alierbulut
43 Takipçi | 16 Takip
08 01 2012

Kimyanın temel kanunları

Kimyanın temel kanunları |  görsel 1

 

II. BÖLÜM: Kimyanın Temel Kanunları

 A. Kütlenin Korunumu Kanunu

Lavoiser miktarı belli olan kalay (Sn) parçasını  içinde bir miktar hava bulunan bir fanusa  koyarak tartmış.Daha sonra fanusu içindekilerle birlikte  ısıtmış ,ısınan kalayın beyaz bir toz haline ( Sn O )dönüştüğünü gözlemlemiştir. Oluşan beyaz tozu ve fanusu tekrar  tarttığında başlangıçta belirlediği kütle ile eşit olduğunu gözlemlemiştir.Benzer deneylerle aynı sonuca ulaşmıştır.Oluşan beyaz tozu (Kalay oksit ) benzer yolla ısıttığında ise başlangıçta fanusa koyduğu Kalayın kütlesin eşit kütlede kalay elde ettiğini gözlüyor ve kendisini unutulmaz yapan  şu sonuca varıyor.“Madde yoktan var edilemediği gibi, vardan da yok edilemez. Sadece birinden ötekine dönüşebilir”

Bu ifadesi "Kütlenin Korunumu Yasası" diye bilinir

Bu günkü ifadesi ile;

Kimyasal olaylarda, tepkimeye giren maddelerin  kütleleri toplamı, tepkime sonunda oluşan maddelerin kütleleri toplamına eşittir.  Bu olaya KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU denir.

Kütlenin korunumu Kanunu

1-Erime,donma,buharlaşma,yoğunlaşma gibi hal değişimleri ile çözünme gibi fiziksel olaylarda da korunur.

2-Kimyasal olaylara giren maddelerin kütleleri toplamı, elde edilen ürünlerin kütleleri toplamına eşittir.

ÖRNEK;

Bir parça magnezyumun tümü 98 gr sülfürik asit ile tepkimeye giriyor.Oluşan magnezyum sülfatın kütlesi 120 gr ve açığa çıkan hidrojenin kütlesi ise 2 gr olduğuna göre kullanılan magnezyum kaç gramdır.

Magnezyumun kütlesi +Sülfürik Asidin kütlesi=Magnezyumun sülfatın kütlesi +Hidrojenin kütlesi

     ?                +               98                        =                       120 gr           +                 2 gr ۛ

Kütlenin korunumu kanununa göre;

Magnezyumun kütlesi+98=120+2

Magnezyumun kütlesi=24 gr dır.

ÖRNEK;

40 mlt Kükürt di oksit gazının 32 gr oksijenle tepkimesinden 160 gr  Kükürt tri oksit oluştuğuna göre Kükürt di oksitin aynı koşullarda öz kütlesi nedir?

Kükürt di oksit gazı kütlesi  +  oksijen gazı kütlesi    =    Kükürt tri oksit gazı kütlesi

         ?                          +                        32 gr                        =        160 gr

Kükürt di oksit gazı kütlesi+32=160

Kükürt di oksit gazı kütlesi=128 gr

Kükürt di oksit gazı öz kütlesi= m /V

Kükürt di oksit gazı öz kütlesi=128 gr/40mlt

Kükürt di oksit gazı öz kütlesi= 3.2 gr/mlt

ÖRNEK;

Saf olmayan 8 gr magnezyum  14,6 gr hidroklorik asitle reaksiyondan 19 gr magnezyum klorür ile 0,4 gr hidrojen gazı oluşuyor. Magnezyumun yüzde kaçı reaksiyona girmiştir?

Mg'mun kütlesi  + Hidroklorik Asidin kütlesi = Mg'mun klorürün kütlesi +Hidrojen gazının  kütlesi

   ?                                   14,6 gr                          19 gr                                        0,4 gr

Kütlenin korunumu kanununa göre;

Magnezyumun kütlesi+14,6=19 + 0,4

Magnezyumun kütlesi=4,8 gr'dır

8 gr Magnezyumdan kimyasal reaksiyona giren magnezyum kütlesi 4,8 gr dır

100 gr  Magnezyumdan                                kaç gr magnezyum reaksiyona girer

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

                        ?= % 60 ' reaksiyona girmiştir.

