Temel Kimya Yasaları ve Kimyasal Tepkimeler

Temel Kimya Yasaları ve Kimyasal Tepkimeler

--------------------------------------------------------------------------------



Temel Kimya Yasaları ve Kimyasal Tepkimeler




A KÜTLENİN KORUNUMU YASASI (LAVOISIER YASASI)

Kimyasal olaylara giren maddelerin kütleleri toplamı oluşan ürünlerin toplamına eşittir Buna göre:
X + Y  Z + T tepkimesinde X ve Y girenler (reaktif) olup, Z ve T (ürünler)’ye kütlece eşittir
Kimyasal maddelerin kütleleri atom sayıları ile orantılı olduğundan tüm kimyasal tepkimelerde atom sayıları korunur
a
Örn; 1 mol C atomu 12 gram, 1 mol O2 molekülü 32 gramdırBuna göre 1 mol C atomu 44 gram olur
C + O2  CO2
12 gram + 32 gram  44 gram

B SABİT ORANLAR YASASI (PROUST YASASI)
Bir bileşikteki elementlerin
a) Kütlelerinin oranı
b) Kütlece yüzde bileşimi sabittir

Örn; Al=27, S=32 olduğuna göre Al2S3 bileşiğinde:
Mol sayıları oranı : nAl = 2 Kütleleri oranı : mAl = 227 = 9 ‘dır
nS = 3 mS = 332 16
9 gram Al + 16 gram S = 25 gram bileşik oluşturur
25 gram bileşikte 9 gram Al, 16 gram S vardır
100 gram bileşikte 36 gram Al, 644 gram S vardır
Bileşikte kütlece %36 Al, %64 S vardır

C KATLI ORANLAR YASASI (DALTON YASASI)

İki element aralarında iki bileşik oluşturuyorsa, bu elementlerden birinin sabit miktarları ile birleşen diğer elementin değişen miktarları arasında basit bir oran vardır

Örn; NO2 – N2O4 bileşik çiftinde:
a) Aynı miktar N ile birleşen O kütleleri arasında
2/ NO2 = N2O4 = 4
1/ N2O5 = N2O5 5
b) Aynı miktar O ile birleşen N kütleleri arasında
5/ NO2 = N5O10 = 5
2/ N2O5 N4O10 4

D HACİM ORANLARI YASASI (GAY – LUSSAC YASASI)

a) Kimyasal bir tepkimeye giren gazlarla, tepkimede oluşan gaz halindeki ürünlerin aynı koşullarda (aynı sıcaklık ve basınç) hacimleri arasında sabit bir oran vardır
b) Aynı koşullarda gazların hacimleri mol sayıları ile doğru orantılıdır

Örn; H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) tepkimesine göre, 1 mol H2 1 mol Cl2 ile birleşerek 2 mol HCl oluştururHacimler mol sayıları ile doğru orantılı olduğundan, aynı olayı anlatmak için “1 hacim H2 gazı, 1 hacim Cl2 gazı ile birleşerek eşit koşullarda 2 hacim HCl gazı oluşturur” İfadesi de kullanılabilir
Aynı şekilde, N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) tepkimesine göre 1 hacim azot gazı 3 hacim hidrojen gazı ile birleşerek eşit koşullarda 2 hacim NH3 gazını oluşturur diyebiliriz




KİMYASAL TEPKİMELER


a) Bir maddenin farklı maddelere ayrışmasına ya da farklı maddelerin etkileşerek yeni maddeler oluşturmasına kimyasal tepkime (reaksiyon) denir
b) Kimyasal tepkimeler, olaya giren maddelere ait taneciklerin (molekül, atom ya da iyon) çarpışmaları ile gerçekleşirlerEnerjileri yeterli olan taneciklerin çarpışmaları sonucunda kimyasal bağlar koparak moleküller atomlarına dağılır ve atomlar yeniden düzenlenerek farklı maddeler oluştururlarKimyasal tepkime, kimyasal değişim ve kimyasal olay eş anlamlıdırTepkimelerin sembol ve formüllerle gösterilmesine ise tepkime denklemleri adı verilir

