Analytical Chemistry | Turkish Chemistry
Eyl 21

KÄ°MYASAL DENKLEMLER
icon1 admin | icon2 Analytical Chemistry | icon4 09 21st, 2009| icon3No Comments »

KÄ°MYASAL DENKLEMLER

İki ya da daha fazla maddenin birbirleri ile etkileşerek kendi özelliklerini kaybedip yeni özelliklerde bir takım ürünler meydana getirmesine kimyasal olay, bunların formüllerle gösterilmesine kimyasal denklem denir. Kimyasal denklemlerde (®) işaretinin sol tarafında reaksiyona girenler, sağ tarafında da ürünler bulunur.

  • Hidroklorik ve sodyum hidroksitin reaksiyonundan yemek tuzu ve su meydana gelir. Bu kimyasal olayın denklemi

HCl + NaOH ®NaCl + H2O
şeklindedir. Bu olayda reaksiyona giren ve çıkan atom sayıları birbirine eşittir.

Kimyasal reaksiyonlarda değişmeyen bazı özellikler.

  • Atom sayısı ve cinsi
  • Toplam kütle
  • Toplam proton sayısı
  • Toplam nötron sayısı
  • Toplam elektron sayısı
  • Kütle numaraları
  • Çekirdek kararlılıkları

Kimyasal reaksiyonlarda;
Mol sayısı, molekül sayısı, basınç, hacim, sıcaklık değişebilir.

BASÄ°T DENKLEM DENKLEÅžTÄ°RME
Karışık redoks reaksiyonlarının dışındaki denklemleri denkleştirmek için atom sayısı en fazla olan bileşiğin kat sayısı 1 olarak alınır. Diğerlerinin katsayısı buna bağlı olarak sayılarak bulunur.

DENKLEM KATSAYILARININ YORUMU ve ANLAMI
Bir kimyasal denklemde maddelerin baş tarafında bulunan katsayılar mol olarak yorumlanır.
Şayet reaksiyona giren ve oluşan maddelerin tamamı olursa kat sayılar hacim (lt) olarak da yorumlanabilir.
N2(g) + 3H2(g) ® 2NH3(g) denklemi;
1 mol N2(g) ile 3 mol H2 tepkimeye girmiş 2 mol NH3 oluşmuştur. Şeklinde yorumlanır.
Bu denklemde maddelerin tamamı olduğundan 1 hacim N2 ile 3 hacim H2 tepkimeye girmiş ve 2 hacim NH3 oluşmuş şeklinde de yorumlanabilir.
Ya da 1 lt N2 ile 3 lt H2 tepkimeye girerse 2 lt NH3 oluÅŸur da denilebilir.

 

REAKSÄ°YON TÄ°PLERÄ°
1. – Baz reaksiyonları

  • ve bazların reaksiyonundan tuz ve su oluÅŸur. Olaya nötürleÅŸme denir. Su oluÅŸurken asidin H+ iyonu ile bazın OH- iyonu birleÅŸir.

HCI + NaOH ® NaCI + H2O

  • ve oksitlerin bazlarla, bazik oksitlerin asitlerle ve oksitlerin bazik oksitlerle reaksiyonları da baz reaksiyonudur.
    CO2 + 2NaOH ® Na2CO3 + H2O
  • Anhidrobaz olan NH2 ün asitlerle reaksiyonundan yalnız tuz oluÅŸur.
    2NH3 + H2SO4 ® (NH4)2SO4
  • Na2CO3 ve CaCO3 gibi bazik tuzların asitlerle reaksiyonundan tuz ve su oluÅŸur, CO2 ı açıga çıkar.

CaCO3 + 2HCI ® CaCI2 + CO2(g) + H2O

2. Metallerin asitlerle reaksiyonu

  • Hidrojenden aktif metallerin asitlerle reaksiyonundan tuz oluÅŸur. Hidrojen ı açıga çıkar.

Mg + 2HCI ® MgCI2 + H2(g)
Zn + 2HCI ® ZnCI2 + H2(g)

  • Soy ve yarı soy metallere oksijensiz asitler etki etmez.

Cu + HCI ®Reaksiyon vermez
Ag + HCI ® Reaksiyon vermez.

  • Yarısoy metallere (Cu – Hg – Ag) HNO3 ve H2SO4 gibi asitler yükseltgen özellikte etki ederler. Reaksiyon sonucu H2 ı açıga çıkmaz.

Derişik H2SO4 kullanıldığında SO2 ı açığa çıkar. Seyreltik H2SO4 reaksiyon vermez. Derişik HNO3 den NO2(g), seyreltik HNO3 den NO(g) elde edilir.

