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 |

Kimyada İlk Yasalar

Lavoisier Yasası

Lavoisier 1789 yılında yanan maddelerin havanın oksijeni ile birleşmesinin bir sonucu olduğunu göstermiştir. Lavoisier deneyi kapalı bir kapta gerçekleştirerek, kabın toplam kütlesinin reaksiyon sonunda başlangıçtaki kütlesine eşit olduğunu gösterdi. Bu bugün kütlenin korumumu olarak ifade ettiğimiz yasadan başka birşey değildir. Bu yasaya göre "bir kimyasal reaksiyonda yoktan ne madde yaratılabilir ne de var olan bir madde yok edilebilir".

Soru 1 :
Nemli bir ortamda bulunan 15.3 g lık bir demir parçası kısmen paslandığında kütlesi 16.2 g çıkmıştır. Paslanma oksijen ile tepkimenin bir sonucu olduğuna göre reaksiyon sırasında kullanılan oksijen kütlesi ne kadardır?

Yanıt 1 :

\rm Demir \quad \quad + \quad \quad Oksijen \quad \quad \rightarrow \quad \quad \text{Paslanmış Demir}
\rm 15.3 \text{ g.} \quad \quad + \quad \quad ? \text{ g. } \quad \quad \rightarrow \quad \quad 16.2 \text{ g.}

Lavoisier kanununa göre yoktan madde var edilemeyeceğine göre bu fazlalık oksijenden kaynaklanır. Bu nedenle; paslanmaya neden olan oksijen kütlesi;

\rm \text { Oksijen } = \quad 16.2 \text{ g. Paslanmış Demir} \quad - \quad 15.3 \text{ g. Demir } \quad = 0.9 \text{ g. }

olacaktır.

Soru 2 :
5.8 g kütleye sahip bir mum bir süre yakıldığında kütlesi 4.3 g düşmüştür. Yanma sonucu yalnızca karbondioksit ve su oluştuğu düşünülürse toplam kaç gram karbondioksit ve su oluşmuştur.

Yanıt 2 :
Yanma sonucunda herhangi bir madde kaybolmayacağına göre oluşan toplam karbondioksit - su kütlesi;

\rm Mum \quad \quad + \quad \quad Oksijen \quad \quad \rightarrow \quad \quad \text{Yanmış Mum} \quad \quad + \quad \quad \text{[ Karbondioksit + Su ]}
\rm 5.8 \text{ g.} \quad \quad + \quad \quad X \text{ g.} \quad \quad \rightarrow \quad \quad 4.3 \text{ g.} \quad \quad + \quad \quad ? \text{ g.}
\rm 5.8 \text{ g.} \quad \quad + \quad \quad X \text{ g.} \quad \quad = \quad \quad 4.3 \text{ g.} \quad \quad + \quad \quad m_{\text{Karbondioksit+Su}}
\rm m_{\text{Karbondioksit+Su}} = 1.5 \text { g. } + X \text { g. }

olacaktır.


Sabit Oranlar Yasası :

1799 yılında Proust elementler birbirleri ile bileşik oluştururlarken belli oranda birleştiklerini buldu. Bugün sabit oranlar yasası olarak bilien yasaya göre;
"Bir element başka bir elementle birleşerek bileşik oluşturduklarında bileşik içindeki elementlerin kütleleri oranı sabittir."

Soru 1 :
Karbon ve hidrojenden oluşmuş bir bileşiğin 0.058537 g karbon ve 0.019512 g hidrojen içerdiği bulunmuştur. Eğer aynı bileşikten alınan yeni örnek içerisinde 0.12 gram karbon bulunuyorsa, hidrojen kütlesinin ne kadar karbon bulunmasını beklersiniz?

Yanıt 1 :
Sabit oranlar kanununa göre bileşik içindeki elementlerin kütleleri oranları korunacağına göre 0.12 g. karbon kütlesine karşın bileşik içindeki hidrojen kütlesi;

\rm Sabit = { m_{karbon} \over m_{hidrojen} } = { 0.058537 \text{ g. } \over 0.019512 \text{ g.} } = { 0.12 \text{ g.} \over m_{hidrojen}} = 3.00005
\rm m_{hidrojen} = 0.04 \text{ g.}

olacaktır.

Soru 2 :
Sodyum klorürün 0.243 g. gramlık örneğinde 0.1491 g. klor bulunduğu görülmüştür. 0.595 gram örnek kullanılmış olsaydı. Bileşik içindeki klor ve sodyum miktarının ne kadar olacağını hesaplayınız.