Örn; Karbon + Oksijen  Karbondioksit tepkimesi
C + O2  CO2 şeklinde gösterilir
c) Yanma, paslanma (oksitlenme), nötürleşme, mayalanma, fotosentez, çökelme gibi olaylar kimyasal değişime örnek olarak verilebilir
d) 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

Örn; 1H2(g) + 1Cl2(g)  2HCl(g) gibi
S=32, O=16 ise aşağıdaki tepkimede korunan ve değişen nicelikler şöyledir:
2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g) + ısı
Kütle : 128gr 32gr 160gr Korunur
Mol sayısı : 2 1 2 Korunmaz
Molekül sayısı : 2N0 N0 2N0 Korunmaz
Mol atom sayısı : 6 2 8 Korunur
Aynı koşullarda hacim : 2V V 2V Korunmaz


KİMYASAL TEPKİMELERİN SINIFLANDIRILMASI

A) ÖZELLİKLERİNE GÖRE :

1 Yanma Tepkimeleri

• Bir maddenin oksijenli verdiği tepkimelerdir
Yanma tepkimesi için: yanıcı madde, hava(oksijen), tutuşma sıcaklığı gerekir
Bu 3 faktörden birinin eksikliği yanmayı durdururCO2 gazının yangın söndürücü olmasının nedeni özkütlesinin havadan büyük olması ve yanıcı olmamasıdır
• Organik bileşikler yanarlar
Organik bileşiklerden yapılarında yalnız C ve H bulunduranlara hidrokarbon denirGenel olarak CxHy formülü ile gösterilirlerYapılarında 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 kanıtlarOksijen havadan geldiği için bileşikte oksijen bulunup bulunmadığı ürünlerin türüne bakarak anlaşılmaz
CS2 + 3O2  CO2 + 2SO2
C4H10O3 + 13 O2  4CO2 + 5H2O
2
C4H10O3 + 5O2  4CO2 + 5H2O
CS2’de C ve S olduğundan ürünler CO2 ile SO2’dirC4H10’da C ve H olduğundan ürünler CO2 ve H2O’durC4H10 ile C4H10O3’ün yanma ürünleri aynıdırAncak oksijenin bir kısmı bileşik tarafından karşılandığından C4H10O3’ü yakmak için daha az miktarda oksijen yeterli olur
• ¤¤¤¤llerin oksijenle birleşmesi paslanma ya da oksitlenme olarak bilinirBu tür tepkimelere yavaş yanma da denir
3Fe + 2O2  Fe3O4

2 Sentez (Birleşme) Tepkimeleri

Birden fazla maddenin birleşerek tek bir ürün oluşturduğu tepkimelerdirBu olayda yan ürün oluşmaz
CaO + CO2  CaCO3
H2 + Cl2  2HCl
C2H4 + H2  C2H6

3 Analiz (Ayrışma) Tepkimeleri
Bir bileşiğin kendinden daha basit yapılı maddelere ayrıştırılması tepkimeleridirElektroliz yolu ile ya da ısı alarak ayrışan maddeler vardır
ısı
KClO3  KCl + 3 O2
2
ısı
2HgO  2Hg + O2
ısı
MgCO3  MgO + CO2
elektroliz
H2O  H2 + 1 O2
2

4 Yer Değiştirme Tepkimeleri

• Aktif olan bir elementin, kendinden daha az aktif olan (pasif) bir elementle yer değiştirmesi ile gerçekleşen tepkimelerdir
H2S + Cl2  2HCl + S (Anyonların yer değiştirmesi)
Fe2O3 + Al  Al2O3 + 2Fe (Katyonların yer değiştirmesi)
• Sulu çözelti tepkimelerinin birçoğunda ise anyon ve katyonların her ikisi de yer değiştirir
Çökelme ve nötrleşme tepkimeleri de yer değiştirme tepkimeleridir
Fe2S3 (k) + 6HCl (suda)  2FeCl3 (suda) + 3H2S (g)
Çökelme:
AgNO3 (suda) + NaCl (suda)  AgCl (k) + NaNO3 (suda)
Nötrleşme:
H2SO4 (suda) + 2NaOH (suda)  Na2SO4 (suda) + 2H2O (s)
• Organik bileşiklerde de yer değiştirme tepkimeleri vardır
CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl

5 İyonik Tepkimeler

Sulu çözeltilerde gerçekleşen tepkimeler iyonların etkileşmesine dayanır ve tepkime ürünlerinden biri çökerek (çökelme), sıvı (nötrleşme) ya da gaz halinde ortamdan ayrılabilirİyonik tepkimelerde sadece tepkimeye giren iyonlar gösterilirBöyle denklemlere net iyon denklemi denir
Nötrleşme: H+ (suda) + OH- (suda)  H2O (sıvı)
Çökelme: Ag+ (suda) + Cl-  AgCl (katı)
Zn (k) + 2H+ (suda)  Zn+2 (suda) + H2(g)

B) ENERJİ DEĞİŞİMLERİNE GÖRE:

1 Ekzoterm Tepkimeler

Oluşumu sırasında dışarıya enerji (ısı-ısşık) veren tepkimelerdirYanma tepkimeleri çoğunlukla ekzoterm tepkimelerdir
C + O2  CO2 + ısı
H2 + 1 O2  H2O + ısı
2
Na + 1 Cl2  NaCl + ısı

2 Endoderm Tepkimeler

Oluşumu sırasında dışarıdan enerji alan tepkimelerdir
C + H2O + ısı  CO + H2
2N2 + O2 + ısı  2N2O
• Isı bakımından bir kapta ekzoterm bir tepkime gerçekleşiyorsa sistemin sıcaklığında artış olur; endoterm bir tepkime gerçekleşiyorsa sistemin sıcaklığında azalma olur

C) MADDELERİN FİZİKSEL DURUMUNA GÖRE:

1 Homojen Tepkimeler

Tepkimeye girenlerle ürünler aynı fazdadır
2CO (g) + O2 (g)  2CO2 (g)
H2 (g) + F2 (g)  2HF (g)
Fe (k) + S (k)  FeS (k)

2 Heterojen Tepkimeler

Tepkimedeki maddeler farklı fazlardadır
C(k) + O2 (g)  CO2
Zn (k) + 2HCl (suda)  ZnCl2 (suda) + H2 (g)

D) ELEKTRON ALIŞVERİŞİNE GÖRE:

1 Redoks (İndirgenme – Yükseltgenme) Tepkimeleri

Bu tür tepkimelerde elektron alışverişi ve değerlik değişmesi vardır
Zn0 (k) + 2H+ (suda)  Zn+2 (suda) + H20 (g)
C0 (k) + O2 (g)  C+4O2-2 (g)

2 Redoks Olmayan Tepkimeler

Bunlarda elektron alışverişi, değerlik değişmesi yoktur
Ag+1(NO3)-1 + Na+Cl-  Ag+Cl- + Na+(NO3)-

E) GERİ DÖNÜŞÜNE GÖRE

1 Tersinir Olmayan Tepkime

Girenlerin tamamen ürüne dönüştüğü tepkimelerdirOrganik maddelerin yanması, çökelme, kuvvetli asit ve bazların nötrleşmesi böyle tepkimelerdirTek yönlü olarak gösterilirler
C2H5OH + 3O2  2CO2 + 3H2O

2 Tersinir Tepkime

Ürünlerin kendi aralarında etkileşip girenleri oluşturduğu tepkimelerdir Çift yönlü olarak gösterilirler
CO2 (g) + H2 (g)  CO (g) + H2O (g)



F)VERİMLERİNE GÖRE:

1 Artansız Tepkime

Tepkimeye giren maddelerin tümü tamamen tükenir

2 Tüm Verimler Gerçekleşen Tepkime

Tepkimeye giren maddelerin en az biri tamamen tükenirBöyle tepkimelerde tepkimeye giren maddelerden ortamda daha düşük oranda bulunan tamamen tükenirArtansız tepkimeler tam verimle gerçekleşen tepkimelerdir

3 Düşük Verimle Gerçekleşen Tepkime

Tepkimeye giren maddelerin hepsinden artar

TEPKİME DENKLEMLERİNİN DENKLEŞTİRİLMESİ

Kimyasal tepkimelerin sembol ve formüllerle gösterilmesine tepkime denklemleri denirAtomların türü ve sayısı korunduğundan, denklemin iki tarafındaki elementlerin eşitlenmesi için maddelerin başında gerekli katsayılar bulunmalıdır

Örn; C3H8 gazı O2 ile yanarak CO2 ile H2O oluştururTepkimede yer alan maddelerin en küçük tamsayılarla denkleştirilmesi sonucunda O2’nin katsayısı ne olur?
C3H8 + O2  CO2 + H2O
tepkimesinde tepkimeye giren C3H8’i 1 mol alırsak:
• C sayılarının eşit olması için CO2’nin başına 3 katsayısı getirilir
• H sayılarının eşit olması için H2O’nun başına 4 katsayısı getirilir
• Bu durumda ürünlerde 10 mol O atomu bulunduğuna göre, tepkimeye giren O2’nin de 5 mol olması gerekir
O halde tepkimenin denkleşmiş hali:
C3H8 + 5O2  3CO2 + 4H2O şeklindedir

BİLEŞİK FORMÜLLERİNİN BULUNMASI

Bileşik formülleri basit formül ve molekül formülü olmak üzere iki türlüdür:

A) Basit (Ampirik) Formül

• Basit formül, bir bileşikteki elementlerin türünü ve atom sayılarının oranını gösterir
• CH2, CH2O, NO2 gibi
• Basit formül bulmak için:
Bir bileşikteki elementlerin kütlece yüzde bileşimi (ya da sabit kütle oranı) ile elementlerin atom kütlelerini (ya da atom kütleleri arasındaki oranı) bilmek yeterlidir


Örn; X ve Y’den oluşan bir bileşikte sabit kütle oranı 7 ise, bileşiğin basit
3
formülü nedir? (X=14, Y=12)
Atom sayılarını bulmak için verilen element kütleleri atom kütlelerine bölünür
nx = 7 = 0,5 ny = 3 = 0,25
14 12
değerleri yerlerine yazıldığında X0,5 Y0,25 bulunurBu bileşikte katsayılar 0,25’e bölünerek kısaltılır ve basit formül X2Y bulunur

B) Molekül Formülü

• Bir bileşikteki elementlerin türünü ve atom sayılarını gösterirBasit formülün uygun katsayısı ile genişletilmesiyle bulunur
C2H6O2, C6H12O6 gibi
• Molekül formülünü bulmak için

a Yanma Tepkimelerinde:

• Ürünlerin mol sayıları
• Yanan maddenin ve O2’nin mol sayıları
nicelikleri bilinmelidirBöylece tepkime eşitlenerek 1 mol bileşikteki elementlerin atom sayıları bulunur

b Kütlece Bileşim Verilen Örneklerde:

• Elementlerin kütlece yüzde bileşimi (sabit kütle oranı)
• Elementlerin atom kütleleri
• Bileşiğin mol kütlesi (ya da örneğin özkütle gibi bileşiğin mol kütlesinin bulunmasını sağlayan veriler)
nicelikleri bilinmelidir
Bileşiğin mol kütlesi biliniyorsa 1 mol bileşikteki elementlerin atom sayıları da bulunur

Örn; CXHYO2 bileşiğinin 0,2 molü 1 mol O2 ile tam yanarak 0,8 mol CO2 ile 0,8 mol H2O oluşturuyorBu organik bileşiğin molekül formülü nedir?
Tepkime ile ilgili verilerden yararlanarak 1 mol CXHYO2 ‘nin yanma tepkimesindeki katsayılar bulunur
0,2 mol 1 mol 0,8mol 0,8 mol
CXHYOZ + O2 CO2 +H2O
1 mol 5 mol 4 mol 4 mol
1 mol CXHYOZ için denkleşmiş haldeki yanma tepkimesi şöyledir:
1 CXHYOZ + 5O2  4CO2 + 4H2O
Atom sayıları eşitlendiğinde x = 4, y = 8, oksijen sayıları eşitlendiğinde
Z + 10 = 8 + 4’den z = 2 bulunur
Bu değerler 1 mol bileşikteki atomların katsayıları olduğundan molekül formülü C4H8O2 olur