Transcript KIM148 Genel Kimya Laboratuvarı Ders Notları

GENEL KİMYA II
LABORATUVARI
Prof. Dr. Baki Hazer
Zonguldak Karaelmas
Üniversitesi
Fen Edebiyat Fakültesi
Kimya Bölümü
Dersin Künyesi
Dersin Adı ve Kodu
KİM148 Genel Kimya II Laboratuvarı
021
Dersin İçeriği
Gravimetrik Miktar Analizi Yer Değiştirme Tepkimeleri. Sıcaklığın
Tepkime Hızına Etkisi. Derişimin Tepkime Hızına Etkisi. Tuz
Çözeltilerinde Kimyasal Denge. Reaksiyon Isısının
hesaplanması.İndirgenme-Yükseltgenme Reaksiyonları. Asit-baz
titrasyonu. Tuz Çözeltilerinde Kimyasal Denge. Bir Tuzun
Çözünürlüğünün Tayini. İletkenlik Tayini. Elektrolitik Kaplama.
Elektrokimyasal Piller.
Dersin Amacı
Genel Kimya ders içeriğine uygun olarak konuların somut bir
biçimde laboratuarda öğrenilmesini sağlamak ve kimyasal
analiz hakkında öğrencileri bilgilendirmektir.
Kaynak Kitap
Baki Hazer (1997); Genel Kimya, 4. Baskı. Akademi Ltd. Şti,
Trabzon.
Yardımcı Kitaplar
A. Bahattin Soydan, A. Sezai Saraç (2004); Genel Üniversite
Kimyası, 7. Baskı. Alfa Yayınları, İstanbul;
Petrucci.Harwood.Herring (2002);Çev.Ed: Tahsin Uyar, Serpil
Aksoy; Genel Kimya, Palme Yayıncılık, Ankara.
BİRİNCİ HAFTA
Deney No: 1
Gravimetrik Miktar Analizi
Deney No:1
Gravimetrik Miktar Analizi
Kimyasal tepkimelerde, tepkimeye giren ve tepkimede oluşan
maddelerin kütleleri arasındaki ilişkilerin bulunmasına stokiyometri
denir.
Bu deneyde potasyum kloratın mangan dioksit katalizörü ile ısıl
bozunması incelenecek ve elde edilen veriler KClO3 ün
stokiyometrisinin belirlenmesinde kullanılacaktır. Daha sonra
potasyum klorat ve potasyum klorür karışımında ağırlıkça %
değerleri belirlenecektir. Potasyum klorat MnO2 ile ısıtılınca
aşağıdaki tepkimeye göre ayrışır:
Deney No:1
Deneyin Yapılışı:
A) Potasyum kloratın stokiyometrisinin incelenmesi:
Kuru ve temiz bir deney tüpüne bir miktar mangan dioksit
koyulur ve tüple birlikte 0,01g duyarlılıkla tartılır. Tüpe bir
miktar potasyum klorat eklenerek tekrar tartım yapılır. Tüpün
çeperlerine hafifçe vurarak tüp içindeki klorat ve katalizörün
iyice karışması sağlanır. Karıştırma işleminden sonra tüp bir
spora yaklaşık 45 derecelik açı ile tutturularak önce yavaşça
sonrasında kuvvetlice ısıtılır. Bek alevinde sıcaklığın en
yüksek olduğu konum mavi alevin üst noktasıdır. Isıtma
işlemine tüp kırmızılaşıncaya dek devam edilir. Bu noktada
tüplerin pyrex cam olduklarından dolayı eriyebilecekleri veya
sünebilecekleri unutulmamalıdır. Duruma göre ısıtma işlemine
tüpü hafifçe çevirerek devam edilmelidir. Oksijenin tamamen
uzaklaştığından emin olmak için tüpün açık kısmına yanık bir
kibrit tutulur.
Deney No:1
Eğer parlak bir alevle yanıyorsa hala oksijen geliyor demektir.
Bu durumda ısıtma işlemine devam edilir. Deney sonucunda
bek söndürülerek tüpün soğuması beklenir ve numune tartılır.
Kütle farklarından stokiyometriler hesaplanır.
B) Karışımda bileşenlerin yüzdelerinin belirlenmesi:
A şıkkındaki deneysel sıralamanın aynısı potasyum klorat ve
potasyum klorür karışımı için tekrarlanır. Tartım sonucu elde
edilen verilere dayanarak karışım yüzdesi hesaplanır.
Deney No:1
Veriler:
A) Potasyum kloratın stokiyometrisinin incelenmesi:
Tüp + MnO2 kütlesi.................................................................
Tüp + MnO2 + KClO3 kütlesi..................................................
Isıtma sonunda tüp katalizör ve kalanın kütlesi ...................
B) Karışımda bileşenlerin % lerinin belirlenmesi:
Tüp + MnO2 kütlesi..............................................................
Tüp + MnO2 + karışım kütlesi.................................................
Isıtma sonunda tüp katalizör ve kalanın kütlesi ...................
Deney No:1
Hesaplama ve Sonuçlar
A) Potasyum kloratın stokiyometrisinin incelenmesi:
Kaybolan oksijenin kütlesi .....................................................
Kaybolan oksijenin mol sayısı ..................................................
Potasyum kloratın mol sayısı ................................................
Potasyum kloratın kütlesi ......................................................
Cl un mol sayısı........................................................................
K un mol sayısı........................................................................
Deney No:1
B) Karışımda bileşenlerin % lerinin belirlenmesi:
Karışımın kütlesi ...................................................................
Kaybolan oksijenin kütlesi ........................................................
KCl ün kütlesi..........................................................................
Kaybolan oksijenin mol sayısı ..................................................
Potasyum kloratın mol sayısı ..................................................
Bilinmeyen numunedeki KCl ün kütlesi ...................................
KCl ve KClO3 ın kütlece yüzde bileşimi ....................................
İKİNCİ HAFTA
Deney No: 2
Yer Değiştirme Reaksiyonlarının
İncelenmesi
Deney No:2
Yerdeğiştirme Tepkimeleri
Önce, birçok bileşiğin formülü, ismi, fiziksel hali, rengi,
kokusu, kristal yapısı ve çözünürlüğü ile ilgili gözlem
yapılır.
Tepkimeye giren tüm katyonların anyonlarının değişmesi
sonucu oluşan tepkimelere metatez tepkimeleri denir.
Metatez tepkimelerinin gelişimini sistematik olarak
inceleyebilmek için gözlem yapmak ve tepkime
denklemlerini yazmamız gerekir. Örnek olarak aşağıdaki
denklem verilebilir:
Deney No:2
Çözeltide tepkimeye giren maddeler tepkime başlamadan
önce ayrı tüplerde çözücüde çözülür. Maddelerin çözülüp
çözülmediğini gözlemlenir. Çözülüyorsa iyonlar çözeltide
hidratlaşmış şekilde yazılır.
Tepkimenin olduğunu gösteren belirtiler aşağıdaki özellikler
gözlemlenerek söylenir.
1. Çökelek oluşumu
2. Gaz çıkışı
3. Isı alış verişi
4. Renk değişimi
5. Asit-bazlıkta değişim
Tepkime sonucu çözeltide oluşan ürünlerin formülleri
tepkimeye giren maddeler sulu çözeltide araya gelince oluşan
ürünlerin formülleri yazılır.
Deney No:2
Çökelek oluşumu alt indis(k), iyonik halde çözeltide kalanlar alt
indis (su) şeklinde gösterilir.
İyonik denklem: Tepkimeye giren ve tepkime sonucu oluşan
maddeler bir araya getirilir ve tepkime denklemi yazılır.
