Transcript PBL-1 16-19 Nisan

MDN 2016 MADENCİLİKTE TEMEL MÜHENDİSLİK PRATİĞİ (PBL)
PBL – 1
Prof. Dr.Turgay ONARGAN
Öğr. Gör. Dr. Özge GÖK
TEMEL KONULAR
Madde
Saf (Arı) Maddeler
Element
Bileşik
(Kütle, hacim ,eylemsizlik)
Saf Olmayan Maddeler
Homojen
Karışım
(Çözelti)
Heterojen
Karışım
1. Emülsiyon
2. Süspansiyon
3. Aeresol
TEMEL KONULAR
Saf Olmayan Maddeler
Homojen
Karışım
(Çözelti)
Tuzlu Su
Alkol-Su
Hava
Lehim
Çelik
Petrol
Heterojen
Karışım
Yağ-Su
Sis
Nişasta-Su
Kum-Talaş
TEMEL KONULAR
Saf (Arı) Maddeler
Element
Atom
Demir (Fe)
Bakır (Cu)
Altın (Au)
Gümüş (Ag)
Civa (Hg)
Hidrojen (H)
Bileşik
Molekül
Oksijen Gazı (O2)
Hidrojen Gazı (H2)
Azot Gazı (N2)
Su (H2O)
Tuz (NaCl)
Şeker (C6H12O6)
Asit (H2SO4)
Baz (NaOH)
ELEMENT VE BİLEŞİK
ELEMENT VE BİLEŞİK
ELEMENT VE BİLEŞİK
ELEMENT VE BİLEŞİK
KİMYASAL TEPKİMELER
Bir maddenin farklı maddelere ayrışmasına ya da farklı maddelerin
etkileşerek
yeni maddeler oluşturmasına kimyasal tepkime
(reaksiyon) denir.
Kimyasal tepkimeler, olaya giren maddelere ait taneciklerin
(molekül, atom yada iyon) çarpışmaları ile gerçekleşirler. Enerjileri
yeterli olan taneciklerin çarpışmaları sonucunda kimyasal bağlar
koparak moleküller atomlarına dağılır ve atomlar yeniden
düzenlenerek farklı maddeler oluştururlar. Tepkimelerin sembol ve
formüllerle gösterilmesine ise tepkime denklemleri adı verilir.
C
+
O2 
CO2
KİMYASAL TEPKİMELER
Kimyasal bir tepkimede; korunan nicelikler şunlardır ;
-
Atomların türü ve sayısı
Toplam kütle (Kütle değişimi önemsizidir.)
Toplam elektriksel yük
Toplam enerji
Atomların çekirdek yapıları (Proton ve nötron sayıları)
Değişen nicelikler şunlardır ;
-
Molekül sayısı (Mol sayısı)
Gaz tepkimelerinde hacim (Basınç ve sıcaklık sabit)
Gaz tepkimelerinde basınç (Hacim ve sıcaklık sabit)
Ancak mol sayısının korunduğu tepkimeler de vardır.
KİMYASAL TEPKİMELER
1. Yanma Tepkimeleri
Bir maddenin oksijenle verdiği tepkimelerdir. Yanma tepkimesi için:
yanıcı madde, hava(oksijen), tutuşma sıcaklığı gerekir. Organik
bileşiklerden genel olarak CxHy formülü ile gösterilirler. Yapılarında
C ve H’ın yanı sıra O, S, N ve halojen (F, Cl, Br, I) bulunduran
organik bileşikler de vardır.
Organik bir bileşiğin yanması sonucunda: CO2 oluşması bileşiğin C
içerdiğini, H2O oluşması bileşiğin H içerdiğini, SO2 oluşması
bileşiğin S içerdiğini, NO2 oluşması bileşiğin N içerdiğini kanıtlar.
CS2 + 3O2  CO2 + 2SO2
C4H10 + 13/2 O2  4CO2 + 5H2O
KİMYASAL TEPKİMELER
2. Sentez (Birleşme) Tepkimeleri
Birden fazla maddenin birleşerek tek bir ürün oluşturduğu tepkimelerdir.
Bu olayda yan ürün oluşmaz.
CaO + CO2  CaCO3
H2 + Cl2  2HCl
3. Analiz (Ayrışma) Tepkimeleri
Bir bileşiğin kendinden daha basit yapılı maddelere ayrıştırılması
tepkimeleridir. Elektroliz yolu ile ya da ısı alarak ayrışan maddeler vardır.
MgCO3
ısı
 MgO + CO2
elektroliz
H2O

H2 + 1/2 O2
KİMYASAL TEPKİMELER
4. Yer Değiştirme Tepkimeleri
Aktif olan bir elementin, kendinden daha az aktif olan (pasif) bir
elementle
yer
değiştirmesi
ile
gerçekleşen
tepkimelerdir.
2HCl + S  H2S + Cl2
Al2O3 + 2Fe  Fe2O3 + Al
Çökelme ve nötrleşme tepkimeleri de yer değiştirme tepkimeleridir.