3. Metallerin bazlarla reaksiyonu
Kuvvetli bazlarla yalnızca anfoter metaller (Al, Zn, Sn, Pb …) reaksiyon verir. Tuz oluÅŸur. Hidrojen ı açığa çıkar.
Zn + 2NaOH ® Na2 ZnO2 + H2(g)
AI + 3NaOH ® Na3AIO3 + 3/2 H2(g)

4. Organik bileÅŸiklerin yanma reaksiyonu
Hidrokarbon; yapısında C ve H atomu bulunduran bileÅŸiklerdir. Bazı organik bileÅŸiklerin yapısında C – H – O atomları bulunur. Organik bileÅŸiklerin yanmasından CO2 ve H2O oluÅŸur.
C3H6 + 9/2 O2 ® 3CO2 + 3H2O
C2H5 OH + 3O2 ® 2CO2 + 3H2O

5. Yer değiştirme reaksiyonları
Aktiflik: Metallerin elektron verebilme, ametallerin elektron alabilme kabiliyetine aktiflik denir.
Aktif olan bir metal daha pasif olan metal katyonu ile yer deÄŸiÅŸtirir.

Fe(k) + 2AgNO3(ag) ® Fe(NO3)2(ag) + 2Ag(k)

  • Aktif olan bir ametal daha pasif olan ametal anyonu ile yer deÄŸiÅŸtirir.

2NaI + Br2 ® 2Na Br + I2

  • Anyon ve katyon her ikisi de yer deÄŸiÅŸtirir.

AgNO3 + NaCI ® AgCI + NaNO3

6. Aktif metallerin su ile reaksiyonu
Li K Ba Sr Ca Na gibi aktif metallerin su ile reaksiyonundan hidrojen ı açıga çıkarken metal hidroksit oluşur.
Na + H2O ® NaOH + 1/2 H2(g)

7. Analiz (Ayrışma) Reaksiyonları
Bir bileşiğin kendisinden daha basit maddelere ayrıştırılmasına analiz denir.
Aşağıdaki denklemler analiz reaksiyonlarına örnek olarak verilebilir.
CaCO3 + ısı ® CaO + CO2(g)
elektroliz
H2O ¾¾¾® H2 + 1/2 O2

8. Sentez (Birleşme) reaksiyonları
Birden fazla maddenin birleşerek yeni özellikte yeni bir oluşturması olayına sentez denir.
H2 + 1/2 O2 ® H2O
N2 + 3H2 ® 2NH3

Redoks Reaksiyonları
Kimyasal reaksiyonların birçoğunda reaksiyona giren maddeler arasında elektron alışverişi olur. Böyle reaksiyonlara redoks reaksiyonları denir.
Redoks, yükseltgenme (elektron verme) ve indirgenme (elektron alma) olaylarının birleşimidir.
Elektron veren atom kendisi yükseltgenirken karşısındakini indirgediğinden dolayı indirgendir. Elektron alan atom kendisi indirgenirken karşısındakini yükseltgediği için yükseltgendir.

Yükseltgenme (Elektron verme)
Al0 ® Al+3 + 3e-
3e- vermiş, ya da 3e- ile yükseltgenmiş
Cl-1 ® Cl+7 + 8e-
8e- vermiş, ya da 8e- ile yükseltgenmiş
2Cl ®Cl2 + 2e-
2e- vermiş, ya da 2e- ile yükseltgenmiş
S3-2 ® 3S+6 + 24e-
24e- vermiş, ya da 24e- ile yükseltgenmiş

Ä°ndirgenme (Elektron alma)
Mg+2 + 2e- ® Mg0 2e-
almış ya da 2e- ile indirgenmiş
P+5 + 2e- ® P+3 2e-
almış ya da 2e- ile indirgenmiş
N2 + 6e- ® 2N-3 6e-
almış ya da 6e- ile indirgenmiş

Redoks Denklemlerinin DenkleÅŸtirilmesi
Sırası ile şu işlemler yapılmalıdır;

  1. DeÄŸerlik deÄŸiÅŸtiren elementler tespit edilerek her iki taraftaki deÄŸerlikleri bulunur.
  2. Yükseltgenme ve indirgenme yarı tepkimeleri ayrı ayrı yazılır.
  3. Verilen elektron sayısı alınan elektron sayısına eşit olması gerektiğinden uygun katsayılar kullanılarak elektron eşitliği sağlanır.
  4. Reaksiyon, iyon reaksiyonu ise (asidik ortamda ya da bazik ortamda gerçekleşen bir tepkime ise) H+ ya da OH- iyonları ekleyerek veya denklem üzerinde H+ ya da OH- iyonları gözüküyorsa bunların katsayıları değiştirilerek yük denkliği sağlanır. Gerekli tarafa H2O yazılır.
  5. Reaksiyona giren atomların cins ve sayısı, reaksiyondan çıkan atomların cins ve sayısına eşit olması gerektiğinden dolayı atom eşitliği sağlanmamış atomlar uygun katsayılarla eşitlenir.