Net iyonik denklem: Burada tepkimenin oluşumunda
sorumlu olan iyonlar tepkime denkleminde görülür. Diğer
iyonlar net tepkime denkleminde görünmez.
Deney No:2
Deneyin Yapılışı:
Deney tüpleri 1 den 11 e kadar etiketlenir. Tüplere sırayla;
1.tüpe katı CaCO3 yazılır ve tüpe spatülün ucuyla katı
CaCO3 koyulur.
2. tüpe 3M, 2mL NaOH
4. tüpe 0,1M, 2mL FeCl3⋅6H2O
5. tüpe 0,1M, 2mL CoCl2⋅6H2O
6. tüpe katı NH4Cl
7. tüpe 0,1M, 2mL Na2CO3
8. tüpe 0,1M, 2mL NiCl2⋅6H2O
9. tüpe 0,1M, 2mL Na3PO4⋅12H2O
10. tüpe 0,1M, 2mL CuSO4⋅5H2O
11. tüpe 0,1M, 2mL BaCl2⋅2H2O
Deney No:2
On bir adet metatez tepkimesi incelenecek, tepkimelerin
denklemleri, formülleri ve çözeltideki iyonları yazılacaktır. Her
kimyasal maddenin kristal özellikleri, renkleri, çözünürlükleri
belirtilir. Gözlemler her tepkime için ayrı ayrı kaydedilir. Bu
parametreler tepkime olduğunu gösteren renk değişimi, koku,
çökelek, ısı değişimi, gaz çıkışı ve benzeri şeylerdir. Yapılacak
işlem sırası aşağıdaki gibidir:
1. HCl asit çözeltisinin yarısı katı CaCO3 e ilave edilir.
2. NaOH çözeltisinin 1/3 nü HCl çözeltisine ilave edilir.
3. NaOH çözeltisinin yarısı NH4Cl çözeltisine ilave edilip, tüp
elin sıcaklığı ile ısıtılır ve tüpün ağzı koklanır.
4. FeCl3 çözeltisinin yarısı geri kalan NaOH e ilave edilir.
5. CoCl2 çözeltisinin yarısı FeCl3 çözeltisine ilave edilir.
6. CuSO4 çözeltisinin 1/3 ünü Na2CO3 çözeltisine ilave edilir.
7. Geri kalan CuSO4 çözeltisinin yarısı BaCl2 çözeltisine ilave
edilir.
Deney No:2
8.Na3PO4 çözeltisinin yarısı kalan CuSO4 çözeltisine ilave
edilir.
9.NiCl2 çözeltisinin yarısı kalan Na3PO4 çözeltisine ilave edilir.
Bilgi için incelenecek tepkimelerde oluşan bazı maddelerin
özellikleri ve kullanım alanları aşağıda verilmiştir.
• Fe(OH)3 jelatinimsi çökelek, seramikte, lastikte ve camda pigment
olarak, susuz bileşikleri mücevhercilikte parlatmada kullanılır.
• CuCO3·Cu(OH)2 tohum iyileştirmede, boyada kullanılır.
• NiCO3·Ni(OH)2 seramikte renklendirici olarak kullanılır.
• BaSO4 fotoğraf kağıdında, betonda, radyasyon yalıtıcı olarak
kullanılır.
• Cu(PO4)2 gübre, fosforik asidin paslandırma etkisinin
geciktirilmesinde kullanılır.
• NH3 nitrik asit üretiminde, gübre, patlayıcı yapımında ve fiberlerde
kullanılır.
Deney No:2
Ölçüm ve Hesaplamalar
CaCO3 + HCl
HCl + NaOH
.................................
....................................
NaOH + NH4Cl
.............................
FeCl3 + NaOH
...........................
CoCl2 + FeCl3
...............................
CuSO4 + BaCl2
...............................
NiCl2 + Na3PO4
................................
Na3PO4 + CuSO4
……………………
ÜÇÜNCÜ HAFTA
Deney No: 3
Sıcaklığın Tepkime Hızına Etkisi
Deney No:3
Sıcaklığın Tepkime Hızına Etkisi
Reaksiyona giren maddelerin hangi hızla ürünlere
dönüştüğünü, bu dönüşümde ortaya çıkan fiziksel ve kimyasal
özelikleri ve moleküllerin reaksiyona girdiklerinde birbiriyle
nasıl etkileştiklerini kimyasal kinetik inceler.
Bir reaksiyonun olabilmesi için reaksiyona giren atomların,
moleküllerin veya iyonların birbiriyle çarpışmaları ve ayrıca
çarpışan taneciklerin belli bir hıza sahip olmaları gerekir.
Dolayısıyla bir reaksiyonun hızı derişime, sıcaklığa ve basınca
bağlıdır. Katalizörler de ayıca reaksiyon hızını seçimi bir yönde
arttırmak için kullanılır.
Deney No:3
Arrhenius’a göre her molekül çarpışınca reaksiyon vermez,
ancak aktifleşme enerjisi denen minimum enerjiye sahip olan
moleküller çarpışınca reaksiyon verebilir.
Reaksiyon için gerekli aktifleşme enerjisine sahip moleküllerin
sayısı da sıcaklıkla artar. Dolayısıyla sıcaklıkla reaksiyon hızı
artmaktadır.
Deneyin Yapılışı:
Bu deneyde potasyum permanganat ile okzalik asit reaksiyonu
asidik ortamda yürür. Bu yüzden ortam pH ı sülfürik asit ile
düşürülmüştür. Reaksiyon sonunda permanganatın pembe
renginin sıcaklığa karşın değişimi gözlemlenecektir.
Reaksiyon denklemi aşağıda gösterilmiştir.
Deney No:3
5 deney tüpünün her birine 5×10−4 M lık potasyum
permanganat çözeltisinden 5 er mL ve 0,25 M’lık sülfürik asit
çözeltisinden 1 er mL konulur. Ayrıca 5 tüp daha alınır ve
tüplerin her birine 2,5×10−3 M lık okzalik asit çözeltisinden 9 ar
mL konulur. İçinde permanganat çözeltisi bulunan tüplerden
biri ile okzalik asit bulunan tüplerden biri, içinde 25ºC de su
bulunan 250mL’lik behere daldırılır. Bu sabit sıcaklıktaki su
banyosunda tüpler 5dk tutulur. Çabuk ve dikkatlice tüpteki
okzalik asit permanganat çözeltisine aktarılır. Reaksiyon sona
ermesi için geçen süre ölçülür. Bu süre içinde tüpün sıcaklığı
25ºC de tutulmalıdır.
Tüpler 25ºC deki sabit sıcaklık su banyosundan çıkartılarak
banyonun sıcaklığı 35ºC ye yükseltilir. Permanganat ve okzalik
asit tüplerinden birer tane alınarak deney tekrarlanır.
Deney No:3
Deney 45ºC, 55ºC ve 65ºC de yinelenir.
Sonuçlar ve Değerlendirme:
a) 25ºC’ da rengin kaybolması için geçen süre ........................
35ºC’ da rengin kaybolması için geçen süre ............................
45ºC’ da rengin kaybolması için geçen süre ............................
55ºC’ da rengin kaybolması için geçen süre .............................
65ºC’ da rengin kaybolması için geçen süre .............................
b) sıcaklığın 10ºC artması için reaksiyon hızı hangi çarpan
kadar artıyor?
25-35ºC için.............................................................................
35-45ºC için..............................................................................
45-55ºC için..............................................................................
55-65ºC için .........................................................................
c) sıcaklığa karşı zamanı gösteren bir grafik çizimi.
