Transcript HAFTA 2. Kimyasal tepkimeler ve stokiyometri

GENEL KIMYA I (KİM-153)
2014-2015 ÖĞRETIM YILI GÜZ DÖNEMI
2. HAFTA. KİMYASAL TEPKİMELER VE STOKİYOMETRİ
Kimyasal Tepkimelerin Sınıflandırılması
Çok genel bir sınıflandırma ile kimyasal tepkimeler dört ana grupta
toplanabilir:
Sentez Tepkimeleri: Bu tepkimelerde, iki veya daha fazla element veya bileşik
bir araya gelerek, yeni bileşik oluştururlar. Bu tepkimeler için genel tepkime
denklemi aşağıdaki gibidir:
Ayrışma (Bozunma) Tepkimeleri: Bu tepkimelerde, sentez tepkimelerinin
tersine bir bileşik yeni bileşiklere ve/veya elementlere ayrışır. Bu tür tepkimeler,
tepkenin kararsız bir bileşik olduğu veya ısı, ışık, elektroliz gibi enerjiler ile
kimyasal bağların kırıldığı durumlarda gerçekleşirler.
Genel tepkime denklemi aşağıdaki gibidir:
Yer Değiştirme Tepkimeleri: Bir bileşikteki bazı atom veya grupların, bir
başka bileşikteki atom veya gruplar ile yer değiştirmesi tepkimeleridir.
Kimyada sıklıkla karşılaşılan yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri bu grup
içinde değerlendirilir.
Bu tepkimeler için genel tepkime denklemi aşağıdaki gibidir:
D işareti tepkimenin
ısıtılarak
gerçekleştirildiğini
belirtir.
İyonik Tepkimeler: Sulu çözeltilerde iyonik türler arasında gerçekleşen bu
tepkimelerde, zıt yüklü iyon çiftleri bir araya gelerek çökelek oluşturabilirler,
gaz çıkışına neden olabilirler veya iyonik olmayan başka bileşikler
oluşturabilirler. Bu tepkimeler için genel tepkime denklemi aşağıdaki gibidir:
Çökelek, bir
tepkimede,
çözücüde
çözünmeden
ayrılan katı
maddedir.
Kimyasal Tepkime Denklemlerinin Yazılması
Bir kimyasal tepkimenin ifadesi kimyasal denklemdir. Bir kimyasal denklem,
gerçekleşen tepkime ile ilgili çeşitli bilgiler verir ve bu bilgilerin doğru
değerlendirilmesiyle ilgili tepkimenin hangi maddeler arasında olduğu,
tepkimenin hangi koşullarda gerçekleştiği gibi önemli bilgiler edinilebilir.
Tepkime türlerini anlatılırken verilen örnek tepkimelerde, tepkimeye giren
atom, molekül veya iyonların hangileri olduğu, bu tepkimelerin hangi
koşullarda gerçekleştiği, tepkime tepken ve ürünlerinin hangi formda
olduğu (katı, sıvı, gaz, çözelti) verilmiş olmasına rağmen tepkenlerin
hangisinden ne kadar kullanıldığı ve ürünlerin hangisinden ne kadar
oluştuğu bilinmemektedir. Bilimde en önemli ölçütlerden biri de
tekrarlanabilirlik olduğundan, bir tepkimenin tekrarlanabilirliği o tepkimeyle
ilgili tüm detayların bilinmesiyle sağlanabilir. Bu nedenle bir tepkime
denkleminin doğru bir şekilde, kurallara uygun yazılması, tepkimenin doğru
okunmasına dolayısıyla da tekrarlanabilirliğinin kanıtlanmasına yardımcı olur.
Bir kimyasal denklem basitçe, tepkimede kullanılan tepkenlerden (reaktant,
tepkimeye girenler) ve oluşan ürünlerden (tepkimeden çıkanlar) meydana
gelen şematik bir ifadedir.
1. Denklemde tepkenler sola, ürünler sağa yazılır. Birden fazla tepken ve
ürün var ise aralarına “+” işareti konulur. Örnek bir tepkime denklemini şu
şekilde verebiliriz:
Na + H2O→NaOH + H2
2. Tepkimenin tipini belirtmek üzere tepken ve ürünler arasına bir ok
konulur. Tek yönlü ok, tepkimenin tek yönlü ve ürünler yönüne doğru
tamamlanan bir tepkime olduğunu gösterirken, çift yönlü ok,
tepkimenin bir denge tepkimesi olduğunu ve tepkenler ürünlere
dönüşürken, ürünlerin de tepkenlere dönüştüğünü gösterir.