Yanıt 2 :

\rm Sabit = { m_{klor} \over m_{soydum} } = { 0.1491 \text{ g. } \over 0.243 \text{ g.} - 0.1491 \text{g. } } = { 0.1491 \text{ g.} \over 0.0939 m_{ g.}} = 1.5879
\rm = { 0.243 \text{ g. Bileşikte} \over 0.1491 \text{ g. klor varsa }} = { 0.595 \text{ g. Bileşikte} \over m_{klor} \text{ g. klor vardır. }}
\rm m_{klor} = 0.365 \text{ g. klor}
\rm m_{sodyum} = 0.595 \text{ g. } - 0.365 \text{ g. klor} = 0.23 \text{ g. sodyum}

olacaktır.


Katlı Oranlar Yasası :

Yasa 1804 yılında John Dalton tarafından bulmuştur. Bileşiklerde elementler arasındaki kütle oranının korunmasına karşın bazen aynı elementlerin birbirleriyle birleştiklerinde farklı özellikler gösteren bileşikleri oluşturduğu gözlenmiştir. Örneğin karbon ve oksijenin birleşmesiyle özellikleri tamamen birbirinden farklı karbondioksit ve karbonmonooksit diye adlandırlan iki farklı ürün meydana gelir. Karbonmonoksit oldukça zehirli bir gazken karbondioksit soluk alıp verirken dışarı attığımız zehirli olmayan ancak boğucu bir gazdır ve yeşil bitkilerin yaşamını sürdürmesi için gereken en temel elemanlardan biridir. Başka bir örnek ise Oksijen ve hidrojen elementleri ile ilgilidir. Oksijen ile hidrojenin birlikte oluşturdukları birbirinden farklı 2 form vardır. Biri bildiğimiz su, diğeri hidrojenperoksittir. Hidrojenperoksidin yaklaşık %3 lük su ile seyreltilerek hazırlanmış çözeltisi eczanelerde oksijenli su olarak satın aldığımız ticari üründür. Ve özellikleri kesinlikle sudan çok farklıdır. Yalnızca karbon ve hidrojenden oluşmuş bileşiklerin sayısını ise tam olarak söylemek çok kolay değildir. Bütün bu karmaşaya karşın Dalton şunu fark etti.
"Eğer bir element bir başka element ile birden fazla bileşik oluşturabiliyorsa elementlerden birinin sabit miktarı ile diğer elementtin değişen miktarları arasında basit ve tam sayılarla ifade edilebilen bir oran vardır."
Örneğin karbondioksit-karbonmonoksit örneğine geri dönersek, 44 karbondioksitte 12 gram karbon ve 32 gram oksijen vardır. Karbonmonooksidin 28 gramında ise 12 gram karbon ve 16 gram oksijen vardır. Her iki bileşikteki karbon miktarı 12 gramı için birinde 32 diğerinde 16 gram oksijen vardır. Birinci bileşikteki oksijen kütlesinin ikinci bileşiktekine oranı 32/16=2 dir. Bu Dalton'a Kendi adıyla anılan Dalton Atom Teorisi fikrini vermiştir.

Soru 1 :
Kükürdün florla birbirinden farklı iki bileşiği için aşağıdaki sonuçlar bulunmuştur. Bu verilere göre bu iki bileşiğin katlı oranlar kanununa uyup uymadığını tartışınız.

I. BileşikII. Bileşik
Kükürt Kütlesi0.447 g.0.438 g
Flor Kütlesi1.06 g1.56 g.

Yanıt 1 :
Bu bileşiklerin katlı oranlar kanununa uyup uymadığını tespit etmek için bileşiklerin aynı miktarlarının flor içeriklerini birbiri ile karşılaştırmak gerekir. Örneğin Birinci bileşiğin 0.447 kükürt içeriğine karşın 1.06 g. flor içerdiğini biliyoruz. Bu durumda ikinci bileşiğin 0.447 g. kükürt içeren miktarının ne kadar flor içereceğini hesaplayalım.

\rm m_{flor} = ( 0.447 \text{ g. kükürt }) { 1.56 \text{ g. flor} \over 0.438 \text{ g. kükürt} } = 1.592 \text{ g. flor}

0.447 g kükürt içeren I. Ve II. Bileşik içindeki flor kütleleri oranı;

\rm { \text{ II. Bileşikteki flor kütlesi} \over \text{ I. Bileşikteki flor kütlesi} } = { 1.592 \text{ g.} \over 1.06 \text{ g. } } = 1.50 = { 3 \over 2 }

Bu bileşiklerdeki flor oranları görüldüğü gibi 3 e karşın 2 dir. İleri de bu bileşiklerin SF6 ve SF4 olduğunu öğreneceğiz.