DÖRDÜNCÜ HAFTA
Deney No: 4
Derişimin Tepkime Hızına Etkisi
Deney No:4
Derişimin Tepkime Hızına Etkisi
Teori:
Kimyasal reaksiyonlar, çok yavaş, yavaş, oldukça hızlı veya
hızlı gerçekleşebilirler. Reaksiyonların hızlarını etkileyen en
temel neden, reaksiyona giren maddelerin özellikleridir
(yapısal etken). Ancak reaksiyon hızları yapısal etken
dışındaki kriterlerle de değişebilirler. Çeşitli dış etkenlere
göre, reaksiyona giren maddelerin çarpışma sayıları, yada
reaksiyona ilişkin aktivasyon enerjileri (etkinleşme enerjileri)
farklılaşabilir. Buna göre reaksiyon hızlarını etkileyen başlıca
faktörler:
Deney No:4
• Yapısal Etkenler
• Sıcaklık
• Derişim (veya basınç)
• Reaktant tanecikleri arasındaki temas yüzeyi (yüzey alanı
ve karıştırma hızı)
• Katalizörler
Reaksiyon hızı bir reaksiyonda birim hacimde ve birim
zamanda dönüşmeye uğrayan maddenin mol sayısı olarak
tanımlanabilir. Hacim birimi genel olarak litre, zaman birimi de
saniye, dakika, saat veya gündür.
Bazı reaksiyonlar o kadar hızlı olur ki, hızlarını ölçmek pratik
olarak mümkün değildir. Örneğin O2 ve H2 gazları bir kıvılcım
yardımı ile ani olarak reaksiyona girerler.
Deney No:4
Yine kuvvetli bir asit kuvvetli bir bazla çok hızlı olarak
nötralleşme reaksiyonu verir. Bu reaksiyonlar çok hızlıdırlar
ve ölçülemezler.
Diğer bazı reaksiyonlar, o kadar yavaş cereyan eder ki,
zamanla hiçbir dönüşme gözlenmeyeceği için bunların hızı da
pratik olarak ölçülemez. Örneğin O2 ve H2 gazları bir kapta
beraber bulunsalar, bu karışım yıllarca beklese bir reaksiyon
gerçekleşmez veya reaksiyon o kadar yavaştır ki, ne
harcanan gaz miktarını ne de oluşan su miktarını ölçmek
mümkün değildir.
Bazı inorganik reaksiyonlar vardır ki normal bir hızla olurlar
ve bu reaksiyonların hızlarının ölçülmesi mümkündür. Bu tip
reaksiyonlarda reaksiyona katılan maddeler tamamen
harcanırlar. Reaksiyonun hızına konsantrasyon, sıcaklık, ve
katalizör etki eder.
Deney No:4
Deneyin Yapılışı
A) Derişimin Reaksiyon Hızına Etkisi:
Bir büret (100mL) 0,2M KI çözeltisi ile, aynı büyüklükteki diğer
büret 0,1M (NH4)2S2O8 çözeltisi ile doldurulur. Bu çözeltilerin
her birinden ayrı tüplere dikkatli bir şekilde 20mL çözelti
koyulur. Na2S2O3 çözeltisinin konsantrasyonu 0,005M dır.
Beherdeki tiyosülfat çözeltisi içine 3 damla nişasta indikatörü
ilave edilir ve bir termometre beher içine daldırılır. Daha önce
büretten deney tüplerine 20 mL olarak alınmış olan I ve
peroksidisülfat çözeltileri beherde karışırken kronometre
ayarlanır. Çözelti karıştırılır ve çözelti sıcaklığı dikkatli bir
şekilde tespit edilir. İki farklı tüpteki 20mL çözelti behere ilave
ettikten sonra mavi renk oluşana kadar geçen zaman
saptanır. Sıcaklık, mavi renk oluşması için geçen zaman ve
kullanılan çözeltilerin hacmi kaydedilir.
Deney No:4
Aynı deney tabloda verilen azaltılmış iyodür ve peroksidisülfat
çözeltileri kullanarak tekrar edilir. Her deneyde tiyosülfat 10mL
ve nişasta 3 damla alınır.
Toplam hacmi sabit tutmak için KCI ve (NH4)2SO4 çözeltiler
kullanılır. Toplam iyon şiddetini aynı tutmak için saf su yerine
KCI ve (NH4)2SO4 çözeltileri tercih edilir.
Deney No:4
Her bir deney için I, S2O32− ve S2O82− iyonlarının başlangıç
konsantrasyonları hesaplanır. Reaksiyonun hızı şu şekilde
ifade edilebilir. Ölçülen zaman 2,5×10−5 mol S2O82− iyonun
50mL de reaksiyona girmesi için gerekli zamandır. Bu nedenle
reaksiyonun hızı S2O82− cinsinden ifade eldir.
Örneğin 2,5×10−5 mol S2O82− iyonunun 50mL çözelti içinde
reaksiyona girmesi için gerekli zaman 10 dakika olsun. Bu
zaman esasında Δ (S2O8 2−) = -5×10−4 mol/L dir.
Bu zaman esnasındaki ortalama hız;
Deney No:4
Reaksiyon hızı değişen konsantrasyonlara karşı grafiğe
geçirilebilir.
(1, 4 ve 5 deneyler için I− iyonu ve 1, 2, 3 deneyler için S2O82−
iyonu).
Veriler ve Sonuçlar:
Reaksiyon Hızına Konsantrasyonun Etkisi:
BEŞİNCİ HAFTA
Deney No: 5
Tuz Çözeltilerinde Kimyasal
Dengenin İncelenmesi
Deney No:5
Tuz Çözeltilerinde Kimyasal Denge
Bir kimyasal tepkimede, dengenin konumu ortamın pH sı ve
derişimle değişebilir. Bu değişim çözeltinin renk farkından
izlenebilir. Çoğu kimyasal tepkime tamamen ürüne dönüşmez.
Bu deneysel teknik ve düzenlemelerin bir sonucu değil
tamamen tepkimenin özelliklerinden kaynaklanmaktadır.
Başlangıçta tepkime ürüne dönüşmeye başlar ama bir süre
sonra tepkimeye girenlerin ve tepkimede oluşan ürünlerin
derişimleri sabit kalır. Bu noktada artık tepkimeye giren
maddelerin ürüne dönüşme hızı, ürünlerin tepkimeye
girenlere dönüşme hızına eşittir.
Deney No:5
Diazotetraoksitin oluşma hızı azotoksidin oluşma hızına eşittir.
Tepkimede dengeye her iki taraftan da başlanarak ulaşılabilir.
Dengeye dışarıdan bir etki olduğu zaman, denge bu etkiyi yok
edecek şekilde davranır (Le Chatelier).
Bu deneyde çeşitli dengeler incelenecektir.
1- Kromat – Bikromat dengesi,
Bir kromat tuzu suda çözünürse çözeltide hem kromat (CrO42−)
hem de bikromat (Cr2O72−) iyonları bulunur. Kromat iyonlarının
rengi sarı, bikromat iyonlarının rengi turuncudur. Bu denge
tepkimesi ortamın pH sından etkilenir.
Deney No:5
2- Az çözünen tuzların çözünürlük dengesi,
Az çözünen tuzlar çözeltide bir dengeye kadar iyonlarına
ayrışır. Ortamın pH sı iyonlaşma dengesini etkiler.
3- Kompleks dengeleri,
CoCl2 suda çözünür ve Co2+ iyonları su ile pembe renkli
oktahedral (koordinasyon sayısı altı) bir kompleks oluşturur.