3. Tepken ve ürünlerin hangi fiziksel halde olduklarını göstermek üzere;
(k): katı, (s): sıvı, (g): gaz, (sulu): sulu çözelti gösterimleri tepkime
denklemlerindeki tepken ve ürünlerin formüllerinin yanına yazılır. Şimdi
bunu örneğimize uygulayalım.
4. Tepkimenin hangi koşullarda olduğu tepkime okunun üzerine yazılır.
Örneğin, D işareti ısı anlamına gelir ve tepkimenin ısıtılarak
gerçekleştiğini belirtir. Gerekiyorsa tepkime çözücüsü ve sıcaklığı da
ok üzerine yazılabilir.
Na(k) + H2O(s) → NaOH(sulu) + H2(g)
5. Kimyasal tepkime denklemleri kütlenin korunumu yasasına göre
denkleştirilir.
Bunu örnek denklemimize uygularsak
2Na(k) + 2H2O(s) → 2NaOH(sulu) + H2(g)
Kimyasal Denklemlerin Denkleştirilmesi
Kütlenin korunumu yasasına göre bir kimyasal tepkimede, tepkimeye
giren maddelerin (tepkenlerin) kütlelerinin toplamı, tepkimeden çıkan
maddelerin (ürünlerin) kütlelerinin toplamına eşittir. Buradan tepkimeye
giren atom sayısının tepkimeden çıkan atom sayısına eşit olması gerektiği
sonucu çıkar. Bir tepkime denklemi, tepken ve ürünlerin hangi oranlarda
birleştiğini gösteren stokiyometrik katsayılar yazılarak denkleştirilir.
YAKMA REAKSİYONLARI
BASIT REDOKS REAKSIYONLAR
Basit redoks reaksiyonları iki elementin
bileşmesi, bir birleşik ve bir elementin açığa
çıkarılması bölünme ve iyonlar arasındaki
elektron
alışverişidir.
Basit
redoks
reaksiyonlarda yükseltgenme (yükseltgenme
sayısının artışı) ve indirgenme (yükseltgenme
sayısının azalışı) beraberce yürür. Her redoks
reaksiyonda bir yükseltgen karşısında bir
indirgen madde bulunur. Yükseltgen maddeler
karşılarındaki maddeyi yükseltgedikten sonra
kendi yükleri azalır; indirgen maddeler
karşılarındaki maddeyi indirgedikten sonra
kendi yükleri yükselir.
Yükseltgenme ve İndirgenme Reaksiyonlarında
Denkleştirme Kuralları
Verim
Bir kimyasal reaksiyon hiçbir zaman %100 gerçekleşmez. Bizim tam olarak nitelendirdiğimiz denklemler
bile mutlaka çok az da olsa gerçekleşmediği bir miktara sahiptir. Genellikle inorganik maddeler
arasındaki çökelme reaksiyonları tam reaksiyonlardır ve pratikte %100 gerçekleşir, verim de % 100 olarak
söylenir. Ancak tam gerçekleşmeyen organik reaksiyonlarda teorik olarak beklenen miktarda ürün
alınamaz. Bu durumda ele geçen miktarı teorik elde edilmesi gerekene bölüp yüzle çarparak verim
yüzdesi hesaplanır.
STOKİYOMETRİ
Bir tepkimedeki tüm bileşenler (tepkenler ve ürünler) arasındaki mol,
kütle veya hacim cinsinden madde miktarı ilişkisine stokiyometri
denir. Kimyasal tepkime denklemlerinin denkleştirilmesi konusunda,
denkleştirilmiş bir denklemde tepken ve ürünlerin önündeki sayıların
stokiyometrik katsayıar olduğunu ve bu katsayıların tepkimede ilgili
bileşenlerin mol sayıları ile ilişkili olduğunu öğrenmiştik.
Şimdi stokiyometri yardımıyla tepken ve ürünler arasında kütle - mol kütle ilişkisinin nasıl kurulabileceğini görelim.
Kütle - Mol - Kütle İlişkisi
Bir kimyasal tepkime denklemini denkleştirirken, stokiyometrik
katsayıların kullanıldığını görmüştük. Stokiyometrik katsayılar,
önlerinde oldukları bileşiklerin tepkimedeki mol sayılarını da
belirttikleri için tepkimedeki tepkenlerin ve ürünlerin miktarlarının
hesaplanabilmesini de sağlarlar. Denkleştirilmiş denklemde bulunan
tepken veya ürünlerden herhangi birisinin kütlesi biliniyorsa,
diğerlerinin kütlesini hesaplamak mümkün olmaktadır. Bu ilişkiye Kütle
- Mol- Kütle İlişkisi denir.
ÖRNEKLER
ÖRNEK 1
ÖRNEK 2
ÖRNEK 3
ÖRNEK 4
ÖRNEK 5