Turkish Chemistry

KİMYASAL 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 asit 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.

BASİT DENKLEM DENKLEŞTİRME
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 gaz 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 gaz 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 oluşur da denilebilir.

REAKSİYON TİPLERİ
1. Asit – Baz reaksiyonları

• Asit ve bazların reaksiyonundan tuz ve su oluşur. Olaya nötürleşme denir. Su oluşurken asidin H+ iyonu ile bazın OH- iyonu birleşir.

HCI + NaOH ® NaCI + H2O

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

CaCO3 + 2HCI ® CaCI2 + CO2(g) + H2O

2. Metallerin asitlerle reaksiyonu

• Hidrojenden aktif metallerin asitlerle reaksiyonundan tuz oluşur. Hidrojen gazı 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 gazı açıga çıkmaz.

Derişik H2SO4 kullanıldığında SO2 gazı 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 oluşur. Hidrojen gazı açığa çıkar.
Zn + 2NaOH ® Na2 ZnO2 + H2(g)
AI + 3NaOH ® Na3AIO3 + 3/2 H2(g)

4. Organik bileşiklerin yanma reaksiyonu
Hidrokarbon; yapısında C ve H atomu bulunduran bileşiklerdir. Bazı organik bileşiklerin yapısında C – H – O atomları bulunur. Organik bileşiklerin yanmasından CO2 ve H2O oluşur.
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 değiştirir.

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

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

2NaI + Br2 ® 2Na Br + I2

• Anyon ve katyon her ikisi de yer değiştirir.

AgNO3 + NaCI ® AgCI + NaNO3

6. Aktif metallerin su ile reaksiyonu
Li K Ba Sr Ca Na gibi aktif metallerin su ile reaksiyonundan hidrojen gazı 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 madde 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

İndirgenme (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 Denkleştirilmesi
Sırası ile şu işlemler yapılmalıdır;

1. Değerlik değiştiren elementler tespit edilerek her iki taraftaki değerlikleri 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
Sağ 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 denkleştirilmiş hali;

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

şeklinde olur.

Örnek – 2
Asidik ortamda gerçekleşen

tepkimesini en küçük katsayılarla denkleştiriniz?

Çözüm
Elementlerin değerlikleri bulunur.

Değerlik değiştiren 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 (İndirgenme)
_______________________________
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 denkleşmiş hali,

şeklinde olur.

Mol: 6,02.1023 taneciğe 1 mol denir.
Bu sayıya Avogadro sayısı denir.
Bazı işlemlerde kısaltma olarak (No: Avogadro sayısı) gösterilir.
1 mol Mg atomu 6,02.1023 tane atom içerir.
1 mol H2SO3 molekülü 6,02.1023 tane molekül içerir.
1 mol Al2(SO4)3 molekülü 6,02.1023 tane molekül içerir.
1 mol H2 molekülü 6,02.1023 tane molekül içerir.
Bir atomun gram türünden miktarına atom-gram (1 mol atom) denir.
Bir bileşiğin molekül kütlesinin gram türünden miktarına molekül-gram (1 mol molekül) denir.
1 mol H2SO4 bileşiği: H: 1, S: 32, O : 16 olmak üzere 2.1 + 32 + 4.16 = 98 gram olarak bulunur.
Bir iyonun gram türünden miktarına iyon-gram denir.
Gazlar için;
Normal şartlar altında (N.Ş.A.), (0°C, 1 atm) 1 mol gaz, 22,4 lt.dir.

Örnek – 1
Normal şartlar altında 11,2 lt. hacim kaplayan SO3 gazı için;
(S: 32, O: 16)

1. Kaç moldür?
2. Kaç gramdır?
3. Kaç tane molekül içerir?
4. Kaç tane atom içerir?

sorularını cevaplayınız?

Çözüm
a. 1 mol gaz N.Ş.A 22,4 lt.
x 11,2 lt.

x = 0,5 mol.

b. 1 mol SO3′ün kütlesini hesaplayalım.
32 + 3.16 = 80 gram
1 mol SO3 80 g ise
0,5 mol x

x = 40 gram.

c. 1 mol SO3 6,02.1023 tane molekül içerir ise
0,5 mol SO3 x

x = 3,01.1023 tane SO3 molekülü vardır.

d. 1 mol SO3 4.6,02.1023 tane atom ise
0,5 mol SO3 x

x = 12,04.1023 tane atom vardır.

BİLEŞİK FORMÜLÜ BULMA PROBLEMLERİ
Kaba Formül (Basit Formül)
Bir bileşiği oluşturan atomların cinsini ve oranını belirten formüldür. Kaba formülde molekülü oluşturan atomların kaçar tane olduğu bilinemez.