[Co(H2O)6]2+. Su yerine etilalkol çözücü olarak kullanılırsa
mavi renkli tetrahedral (koordinasyon sayısı dört) olan bir
kompleks oluşturur. [CoCl4]2−. Alkolün içerisinde az miktarda
su bulunursa çözeltide her iki kompleks de bulunur. Ortamdaki
klor ve su derişimlerine bağlı olarak dengenin konumu
değişebilir.
Deney No:5
Deneyin Yapılışı:
1- Kromat – Bikromat dengesi: İki deney tüpüne 20 şer
damla 0,3M Na2CrO4 çözeltisi koyulur ve çözeltilerin
renklerine dikkat edilir. Tüplerden birine damla damla 0,3M
NaOH (5 damla), diğerine 0,3M HCl ilave edilir. Her damladan
sonra tüpler çalkalanarak renk değişimleri kaydedilir. Tepkime
denklemleri yazılarak dengenin değişimi açıklanır.
Denklem ................................................................................
Değişim .................................................................................
2- Az çözünen tuzların çözünürlük dengesi: Bir deney
tüpüne 20 damla 0,3M Na2CrO4 çözeltisi koyulur. Bu çözeltiye
5 damla 0,1M BaCl2 ilave edilir. Oluşan tepkime ve
reaksiyonu açıklanır.
Denklem .............................................................................
Değişim ................................................................................
Deney No:5
Çözeltiye damla damla 0,3M HCl ilave edilir (5 damla).
Oluşan tepkime ve reaksiyonu açıklanır.
Denklem ................................................................................
Değişim ..................................................................................
Çözeltide BaCrO4 ü çöktürmek için çözeltiye ne ilave
edilmelidir?...............................................................................
3- Kompleks dengeleri: CoCl2 nin etanoldeki çözeltisinden
20 damla bir tüpe konur. Rengine dikkat edilir. Bu çözeltinin
üzerine damla damla saf su ilave edilir. Renk değişimi
gözlemlenir. Denge akua ve klor kompleksleri yönünde nasıl
değişmektedir? Saf su ilave edilen tüpe yeniden çözelti mavi
renge dönünceye kadar derişik HCl ilave edilir. Denge akua
kompleksi yönünde ekzotermiktir. Pembe akua kompleksi buz
banyosunda soğutulursa tepkimenin kloro kompleksi yönüne
kaydığı görülür.
Deney No:5
Alkoldeki kobalt kompleksine su ilave edildiğinde akua
kompleksi (pembe) oluşur. Bu kompleks sıcak su banyosunda
ısıtılırsa tepkimenin tetraklorokobaltat (mavi) kompleksi yönüne
kaydığı görülür.
Denklem ................................................................................
Değişim ................................................................................
ALTINCI HAFTA
Deney No: 6
Reaksiyon Isısının Hesaplanması
Deney No:6
Reaksiyon Isısının Hesaplanması
Teori:
Deneyde reaksiyon ısısı, molar ısı kapasite, spesifik ısı ve
kalorimetre kavramlarını irdelenecek ve bir reaksiyon ısısı
hesaplanacaktır. Termodinamik, fiziksel ve kimyasal olaylara
eşlik eden enerji değişimlerini inceler. Kimyasal termodinamiğin
yasaları, belirli koşullarla belirli bir kimyasal tepkimenin
kuramsal olarak oluşup oluşmayacağını önceden tahmin
etmemizi sağlar. Tepkime ısısı, sabit sıcaklık ve sabit basınçta
yürüyen bir kimyasal tepkimede sistem ile çevresi arasında
alınıp verilen ısı miktarıdır. Tepkime ısıları deneysel olarak
kalorimetre denilen ve ısı miktarını ölçen aletlerle belirlenir. Bir
tepkime yalıtılmış bir sistemde gerçekleşirse yani çevresi ile
madde ve enerji alışverişinde bulunmazsa, tepkime sistemin
ısısal enerjisinde değişme meydana getirir ve sıcaklık artar
yada azalır.
Deney No:6
Yaratılmış bir sistemde sıcaklık artışına neden olan yada
yalıtılmamış bir sistemde çevreye ısı veren bir tepkimeye
ekzotermik tepkime denir. Ekzotermik bir tepkimede, tepkime
ısısı negatif (qtep<0) bir büyüklüktür. Yalıtılmış bir sistemde
sıcaklığın azalmasına neden olan yada yalıtılmamış bir
sistemde çevreden ısı alan bir tepkimeye de endotermik
tepkime denir. Bu durumda tepkime ısısı pozitif (qtep>0) bir
büyüklüktür. Isı, sıcaklık farkından ileri gelen enerji alışverişidir.
Sıcak bir cisimden soğuk bir cisme enerji aktarımı ısı şeklinde
olur. Bir sistemin sıcaklığını bir derece değiştirmek için gerekli
ısı miktarına o sistemin ısı kapasitesi denir. Sıcaklık değişimi:
Burada Ts son sıcaklık, Ti ilk sıcaklıktır.
Deney No:6
Sistemin sıcaklığı artarsa Ts>Ti dir ve ΔT pozitiftir. q nun pozitif
olması ısısın soğurulduğunu, ada sistem tarafından
kazanıldığını belirtir. Sistemin sıcaklığı azalırsa (Ts<Ti) ΔT
negatiftir. Negatif q ısı açığa çıktığını yada ısı kaybedildiğini
gösterir.
Termodinamiğin birinci yasası enerjinin korunumu yasasıdır.
Sistem ve çevresi arasındaki etkileşimlerde toplam enerji sabit
kalır. Diğer bir deyişle evrenin toplam enerjisi sabittir. Bu yasa
aşağıdaki gibi formülle edilebilir.
qsistem + qçevre = 0
Buna göre, sistemin kaybettiği ısı çevresi tarafından kazanılır,
çevrenin kaybettiği ısı sistem tarafından kazanılır.
Yani:
qsistem = - qçevre
Deney No:6
Reaksiyon Isılarının Ölçülmesi:
Isı miktarını hesaplayabilmek için ısı kapasitesinin bilinmesi
gerekir. Isı kapasitesi faz geçişlerinin olmadığı sıcaklık
aralıklarında iki türlü tanımlanır.
1) Molar ısı kapasitesi: Bir mol maddenin sıcaklığını 1 K veya
1ºC yükseltmek için gerekli olan ısı miktarıdır. Birimi J/Kmol
dür.
2) Spesifik ısı: Bir gram maddeyi 1 K veya 1ºC yükseltmek
için gerekli olan ısı miktarıdır. Birimi J/Kg dır.
ΔT=Ts-Ti (1)
Bu durumda bir cismin aldığı veya verdiği ısı iki farklı şekilde
hesaplanabilir.
Isı(q) = mol sayısı × molar ısı kapasitesi × ΔT (2)
Isı(q) = kütle × spesifik ısı × ΔT (3)
Deney No:6
Kalorimetreler:
Reaksiyon ısıları ölçmek için kullanılan aletlerdir. Gerek sabit
hacimde (kapalı kaplarda), gerek sabit basınçta (açık kaplarda,
atmosfer basıncında) reaksiyon ısıları ölçülerek ΔE (iki halin iç
enerjileri arasındaki fark) veya ΔH (entalpi değişimi) deneysel
olarak hesaplanabilir. Her iki halde de önce kalorimetrenin ısı
kapasitesi deneysel olarak belirlenmelidir. Kalorimetrenin
kazandığı ısı:q(J) = kalorimetre ısı kapasitesi (J/K) ×ΔT(K) (4)
bağıntısı kullanılarak kalorimetrenin ısı kapasitesi hesaplanır.