B.Sabit Oranlar Kanunu 

1799 yılında Joseph Proust elementler birbirleri ile bileşik oluştururlarken belli oranda birleştiklerini buldu. Bugün sabit oranlar yasası olarak bilinen yasaya göre “Bir bileşiğin miktarı ne kadar olursa olsun, hangi yolla elde edilirse edilsin, bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında sabit bir oran vardır ”.

 Suyu örnek verecek olursak, suyun 18 gramında 16 gram oksijen varken 2 gramı hidrojendir. 9 gram suyun 8 gramı oksijen ve 1 gramı hidrojendir. Bu oran suyun ne şekilde elde edildiğine bağlı değildir ve su için her zaman sabittir

 H2 (g) +O2 (g)→ H2O (g)

2 g + 16 g = 18 g

Kütlece hidrojenin oksijene oranı daima 

  m H / m O =  2/16 = 1/8’ dir.

Bir başka örnekte bu oranın ne anlama geldiğini görelim.

Kalsiyum oksit bileşiğinde sabit oran  m Ca /mO = 5/2’ dir.

 Bu oran aşağıdaki şekilde yorumlanabilir.

1) 5 gram kalsiyum ile en fazla 2 gram oksijen birleşebilir; 7 gram kalsiyum oksit oluşur.

2) 7 gram kalsiyum oksit elde etmek için 5 gram kalsiyum 2 gram oksijen kullanılır

3) 7 gram kalsiyum oksit ayrıştırılırsa 5 gram kalsiyum 2 gram oksijen elde ederiz.

C.Katlı Oranlar Kanunu 

J.Dalton, yaptığı çalışmalarda  Joseph Proust'un sabit oranlar kanunundan yararlanarak iki farklı atom bir araya geldiğinde hep aynı bileşikleri mi oluşur sorusuna aradığı cevapta katlı oranlar kanununa ulaşır.Karbon elementiyle oksijenin oluşturduğu iki bilşik vardır bunlar karbon mono oksit ve karbon di oksit Karbon mono oksit bileşiğinde bir karbon atomu ile bir oksijen atomu birleşirken , Karbon di oksit bileşiğinde bir karbon atomu ile iki oksijen atomu birleşir.Her iki bileşikte karbon atom sayıları sabit tutulduğunda oksijen atomları arasında 1/2oranının olduğu gözlenir.Dalton'un  ulaştığı sunuca göre “iki element aralarında birden fazla bileşik oluşturuyorsa, bunlardan birinin sabit miktarıyla birleşen ikincisinin değişen miktarları arasında  basit tam sayılı bir oran bulunur.” Bu şekilde  “Katlı Oranlar Kanunu” olarak bildiğimiz yasa bulunmuş oldu.

Dalton atom kuramı, kütlenin korunumu ve sabit oranlar yasalarına ve diğer deneysel gözlemlere dayanılarak önerilmiştir.

Dalton kuramının postulatları aşağıdaki gibi sıralanabilir:

  • Elementler, görünmeyen ve atom denilen bölünmeyen parçacıklardan oluşmuştur..

  • Bir elementin bütün atomları özdeş olup aynı, kütleye, büyüklüğe ve kimyasal özelliklere sahiptir ve diğer bir elementin atomlarından farklı özelliklere sahiptir.

  • Kimyasal tepkimeler, atomların düzenlenme türünün, birleşme seklinin değişmesinden ibarettir. Atomlar kimyasal tepkimede oluşamaz ve parçalanamazlar

  • Bileşikler birden çok elementin atomlarından oluşmuşlardır. Herhangi bir bileşikteki iki elementin atom sayılarının oranı bir tam sayı ya da basit tam sayılı kesirdir.

Dalton kuramı, iki açıdan başarılıdır.

  • Birincisi, kütlenin korunumu yasasını açıklar. Bir kimyasal tepkime, atomların yeniden düzenlenmesinden ibarettir ve sistemden hiçbir atom kaybolmuyorsa, tepkime sırasında toplam kütle sabit kalacaktır (Kütlenin korunumu)

  • İkincisi, bir elementin tüm atomlarının kütlesi ve özelliği aynıdır. Eğer bir elementin tüm atomları kütlece aynı ise Bileşik nasıl elde edilirse edilsin. bileşiğin kütlece yüzde bileşimi aynıdır. (sabit oranlar)

NO2  ile  N2O           Katlı oranı 4/1

N2O ile  N2O3          Katlı oranı 1/3

NO2 ile  N2O4          Katlı oran.Kanuna Uymaz

C2H4  ile C3H6        Katlı oran.Kanuna Uymaz

NO2 ile   H2O          Katlı oran.Kanuna Uymaz

D.Sabit Hacimler Kanunu 

Dalton'a göre eğer iki element birbiriyle yalnızca bir bileşik veriyorsa bu bileşiğin molekülünde her  bir atomdan bir tane bulunur. Bu ifade suyun oluşumunu , NH3 ve  NO2   gibi gazların oluşumlarını  ve moleküllü taneciklerin verdiği reaksiyonları açıklamada yetersiz kalır.