Örnek – 1
KMnO4 + HCI ® KCI + MnCI2 + CI2 + H2O
denklemini en küçük tam sayılarla denkleştiriniz.

Çözüm
Elementlerin denklemde değerliklerini bulalım.

Değerlik değiştiren elementler Mn ve CI dir. Mn+7 den Mn+2 ye indirgenmiş, CI- den CI20 a yükseltgenmiştir. indirgenme ve yükseltgenme yarı reaksiyonlarını yazalım.
Mn+7 + 5e- ® Mn+2 (indirgenme)
2CI- ® CI02 + 2e- (yükseltgenme)
Elektron sayılarını eşitlemek için indirgenme yarı reaksiyonunu 2, yükseltgenme yarı reaksiyonunu 5 ile çarpalım.
2/ Mn+7 + 5e- ® Mn+2 (indirgenme)
5/ 2CI- ®CI2 + 2e- (yükseltgenme)

2Mn+7 + 10CI- ® 2Mn+2 + 5CI2
ürünlerin katsayılarını esas denkleme yazalım.
KMnO4 + HCI ® KCI + 2MnCI2 + 5CI2 + H2O
SaÄŸ tarafta 2 tane Mn vardır. KMnO4 ün katsayısı 2 olursa sol taraftaki Mn’de 2 tane olur.
Solda 2K vardır, sağdaki KCI nin katsayısı 2 olmalıdır.
Klor atomları sağ tarafta toplam 16 tane vardır. HCI nin katsayısı 16 olmalıdır.
Solda 16 tane H atomu varsa, H2O nun katsayısı 8 olmalıdır.
Denklemin denkleÅŸtirilmiÅŸ hali;

2KMnO4+16HCI ® 2KCI + 2MnCI2 + 5CI2 + 8H2O

ÅŸeklinde olur.

Örnek – 2
Asidik ortamda gerçekleşen

tepkimesini en küçük katsayılarla denkleştiriniz?

Çözüm
Elementlerin deÄŸerlikleri bulunur.

DeÄŸerlik deÄŸiÅŸtiren elementler Sb, S ve N’dur.
Sb ve S yükseltgenirken verdikleri elektronları N alarak indirgenmiştir.

N+5 + e- ® N+4
Elektron sayılarını eşitlemek için yükseltgenme yarı reaksiyonlarını 1 ile, indirgenme yarı reaksiyonunu 28 ile çarpalım.
1/Sb2+3 ® Sb2 + 4e’. (Yükseltgenme)
1/S2-2 ® 3.S+6 + 24e (Yükseltgenme)
28/N+5 + le’ ® N+4 (Ä°ndirgenme)
_______________________________
ürünlerin kat sayılarını esas denkleme yazalım.

İyonik olduğu için yük denkliği eşitlenmeli. Soruda verilen iyonlar esas alınarak asitli ortam olduğu için H+ ve H2O yazılacak. Girenlerin yük toplamı (- 28), çıkanların yük toplamı (-6). Yükleri eşitlemek için girenler tarafına 22 H+ yazılmalıdır. 22 H+ yazılınca H eşitliğini sağlamak için çıkanlar tarafına 11 H2O yazılmalıdır.
Denklemin denkleÅŸmiÅŸ hali,

ÅŸeklinde olur.

May 11

Vitamin C Determination by Iodine Titration
Vitamin (ascorbic acid) is an antioxidant that is essential for human nutrition. Vitamin deficiency can lead to a disease called scurvy, which is characterized by abnormalities in the bones and teeth. Many fruits and vegetables contain vitamin , but cooking destroys the vitamin, so raw citrus fruits and their juices are the main source of ascorbic acid for most people.

One way to determine the amount of vitamin in food is to use a redox titration. The redox reaction is better than an acid-base titration since there are additional acids in a juice, but few of them interfere with the oxidation of ascorbic acid by iodine.