Bu hesap yapıldıktan sonra kalorimetre ısı kapasitesi yerine
konarak reaksiyon ısıları sadece kalorimetre içindeki sıcaklık
yükselmesi (veya azalması) okunarak bulunur. Çözelti
kalorimetre laboratuarda bir termos yada alüminyum yaprakla
ağzı örtülmüş beherlerden yapılabilir.
Deney No:6
Deneyin Yapılışı:
1.Isı kapasitesi tayini: Kalorimetrenin ısı kapasitesi tayini için
beher tipi kalorimetre kullanılır. (ağzı alüminyum folyo ile
kapatılmış 250mL’lik beher içinde beher) Önceden tartılan Cu
parçası(mCu) 30 dakika 100ºC deki etüvde ısıtılır. 250mL lik
behere 100gram saf su (msu) konyulur. Bu suyun sıcaklığı bir
termometre yardımı ile okunur ve kaydedilir (t1). 30 dakika
sonra bakır parçası etüvden alınır ve bakırın ısısını
kaybetmemesi için hemen kalorimetre kabına yerleştirilip son
sıcaklığı kaydedilir (t2). (7) nolu bağıntıyı kullanılarak ısı
kapasitesi hesaplanır.
2.Reaksiyon ısısının hesabı: 1. kısımda kullanılan beher
boşaltılır ve kurutulur. Bu defa reaksiyon ısısı ölçülecek
karışımlar koyulur. Behere 100 gram seyreltik HCl çözeltisi
koyulur ve çözeltinin sıcaklığı okunarak kaydedilir (t1).
Deney No:6
Önceden tarttılan magnezyum parçası çözeltiye atılarak
reaksiyon tamamlanınca sıcaklık okunur (t2). (8) nolu bağıntı
kullanılarak reaksiyon ısısı hesaplanır.
Aşağıdaki reaksiyonun reaksiyon ısısı hesaplanacaktır:
Hesaplamalar:
1) Termodinamiğin birinci kanununa göre kaybedilen ısı
kazanılan ısıya eşit olmalıdır. Bir başka değişle kazanılan ve
kaybedilen ısıların toplamı sıfır olmalıdır.
q bakırın kaybettiği = q suyun kazandığı + q kalorimetrenin kazandığı (6)
mCu × CCu* × (100-t2) = msu × Csu*(t2-t1) + Isı kapasitesi*(t2-t1) (7)
* : CCu = 0,385 J/Kg
* : Csu = 4,18 J/Kg
Deney No:6
Reaksiyon ısısı = Isı kapasitesi × (t2-t1) + çözeltinin kütlesi × Cçözelti × (t2-t1) (8)
Cçözelti = 4,21 J/Kg
Sonuçlar:
Beherin ısı kapasitesi:.........................................................
Reaksiyon ısısı: ................................................................
YEDİNCİ HAFTA
Deney No: 7
İndirgenme-Yükseltgenme
Reaksiyonları
Deney No:7
İndirgenme Yükseltgenme
Reaksiyonları
Çok sayıda tepkime indirgenme yükseltgenme
tepkimeleri olarak sınıflandırılabilir. Bu tepkimeler
genelde oksitlenme basamağında değişikliklerin
olduğu elektron aktarım tepkimeleridir. Bu tepkimeler
sırasında bazen gözle görünür bir değişiklik olmaz. Bu
durumda uygun bir test kullanmak gerekir. Bilinen bazı
testler aşağıda verilmiştir.
Deney No:7
Deney No:7
Deneyin Yapılışı:
Demir(II) – Hidrojen peroksit
İki tane temiz test tüpüne 5 damla 0,1M FeSO4 ve 2 damla
2,5M H2SO4 koyulur. Bu test tüplerinden birine 5 damla H2O2
çözeltisi diğerine ise 5 damla saf su damlatılır. Çözeltiler su
banyosunda ısıtılır ve değişiklikler gözlenir, tepkime denklemi
yazılır.
Fe2+ , H2O2, H+ / ..................................................................
Fe2+ , H2O, H+ / .....................................................................
İyot – Hidrojen peroksit
İki tane temiz test tüpüne 2 damla 2,5M H2SO4 ve 5 damla
0,5M KI koyulur. Bu test tüplerinden birine 5 damla H2O2
çözeltisi diğerine ise 5 damla saf su damlatılır. Çözeltiler su
banyosunda ısıtılır ve değişiklikler gözlenir, tepkime denklemi
yazılır.
I−, H2O2, H+ / ..............................................................
I−, H O, H+ / ........................................................................
Deney No:7
Permanganat – Mangan(II)
Üç tane temiz test tüpüne 5 damla 0,1M KMnO4 çözeltisi
koyulur. Bu test tüpleri 2 şer damla derişik H2SO4 ile asidik
hale getirilir. Bu çözeltilerden birine 5 damla 0,1M FeSO4
damlatılır. Diğer çözeltiye 5 damla H2O2 çözeltisi ilave edilir.
Son tüpe ise 5 damla 0,1M Na2SO3 eklenir. Değişiklikler
gözlenir ve tepkime denklemi yazılır.
KMnO4, H2O2, H+ / ..............................................................
KMnO4, FeSO4, H+ / ..................................
Dikromat – Krom(III)
İki tane temiz test tüpüne 5 damla 0,1M K2Cr2O7 çözeltisi
koyulur. Bu test tüpleri derişik H2SO4 ile asidik hale getirilir.
Tüplerin birine 5 damla 0,1M FeSO4 , diğerine 0,5M KI
çözeltisinden 2 damla damlatılır. Değişiklikler gözlenir, tepkime
denklemi yazılır.
FeSO4, K2Cr2O7, H+ / ..............................................................
K2Cr2O7, KI, H+ / ..............................................................
SEKİZİNCİ HAFTA
Deney No: 8
Bazı Tuzların Asitlerle Reaksiyonu
Deney No:8
Bazı Tuzların Asitlerle Reaksiyonu
Hidrojen, H2 Renksiz ve kokusuzdur. Hava ile patlayıcı bir
karışım oluşturur. Test tüpünün ağzına yanan bir kibrit
yaklaştırılırsa farklı bir ses duyulur.
Karbondioksit, CO2 Renksiz ve kokusuzdur. Gaz Ca(OH)2
çözeltisinden geçirilirse CaCO3 çökeltisi oluşur. Bu durum
berrak çözeltinin bulanıklaşması şeklinde gözlenir.
Azot dioksit, NO2 Renksiz, çok ağır kokulu ve zehirli bir
gazdır. Bir kağıda emdirilmiş dikromat çözeltisi SO2 ile
etkileşirse portakal renkli kağıdın rengi yeşile (CrIII) döner
Azot oksit, NO renksiz bir gazdır. Hava ile temas edince
rengi kahverengiye döner.
Deney No:8
Hidrojen sülfür, H2S çürük yumurta kokulu, renksiz ve
zehirli bir gazdır. Kurşun asetat kağıdını siyaha çevirir.
Oksijen, O2 Renksiz ve kokusuz bir gazdır.
Amonyak, NH3 Keskin kokulu, renksiz bir gazdır. Turnusol
kağıdının rengini maviye çevirir.
Azot, N2 Renksiz ve kokusuz bir gazdır. Varlığını
tanımlamak zordur.
Deneyin Yapılışı:
Deney tüpünün içerisine az bir miktar katı tuz konulur. Bu tuzun
üzerine 2,5M H2SO4 çözeltisinden 2 damla ilave edilir.
