıdaki C sayısı kadar CO2 açığa çıkar, soruda da bize sorulan CO2 dir.
  • C2H4 + …. → CO2 + …
  • Tepkime sonunda elde edilen 1,5 mol CO2 deney sonucu elde edilen miktar yani gerçek verimdir. Kurumsal verimi ise denklem katsayılarını kullanarak hesaplamamız mümkündür. Zaten C2H4 ün mol sayısı soruda 1 mol olarak verilmiştir. Tepkimede ise kuramsal olarak 2 mol CO2 elde edilir. O halde; gerçek verim 1,5 mol CO2, kuramsal verim 2 mol CO2 dir. Tepkime verimi hesaplanır ise;
  • =1,5×100/2=% 75 olur.

🧪Örnek:

CH3OH(g) →CH2O + H2(g) denklemine göre 6,4 g CH3OH dan 4,5 g CH2O elde edilmektedir. Buna göre bu tepkimenin % verimi kaçtır? (C:12 H:1 O:16)

Çözüm:

  • CH3OH=12+(4×1)+16=32 g/mol
  • CH2O=12+(2×1)+16=30 g/mol
  • 4,5 g CH2O gerçek verimdir. Kuramsal verim hesaplanır ise 32 g CH3OH dan 30 g CH2O oluştuğuna göre 6,4 g CH3OH dan 6 g CH2O elde edilir.
  • % verim = 4,5×100/6 = %75
İnstagramdan Bikifi'yi Takip Et
Benzer İçerikler
Mol Kavramı
Güncel
Kimya

Mol Kavramı

İçeriğe Git
Derişimle İlgili Hesaplamalar
Güncel
Kimya

Derişimle İlgili Hesaplamalar

İçeriğe Git
Dengeyi Etkileyen Faktörler (Le Chatelier Prensibi)
Güncel
Kimya

Dengeyi Etkileyen Faktörler (Le Chatelier Prensibi)

İçeriğe Git
Kimyasal Tepkimeler ve Denklemler
Güncel
Kimya

Kimyasal Tepkimeler ve Denklemler

İçeriğe Git
Organik Kimya Fonksiyonel Gruplar Detaylı Özet
Güncel
Kimya

Organik Kimya Fonksiyonel Gruplar Detaylı Özet

İçeriğe Git
Organik Kimya Hidrokarbonlar Detaylı Özet
Güncel
Kimya

Organik Kimya Hidrokarbonlar Detaylı Özet

İçeriğe Git
Copyright © 2022 Bikifi
Star Logo
tiktok Logo
Pinterest Logo
Instagram Logo
Twitter Logo