Warning: jsMath requires JavaScript to process the mathematics on this page.
If your browser supports JavaScript, be sure it is enabled.

Taner TANRISEVER Ana Sayfasi

| Ana Sayfa  | Özgeçmiş | Çalışmalar | Dersler | Ders Programı | Simülasyonlar  | Diğer | İletişim |

Kimyasal Reaksiyonlarda Hesaplamalar

Kimyasal reaksiyonlarda reaksiyona giren maddeler tamamen tükenirse bu maddelerin stokiyometrik oranda olduğunu söyleriz. Fakat çoğu zaman, tepkimeye giren türler birbirlerini tamamen tüketecek miktara sahip değillerdir. Reaksiyon sırasında tüm reaktifler tükenmeden önce reaktiflerden biri tükenebilir. Bu reaksiyonun sona ermesi demektir. Tükenmesiyle reaksiyonun sona ermesine neden olan bileşik sınırlayı reaktif olarak adlandırılır.

Soru 1 :
23.5 g C2H6 95.4 g Oksijen bulunan kapalı bir kapta yakılıyor. Sınırlayıcı reaktifi ve kaptaki herbir bileşiğin ne kadar olduğunu hesaplayınız
(C2H6 = 30.0 akb, O = 16 akb).

Yanıt 1 :

Öncelikle reaksiyon denklemi yazılmalı ve denkleştirilmelidir.

\rm 2C_2H_6 \quad + \quad 7O_2 \quad \rightarrow \quad \rm 4CO_2 \quad + \quad 6H_2O

23.5 g. C2H6 yı tüketecek O2 veya 94.5 g. O2 i tüketecek C2H6 miktarı hesaplanarak hangi türün sınırlayıcı olduğu belirlenebilir. Örnekte 23.5 g. C2H6 yı tüketecek O2 miktarını hesaplayalım.

\rm m_{O_2}= (23.5 \text{ g. } C_2H_6 ) \Big( {1.0 \text{ mol } C_2H_6 \over 30.0 \text{ g. } C_2H_6} \Big) \Big( {7.0 \text{ mol } O_2 \over 2.0 \text{ mol } C_2H_6} \Big) \Big( {32.0 \text{ g. } O_2 \over 1.0 \text{ mol } O_2} \Big) = 87.7 \text{ g. } O_2

Görüldüğü gibi 23.5 g. C2H6 için 87.73 g O2 yeterlidir. Bu nedenle sınırlayıcı reaktif C2H6 olup O2 den artacaktır. Kapta kalacak olan O2 miktarı

\rm m_{O_2}= 94.5 \text{ g. } O_2 - 87.7 \text{ g. } O_2 = 6.8 \text{ g. } O_2

Sınırlayıcı reaktif C2H6 olduğundan oluşacak CO2 ve H2O miktarları kaptaki C2H6 kullanılarak hesaplanmalıdır.

\rm m_{CO_2}= (23.5 \text{ g. } C_2H_6 ) \Big( {1.0 \text{ mol } C_2H_6 \over 30.0 \text{ g. } C_2H_6} \Big) \Big( {4.0 \text{ mol } CO_2 \over 2.0 \text{ mol } C_2H_6} \Big) \Big( {44.0 \text{ g. } CO_2 \over 1.0 \text{ mol } CO_2} \Big) = 68.9 \text{ g. } CO_2
\rm m_{H_2O}= (23.5 \text{ g. } C_2H_6 ) \Big( {1.0 \text{ mol } C_2H_6 \over 30.0 \text{ g. } C_2H_6} \Big) \Big( {6.0 \text{ mol } H_2O \over 2.0 \text{ mol } C_2H_6} \Big) \Big( {18.0 \text{ g. } H_2O \over 1.0 \text{ mol } H_2O} \Big) = 42.3 \text{ g. } H_2O

olarak hesaplanabilir.

Bazı reaksiyonlarda ise reakiyona giren maddelerde safsızlık bulunabilir. Hesaplamalar sırasında buna dikkat edilmelidir.