  NO      +     O2           →      2NO

1 Hacim       1 Hacim              2 Hacim    Dalton'un ifadesi bu reaksiyonu açıklar ancak aşağıdaki reaksiyonları açıklamada yetersiz kalır.

ÖRNEK  A

  N2      +       3H2         →      2NH3

1 Hacim        3 Hacim             2 Hacim

ÖRNEK  B

2H2(g)     +     02(g)      →     2H20(g)

2 Hacim        1 Hacim             2 Hacim    bu tür reaksiyonların açıklanması  Joseph Gay-Lussac tarafından gerçekleştirilmiştir

       Joseph Gay-Lussac,

Kimyasal reaksiyonlara giren maddelerim kütleleri arasında sabit bir oranın bulunduğunu inceledik.Benzer şekilde bu maddeleri hacimleri arasında da sabit bir oran vardır.Sadece gazlara uygulanan ve Gay Lussac tarafından önerilen Hacim Oranları Kanunu şu şekilde tanımlanabilir.

"Kimyasal reaksiyona giren gaz halindeki element ya da bileşiklerin aynı basınç ve sıcaklık şartlarında hacimleri arasında tam sayılarla gösterilen bir oran vardır.Reaksiyon ürünü de gaz halinde ise ürünün reaksiyona giren gazlardan herhangi birinin hacmi arasında da sabit bir oran vardır."

Örnek 1

N2      +       3H2         →      2NH3

1 V             3V                        2V

VN2 VH2 =1/3

VN2 VNH3 =1/2

VH2 VNH3 =1/3

Örnek 2

2H2(g)     +     02(g)      →     2H20(g)

VH2 VO2 =2/1

VH2 VH2O=2/2= 1/1

VO2 VH2O =1/2

 

Örnek soru:

I- 1 litre Bütanı (C3H8) yakmak için 25 litre hava gerekir.

II- 1 Litre bütanın  yanması sonucu 3 litre CO2 ve 4 lt H2O (su buharı) oluşuyor .

III- Havanın hacimce 1/5 'i oksijendir.

8 litre Bütanı ve 25 litre Oksijen reaksiyona girdiğinde 

A) Hangi gazdan kaç litre artar?

B) Kaç litre CO2 ve kaç litre H2O oluşur?

C) Reaksiyon sonucunda oluşan tüm gazların toplam hacmi nedir?

D)  Hacim değişimi ne kadardır?

ÇÖZÜM :

A)   Havanın 1/5 i Oksijen olduğuna göre 1 lt Bütan ile reaksiyona giren bütanın hacmi

25x 1/5=  5 litredir.

5 Litre oksijen   1 litre bütan  ile birleşirse

25 lt oksijen ile;

25x1/5= 5 litre bütan ile birleşir.

Bu durumda bütandan;

8-5= 3litre artar

B) Bir litre bütan yandığında 3 litre CO2 ve 4 lt H2O (su buharı) oluştuğuna göre;

5 litre bütan yandığında  ise

5x3= 15 litre  CO2

5x4= 20 litre H2O (su buharı)  oluşur.

C) Reaksiyondan sonraki toplam hacim =artan bütan +oluşan CO2 + oluşan H2O (su buharı)

3+15+20=38 Litre

D) Başlangıç hacmi =8 litre bütan +25 litre  Oksijen = 13 litre

Son hacim 38 litre

Hacimdeki artış= 38-13= 15 litredir.

      Amedeo Avagadro ;“Aynı sıcaklık ve basınçta, gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda atom ve molekül içerir.” diyerek,  Avagadro hipotezini ortaya attı. Avagadro gaz halinde bulunan atomların 2 atomlu halde yani moleküler halde olabileceğini savundu. Dolayısıyla kimya tarihine bu şekilde “molekül” kavramı da girmiş oldu.

 Amedeo Avagadro'ya göre

           1- Aynı sıcaklık ve basınçta, farklı gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda atom veya molekül vardır.