Iodine is relatively insoluble, but this can be improved by complexing the iodine with iodide to form triiodide:

I2 + I- <–> I3-

Triiodide oxidizes vitamin to form dehydroascorbic acid:

6H8O6 + I3- + H2O –> 6H6O6 + 3I- + 2H+

As long as vitamin is present in the solution, the triiodide is converted to the iodide ion very quickly. Howevever, when the all the vitamin is oxidized, iodine and triiodide will be present, which react with starch to form a blue-black complex. The blue-black color is the of the titration.

This titration procedure is appropriate for testing the amount of vitamin in vitamin tablets, juices, and fresh, frozen, or packaged fruits and vegetables. The titration can be performed using just iodine solution and not iodate, but the iodate solution is more stable and gives a more accurate result.

Purpose

The goal of this laboratory exercise is to determine the amount of vitamin in samples, such as fruit juice.

Procedure

The first step is to prepare the solutions. I’ve listed examples of quantities, but they aren’t important. What matters is that you know the concentration of the solutions and the volumes that you use.

Preparing Solutions

1% Starch Indicator Solution

 

  1. Add 0.50 g soluble starch to 50 near-boiling distilled water.
  2. Mix well and allow to cool before use. (doesn’t have to be 1%; 0.5% is fine)

Iodine Solution

 

  1. Dissolve 5.00 g potassium iodide (KI) and 0.268 g potassium iodate (KIO3) in 200 ml of distilled water.
  2. Add 30 ml of 3 M sulfuric acid.
  3. Pour this solution into a 500 ml graduted cylinder and dilute it to a final volume of 500 ml with distilled water.
  4. Mix the solution.
  5. Transfer the solution to a 600 ml beaker. Label the beaker as your iodine solution.

Vitamin Standard Solution

 

  1. Dissolve 0.250 g vitamin (ascorbic acid) in 100 ml distilled water.
  2. Dilute to 250 ml with distilled water in a volumetric flask. Label the flask as your vitamin standard solution.

Standardizing Solutions

 

  1. Add 25.00 ml of vitamin standard solution to a 125 ml Erlenmeyer flask.
  2. Add 10 drops of 1% starch solution.
  3. Rinse your buret with a small volume of the iodine solution and then fill it. Record the initial volume.
  4. Titrate the solution until the is reached. This will be when you see the first sign of blue color that persists after 20 seconds of swirling the solution.
  5. Record the final volume of iodine solution. The volume that was required is the starting volume minus the final volume.
  6. Repeat the titration at least twice more. The results should agree within 0.1 ml.
You titrate samples exactly the same as you did your standard. Record the initial and final volume of iodine solution required to produce the color change at the .

Titrating Juice Samples

 

  1. Add 25.00 ml of juice sample to a 125 ml Erlenmeyer flask.
  2. Titrate until the is reached. (Add iodine solution until you get a color that persists longer than 20 seconds.)
  3. Repeat the titration until you have at least three measurement that agree to within 0.1 ml.

Titrating Real Lemon

Real Lemon is nice to use because the maker lists vitamin , so you can compare your value with the packaged value.

  1. Add 10.00 ml of Real Lemon into a 125 ml Erlenmeyer flask.
  2. Titrate until you have at least three measurements that agree within 0.1 ml of iodine solution.

Other Samples

 

  • Vitamin Tablet – Dissolve the tablet in ~100 ml distilled water. Add distilled water to make 200 ml of solution in a volumetric flask. 
  • Fresh Fruit Juice – Strain the juice through a coffee filter or cheese cloth to remove pulp and seeds, since they could get stuck in the glassware. 
  • Packaged Fruit Juice – This also may require straining. 
  • Fruits & Vegetables – Blend a 100 g sample with ~50 ml of distilled water. Strain the mixture. Wash the filter with a few milliliters of distilled water. Add distilled water to make a final solution of 100 ml in a volumetric flask.

Titrate these samples in the same way as the juice sample described above.

Titration Calculations

 

  1. Calculate the ml of titrant used for each flask. Take the measurements you obtained and average them.average volume = total volume / number of trials

     

  2. Determine how much titrant was required for your standard.If you needed an average of 10.00 ml of iodine solution to react 0.250 grams of vitamin , then you can determine how much vitamin was in a sample. For example, if you needed 6.00 ml to react your juice (a made-up value – don’t worry if you get something totally different):

    10.00 ml iodine solution / 0.250 g Vit = 6.00 ml iodine solution / X ml Vit

    40.00 X = 6.00

    X = 0.15 g Vit in that sample

     

  3. Keep in mind the volume of your sample, so you can make other calculations, such as grams per liter. For a 25 ml juice sample, for example:0.15 g / 25 ml = 0.15 g / 0.025 L = 6.00 g/L of vitamin in that sample

Google Adsense Privacy Policies