Soru 2 :
İçerisinde % 18 oranında halkoprit (CuFeS2) minerali bulunan bakır filizinden saf bakır elde edilirken işlemler sıranda bakırın %10 kaybedilmektedir. Buna göre 1.0 ton filizden ne kadar bakır elde edilebilir
(Cu : 63.54 akb. Fe : 55.85 akb S : 32.066).

Yanıt 2 :

Halkopiritin mol tartısını hesaplayalım.

\rm m_{CuFeS_2}= 1 \times (63.54 \text{ akb}) + 1 \times (55.85 \text{ akb}) + 2 \times (32.066 \text{ akb}) = 183.522 akb
\rm m_{Cu}= (1.0 \text{ ton filiz } ) \Big( {18 \text{ ton } CuFeS_2 \over 100 \text{ ton } filiz} \Big) \Big( {63.54 \text{ ton } Cu \over 183.52 \text{ ton } CuFeS_2} \Big) \Big( {90.0 \text{ ton } Cu \over 100 \text{ ton } Cu} \Big) = 0.0561 \text{ ton } Cu = 56.1 \text{ kg } Cu

1 ton filizden 56.1 kg bakır elde edilebilecektir.

Bazen ise beklenen miktara göre daha az ürün ele geçebilir. Reaksiyondan beklenen verime teorik verim denir. Reaksiyonun beklenen verimle gerçekleşmemesinin nedeni;

  • Reaktiflerin tam olarak reaksiyona girmemesi,

  • Reaktiflerin istenen tepkimeler dışında tepkime vermesi sonucu yan ürünler meydana getirmesi,

  • Beklenen ürünün farklı tepkimeler vererek başka ürünlere dönüşmesi,

  • Kurutma, saflaştırma v.b. nedenlerle elde edilen ürünün bir kısmı kaybolması

olabilir. Reaksiyonun yüzde verimi ise

\rm \text{ Yüzde Verim = } { \text{ Gerçek Verim} \over { Teorik Verim } } \times 100

eşitliğinden belirlenebilir.

Soru 3 :
Asitli ortamda etil alkolün aşırısının bulunduğu ortama %99 luk 10 mL CH3COOH katılarak 12.5 g CH3COOC2H5 elde ediliyor. Reaksiyonun % verimini hesaplayınız
(dCH3COOH =1.05 g/cm-3), C : 12.0 akb., H : 1.0 akb, O : 16.0 akb.).

Yanıt 3 :

Öncelikle reaksiyon denklemini yazalım.

\rm CH_3COOH \quad + \quad C_2H_5OH \quad \rightarrow \quad \rm CH_3COOC_2H_5 \quad + \quad H_2O

\rm m_{CH_3COOH}= 2 \times (12.0 \text{ akb}) + 4 \times (1.0 \text{ akb}) + 2 \times (16.0 \text{ akb}) = 60 akb
\rm m_{CH_3COOC_2H_5}= 4 \times (12.0 \text{ akb}) + 8 \times (1.0 \text{ akb}) + 2 \times (16.0 \text{ akb}) = 88 akb

Reaksiyonun teorik verimi aşağıdaki şekilde hesaplanabilir.

\rm m_{CH_3COOC_2H_5}= (10.0 \text{ mL } CH_3COOH ) \Big( {1.05 \text{ g. } CH_3COOH \over 1.0 \text{ mL } CH_3COOH} \Big) \Big( {99 \text{ g. } CH_3COOH \over 100 \text{ g. } CH_3COOH} \Big) \Big( {88.0 \text{ akb } CH_3COOC_2H_5 \over 60.0 \text{ g. } CH_3COOH } \Big) = 15.25 \text{ g. } CH_3COOC_2H_5

teorik olarak 15.25 g. CH3COOC2H5 elde edilmesi gerekirdi. Bir nedenle 12.5 g. CH3COOC2H5 elde edilmiştir. Bu nedenle yüzde verim

\rm \text{ Yüzde Verim = } { \text{ Gerçek Verim} \over { Teorik Verim } } \times 100
\rm \text{ Yüzde Verim = } { 12.5 \text{ g. } \over 15.25 { g. } } \times 100 = % 82

olarak bulunur.


 

Kaynaklar