           2-  Aynı sıcaklık ve basınçta, farklı gazların eşit sayıdaki molekülleri eşittir

Örnek 1

  N2      +       3H2         →      2NH3

1 Hacim        3 Hacim             2 Hacim

1 molekül      3 molekül         2 molekül

Örnek 2

2H2(g)     +     02(g)      →     2H20(g)

2 Hacim        1 Hacim             2 Hacim

2 molekül      1 molekül          2 molekül  

III. BÖLÜM: Kimyasal bağ Kavramının Gelişimi

1-Kimyasal Bağın Tarihsel Gelişimi                                                         

Democritus, (M.Ö. 460 - 370)lü yıllarda yaşamış  "Atom veya bölünmeyen öz" teorisi ile ünlenmiştir.  Buğdayın bölünerek una dönüşmesi, büyük kum taneciklerinin ufalanmasını, hatta en saf madde olan altının bile aşınmasını görüyor, öyleyse atom; “maddelerin bölünemeyen en küçük birimi olmalıdır,” fikrine götürüyordu. Ona göre hareket, hem maddelerin hem de onların en küçük tanecikleri olan atomların özelliğidir. Atomların bir arada tutularak maddeyi oluşturduğunu var sayıyordu. Demokritos’a göre bütün maddelerin atomları aynı, ancak atomların dış yapıları farklıydı. Örneğin suyun atomları pürüzsüz olduğundan  kaygan ve akışkan, demir atomları sert ve pürüzlü olduğundan bir birlerine yapışıklardı.

 Empedokles, (M.Ö. 490-430),Aristo ile aynı düşünceleri paylaşan Empedokles, kendinden önceki doğa düşünürlerinin temel öğe (arkhe) olarak belirlediği, su, ateş ve havaya  toprak öğesini de ekleyerek, hepsini bir arada kullanan ilk düşünür olmuştur. Empedokles'e göre bu dört temel öğe, sevgive nefret (iticilik) gücü ile birleşip ayrılırlar. Bir başka deyişle sevgi ve nefret de, maddeyi meydana getiren temel öğelerdendir ve değişimleri açıklamak için kullanılmışlardır.

Empedokles'in iki önemli düşüncesi vardır: Bunların ilki, temel öğenin birden fazla olduğunu kabul etmesidir. Kendisinden önceki düşünürlerin öne sürdüğü temel öğeler su, hava ve ateşti. Empedokles ise bunlara bir de toprak öğesini eklemiştir. Diğeri ise ;" bu dört öğe baştan beri vardır. Bunlar ne değişir ne de yok olur, yani başlangıcı ve sonu yoktur. Evrende bunların miktarları hep aynı kalır. Her şey bu dört öğenin belirli birleşmelerinden oluşur"der Empedokles'in kendisinden sonra gelen düşünürler arasında özellikle Aristoteles üzerinde etkisi olmuştur

Aristoteles'e göre her maddenin atomu aynı olmasına karşılık madde içindeki atomların yerleşimi ve düzeni değiştiğinde yeni bir madde oluşmasına neden oluşuyordu.O'na göre atomlar harflere benziyordu ve yerleri değiştirildiğinde harflerle nasıl yeni kelime yada cümle yada bir kitap yazılabiliyorsa,atomların da yerlerinin değiştirilmesi maddelerin farklı formlarını oluşturuyordu.

 Eskiden bilim insanlarının atomları bire arada tutan onların çengelli yapıya sahip olmalarıydı:Bu modele çengelli iğneler modeli  denir.. Atomlar bu çengeller sayesinde tutunarak bağları oluşturuyordu.Günümüzde bunun tamamen yanlış olduğu bilinmekte ver günümüz modelleri ile uyuşmamaktadır.

Suyun çengelli iğne modeli

Dalton'un atomları bölünemez ve içi dolu  küreler olarak benimsemesi. Atom modellerinin hızla gelişmesine bir başlangıç oluşturmuştu.Birbirine benzeyen atomların birbirini itmesi gerektiğini savunmuştu.Oysa günümüzde atomları bir arada tutulmasını sağlayan kimyasal bağların oluşumunda negatif yüklü elektronların rol  aldığı bilinmektedir.  .

Bağ kavramındaki gelişmeler, Avagadro’ nun  bazı atomların molekül şeklinde bulunabileceğini açıklamasıyla hız kazandı. "İki atom bir arada bulunuyorsa mutlaka bu atomları bir arada tutan bir kuvvet olmalı" fikri bilim adamlarının ilgilerinin bu konuya odaklanmasına neden oldu

Bu gün biliyoruz ki kimyasal bağ; atomların elektron alış verişleri ve ya ortaklaşa kullanmalarıyla oluşmuştur.

2-Maddenin Halleri ve Kimyasal Bağlar:

Aşağıdaki şekilde aynı şartlarda suyun katı,sıvı ve gaz hali bir arada görülmektedir.

Aynı maddenin, aynı şartlarda farklı formlarda bir arada tutan nedir?

Bunlar; Katı, sıvı ve gaz halleridir. (plazma hali özel bir haldir)

 

Şekil a-SUYUN KATI-SIVI-GAZ HALLERİ BİR ARADA

  

Şekil b-Isı değişimi ile hal değişimi    

Şekil c-  KATI                       SIVI                              GAZ

Şekil c de de görüldüğü gibi  katılarda moleküller birbirine daha yakın, sıvılarda  moleküller birbirine daha uzak, gazlarda ise moleküller tamamen bağımsızdır. Bunun sebebi; moleküller arsındaki çekim kuvvetinin farklı olmasıdır.Bu maddelerin  molekülleri arasındaki çekim kuvveti azaltılırsa sıvı ya da gaz haline geçebilir.  Bunu daha iyi anlamak için şekil b  incelenmelidir. Maddenin  kazandığı  enerji maddede nerede saklanır? Maddenin bıraktığı enerji nereden gelmektedir?

 Maddenin katı ve sıvı halleri sahip oldukları enerjilere göre farklılıklar gösterirler .Katı maddeler en az enerjiye sahiptir.Bu yüzden molekülleri birbirine çok yakındır.Madde katı halden sıvı hale geçerken dışarıdan enerji alır ve aldığı bu enerji ile molekülleri daha uzak konumunda durabilir.Sıvı molekülleri katı moleküllerine göre birbirlerinden daha uzakta dururlar.Madde sıvı halden gaz haline geçerken enerji alırlar.Aldıkları bu enerji gaz moleküllerini birbirinden daha da uzaklaştırır.Hatta birbirinden bağımsız hareket ederler.

Moleküllerin bu davranışlarını gözlemlemek için resimlerin altındaki KATI-SIVI-GAZ kelimelerine tıkla .

        KATI                                                                           SIVI                                                         GAZ

Benzer biçimde atomlar ve iyonlar arasında kuvvetler vardır. Atom ve iyonları bir arada tutan bu kuvvetlere kimyasal bağ denir.Atomları molekülde bir arada tutan bağlar ( H2O molekülündeki H ve O atomu nu bir arada tutan bağlar gibi), molekülleri bir arada tutan kuvvetlere göre (bir bardak su içindeki moleküllerin bir arada durmasını sağlayan kuvvetler gibi) daha kuvvetlidir.

Atomlar bileşik oluştururken ya elektron vererek pozitif yüklü hale geçerler,ya da elektron alarak negatif yüklü hale geçerler.Negatif ve pozitif yüklü bu taneciklere iyon adı verilir.Elektron veren atom verdiği elektron sayısı kadar + yükle yüklenir.Elektron alan atom aldığı elektron sayısı kadar - yükle yüklenir

Pozitif yüklü iyonlara katyon,negatif yüklü iyonlara anyon denir.

Atomlar bileşik oluştururlarken son katmandaki elektronlarını kullanırlar bu elektronlara değerlik elektronları denir.Atomlar bileşik oluştururlarken son katmanındaki elektron sayılarını dublet kuralına , ya da okted kuralına uyarlar.

Dublet kuralı: Atomlar son katmanında bulunan elektronlarını, elektron alarak veya elektron vererek  kendinden bir sonraki yada bir önceki He atomunun elektron dizilişine benzetirler.

Okted kuralı:Atomlar son katmanında bulunan elektronlarını, elektron alarak veya elektron vererek  kendinden bir sonraki yada bir önceki Soy gaz  atomunun elektron dizilişine benzetirler ve Ne Ar,Kr,Xe,Rn  soy gazlarının elektron dizilişine uyarlar

Değerlik elektronları atomun hangi yükseltgenme basamağına sahip olacağını belirler.Atomlar değerlik elektronlarını alır,verir yada ortaklaşa kullanarak farklı bağların oluşmasını sağlarlar.Böylece oluşan maddelerinde sayısı ve çeşidi artar.

42436
0
0
Yorum Yaz