Soru 2 :
Mangan beş farklı oksit oluşturmaktadır. Bnlar sırası ile %77.44, %69.60, %63.18, %53.37, %49.52 Mn içermektedir. Bu bileşiklerin katlı oranlar yasasına uyduğunu gösteriniz.

Yanıt 1 :
%77.44, %69.60, %63.18, %53.37, %49.52 Mn içeren bu bileşiklerdeki oksijen yüzdeleri sırası ile;
%22.56, %30.40, %36.82, %46.63, %50.48 O içermelidir. Herbir bileşikteki aynı miktar oksijene karşı ne kadar mangan bulunduğunu hesaplayalım.

İçinde %77.44 Mn ve 22.56 O içeren ilk bileşiği temel seçelim. Bu bileşikte 22.56 g. O karşı 77.44 g. Mn bulunmaktadır. Bileşiklerin 77.44 g. Mn içeren miktarlarında ne kadar O bulundurduklarını hesaplayalım.

\rm m_{O} = ( 77.44 \text{ g. Mn }) { 22.56 \text{ g. O } \over 77.44 \text{ g. Mn} } = 22.56 \text{ g. O}
\rm m_{O} = ( 77.44 \text{ g. Mn }) { 30.40 \text{ g. O } \over 69.60 \text{ g. Mn} } = 33.82 \text{ g. O}
\rm m_{O} = ( 77.44 \text{ g. Mn }) { 36.82 \text{ g. O } \over 63.18 \text{ g. Mn} } = 45.13 \text{ g. O}
\rm m_{O} = ( 77.44 \text{ g. Mn }) { 46.63 \text{ g. O } \over 53.37 \text{ g. Mn} } = 67.66 \text{ g. }
\rm m_{O} = ( 77.44 \text{ g. Mn }) { 50.48 \text{ g. O } \over 49.52 \text{ g. Mn} } = 78.94 \text{ g. O}

Birinci bileşikteki oksijen miktarlarına göre bileşiklerdeki O oranlarını sırası ile aşağıdaki şekilde belirleyebiliriz.

\rm \text{ I. Bileşikteki O oranı } = { 22.56 \text{ g. O} \over 22.56 \text{ g. O} } = 1 = {1 \over 1 }
\rm \text{ I Bileşiğe göre II. Bileşikteki O oranı } = { 33.82 \text{ g. O} \over 22.56 \text{ g. O} } = 1.5 = { 3 \over 2 }
\rm \text{ I Bileşiğe göre III. Bileşikteki O oranı } = { 45.13 \text{ g. O} \over 22.56 \text{ g. O} } = 2 = { 2 \over 1 }
\rm \text{ I Bileşiğe göre IV. Bileşikteki O oranı } = { 67.66 \text{ g. O} \over 22.56 \text{ g. O} } = 3 = { 3 \over 1 }
\rm \text{ I Bileşiğe göre V. Bileşikteki O oranı } = { 78.94 \text{ g. O} \over 22.56 \text{ g. O} } = 3.5 = { 5 \over 2 }

olarak bulunur.

Dalton Atom Teorisi :

Atom kavramından ilk olarak MÖ 400-500 yıllarında Yunan filozaflarından Leucippus ve Democrittus bahsetmiştir. Onlara göre her hangi bir maddenin bölünemeyen en küçük bir parçası olmalıydı. Zaten atom terimi de bölünemeyen anlamına gelir. Bu açıdan bakıldığında hala tam olarak onların tanımladıkları atomlara ulaşabilmiş gözükmüyoruz. Dalton'un atom fikri ise katlı oranlar kanunun bir sonucu olarak dalton tarafından önerilmiştir. Daltonun atom kanununa göre;

  1. Bütün maddeler atom adı verilen çok küçük parçalardan oluşur.

  2. Bir elementin atomu parçalanamaz ve diğer elementlerin atomlarına dönüştürülemez.

  3. Atomlar yok edilemez veya yoktan var edilemezler.

  4. Bir elementin bütün atomları şekil, hacim kütlü ve diğer özellikleri bakımından birbirinin aynıdır.

  5. Bir elementin atomu ve diğer özellikleri bakımından başka bir elementin atomundan farklıdır.

  6. Kimyasal reaksiyon farklı elementlerin atomlarının birleşmesinden ibarettir. Atomlar birbirleri ile basit, tam sayılarla ifade edilecek bir oran ile birleşirler.

Dalton atom teorisi; Lavoisier.in öenerdiği kütlenin korunumu kanununu, Proust.un sabit oranlar yasasını ve Dalton.un kendi adı ile de anılan Katlı oranlar kanununu nedenini açıklar.

 

Kaynaklar