Gerçek Formül (Molekül Formülü)
Bir bileşiği oluşturan atomların cinsini oranını ve sayısını belirten formüldür. Molekül formülünde simgelerin altındaki sayılar, bileşiğin bir molekülü içindeki element atomlarının gerçek sayılarını gösterir.
Bir bileşiğin kaba formülünün bulunabilmesi için bileşiği oluşturan atomların ayrı ayrı mol sayıları bulunur ve bu sayılar en küçük tamsayılar haline getirilir. Şayet bileşiğin gerçek (molekül) formülü isteniyorsa kaba formül bulunduktan sonra bileşiğin mol ağırlığı ya da içerdiği toplam atom sayısı verilmelidir.

KİMYA KANUNLARI
1. Kütle Korunumu Kanunu
Reaksiyona girenlerin kütleleri toplamı, reaksiyondan çıkanların kütleleri toplamına eşittir.

Örnek – 2
Aşağıda bazı maddelerin molekül ağırlıkları verilmiştir.
X in mol ağırlığı : 160 g/mol
Y nin mol ağırlığı : 28 g/mol
Z nin mol ağırlığı : 56 g/mol ise
X + 3Y ® 2Z + 3T
T’nin mol ağırlığı kaçtır?

Çözüm
Verilenler mol ağırlığı ise katsayısı ile çarpılıp ürünler girenlere eşitlenmelidir.

2. Sabit Oranlar Kanunu
Bir bileşiği oluşturan elementlerin ağırlıkları arasında sabit bir oran vardır.
Fe2O3 bileşiğinde (Fe: 56, O: 16)
2.56 = 112 gram Fe’ye karşılık
3.16 = 48 g O vardır.
birleşme oranı en sade şekilde 7 gram Fe’ye karşı 3 gram oksijendir.

Örnek – 3
X2Y3 bileşiğinin birleşme oranı ise hangi sonuçlar çıkarılabilir?

Çözüm
11 gram X2Y3 bileşiğinin 8 gramı X, 3 gramı Y’dir.
Veya: X’in atom ağırlığı 4 ise Y’nin atom ağırlığı 1′dir, sonuçları çıkarılabilir.

3. Katlı Oranlar Kanunu
İki element arasında birden fazla bileşik oluşabiliyorsa, bu bileşiklerde elementlerden birinin sabit miktarına karşı diğerinin değişen miktarı arasında basit ve tam sayılarla ifade edilen orana katlı oranlar denir.

ATOM AĞIRLIĞI BULMA PROBLEMLERİ
Bir bileşik içerisinde atom ağırlığı bilinmeyen elementlerin atom ağırlığını bulabilmek için öncelikle bileşiğin 1 molünün ağırlığı bulunmalıdır. Atom ağırlığı verilenler kullanılarak sorulan atom bulunur.

Örnek – 5
9,6 gram oksijen içeren X2O3 bileşiği 32 gram ise X in atom ağırlığı kaçtır? (O : 16)

Çözüm
Önce bileşiğin mol sayısını hesaplayalım.
1 mol X2O3 te 48 gram oksijen varsa
x mol X2O3 9,6 gram oksijen varsa
__________________________________
x = 0,2 mol

0,2 mol X2O3 32 gram ise
1 mol X2O3 x
__________________________________
x = 160 gram

1 mol X2O3 160 gram olduğuna göre
2X + 3.16 = 160
x = 56 olarak bulunur.

DENKLEMLİ KİMYA PROBLEMLERİ
Kimyasal hesaplamaların denklemler yardımıyla yapılmasını bu başlık altında inceleyeceğiz.

Bu tip problemlerde;

1. Denklem verilmiş ise denklemin denk olup olmadığı kontrol edilmeli, denklem denk değilse denkleştirilmelidir.
2. Hangi maddelerin reaksiyona girip hangi maddelerin oluştuğu verilir. Bunlar denklemde yerine yazılmalı ve denklem denkleştirilmelidir.
3. Reaksiyona giren maddeler verilir fakat ürünler belirtilmez. Bu durumda denklem yazılmalıdır ve denkleştirilmelidir.

2Al + 3S ® Al2S3 denklemine göre (Al: 27,S: 32);

1. 2 mol alüminyum 3 mol S ile reaksiyona girmiş 1 mol Al2S3 oluşmuştur.
2. 54 g Alüminyum 96 gram S ile reaksiyona girerse 150 gram Al2S3 oluşturur.
3. 2. 6,02.1023 tane Al, 3.6,02.1023 tane S ile tepkimeye girdiğinde 6,02.1023 tane Al2S3 oluşur.

yorumları yapılabilir.

Örnek – 6
9 g Al yeterli miktarda HNO3 ile reaksiyona girerek çözünüyor.
a. Kaç mol HNO3 gerekir?
b. Oluşan H2 gazı normal koşullarda kaç litredir?