Karbonatı test ederken seyreltik HCl kullanılır. Eğer tepkime
soğukta oluyorsa deney tüpü su banyosunda ısıtılarak
değişiklikler gözlenir. Tepkimelere ait reaksiyonlar yazılır.
Aşağıdaki tepkimelerin bazılarında gaz çıkışı olmayabilir.
Deney No:8
Nitrit: .......................................................................................
Karbonat:........................................................................
Nitrat: .....................................................................................
Sülfit:..................................................................................
Kükürt: ...................................................................................
Klorat:....................................................................................
DOKUZUNCU
HAFTA
Deney No: 9
Asit Baz Titrasyonu
Deney No:9
Asit Baz Titrasyonu
pH bir çözeltinin asitlik özelliğinin göstergesi olup, hidrojen
iyonunun aktivitesinin eksi logaritmasına eşittir.
pH = – log [H+]
pH değeri iki farklı ölçüm prensibi ile hesaplanır. Bunlardan
birincisi pH kağıdı kullanılarak uygulanana kolorometrik
yöntemdir.
Bir diğer yöntem olan elektrometrik metot bir standart hidrojen
elektrodu ve bir referans elektrodu kullanan potansiyometrik
ölçümle, hidrojen iyonları aktivitesinin belirlenmesidir.
Deney No:9
Çeşitli maddelerin pH değerleri:
Madde adı....................................................pH
Pil asidi ....................................................... 1.0
Mide öz suyu .............................................. 1.4
Limon suyu.................................................. 2.1
Portakal suyu .............................................. 2.8
Kola ............................................................. 3.0
Domates suyu ............................................. 4.1
Express kahve.............................................. 5.0
İdrar ............................................................. 6.0
Süt................................................................ 6.8
Distile su....................................................... 7.0
Kan .............................................................. 7.3
Sodyum bikarbonat (NaHCO3).................... 8.5
Amonyak (NH3)........................................... 11.9
Deney No:9
Bunların dışında turnusol kağıdı gibi indikatör boyar maddeler
yardımıyla çözeltilerin pH değerleri dışında asitlik ve bazlıkları
saptanabilir.
Deney No:9
Deneyin Yapılışı:
0,1M NaOH ve 0,1M Mg(OH)2 bazları 1 er mL deney tüplerine
koyulur. Bu bazların turnusol kağıdına verdikleri renk
kaydedilir. Üzerlerine 1 er damla fenolftaleinden damlatılır.
0,1M HCl bazların üzerine damla damla ilave edilir. Her
ilaveden sonra renk kayboluncaya kadar tüp çalkalanır.
Nötralleşme için gerekli damla sayısı bulunur. Sonra asitleri
(0,1M HNO3, 0,1M H2SO4) turnusol kağıdına verdiği renk
kaydedilerek deney tüplerine koyulur. 1 er damla fenolftalein
damlatılır. 0,1M NaOH damla damla ilave edilerek nötralleşme
olduğu anda damla sayısı bulunur. Reaksiyon denklemleri
yazılır.
Deney No:9
NaOH + HCl
...........................................................
Mg(OH)2 + HCl
...........................................................
HNO3 + NaOH
...........................................................
H2SO4 + NaOH
...........................................................
ONUNCU
HAFTA
Deney No: 10
Tuz Çözeltilerinde Kimyasal Denge
Deney No:10
Tuz Çözeltilerinde Kimyasal Denge
Bir kimyasal tepkimede, dengenin konumu ortamın pH sı ve
derişimle değişebilir. Bu değişim çözeltinin renk farkından
izlenebilir. Çoğu kimyasal tepkime tamamen ürüne
dönüşmez. Bu deneysel teknik ve düzenlemelerin bir sonucu
değil tamamen tepkimenin özelliklerinden kaynaklanmaktadır.
Başlangıçta tepkime ürüne dönüşmeye başlar ama bir süre
sonra tepkimeye girenlerin ve tepkimede oluşan ürünlerin
derişimleri sabit kalır. Bu noktada artık tepkimeye giren
maddelerin ürüne dönüşme hızı, ürünlerin tepkimeye
girenlere dönüşme hızına eşittir.
Deney No:10
Diazotetraoksitin oluşma hızı azotoksidin oluşma hızına eşittir.
Tepkimede dengeye her iki taraftan da başlanarak ulaşılabilir.
Dengeye dışarıdan bir etki olduğu zaman, denge bu etkiyi yok
edecek şekilde davranır (Le Chatelier).
Bu deneyde çeşitli dengeler incelenecektir.
1- Kromat – Bikromat dengesi,
Bir kromat tuzu suda çözünürse çözeltide hem kromat
(CrO42−) hem de bikromat (Cr2O72−) iyonları bulunur. Kromat
iyonlarının rengi sarı, bikromat iyonlarının rengi turuncudur.
Bu denge tepkimesi ortamın pH sından etkilenir.
Deney No:10
2- Az çözünen tuzların çözünürlük dengesi,
Az çözünen tuzlar çözeltide bir dengeye kadar iyonlarına
ayrışır. Ortamın pH sı iyonlaşma dengesini etkiler.
3- Kompleks dengeleri,
CoCl2 suda çözünür ve Co2+ iyonları su ile pembe renkli
oktahedral (koordinasyon sayısı altı) bir kompleks oluşturur.
[Co(H2O)6]2+. Su yerine etilalkol çözücü olarak kullanılırsa mavi
renkli tetrahedral (koordinasyon sayısı dört) olan bir kompleks
oluşturur. [CoCl4]2−. Alkolün içerisinde az miktarda su bulunursa
çözeltide her iki kompleks de bulunur. Ortamdaki klor ve su
derişimlerine bağlı olarak dengenin konumu değişebilir.
Deney No:10
Deneyin Yapılışı:
1- Kromat – Bikromat dengesi: İki deney tüpüne 20 şer
damla 0,3M Na2CrO4 çözeltisi koyulur ve çözeltilerin renklerine
dikkat edilir. Tüplerden birine damla damla 0,3M NaOH (5
damla), diğerine 0,3M HCl ilave edilir. Her damladan sonra
tüpler çalkalanarak renk değişimleri kaydedilir. Tepkime
denklemleri yazılarak dengenin değişimi açıklanır.
Denklem ................................................................................
Değişim .................................................................................
2- Az çözünen tuzların çözünürlük dengesi: Bir deney
tüpüne 20 damla 0,3M Na2CrO4 çözeltisi koyulur. Bu çözeltiye
5 damla 0,1M BaCl2 ilave edilir. Oluşan tepkime ve reaksiyonu
açıklanır.
Denklem ................................................................................
Değişim .................................................................................
Deney No:10
Çözeltiye damla damla 0,3M HCl ilave edilir (5 damla). Oluşan
tepkime ve reaksiyonu açıklanır.
Denklem ...................................................................................
Değişim ...............................................................................
Çözeltide BaCrO4 ü çöktürmek için çözeltiye ne ilave
edilmelidir?...............................................................................
3- Kompleks dengeleri: CoCl2 nin etanoldeki çözeltisinden 20
damla bir tüpe konur. Rengine dikkat edilir. Bu çözeltinin
üzerine damla damla saf su ilave edilir. Renk değişimi
gözlemlenir. Denge akua ve klor kompleksleri yönünde nasıl
değişmektedir? Saf su ilave edilen tüpe yeniden çözelti mavi
renge dönünceye kadar derişik HCl ilave edilir. Denge akua
kompleksi yönünde ekzotermiktir. Pembe akua kompleksi buz
banyosunda soğutulursa tepkimenin kloro kompleksi yönüne
kaydığı görülür.