2FeCl3 (suda) + 3H2S (g)  Fe2S3(k) + 6HCl(suda)
Çökelme:
AgNO3 (suda) + NaCl (suda)  AgCl (k) + NaNO3 (suda)
Nötrleşme:
H2SO4 (suda) + 2NaOH (suda)  Na2SO4(suda) + 2H2O(s)
PROBLEM-1
Çinko gümüş renginde bir metal olup, bakır ile karıştırılarak pirinç
alaşımının yapımında kullanılır. Demir metali çinko ile kaplanarak
korozyondan korunur. 23,3 g Zn kaç mol Zn eder? (Zn: 65,39 g.mol-1)
PROBLEM-2
X(OH)2 + 2HCl  XCl2 + 2H2O
Tepkimesine göre 0,5 mol HCl harcandığında 52 g XCl2 bileşiği oluşuyor.
Buna göre X elementinin atom kütlesi kaçtır? (Cl: 35,5 g.mol-1)
PROBLEM-3
25 g CaCO3 bir miktar HCl çözeltisi ile;
CaCO3 + HCl  CaCl2 + H2O + CO2
Denklemine göre tepkimeye giriyor. Tepkime sonunda (Ca: 40, O: 16, C:
12 g.mol-1)
a. Kaç mol CaCl2 katısı oluşur?
b. N.Ş.A da kaç litre CO2 gazı oluşur?
PROBLEM-4
Saf olmayan 6 g Mg tozu üzerine H2SO4 çözeltisi eklendiğinde N.Ş.A’da
2,24 L H2 gazı oluşuyor. Buna göre Mg’nin saflık yüzdesi kaçtır?
(Mg: 24 g.mol-1)
PROBLEM-5
Kükürt kömürde bulunan bir ametaldir. Kömür yandığı zaman kükürt,
kükürt dioksite ve daha sonra sülfürik aside dönüşür, bu da asit
yağmurlarına neden olur. 16,3 g S kaç atom içerir? (S: 32,07 g.mol-1)
PROBLEM-6
Albit (Sodyumlu feldspat) minerali kütlece %8,78 Na, %10,3 Al, %32,06 Si,
%48,06 O içerir. Albit mineralinin kaba (basit) formülü nedir? (Al: 27 g.mol-1,
Na: 23 g.mol-1, Si: 28 g.mol-1)
Cevap: 100 g örnekte 8,78 g Na, 10,3 g Al, 32,06 g Si ve 48,86 g Oksijen
var. Elementlerin mol sayılarını bulalım.
Kütle,g
Na
Al
Si
O
8.78
10,3
32,06
48,86
10,3/27
32,06/28
48,86/16
Mol sayısı, 8,78/23
Mol oranı, 0,382/0,381=1 0,381/0,381=1 1,14/0,381=3 3,05/0,381=8
Kaba formül : NaAlSi308
PROBLEM-7
Bir mineralin analiz sonuçları %38,07 Al2O3 , % 17,70 K2O, %10,46 CaO,
%33,77 SiO2 olduğuna göre bu mineralin deneysel formülünü bulunuz. (Ca: 40
g.mol-1, K: 39 g.mol-1)
Cevap: Taslak formül aAl2O3, bK2O, cCaO, dSiO2 a,b,c,d sayıları tam sayı
olarak bulunur.
Kütle,g
Mol sayısı
Al2O3
38,07
38,07/102
0,3732
0,3732/0,1868
2
K2O
17,70
17,70/94
0,1883
0,1883/0,1868
1
2Al2O3.K2O.CaO. 3SiO2 = K2CaAl4Si3O14
CaO
10,46
10,46/56
0,1868
SiO2
33,77
33,77/60
0,5628
0,1868/0,1868 0,5628/0,1868
1
3
PROBLEM-8a
Bir deneyde 169 g kromit cevheri, 298g potasyum karbonat, 75,5 g O2 kapalı
ortamda ısıtılmış ve 194 g K2CrO4 elde edilmiştir. Bu tepkimeyi anlatan
kimyasal reaksiyonu yazınız.
Cevap: Potasyum Kromat, K2CrO4, kromit cevheri (FeCrO4) ile potasyum
karbonat ve oksijenin yüksek sıcaklıklarda reaksiyonu sonucu oluşur:
4FeCr2O4(s) + 8K2CO3(s) + 7O2(g) 8K2CrO4(s) + 2Fe2O3(s) + 8CO2(g)
PROBLEM-8b
Bir deneyde 169 g kromit cevheri, 298g potasyum karbonat, 75,5 g O2 kapalı
ortamda ısıtılmış ve 194 g K2CrO4 elde edilmiştir.
Potasyum kromatın yüzde verimini hesaplayınız. (Mol ağırlıkları: (g/mol):
FeCr2O4, 223,84; K2CO3(s), 138,21; K2CrO4(s), 194,19; Fe2O3,159,69)
Cevap:
4FeCr2O4(s) +
0.76 mol
-0.76 mol
0
8K2CO3(s) +
2.16 mol
-1.52 mol
0.64 mol
7O2(g) 8K2CrO4(s) +2Fe2O3(s) + 8CO2(g)
2.36 mol 0.99 mol
-1.33 mol 1.52 mol
1.03 mol -0.53 mol
Reaksiyona giren reaktiflerin miktarlarından yola çıkılarak molleri
hesaplanır. Sınırlayıcı reaktifin kromit olduğu görülmektedir. Verilen
miktarlarda reaktifler reaksiyona sokulduğunda 1.52 mol potasyum
kromat oluşması gerekirken 0.99 mol oluştuğu soruda belirtilmektedir. Bu
durumda yüzde verimi aşağıdaki gibi hesaplanmaktadır:
%Verim =0,99x100/1,52 = %65’tir.