Çözüm
Denklem yazılıp eşitlenir.
Al + 3HNO3 ® Al(NO3)3 + 3/2H2
1 mol 3 mol 1 mol 1,5 mol

a. Önce Al nin mol sayısını bulalım

mol Al 3 mol HNO3 ile reaksiyona girerse

x

x = 1 mol HNO3 gerekir.

b. 1 mol Al dan 1,5 mol H2 oluşursa
x

x = 0,5 0,5 0,5 0,5 mol H2(g) oluşur.
VH2 = 0,5 x 22,4 = 11,2 Lt H2 oluşur.

ARTIK MADDE PROBLEMLERİ
Reaksiyona giren maddelerden herhangi birinin başlangıçta alınan miktarının sınırlı olması durumunda diğer maddeler ne kadar fazla olursa olsun reaksiyona giremeyecek, yani madde artışı olacaktır.
Oluşan ürün miktarı ise sınırlı olana yani tamamen harcanana bağlı olacaktır.

Örnek – 7
0,3 mol N2 ile 2 gram H2 gazlarının karışımından birisi bitinceye kadar NH3(g) oluşturuluyor.
Aşağıdaki soruları yanıtlayınız? (N : 14, H : 1)
a. Kaç mol NH3(g) oluşur?
b. Reaksiyondan sonra toplam gaz NŞA da kaç lt gelir?

Çözüm
Reaksiyon denklemi yazılıp eşitlenirse
N2(g) + 3H2(g) ® 2NH3(g)
elde edilir. Soruda N2 ve H2 verildiğinden hangisinin az ya da çok olduğu tespit edilmelidir. H2 nin mol sayısı N2 mol sayısının 3 katı olacakmış. N2 gazı 0,3 mol girerse H2 gazı 0,9 mol reaksiyona girer yani H2 gazının 0,1 molü fazladır. Bu durumda;

a.

Alınan: N2 + 3H2 ® 2NH3
Reaksiyona giren:0.3 MOL 1MOL 0
Sonuç: 0,3 mol 0,9 mol 0,6 mol

0,3 mol 0,9 mol 0,6 mol

Biter 0,1 mol 0,6 mol
Artar oluşur.

b.
Ortamda
Artan gaz : 0,1 mol
Oluşan gaz : 0,6 mol

Toplam gaz :0,7 mol

1 mol N.Ş.A’da 22,4 lt ise
0,7 mol x

x =15,68 lt gelir.

KARIŞIM PROBLEMLERİ
Bir karışımdaki herbir maddenin miktarını tespit etmeye yönelik soru tipleridir. Denklemsiz ya da denklemli olarak karşımıza çıkabilir. Reaksiyonlu sorularda maddelerin verdiği reaksiyonlar bilinmelidir. Soruların çözümünde mol ile işlem yapmakta fayda vardır.
0,7 mol X

Örnek – 8
Eşit kütlede CH4 ve SO2 den oluşan karışım 3,01.1022 tane molekül içermektedir.
Buna göre karışımdaki herbir madde kaçar mol dür?
(H: 1, C: 12, O: 16, S: 32,)

Çözüm
CH4 ve SO2 den oluşan karışımın molekül sayısı 3,01.1022 tane ise mol sayısı 0,05 mol dür.
Karışımdaki gazların kütleleri eşit olduğuna göre mol oranları SO2 için x mol ise
CH4 için 4x mol dür.
Buna göre 0,05 mollük karışımın 0,01 molü SO2′ye 0,04 molü CH4 e aittir.

• MOL KAVRAMI

Moleküler absorpsiyon spektroskopisi 160-780 nm dalga boyları arasındaki ışığın b ışın yoluna sahip bir hücredeki çözeltinin geçirgenliğinin (T) veya absorbansının (A) ölçümüne dayanır. Bu absorpsiyon daha çok moleküllerdeki bağ elektronlarının uyarılmasından kaynaklanır, bunun sonucu olarak moleküler absorpsiyon spektroskopisi bir moleküldeki fonksiyonel grupların tanımlanmasında ve aynı zamanda fonksiyonel grupları taşıyan bileşiklerin nicel tayininde kullanılır.  UV/GB spektroskopisi çok sayıda organik ve inorganik bileşiğin analizinde kullanılmaktadır. 

UV/GB bölgesindeki geçişler:

,  ve n orbitalleri arasındaki geçişler (organik moleküllerde)

d ve f orbitalleri arasındaki geçişler (koordinasyon komplekslerinde)

Yük aktarım geçişleri (hem organik moleküller ve hem de komplekslerde)

Ultraviyole (morötesi) / Görünür Bölge  
Moleküler Absorpsiyon spektroskopisi