Deney No:10
Alkoldeki kobalt kompleksine su ilave edildiğinde akua
kompleksi (pembe) oluşur. Bu kompleks sıcak su banyosunda
ısıtılırsa tepkimenin tetraklorokobaltat (mavi) kompleksi yönüne
kaydığı görülür.
Denklem ................................................................................
Değişim .................................................................................
ONBİRİNCİ
HAFTA
Deney No: 11
Bir Tuzun Çözünürlüğünün Tayini
Deney No:11
Bir Tuzun Çözünürlüğünün Tayini
Teorik Bilgi:
Bir tuzun çözünürlüğü, genel olarak belli bir ağırlıktaki
çözücüde (genel olarak 100g) ve belli bir sıcaklıkta kaç gram
çözüldüğü dikkate alınarak hesaplanır. Çözünürlüğü etkileyen
faktörlerin başında sıcaklık gelir. Doygun bir çözeltinin
sıcaklığını azaltmak veya arttırmak, çözücü-çözünen
arasındaki dengede bir stres yaratır ve Le Chatelier İlkesine
göre dengenin yönü bu stresi azaltıcı doğrultuda kayar. Bu
nedenle sıcaklık arttırılınca denge, endotermik yöne; aksine
sıcaklık düşürülünce, ekzotermik yöne kayma eğilimi gösterir.
İyonik bileşiklerin çoğu sıcaklık artışına paralel bir çözünürlük
artışı gösterirler. Zira doygun bir çözeltide daha fazla
maddenin çözünmesi, genellikle ek enerji (ısı) girdisi ve
yüksek sıcaklık gerektiren endotermik bir süreçtir Sıcaklıkla
çözünürlük değişimini bir grafik halinde göstermek daha
uygundur.
Deney No:11
Deneyin Yapılışı:
Tuzlardan biri seçilir, Seçtiğiniz tuzdan yaklaşık 8gr havanda
iyice toz haline getirilir. Diğer taraftan, büyük bir deney tüpü
(20cm) uygun 2 delikli bir tıpa ile kapatılır. Deliklerden birine
110°C lik bir termometre geçirilir. Termometrenin ucunun tüpün
tabanına değmemesine dikkat edilir. İkinci deliğe bir ucu tüpün
içinde kalacak büyüklükte halka yapılmış bakır tel geçirilir.
Bakır telin halkası mantar tıpa dışında kalan ucu kullanarak
elle kolaylıkla aşağı yukarı hareket ettirilebilmelidir. Bu şekilde
hazırlanan deney tüpü tıpası çıkarılarak 0,01gr hassasiyetle bir
analitik terazide tartılır. İçine toz haline getirilen, çözünürlüğü
tayin edilecek kuru maddeden yaklaşık 5gr kadar koyulur ve
analitik terazide hassas olarak yeniden tartılır. Üzerine bir pipet
ile dikkatlice 3mL saf su ilave edilir ve tüpün tıpası kapatılır. Bu
şekilde hazırlanan tüp 400mL beher içinde kaynayan suya
daldırılır.
Deney No:11
Tüpün içindeki çözelti su banyosunun içinde kalacak şekilde
tüp bir kıskaç ile spora tutturulur ve bütün tuz çözünene kadar
tüp içindeki halkalı çubukla karıştırılır. Bu işlem yapılırken
termometrenin kırılmamasına dikkat edilir. Kaynayan suyun
içindeki tüpte bulunan tuz birkaç dakika içinde tam olarak
çözünmezse 1mL daha su ilave edilir. Gerekirse her defasında
1mL olmak üzere tuz tam olarak çözünene kadar saf su
ilavesine devam edilir. Gereğinden fazla su ilave edilmemelidir
çünkü çözeltinin doygunluk derecesine çok yakın olması
istenir.
Tüp kaynayan su içinde gerektiğinden fazla tutulmaz. Bu
suretle buharlaşma ile fazla su kaybı engellenmiş olur. Tüpteki
tuz tam olarak çözündükten sonra tüp sıcak sudan çıkarılır.
Tüpün soğuması sırasında kristallenmenin başlayacağı an
dikkatli bir şekilde gözlenir ve kristallenmenin başladığı andaki
sıcaklığı tespit edilir.
Deney No:11
Bu sıcaklık, çözeltinin doygunluk sıcaklığıdır. Doğru bir
doygunluk sıcaklığı elde etmek için bu ısıtma, soğutma ve
kristallenme
sıcaklığının
tespiti
işlemi
birkaç
defa
tekrarlanmalıdır.
Sonrasında tüpe büretten 1mL saf su ilave edilir. Tekrar tüp
içindeki bütün kristal çözünene kadar kaynayan suyun içinde
tutulur. Çözünme işi tamamlanınca tüp sıcak sudan çıkarılır.
Devamlı karıştırılarak soğutulur. Yukarıda yaptığımız gibi
soğuma esnasında kristalin oluşmaya başladığı sıcaklık doğru
bir şekilde tespit edilir. Bu durumda doğru bir doygunluk
sıcaklığı elde etmek için ısıtma ve soğutma işlemi birkaç defa
tekrarlanır. Bu işlem (1mL saf ilavesini) geniş bir sıcaklık
aralığını kaplayan en az 5 veya 6 doygunluk sıcaklığı elde
edene kadar tekrarlanır. Yani 1mL saf su ilave ederek farklı
doygunluk sıcaklığı elde etme deneyimi 5–6 defa yapılır.
Deney No:11
Eğer 1mL saf su ilave ettiğimiz zaman doygunluk sıcaklığı çok
düşük bir değer gösterirse diğer deneyleri 1mL saf su yerine
0,5mL saf su ilave ederek tekrarlanabilir. Tersine 1mL saf su
ilavesi doygunluk sıcaklığını çok az düşürmüş ise 1mL saf su
yerine 2 veya 3mL saf su ilave ederek deneyler tekrarlanabilir.
Deney No:11
Sonuç:
Deneyin sonuçlarından yararlanarak ve 1mL su ağırlığını 1 gr
kabul ederek her doygunluk sıcaklığı için 100gr suda
çözünen tuz miktarı hesaplanır. Çözünürlüğünü tespit
ettiğimiz tuz için, bir çözünürlük - sıcaklık grafiği çizilir.
Grafikte düşey eksenini 100g sudaki çözünürlük için, yatay
ekseni de doygunluk sıcaklıkları için kullanılır.
ONİKİNCİ
HAFTA
Deney No: 12
İletkenlik Tayini
Deney No:12
İletkenlik Tayini
İletkenlik, bir çözeltinin elektrik taşıyabilme özelliğinin sayısal
ifadesidir. İletkenlik, çözeltideki iyonik türlerin derişimlerine,
değerliklerine, taşınırlıklarına, bağıl derişimlerine ve ölçüm
sıcaklığına bağlı olarak değişir. İnorganik bileşikler iyi
iletkenlik gösterirken, organik bileşikler çok zayıf bir akım
geçirir. İletkenlik ölçümü genelde tersi olan direnç ile ohm
veya megaohm olarak ölçülür. Bir iletkenin direnci, iletken
kesit alanı ile ters orantılı ve uzunluğu ile de doğru orantılıdır.
Su örenklerinde ölçülen direnç büyüklüğü de buna benzer
şekilde iletkenlik kabı özelliklerine bağlıdır ve bu kaba ait
özelliklerin hesaba katılması olmaksızın hiç bir sonuca
varılamaz. "İletkenlik" birimi genel olarak μohm/cm dir. Bazen
de milisiemens olarak mS/m şeklinde ifade edilir.
Burada,
1 mS/m = 10 μohm/cm
Deney No:12
E eşittir. Yeni distile edilmiş su için iletkenlik değeri 0,5 ila 2
μohm/cm dir. Eğer saf su birkaç hafta bekletilirse iletkenlik
değerinin 2 ila 4 μmho/cm e yükseldiği gözlenir. Bu artışa
ortamda bulunan CO2'nin distile suya absorblanması ile
açıklanır. İçme suları genelde 50 ila 1500 μohm/cm aralığında
özgül iletkenlik değerlerine sahiptir. Elektrolitik iletkenlik her 1ºC
derecede %1,9 mertebesinde değişir. Her iyon sıcaklığa bağlı
olarak iletkenlik değerini değiştirir ve bu nedenle, sıcaklığın çok
hassas olarak ölçülmesi gerekir.
Deneyin Yapılışı
a. Kap sabiti tayini:
İletkenlik kabı 0,01M KCl ile en az üç kere yıkandıktan sonra
0,01M KCl ile doldurulur ve sıcaklığı 25,0 ± 0,1ºC
hassasiyetinde ayarlanır. Direnç değeri (RKCl) ve sıcaklık
(tölçülen) kaydedilir ve aşağıdaki formül yardımı ile kap sabitini
(C) hesaplanır.
Deney No:12
b. Özgül iletkenlik ölçümü:
İletkenlik kabını numune ile birkaç kez yıkadıktan sonra kabı
numune ile doldurulup direnç ve sıcaklık ölçümleri kaydedilir.
Hesaplamalar:
İletkenlik değeri;
formülü ile hesaplanır.
Bulunan iletkenlik değeri ayrıca mS/m cinsinden de ifade
edilir.
1 mS/m = 10 μohm/cm dir
ONÜÇÜNCÜ
HAFTA
Deney No: 13
Elektrolitik Kaplama
Deney No:13
Elektrolitik Kaplama
Elektroliz yöntemi metal yüzeylerine farklı metallerin
kaplanmasında dekoratif veya koruma amaçlı olarak
uygulanabilir. Bu işleme "elektrolitik metal kaplama“ denir.
Bu yöntemde Z metali ile kaplanması istenen metalik cisim, Z
metalinin iyonlarını (Z+n) içeren elektrolit çözeltiye katot olarak
kullanılabilecek bir şekilde yerleştirilir. Yani katod kaplanacak
cisimdir ve anot ise, platin veya grafit bir elektrottur. Metal
iyonlarının (Z+n) katoda indirgenmesi nedeniyle, katot görevini
üstlenen cismin yüzeyi m kaplanmış olacaktır
Deney No:13
Gümüş Kaplama
Deneyin Yapılışı
Şekildeki deneysel düzenek hazırlanarak, 200mL gümüş iyodür
kompleks çözeltisi gözenekli kaba aktarılır. Gözenekli kap
gümüş kaplama çözeltisini kaplama işlemi sırasında oluşabilen
istenmeyen ürünlerden korur. Kaplanacak metalin yüzeyi
temizledikten sonra, güç kaynağının eksi kutbuna bir tel
aracılığı ile bağlanır. Platin veya grafit elektrot anoda
bağladıktan sonra, elektroliz işlemi gerçekleştirilir. Metalin
yüzeyinde gümüş kaplanması gözlemlenir.
Deney No:13
Bakır Kaplama
Deneyin Yapılışı
Şekildeki deneysel düzenek hazırlanır ve bakır kaplama
çözeltisi behere aktarılır. Kaplanacak metalin yüzeyi
temizlenerek, güç kaynağının eksi kutbuna, bakır elektrot ise
artı kutbuna bağlanır. Elektroliz işlemi başlatılır ve metal
yüzeyin bakır ile kaplanması gözlemlenir.
ONDÖRDÜNCÜ
HAFTA
Deney No: 14
Elektrokimyasal Piller
Deney No:14
Elektrokimyasal Piller
İndirgenme-Yükseltgenme tepkimelerinde yükseltgen madde ile
indirgen madde birbirleri ile temas halinde aynı kabın
içerisindedir ve bu durum indirgen maddeden yükseltgen
maddeye doğru elektron aktarımına yol açar. Kimyasal enerjinin
elektrik enerjisine dönüştürülmesinde yükseltgenme indirgenme
tepkimelerinden yararlanılabilir. Bu tür özel düzeneklere
“elektrokimyasal pil” adı verilir ve indirgen madde ile yükseltgen
madde iki ayrı kapta bulunur. Alessendro Volta ve Luigi
Galvani tarafından geliştirilmiş olan bu türler piller Voltaik veya
Galvanik piller olarak adlandırılır.
Elektrokimyasal pillerle ilgili temeller şu şekilde sıralanabilir.
• İndirgenme yarı reaksiyonu ile yükseltgenme yarı reaksiyonu
iki ayrı kapta yürütülür.
Deney No:14
• Pil düzeneğinde elektrolit çözeltiye batırılan iletken çubuklar
(elektrotlar) farklı isimlerle ayırtedilir. İndirgenme yarı
tepkimesinin gerçekleştiği elektroda "katot" yükseltgenme yarı
tepkimesinin gerçekleştiği elektroda "anot" denir.
• Pil düzeneğinde iki elektrotun bir telle bağlanmasından
“elektrik akımı”, iki elektrolit çözeltinin bir tuz köprüsü ile
bağlanması ile “iyon akımı” gerçekleştirilmiş olur. • Anot ve
katod elektrodlarını birbirine bağlayan tele gerilim-akım ölçer
(galvanometre) bağlanırsa gerilim farkı veya geçen akımın
şiddeti ölçülebilir.
• Anot ve katotta gerçekleşen yarı reaksiyonlar toplandığında
"pil reaksiyonu" elde edilir.
Deney No:14
• Eğer pil reaksiyonu standart koşullarda (25°C, 1atm, 1M)
gerçekleştirilirse ölçülen pil gerilimi "standart pil gerilimi" dir.
Katotta oluşan yarı tepkimesine ilişkin standart indirgenme
gerilimi (E°K) ile anotta oluşan yarı tepkimeye ilişkin standart
indirgenme geriliminin (EºA) farkı ile bir pilin standart gerilimi
(ΔE°AH) bulunabilir.
Standart pil gerilimi (ΔE°pil) sıfırdan büyük ise pil reaksiyonu
kendiliğinden gerçekleşiyor demektir. Örneğin Cu2+ ile Zn
arasındaki pil tepkimesine ait standart gerilimi:
Deney No:14
Standart pil gerilimini hesaplamak için, hem katot hem de
anotta gerçekleşen yarı tepkimelere ait indirgenme
gerilimlerinin farkı alınmalıdır. Buna göre anotta gerçekleşen
yarı tepkime de indirgenme olarak yazılırsa,
(indirgenme gerilimi)
olur ve standart pil gerilimi,
olarak bulunur.
Deney No:14
Deney No:14
Deneyin Yapılışı
Dört behere sırasıyla, 1M CuSO4, 1M ZnSO4, 0,5M CuSO4 ve
0,5M ZnSO4 ile doldurulur. Her bir çözeltini sıcaklıkları
kaydedilir. Tuz köprüsü oluşturmak için bir U boru içerisine
Doymuş KCl ve agar-agar doldurulur ve uçları cam pamuğu ile
kapatılır. Bakır elektrot 1M CuSO4 çözeltisine ve çinko elektrot
1M ZnSO4 çözeltisine daldırılarak şekildeki düzenek hazırlanır.
Akım-gerilim ölçer (avometre) ile değer okunur.
Veriler: