Deney Yapalım: Ocak 2013

Amaçlar
Bu üniteyi çalıştıktan sonra;
• mol kavramını pekiştirici deney önerileri ile tanışacak,
• yoğunluk kavramının temel hatlarını açıklığa kavuşturucu nitelikte
deney önerileri ile tanışacak,
• maddenin gaz hali ile ilintili yasaları kavrayacak ve bu yasaları
doğrulayıcı tipik deney önerileri ile tanışacak,
• başta çözünme olgusu olmak üzere çözeltilerin bazı tipik özelliklerini
bilecek ve bu özellikleri açıklayıcı nitelikte deney önerileri
ile tanışacak,
• iletkenlik kavramını öğrenecek ve çeşitli elementlerle bileşiklerin
iletkenliklerine ilişkin aydınlatıcı deney önerileri ile tanışacak,
• çözeltilerin koligatif özelliklerini bilecek ve bu olguya ilişkin
açıklayıcı deney önerileri ile tanışacak,
• standard asit ve baz çözeltilerinin hazırlanmasına yönelik temel
işlemleri öğrenecek,
• gravimetrik ve titrimetrik nicel analize ilişkin deney önerileri
ile tanışacaksınız.
• önerilen tüm deneylerde hesaplamalar ve verilerin değerlendirilmelerine
ilişkin bilgiler edinecek,
• önerilen tüm deneylerde, deney sonuçlarını yorumlamayı öğreneceksiniz.
ÜNİTE 13
Kimya Deneyleri I
Yazar
Prof.Dr. D. Lale ZOR
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
İçindekiler
• Giriş 225
• Bakır Oksidin Hazırlanması ve Mol Kütlesi 225
• Katı, Sıvı ve Gazların Yoğunlukları 227
• Maddenin Gaz Hali 233
• Çözeltiler 239
• Gravimetrik Analiz Yöntemi İle Klorür Tayini 251
• Özet 253
• Değerlendirme Soruları 254
• Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar 256
Çalışma Önerileri
• Bu üniteyi çalışmadan önce Kimya kitabınızdaki Temel Kavramlar,
Kimyasal Reaksiyonlar ve Hesaplamalar, Maddenin Yoğun
Hali, Çözeltiler, Çözünürlük ve Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler,
Gazlar, Asitler ve Bazlar konularını (Ünite 1, 5, 6, 7, 11, 12,
13) gözden geçiriniz.
• Deneylerde başarılı olmak için Ünite 10, 11, 12'de açıklanan deneysel
tekniklerini gözden geçiriniz.
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
1. Giriş
Ünite 10 ve 11'de Kimyada denel çalışmalara yönelik temel işlemler ve bu işlemlerde
kullanılan belli başlı laboratuvar araç gereçlerinin tanıtılması amaçlanmıştı. Ünite
12'de ise, başlıca analiz ve sentez yöntemleri tanıtılmış ve bu yöntemlerin kullanımı
ile gerçekleştirilebilecek analiz ve sentez işlemlerine örnekler verilmişti.
Bu Ünite ve Ünite 14'de Kimya bilgisinin deneysel çalışmalarla pekiştirilmesi amaçlanmıştır.
Bu amaç doğrultusunda maddenin ve kimyasal reaksiyonların çeşitli
özelliklerini açıklayıcı deneylerin seçilmesine özen gösterilmiştir. Ayrıca, seçilen
deneylerin az sayıda kimyasal madde ve basit araç gereçlerle yürütülebilen türden
olmalarına da özen gösterilmiştir.
Bu Ünitede yer alan deneylerin aşağıda çerçevelenen genel profile uygun olarak sunulmalarına
çalışılmıştır.
• Genel Bilgiler: Deneylerin kavranmasını ve amacını netleştirici kısa ve özlü
temel bilgiler.
• Amaç: Deneyin amacına ilişkin kısa bir açıklama.
• Ön İşlem: Çoğu kez bu işleme gerek yoktur.
• İşlem: Deneyin yürüyüşüne ilişkin tüm bilgiler.
• Sonuç: Verilerin sunuluşu ve hesaplamalar.
• Tartışma ve Yorum:
• Sorular:
2. Bakır Oksidin Hazırlanışı ve Mol Kütlesi
Genel Bilgiler
Kimyanın temel yasalarından biri Dalton* tarafından ortaya konan "Sabit Oranlar
Yasasıdır". Bu yasaya göre, "bir bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında
sabit bir oran" söz konusudur. Örneğin, karbon dioksitte (CO2) karbon
kütlesinin oksijen kütlesine oranı daima 12/32 veya 3/8'dir. Yani bir mol karbon
dioksitte daima 32 gram oksijen ve 12 gram karbon bulunur.
Bu yasadan yararlanarak, bir bileşiği oluşturan elementlerden birinin mol kütlesi biliniyorsa,
ikinci elementin mol kütlesi hesaplanabilir.
Deney Önerisi 1
Bakırın Mol Kütlesinin Saptanması
Deneyin Amacı: Bu deneyde mol kütlesi bilinmeyen bir element (bakır) ile mol
kütlesi bilinen bir element olan oksijenin, reaksiyona girerek bakır oksit oluşturmaları
incelenmiştir. Deney sonuçlarının değerlendirilmesi sonucunda, bakıra
ilişkin mol kütlesinin hesaplanması amaçlanmıştır.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 225
* John Dalton: Kimyanın
öncülerinden bir İngiliz
bilim adamı (1766-1844).
Özellikle "Kısmi Basınçlar
Yasası" ve "Dalton
Atom Teorisi" ile ünlüdür.
!
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Araç, Gereç ve Malzemeler: Metal (bakır) plaka, derişik nitrik asit, kapaklı kroze ve
kroze maşası, kil üçgen, halka ve spor.
İşlem
• Porselen bir krozeyi kapağıyla birlikte ısıtılarak sabit tartıma getiriniz.
• Krozeye yaklaşık 1 gram bakır koyarak, 0,001 g duyarlıkta tartınız.
• Isıtma (buharlaştırma) düzeneğini Şekil 13.1'de görüldüğü gibi ve çeker
ocak içinde hazırlayınız.
• Krozeyi halka üzerindeki kil üçgene yerleştirerek, içine dikkatlice 5 mL derişik
nitrik asit ilave ediniz.
• Krozenin kapağını yarı aralık bırakacak şekilde kapatarak, tüm sıvının buharlaşmasını
sağlayacak şekilde kısık bek alevinde 15-20 dakika ısıtınız (asit
sıçramaları olduğunda ısıtmayı durdurmalısınız). Ardından krozeyi yaklaşık
10 dakika süreyle, şiddetli alevde ısıtınız.
• Isıtma işlemi tamamlanınca, krozeyi soğumaya bırakınız ve soğumuş krozeyi
kapağı ile birlikte 0,001 g duyarlıkta tartınız.
• Bu işlem sonunda bakır oksit (CuO) oluşmaktadır. Bakır oksit ve bakırın net
kütlelerini saptamak için, tartım değerlerinizden kapaklı krozenin kütlesini çıkarmalısınız.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçları
Tablo 13.1'de yer alan boş sütuna işleyiniz.
Hesaplamaları örneklemek üzere, deneyde kullanılan bakırın (Cu) 1,269 g olduğunu ve
deney sonucunda oluşan bakır oksitin (CuO) 1,584 g olduğunu varsayalım.
Buna göre,
CuO'in Kütlesi - Cu'ın Kütlesi = CuO'de Yeralan O'nin Kütlesi
1,584 - 1,269 = 0,315 g Oksijen
ve CuO oluşumu için 0,315 g oksijen harcanacaktır. Sabit oranlar yasasına uygun
olarak orantı kurulursa,
olmalıdır.
Bakır oksit bileşiğinde 1 mol oksijenle bir mol bakırın bileşmeleri söz konusu olduğundan,
yapılan bu hesapla bir mol bakırın kütlesi yani "bakırın mol kütlesi" saptanmış olmaktadır.
226 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
Şekil 13.1: Bakır oksit
(CuO) Hazırlanışı ve
Krozede Buharlaştırma
Tekniği
0,315 g Oksijen 1,269 g Bakırla birleşirse
16 g (1 mol) Oksijen Kaç gram Bakırla birleşir?
16 g Oksijenle birleşecek bakırın kütlesi = 16 (g) x 1,269 (g)
0.315 (g)
= 64.457 (g)
!
!
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
Bakırın gerçek mol kütlesi 63.54 gramdır. Buna göre (farazi) verilere dayanarak hesaplanan
molar kütle ile gerçek molar kütle arasında,
0,917 g yani % 1.44'lük bir yanılma payı olduğunu belirtmeliyiz.
Tartışma ve Yorum
• Bu deney nitrik asit varlığında ısıtılınca metal oksit verebilen birçok başka
metalin (Fe, Zn, Mn vb) mol kütlesini saptamak için de kullanılabilir.
• Bu deneydeki tüm hata, tartımlar ve işlemler sırasındaki kayıplardan kaynaklanır.
Zira bu deney bir "nicel analiz" örneğidir. Bu nedenle işlemler sırasında
çok küçük bir madde kaybı, mol kütlesinin çok hatalı hesaplanmasına neden
olur.
Bu durumu görmek üzere, yukarıda farazi verilerle yürütülen hesapları, 0.315 g
yerine 0.300 g oksijen harcanmış varsayarak yeniden yapınız.
Şayet oluşan bakır oksit bileşiğinin formülü Cu2O olsaydı, yukarıdaki hesaplar
yine geçerli olur muydu?
3. Katı, Sıvı ve Gazların Yoğunlukları
Genel Bilgiler
Bilindiği gibi yoğunluk* "bir maddenin kütlesinin birim hacmine bölünmesinden ortaya
çıkan büyüklük" diye tanımlanabilir.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 227
?
64.457 - 63.54
63.54
X 100 = 0,917 x 100
63.54
= 1.44 %
Kapaklı krozenin kütlesi (g)
Kapaklı kroze + bakırın kütlesi (g)
Bakırın net kütlesi (g)
Kapaklı kroze + bakır oksitin kütlesi (g)
Bakır oksitin net kütlesi (g)
16 gram (1 mol) oksijenle birleşen bakırın kütlesi (g)
Bakır mol kütlesinin gerçek değeri 63.54 g/mol
Bakır mol kütlesinin deneysel değeri g/mol
Hata yüzdesi
Tablo 13.1: Bakır Oksit Hazırlanışı Deneyine İlişkin Veriler ve Sonuçları
* Yoğunluk birimi olarak
genellikle g/mL (veya g/
cm3) kullanılır. Gazlar
için hacim birimi mL yerine
çoğu kez litredir.
!
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Öte yandan maddenin yoğunluğuna yönelik bir diğer büyüklük ise "özgül yoğunluk"
olarak bilinir. Özgül yoğunluk "bir maddenin yoğunluğunun, suyun yoğunluğuna bölünmesi
ile ortaya çıkan büyüklük" olarak tanımlanır ve birimsizdir.
Genellikle katıların yoğunlukları sıvıların ve gazların yoğunluklarından daha fazladır
ve yoğunluk sıcaklık ve basınca* bağımlı olarak değişiklik gösterir. Bu nedenle herhangi
bir maddenin yoğunluğu verilirken, yoğunluğun hangi sıcaklıkta ölçüldüğü mutlaka
belirtilir. Ancak basınç özel olarak belirtilmemişse, ölçümün atmosfer basıncı altında
yapıldığı varsayılır.
3.1. Suyun, Herhangi Bir Sıvı ve Herhangi Bir Katının
Yoğunluklarının Saptanması
Deney Önerisi 2
Suyun ve Bilinmeyen Bir Sıvının Yoğunluklarının Saptanması
Deneyin Amacı: Katı ve sıvıların yoğunluklarını saptamak için benzer yöntemler
kullanılır. Bu deneyde sırasıyla suyun, bilinmeyen bir sıvının ve bilinmeyen
bir katının yoğunluklarının aşağıda verilen genel yöntemle saptanması amaçlanmıştır.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Erlen (50 mL'lik), saf su, mezür (10 mL'lik), bilinmeyen
sıvı madde, termometre (0°-50° C aralıkta), bilinmeyen katı madde, hassas terazi
(0.0001 duyarlıkta), (metal parçaları veya katı nesneler).
İşlem
• Temiz bir erlene 30 mL su koyarak, içine termometreyi daldırınız ve ortamın
sıcaklığını dikkatle ölçünüz.
• Hassas terazide mezürün kütlesini saptadıktan sonra, beherdeki saf suyun
10 mL'si dikkatlice mezüre ilave ederek ve yeniden tartım yapınız.
• 10 mL suyun kütlesini, tartım verilerinden hesap ediniz ve bu verilerden
yararlanarak, suyun ölçülen sıcaklıktaki yoğunluğunu saptayınız.
Verilerin Sunuluşu
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçlarınızı,
Tablo 13.2'de yer alan boş sütuna işleyiniz.
228 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
Yoğunluk = Kütle
Hacim
(g)
(mL)
veya g
L
* Gazların yoğunlukları,
basınç değişimine çok duyarlıdır.
Fakat katı ve sıvıların
yoğunlukları basınç
farkından pek etkilenmezler.
!
!
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
Tartışma ve Yorum
• Bu deneylerdeki en büyük hata tartım ve hacim ölçmede kullanılan kapların
kirli veya ıslak olmasından kaynaklanır.
• Yoğunluğunu saptamak istediğiniz sıvı kolay buharlaşma özelliği gösteriyorsa
(buhar basıncı yüksekse), kütle ve hacim ölçümlerinde mutlaka kapalı
kaplar kullanılmalıdır (bu önlem hata yüzdesinin yüksek olmasına engel olacaktır).
Bilinmeyen sıvının özgül yoğunluğunu saptayınız.
Genellikle katı ve sıvıların yoğunlukları, sıcaklık arttıkça artma eğilimi gösterirler.
Bu durumun gerekçeli açıklaması nasıl olmalıdır?
Deney Önerisi 3
Bilinmeyen Bir Katının Yoğunluğunun Saptanması
İşlem
• Gelişigüzel şekli olan bir katının hacmini doğrudan ölçmek olası değildir. Bu
nedenle katıların hacimleri, kapladıkları su miktarından bulunur.
• Bir parça bilinmeyen metal (veya herhangi bir katı nesne) alarak, titizlikle
tartınız.
• Mezüre (10 mL'lik) bir miktar su koyarak, suyun hacmini dikkatlice okuyunuz.
• Mezürdeki suya tartımını yaptığınız katıyı özenle yerleştirdikten sonra, hava
kabarcıklarının çıkmasını bekleyip ve yeni ulaşılan su düzeyini okuyunuz.
• Mezürdeki suyun ilk düzeyi ile katı madde ilave edildikten sonraki düzeyi
arasındaki farktan, katı maddenin hacmini hesaplayınız.
• Bilinmeyen katı metal örneğinizin yoğunluğunu d = m/v bağıntısından yararlanarak
hesaplayınız.
• Tablo 13.3'te bazı metallerin yoğunluklarına ilişkin literatür değerleri verilmektedir.
Bulduğunuz denel yoğunluk değerlerini, bu tabloda verilenlerle kıyaslayarak,
bilinmeyen metal örneğinizin ne olduğunu ortaya çıkarınız.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 229
?
Mezürün kütlesi (g)
Mezür + 10 mL suyun kütlesi (g)
10 mL suyun net kütlesi (g)
Mezür + 10 mL bilinmeyen sıvının kütlesi (g)
Bilinmeyen 10 mL sıvının net kütlesi (g)
Ölçümlerin yapıldığı ortam sıcaklığı (°C)
Suyun yoğunluğunun literatür değeri (g/mL) 1 (g/mL)
Bilinmeyen sıvıya ilişkin yoğunluğun literatür değeri (g/mL)
Suyun deneysel olarak saptanan yoğunluğu (g/mL)
Bilinmeyen sıvının deneysel olarak saptanan yoğunluğu (g/mL)
Hata yüzdeleri
Tablo 13.2: Sıvıların Yoğunluklarının Saptanması Deneyine İlişkin Veriler ve Sonuçlar
Metal Yoğunluk
(g/mL)
Aluminyum (Al) 2.70
Gümüş (Ag) 10.5
Krom (Cr) 7.14
Bakır (Cu) 8.90
Altın (Au) 19.3
Demir (Fe) 7.86
Kurşun (Pb) 11.34
Magnezyum (Mg) 1.74
Civa (Hg) 13.55
Nikel (Ni) 8.90
Platin (Pt) 21.45
Kalay (Sn) 7.31
Çinko (Zn) 7.14
Tablo 13.3: Bazı Metallere
İlişkin Yoğunluk Değerleri
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Verilerin Sunuluşu
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçlarınızı
Tablo 13.4'te yer alan boş sütuna işleyiniz. Tablo 13.4 bilinmeyen bir metal
örneği ve bir katı nesne için düzenlenmiştir. Siz Tablo 13.4'ü örnek alarak, çalıştığınız
tüm metal ve katı örnekleri içerecek şekilde daha geniş bir tablo hazırlayınız.
Tartışma ve Yorum
• Hacim ölçümlerindeki hatalar, deneyin sonuçlarını doğrudan etkilemektedir.
Bu nedenle suyun düzeylerini belirlerken son derece dikkatli olmalısınız.
Katının hacmini belirlemek için sudan başka bir sıvı kullanılabilir mi?
Bu deneyden yararlanarak, bir altın parçasının saflığı hakkında fikir yürütülebilir
mi?
3.2. Gazların Yoğunluklarının ve Formül Kütlelerinin* Saptanması
Genel Bilgiler
Bilindiği gibi herhangi bir ideal gazın bir molü, normal koşullarda (0°C ve 1 atmosfer)
basınçta 22.426 litrelik bir hacim gösterir. Öte yandan ideal bir gazın normal koşullardaki
(N.K.) yoğunluğu ise, "bir mol ideal gaza ilişkin kütlenin, gazın normal koşullarındaki
hacmine bölünmesinden ortaya çıkan büyüklük" olarak ifade edilir.
İdeal gaz eşitliği, gazın formül kütlesi (veya mol kütlesi) veya yoğunluğu da içine
alacak şekilde yeniden yazılırsa, aşağıdaki ifadeler ortaya çıkar.
230 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
?
Bilinmeyen örnek metalin kütlesi (g) Katı nesnenin kütlesi (g)
Örnek metal yokken mezürdeki Katı yokken mezürdeki
su düzeyi (mL) su düzeyi (mL)
Örnek metal ilave edildikten sonra Katı nesne ilave edildikten
mezürdeki su düzeyi (mL) sonra mezürdeki su düzeyi (mL)
Örnek metalin hacmi (mL) Katı nesnenin hacmi (mL)
Örnek metalin yoğunluğu (g/mL) Katı nesnenin yoğunluğu (g/mL)
Tablo 13.4: Katıların Yoğunluklarının Saptanması Deneyine İlişkin Veriler ve Sonuçlar
* Birçok başka kaynakta
molekül ağırlığı veya formül
ağırlığı olarak da geçer.
Çoğu kez "mol kütlesi"
ile "molekül ağırlığı
(veya formül kütlesi)"
kavramları da karışır.
Bunlardan ilki tanım gereği
"bir mol maddenin
kütlesidir" ve
g/mol birimini taşır.
Diğeri ise bir
formül veya molekül biriminin
kütlesidir ve gerçekte
birimi akb olmasına
karşın kullanılmaz. Her
ikisi de "M" ile sembolize
edilirler ve nümerik değerleri
aynıdır.
?
PV = g
M
RT
PM = g
V
RT veya PM = d x RT
!
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
Normal koşullardaki (N.K) bir mol ideal gazın hacmi sadece gaz sabiti (R) ile °K
cinsinden sıcaklığın gaz için aşağıdaki eşitlikler geçerli olur.
N.K.'daki gaz hacmi = Rx273.15 = 22.426L
M = Gazın N.K.'daki yoğunluğu (g/L) x 22.426 (L)
Deney Önerisi 4
Potasyum Perkloratın Isıl Bozunma Reaksiyonu
Deneyin Amacı: Bu deneyde "Kütlenin Korunumu (*) Yasasının" yardımı ile gazların
yoğunluklarının ve formül kütlelerinin saptanabileceklerinin açıklanması
amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik olarak potasyum perkloratın (KClO3), mangandioksit
(MnO2) katalizörlüğünde gerçekleşen, ısıl bozunma reaksiyonu seçilmiştir.
Katı bir madde olan KClO3'ün ısıl bozunması ile, yapısındaki tüm oksijen O2
gazı olarak ayrışarak, geride sadece potasyum klorür kalmaktadır. Reaksiyon
denkleminden de görüldüğü gibi, bir mol KClO3'ün ısıl ayrışması sonunda bir
mol KCl ve 3/2 mol O2 oluşmakta ve reaksiyon stokiyometrik olarak yürümektedir.
Özetle bu deneyde amaç, bir gazın (O2 gazının) kütlenin korunumu yasasından
yararlanarak, ilkin N.K.'daki yoğunluğunun ve buna bağlı olarak formül kütlesinin
(M) saptanmasıdır.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Mangan dioksit (MnO2), potasyum perklorat (KClO3),
dereceli şişe veya silindir (500 mL'lik), plastik veya tercihen cam leğen (2 L'lik), termometre
(0°C-100°C), deney tüpü, spor, bunzen beki, cam boru.
İşlem
• Leğeni 3/4 oranında ve cam silindiri ise tam ağzından taşacak şekilde musluk
suyu ile doldurunuz.
• Temiz ve kuru bir deney tüpüne yaklaşık 0,1 g MnO2 ekledikten sonra tüpü
içindeki MnO2 ile birlikte tartınız.
• İçinde MnO2 içeren deney tüpüne yaklaşık 1 gram civarında KClO3 ilave
ederek, tüpü yeniden tartınız.
• İki tartımın farkından, tüpe ilave edilen KClO3'ün net kütlesini bulunuz.
• Şekil 13.2'de görülen düzeneği kurarak** tüpü ısıtmaya başlayınız (ısıtma
işlemi sırasında tüm düzenek kaçak gaz çıkışına elvermeyecek şekilde ayarlanmalıdır).
• Isıtma işleminde, deney tüpünü ilkin içindekiler çözünene dek hafif alevde,
ardından şiddetli alevde tutmalısınız.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 231
N.K.'daki
yoğunluğu = Gazın mol kütlesi
Gazın N.K.'daki hacmi
veya Gazın formül kütlesi
22.426 (L)
* Lavoisier Yasası olarak
da bilinen "Kütlenin Korunumu
Yasası", 1789 yılında
Lavoisier tarafından
ortaya konmuştur.
KClO3 (k)
Isı
Katalizör (MnO2)
3/2 O2 (g) + KCl(k)
N.K.' daki gaz yoğunluğu= M
RT
** Su dolu cam silindiri
ters çevirirken, su kaybı
olmasın diye elinizle ağzını
kapatınız. Tüpten gelen
bağlantı borusunun tam
üstüne, silindiri yerleştirdikten
sonra elinizi çekeceksiniz.
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
• Tüm gaz çıkışı (oksijen gazı) bittikten sonra, tüpün soğumasını bekleyip, tüpü
yeniden tartınız.
• Cam silindirde biriken oksijenin hacmini not ediniz.
• Topladığınız verilerden yararlanarak oksijen gazının formül kütlesini ve yoğunluğunu
hesap ediniz.
• Deney aracılığı ile ayrıca Lavoisier'in ortaya koyduğu Kütlenin Korunumu
Yasasını ispatlamak için, denklemin sağında ve solunda yer alan maddelerin,
toplam kütlelerini hesaplayınız.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçlarınızı,
Tablo 13.5'te yer alan boş sütuna işleyiniz.
Hesaplamaları örnek üzere başlangıçta 1,226 g KClO3 kullanıldığını ve deney sonunda
0,744 g KCl ile 0,368 L oksijen (O2) gazı oluştuğunu varsayalım. Ayrıca
oksijenin toplandığı kaptaki sıcaklığın 27°C (300°K) olduğunu varsayalım. Bu farazi
verileri kullanarak oksijenin formül kütlesini ve yoğunluğunu saptayalım. Kütlenin
Korunumu Yasasına göre oksijen gazının kütlesi, potasyum perklorat'ın kütlesi
ile potasyum klorür'ün farkından elde edilir.
232 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
Tüp ve katalizörün toplam kütlesi (g)
Tüp, katalizör ve KClO3'ün toplam kütlesi (g)
KClO3'ün net kütlesi (g)
Tüp, katalizör ve KCl kütlesi (g)
Toplanan O2'nin hacmi (L)
Toplanan O2'nin yoğunluğu g/L
Toplanan O2'nin hesaplanan mol kütlesi (g/mol)
Toplanan O2'nin hesaplanan formül kütlesi
Tablo 13.5: Potasyum Perkloratın Isıl Bozunmasına İlişkin Veriler ve Sonuçlar
Şekil 13.2: Gaz Yoğunluğu Tayin Düzeneği
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
1,226(g) - 0,744(g) = 0,482(g)
KCIO3'ün Kütlesi - KCI'nin Kütlesi = O2 Gazının Kütlesi
Öte yandan ideal gaz eşitliğini kullanarak reaksiyon sonunda toplanan 0,368 l O2
gazının, kaç mol O2'ye karşılık geldiğini bulabiliriz.
Bu sonuçlardan yararlanarak O2'nin formül kütlesini ve g/mol cinsinden mol kütlesini
bulabiliriz.
Bu durumda O2'nin formül kütlesi de 32,262 akb'dir. Bu verilerden yararlanarak
O2'nin N.K.'daki yoğunluğunu bulabiliriz.
Tartışma ve Yorum
Oksijenin N.K.'daki gerçek yoğunluğu "1,429 g/L" ve gerçek formül kütlesi "32
akb"dir. Verilen örneğin de ortaya koyduğu gibi özenli deney koşullarında (gaz kaçaklarının
önlenmesi ve tartımların duyarlı yapılması), bu yöntemin oldukça güvenilir
sonuçlar verdiği belirtilebilir.
Deney düzeyindeki değen ve cam silindirdeki sıvının, sudan başka bir sıvı olması
sakıncalı mıdır?
4. Maddenin Gaz Hali
Genel Bilgiler
Bilindiği gibi bir gazın hacmi, bağımsız değişkenler olan sıcaklık, basınç ve mol
sayısının bir fonksiyonudur.
V = f (n, T, P)
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 233
O2 Gazının N.K'daki
yoğunluğu = 32,262
22,426
= 1,438 g/L
0,01494 Mol O 0.482 Gram olursa
1 Mol O ?
2
2
O2 Mol kütlesi = 0,482 x 1
0,01494
= 32,262 g/mol
?
PV = nRT
n =PV
RT
= 1 x 0,368
0,0821 x 300
= 0,01494 molO2
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Bu bağımsız değişkenlerden herhangi ikisinin sabit tutulduğu durumlarda, gaz hacminin
üçüncü değişkene bağımlı olması söz konusudur. Gaz yasaları olarak bilinen bu bağıntılar,
deneyle kolayca gözlemlenebilirler.
4.1. Basınç – Hacim Bağıntısı
Bir gazın sabit sıcaklıktaki hacim - basınç bağıntısı "Boyle Yasası" (*) olarak adlandırılır.
Boyle Yasasına göre "n" ve sıcaklık (°K) sabit tutulduğunda, bir gazın basıncı
ile hacmi ters orantılıdır". Bu yasayı farklı bir şekilde ifade edersek "belirli bir miktar gazın,
belirli bir sıcaklıktaki hacmi ile basıncının çarpımı, daima sabit bir değer gösterir"
diyebiliriz.
Deney Önerisi 5
Boyle Yasasının Doğrulanması
Deneyin Amacı: Bu deneyle, Boyle Yasasının ortaya koyduğu basınç-hacim bağıntısının
incelenmesi amaçlanmıştır.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Gaz ölçüm tüpü, düzey ayarlama kabı (thistle tüpü),
barometre, spor, halka, pens, lastik tüp.
İşlem
• Şekil 13.3.'te görülen düzeneği** kurarak, düzeneğe uygun bir miktar su koyunuz.
• Oda sıcaklığını atmosfer basıncını (P1) ölçerek, not ediniz.
• Gaz ölçüm tüpü (kap A) ve düzey ayarlama kabı (kap B) arasındaki su düzeylerinin
değiştirilmesi için, düzey ayarlama kabını (kap B) aşağıya ve yukarıya
hareket ettiriniz.
• İlkin her iki kaptaki su düzeylerini eşitleyerek (L1 = 0), bu düzeye ilişkin gaz
hacmini (V1) ölçünüz.
• Kap A'da yeralan gazın basıncını yükseltmek (gazı sıkıştırmak) için, düzey
ayarlama kabını yükseltiniz. Bu işlemde düzeyler arasındaki mesafenin 500
mm'yi aşmasını (L2 > 500 mm) sağlayınız ve bu duruma karşılık gelen hacmi
(V2) ölçünüz.
Sıkıştırmanın yaratacağı basınç farkını (ΔP) hesaplamak için, ölçülen "L2" değeri
13.6'ya bölünür. V2 hacmindeki gazın toplam basıncını (P2) hesaplamak için ise,
bulunan basınç farkına (ΔP), mm Hg cinsinden atmosfer basıncı eklenir.
• Bu işlemde kap B, düzeyler arasındaki mesafenin 1000 mm'yi aşmasını sağlayacak
şekilde yükseltilerek L3 ve V3 değerleri ölçülür. Ölçülen L3 değerine
karşılık gelen basınç farkı ve toplam basınç (P3) değerleri bundan önceki işlemdeki
gibi hesaplanır.
234 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
P α 1V
ya da PV= Sabit
** Gaz ölçüm tüpünüz
yoksa, üst ucu lastik boru
ve mohr pensi ile kapatılmış
bir pipet kullanabilirsiniz.
Seviye ayarlama kabı
olarak bir huni kullanabilirsiz.
Şekil 13.3: Boyle Yasası
Düzeneği
L2
13.6
= P2 - P1 = ΔP
ΔP +P1 =P2
* Robert Boyle (1627-
1691), 1662 yılında, "sabit
sıcaklıkta bir gazın hacmi
ile basıncının çarpımının
sabit" bir değer olduğunu
ortaya koyan ünlü, İngiliz
bilim adamı.
!
!
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
• Kap A'da yeralan gazın basıncını azaltmak için, düzey ayarlama kabının düzeyini
indirmelisiniz. Bu işlemde düzeyler arasındaki mesafenin 500 mm'yi
aşmasını, yani kap A'ya kıyasla kap B'nin yaklaşık 500 mm daha aşağıda olmasını
sağlayarak V4 ve L4 değerlerini ölçünüz. Basınç farkını yine L4 değerini
13.6'ya bölerek bulunuz. Ancak bu kez, toplam basınçı (P4) hesaplamak
için bulduğunuz basınç farkını, atmosfer basıncından çıkarınız.
• Bu işlemde kap B, düzeyler arasındaki mesafenin 1000 mm'yi aşmasını sağlayacak
şekilde alçaltılarak, L5 ve V5 değerleri ölçülür. Ölçülen L5 değerine
karşılık gelen basınç farkı ve toplam basınç (P5), bir önceki işlemdeki gibi hesaplanır.
• Toplanan veriler dikey eksende basınç (mmHg) ve yatay eksende (1/Vml)
olmak üzere grafiğe geçirilir. Grafiğin eğimi hesaplanır.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçlarınızı,
Tablo 13.6'da yeralan boş sütunlara işleyiniz.
Tartışma ve Yorum
Şekil 13.4'te görüldüğü gibi, hacmin tersinin (1/V) basınca (P) karşı grafiğe geçirilmesi
ile bir doğru elde edilmesi, Boyle Yasasını doğrulamaktadır. Deneyde titiz
bir çalışma yürütmeniz halinde, sonuçlarınızdan bu tür bir doğru elde etmelisiniz.
Deney sonuçlarını grafiğe geçirirken neden basınca karşı hacim(V) yerine hacmin
tersi (1/V) tercih edilir?
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 235
L4
13.6
= ΔP = P1 - P4
P1 - ΔP = P4
Tablo 13.6: Sabit Sıcaklıkta, Basınç Hacim Bağıntısına İlişkin Veriler ve Sonuçlar
Atmosfer basıncı
(mm Hg)
Düzeylerarası
mesafe
L( mm)
Basınç farkı (ΔP)
L/13.6 (mm Hg)
Toplam basınç
(mm Hg)
Gazın hacmi
(mL)
P mm Hg x V mL P (mm Hg)
V mL
?
Şekil 13.4: Sabit Sıcaklıkta
Basınç Hacım Bağıntısı.
P
(1/V mL)
T = 20°C
mm
Hg
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
4.2. Hacim Sıcaklık Bağıntısı
Belirli bir miktar gazın sabit basınçtaki hacim-sıcaklık bağıntısını, ilk kez J.A.C. Charles*
ortaya koymuştur. Bu nedenle sözkonusu bağıntı "Birinci Charles Gay-Lussac Yasası"
veya sadece "Charles Yasası" olarak adlandırılır. Bu yasaya göre "belirli bir miktar (sabit
n) ve sabit basınçtaki bir gaza ilişkin hacim, daima sıcaklık (°K) ile orantılı bir değişim
göstermektedir".
V = Sabit x T ya da V/T = Sabit
İdeal gazlar Charles Yasasına tam olarak uyarlar, ancak gerçek gazlarda bu uyum
tam olmayabilir.
Deney Önerisi 6
Charles Yasasının Doğrulanması
Deneyin Amacı: Bu deneyde Charles Yasasının ortaya koyduğu, hacim-sıcaklık
bağıntısının incelenmesi amaçlanmıştır.
Araç Gereç ve Malzeme: Erlen (250 mL'lik), beher (1000 mL'lik), termometre (100 -
150°C'lik), mezür (100 mL'lik), benzen beki, spor, kıskaç, demir halka, amyant tel, tıpa,
su kabı.
İşlem
• Bir erleni delikli bir mantar tıpa ile kapatınız. Tıpanın deliğine 3 cm kadar
bir kısmı tıpanın altında ve yine 3 cm kadar bir kısmı tıpanın üstünde kalacak
şekilde bir cam boru geçiriniz (Bkz. Şekil 13.5).
• Erlenmayeri her tarafını su ile çevreleyecek şekilde su banyosuna daldırınız
ve su banyosunu alttan bek ile ısıtınız.
• Erlenmayeri kaynayan, su banyosu içinde 10 dakika beklettikten sonra, kaynar
suyun sıcaklığını ölçünüz (T1).
• Mantar tıpadaki cam borunun açık olan ağzını parmağınızla sıkıca kapatarak,
soğuk su** dolu bir kaba (kovaya) ters çevrilmiş olarak batırınız.
• Parmağınızı tüpün ağızından yavaşça çekerek, soğuk suyun sıcaklığı ile erlenmayer
içindeki havanın eşit sıcaklığa ulaşmasına dek erlenmayeri kovada
bu şekilde tutunuz. Yaklaşık soğuk suyun sıcaklığını (T2) ölçünüz.
• Kova içinde ters çevrilmiş erlenmayere bir miktar su girmiştir. Erlenmayer hala
ters çevrilmiş bir durumda iken, erlenmayeri kova içinde yukarı aşağıya dikkatle
hareket ettiriniz ve içindeki su seviyesi ile kovadaki su seviyesi eşit olunca
parmağınız ile cam tüpü yeniden kapatınız.
• Erlenmayeri sudan ağzı kapalı olarak çıkarınız ve içinde biriken suyun hacmini
ölçünüz (V3).
• Ölçülen su hacmi, (V3) erlenmayer içindeki gazın (havanın), sıcak ortamdan
(kaynar su, T1) soğuk ortama (soğuk su, T2) geçmesi nedeniyle hacmindeki
azalmaya karşılık gelir.
236 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
* J.A.C. Charles (1746-
1823) Gazlar ile ilgili araştırmalar
yapan Fransız fizikçisi
Şekil 13.5: Hacim-Sıcaklık
Bağıntısı Düzeneği
(Charles Yasası)
** Kovaya buz atarak, yeterince
soğuk su elde edebilirsiniz.
V1
T1
=V2
T2
!
!
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
• Erlenmayerin hacmini ölçmek için, önce mantar tıpanın seviyesine kadar su
doldurup, ardından bu suyun hacmini (V1) ölçünüz. Bu hacim gazın kaynayan
su sıcaklığındaki hacmine eşittir.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçlarınızı
Tablo 13.7'de yer alan boş sütunlara işleyiniz.
Tartışma ve Yorum
• Bu deneyde titiz bir çalışma yürütmeniz halinde, deney sonuçlarınızın
bağıntısına uygun olması gerekir. Deneye ilişkin en büyük hata payının sıcaklık
ölçümlerinden ve erlenmayere dolan su miktarından kaynaklanacağını
özellikle hatırlayınız.
• Bir gazın hacmi sıcaklık ile doğru orantılı olarak değiştiğine göre, sıcaklığa
karşı gazın hacmi grafiğe geçirildiğinde, Şekil 13.6'da görülene benzer bir doğru
elde edilmelidir. Doğrunun Y eksenini kestiği nokta, düşük sıcaklık bölgelerine
ektrapole edilirse, X eksenini - 273.15°K'de keser. Şayet yukarıdaki deneyde
daha fazla T ve V değerleri kaydedilse böyle bir grafik elde etmek, mümkün
olurdu. Yani denel verilerden yararlanarak, mutlak sıfırın değerini saptamak
mümkün olur.
4.3. Gazların Difüzyonları (Dağılmaları)
Genel Bilgiler
Gazlar, bulundukları kap içinde homojen bir dağılım göstermiyorlarsa, bu farkı giderecek
şekilde kabın içinde dağılma gösterirler. Bu olaya gazların "difüzyonu"
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 237
Tablo 13.7: Sabit Basınçta, Hacim-Sıcaklık Bağıntısına İlişkin Veriler ve Sonuçlar
T1
V 1
V 1
T1
= V 2
T2
(°K) = Kaynar suyun sıcaklığı T2 (°K) = Soğuk suyun sıcaklığı
= Gazın T 'deki hacmi
= Erlenmayerin hacmi
1 V 2 = Gazın T 'deki hacmi
= (Erlenmayerin hacmi –
2
içine dolan suyun
hacmi)
= V1 - V 3
Derece başına
hacım azalması
( V 1 - V 2)
T1 - T2
=
V3 = Soğuma nedeniyle
erlenmayere dolan
suyun hacmi V 2
V1
T1
= V2
T2
Şekil 13.6: Charles Sabit
Basınçta Hacim-Sıcaklık
Bağıntısı
-300 -200 -100 0 100
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
T °C
273.15
V
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
denir. Sabit sıcaklık ve basınçta bir gazın dağılım hızı, formül kütlesinin veya yoğunluğunun
kare kökü ile ters orantılıdır. Bu bağıntı ilk defa Graham* tarafından
ortaya konulduğundan "Graham Dağılım (Difüzyon) Yasası" olarak adlandırılır.
Bu ifadelerde "V" dağılım hızı "M "gazın formül kütlesine" ve d "yoğunluğa" karşılık
gelmektedir.
Deney Önerisi 7
Graham Difüzyon Yasasının Doğrulanması
Deneyin Amacı: Gaz halindeki NH3 ile gaz halindeki HCl reaksiyona girdiklerinde
beyaz bir tuz olan amonyum klorürü verir. Reaksiyon koşullarında amonyum
klorür, beyaz yoğun bir duman olarak gözlemlenir. Bu deneyde amaç, bir
cam tüpün bir ucundan HCl gazı diğer ucundan NH3 gazı göndererek, iki gazın
karşılaştıkları yeri saptamaktır. Zira iki gazın tam karşılaştıkları zaman oluşan
NH4Cl beyaz bir halka şeklinde gözlemlenebilmektedir.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Derişik NH4OH, derişik HCl, cam boru (30-50 cm
boy ve 1.5-2 cm çap), spor ve lastik (veya mantar tıpa 2 adet), damlalık (2 adet), cetvel
ve pamuk.
İşlem
• Cam boruyu yatay olarak bir spora yerleştiriniz.
• Bir parça pamuğa- siz derişik NH4OH damlatırken, arkadaşınızın da başka
bir pamuğa derişik HCl damlatmasını sağlayınız.
• Pamukları aynı anda tüpün birer ucuna yerleştirerek, ağızlarını tıpa ile kapatınız.
• Tüpün arkasına koyu renkli bir karton yerleştirerek, beyaz renkli bir duman
halkasının oluşumunu bekleyiniz. Yaklaşık 5-10 dakika sonra, beyaz dumanı
görebilirsiniz. Beyazlığın görüldüğü yeri cam kalemi ile işaretleyiniz.
• Pamuklarla işaretli yerin arasındaki mesafeleri ölçünüz.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
Bu deneyde sadece iki veri kullanarak, HCl ve NH3 gazlarının formül kütlelerinin
oranlarının saptanması sözkonusudur. Graham Difüzyon Bağıntısı kullanılarak,
aşağıdaki eşitlik yazılabilir ve bu eşitlikten NH3 ile HCl gazlarının formül
kütlelerine ilişkin orana denel olarak ulaşılabilir.
Bu deneyde NH4OH damlatılan pamuk ile işaretli yer arasındaki mesafe "NH3
'ün aldığı yol" ve HCl damlatılan pamuk ile işaretli yer arasındaki mesafe "HCl'in
aldığı yol" olarak kabul edilir.
238 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
* Thomas Graham (1805-
1869) Gazlarla ilgili araştırmaları
olan İngiliz bilim
adamı. V1
V2
= M2
M1
= d2
d1
NH3'ün Aldığı yol 2
HCl'in Aldığı yol 2 = HCl Formül kütlesi
NH3 Formül kütlesi
= MHCl
MNH3
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
Tartışma ve Yorum
Bu deney sonuçlarından, yoğunlukları (veya-formül kütleleri) yüksek olan gazların,
yavaş difüzyon gösterdiklerini, aksine yoğunlukları düşük gazların hızlı difüzyon gösterdiklerini,
yorumlayabiliriz.
Cam pamuğa damlatılan derişik NH4OH ve HCl'in gaz halinde ve HCl ve NH3'e
dönüşmesini nasıl açıklarsınız?
5. Çözeltiler
Genel Bilgiler
İki veya daha fazla sayıda bileşenin birbirleri içerisinde çözünerek oluşturdukları homojen
karışımlara "çözelti" denir. Çözücülerde yeralan bileşenlerden miktarı az olan "çözünen"
ve miktarı fazla olan ise "çözücü" olarak adlandırılır. Hem çözücüler hem de çözünenler,
katı, sıvı ve gaz halinde olabilirler. Ancak kimyada çözelti denince ilk akla
gelen tür, katı, sıvı ve gazların "sıvı" çözücüler içinde gerçekleştirdikleri çözeltilerdir. Bu
tür çözeltilere "sıvı çözeltiler" denir.
Çözeltilerde, belli miktar bir çözücü içinde çözünmüş olan madde miktarı "derişim"
olarak ifade edilir. Derişimleri ifade etmek için çeşitli derişim birimleri kullanılır.
Bunlar arasında en yaygın olarak kullanılan derişim birimlerinin başında
molarite (M), molalite (m), normalite (N), mol kesri (X), kütle yüzdesi (%k/k) ile
hacim yüzdesi (%v/v) sayılabilir. Tablo 13.8'de sözkonusu derişim birimlerinin tanımları
özetlenmektedir. Derişim birimlerinin birbirlerine çevrimlerini hatırlamak
üzere, 2.8 gram potasyum hidroksitin (KOH) 250 mL su içinde çözünmesiyle oluşan
çözeltinin derişimlerini hesaplayalım. Potasyum hidroksitin formül kütlesini 56
kabul edelim. Bu durumda KOH'ın mol sayısı 2.8/56 = 0.05 olacaktır. Buna göre çözeltinin
molalitesi (m)
olmalıdır. Bu çözünme işlemi sonunda seyreltik bir çözelti oluşacağı için, KOH
çözeltisine ilişkin yoğunluğun, suyun yoğunluğuna eşit olacağını yani "1" olacağını
varsayabiliriz. Bu varsayıma dayanarak çözeltiye ilişkin toplam kütlenin (250 +
2.8) = 252.8 gram ve toplam hacmin 0,2528 L olacağını kabul edebiliriz. Buna göre
çözeltinin molar derişimi,
olmalıdır. Bu çözeltide KOH'ın mol sayısı ile eşdeğer sayısı eşit olacağından, çözeltinin
normalitesi de yine 0.1978 N olmalıdır. Çözeltinin kütle yüzdesi,
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 239
?
Normalite
(N)
Eflde€er Çözünen
Litre Çözelti
Mol Çözünen
Mol Toplam
Kütle
Yüzdesi
(%k/k)
Gram Çözünen
Gram Çözelti
Hacim
Yüzdesi
(%v/v)
mL Çözünen
mL Çözelti
Mol Kesri
Xi
Molarite
(M)
Mol Çözünen
Litre Çözücü
Molalite
(m)
Mol Çözünen
Kg Çözücü
x 100
x 100
Tablo 13.8: Derişim
Birimlerinin Tanımları
!
m = 0.0500
0.2500
= 0.2000 Molal
M = 0.0500
0.2528
= 0.1978 Molar
!
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
mol kesri ise,
Çözünme olgusunda, çözücü ile çözünen arasındaki etkileşimin şiddeti "benzer benzeri
çözer" ilkesi ile özetlenebilir. Buna göre polar veya iyonik yapıdaki çözünenlerin polar
çözücülerle kolaylıkla çözüneceklerini; aksine polaritesi düşük veya nonpolar bileşiklerin
ise, nonpolar çözücüleri tercih edeceklerini belirtmeliyiz.
5.1. Çeşitli Maddelerin Su, Kloroform ve Benzende Çözünmeleri
Bu deneyde önerilen "çözünen maddeler" polar ve hidrojen bağı yapabilme yeteneğine
sahip maddeler (grup I), polar ancak hidrojen bağı yapamayan maddeler
(grup II) ve nonpolar (veya düşük polariteli) maddeler (grup III) olmak üzere üç
ayrı kümede toplanmıştır. Benzer şekilde önerilen çözücüler de (su, kloroform ve
benzen), sırasıyla "hidrojen bağı yapabilen" "polar" ve "nonpolar" özellikler
gösteren çözücülerdir.
Deney Önerisi 8
Çözücü - Çözünen Doğasının Çözünmeye Etkisi
Deneyin Amacı: Bu deneyde amaç, her grupta yer alan çözünen madde önerilerinden
birinin seçilmesi ve bu maddelerin su, kloroform ve benzen içindeki çözünmelerine
yorum getirmektir.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Su, kloroform, benzen (çözücüler), metanol, etanol,
propanol (çözünenler, grup I), nitrobenzen, benzaldehit, klorobenzen (çözünenler,
grup II), dietil eter, n-heksan, toluen (çözünenler, grup III).
İşlem
• Temiz ve kuru üç adet deney tüpünden ilkine 1 mL (20 damla) su,
ikincisine 1 mL Kloroform ve üçüncüsüne 1 mL benzen koyunuz.
• Bu tüplerden herbirine Grup I'den seçtiğiniz çözünen madde adayını (örneğin
metanol), 5'er damla ilave ediniz.
• Tüpleri çalkalayıp, dinlenmeye bırakınız. Gözlemlerinizi "çözünme gerçekleşti"
veya "çözünme gerçekleşmedi" ifadeleri ile not ediniz.
• Çözünmenin gözlendiği tüplere bir miktar daha (3'er damla) çözünen madde
(metanol) ilave ederek, tüpleri çalkalayıp dinlenmeye bırakınız.
• Çözünmenin hâlâ gözlenmesi halinde, Üçer damlalık bölümler halinde ve toplam
20 damlaya ulaşana dek, bu işleme devam ediniz .
• Her ilave edilen çözünen madde için, gözlemlerinizi not ediniz.
• Bu işlemlerin tümünü Grup II ve Grup III'den seçtiğiniz çözünen maddeler
için tekrarlayınız.
240 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
4.3
254.3
x 100 = % 1.11
0.05
0.005 + 250/18
= 0.0036 olmalıdır.
!
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
Verilerin Sunuluşu
Bu deneyde elde edeceğiniz sonuçları Tablo 13.9.'da yeralan boş sutunlara işleyiniz.
Tartışma ve Yorum
Bu deney bitiminde "benzer benzeri çözer" ilkesini doğrulayıcı sonuçlar elde etmelisiniz.
5.2. Tuz Çözünürlüklerinin Tayini
Genel Bilgiler
Bir maddenin belirli bir çözücü içindeki çözünürlüğü "çözünen maddenin belli sıcaklıkta
ve 100 gram çözücü içindeki gram cinsinden miktarı" olarak tanımlanır.
Çözünürlüğü etkileyen faktörlerin başında sıcaklık gelir. Doygun bir çözeltinin
sıcaklığını değiştirmek (azaltmak veya arttırmak), çözücü-çözünen arasındaki dengede
bir stres yaratır ve Le Chatelier* prensibine göre "dengenin yönü bu stresi
azaltıcı doğrultuda kayar". Bu nedenle sıcaklık arttırılınca denge, ısı tüketici yöne
(endotermik yöne); aksine sıcaklık düşürülünce, ısı açığa çıkaran yöne (eksotermik
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 (Tablo 13.10'da bazı tuzlara ilişkin çözünürlükler verilmektedir).
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 241
Tablo 13.9: Çözücü Çözünen Doğasının Çözünmeye Etkisi
Çözücü
Su
Kloroform
Benzen
Geçilen
Çözünenler
Grup I
( )
Grup II
( )
Grup III
( )
Grup I
( )
Grup II
( )
Grup III
( )
Grup I
( )
Grup II
( )
Grup III
( )
İlave edilen çözünen miktarları (damla) ve
çözünmeye ilişkin gözlemler
Yorumlar
5 8 11 14 17 20
!
* Henry Le Chatelier
(1850-1936) Denge hakkında
ünlü prensibi ortaya
koyan (1888) Fransız
kimyager ve bilim adamı.
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Deney Önerisi 9
Tuzların Farklı Sıcaklıklardaki Çözünürlükleri
Deneyin Amacı: Bu deneyde çeşitli tuzların sıcaklığa bağımlı çözünürlük değişimlerinin
incelenmesi ve sonuçların birer grafik olarak ortaya konulması amaçlanmıştır.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Çözünürlük tayin tüpü, bakır karıştırma teli, termometre
(50-110°C), spor, mantar, kıskaç (yeterince), beher (400 mL), çeşitli tuzlar
(NH4Cl veya (NH4)2 SO4 veya KCl veya KBr veya KNO3 veya KClO3 veya
K2Cr2O7).
İşlem
• Erime noktası tayin tüpü olarak da kullanılabilen türden büyük bir deney
tüpünü (20 cm'lik), boşken tartınız.
• Önerilen tuzlardan birini seçerek, yaklaşık 8 gramlık bir miktarını havanda
toz haline getiriniz. İnce toz haline getirilen tuzdan yaklaşık 5 gramını tüpe aktararak,
tüpü yeniden tartınız ve bir büret aracılığı ile 5 mL saf su ilave ediniz.
• Tüpün ağzını iki delikli bir mantar (veya-lastik) tıpa ile kapatarak, deliklerden
birinden bir termometre; diğerinden ise bakır karıştırma teli geçiriniz.
Termometreyi, ucunun tüp dibine değmemesine özen gösterererk, bakır telin
ucundaki halkanın içine yerleştiriniz (Bkz. Şekil 13.7).
• Tüpü, içinde kaynayan su bulunan bir behere daldırarak, tüp içindekiler
(madde+su) tam olarak suya batacak şekilde bir spora tutturunuz.
• Bakır teli aşağı yukarı oyanatarak, tüpü tüm tuz çözününe kadar kaynar su
banyosunda ısıtmaya devam ediniz. Beş dakika sonra hala çözünme tam olmazsa,
1 mL saf su ilave ediniz (Çözünme tam gerçekleşene kadar birer mL
eklemeyi sürdürünüz).
• Tam çözünme gerçekleşince, tüpü su banyosunun dışına çekerek, devamlı
karıştırırak soğumaya bırakınız. Soğuma sırasında tüpü dikkatme gözleyerek,
tam kristallenmenin başladığı sıcaklığı çözeltinin "doygunluk sıcaklığı" olarak
not ediniz.*
• Soğutulmuş tüpe büretten 1 mL saf su ilave ederek, tüm tuzlar çözünene kadar
ısıtınız. Çözünme işi tamamlanınca, tüpü sıcak su banyosundan çıkarınız
ve devamlı karıştırarak soğumaya bırakınız. Bir önceki durumda yaptığınız gibi
tam kristallenmenin başladığı sıcaklığı doygunluk sıcaklığı* olarak tesbit
ediniz.
• Soğutulmuş tüpe 1 mL daha saf su ilave ederek, yukarıdaki tüm işlemleri yineliyiniz.
Bu işlemleri en az 6-7 kez doygunluk sıcaklığı elde edene kadar tekrarlayınız.
• Deney sonuçlarını kullanarak ve suyun yoğunluğunun 1 olduğunu varsayarak
her doygunluk derecesi için kullanılan toplam su miktarını ve tuz (çözünen)
miktarını bulunuz. 100 gram suda çözünen tuz miktarı olarak hesaplayarak,
tuza ilişkin çözünürlük ifadeleri haline getiriniz.
• Çözünürlüğünü saptadığınız tuz için, dikey eksende çözünürlük ve yatay
eksende doygunluk sıcaklıklarının yer aldığı bir "sıcaklık-çözünürlük" ilişkisi
grafiğini çiziniz.
• Elde ettiğiniz sonuçları, literatürde verilen değerlerle karşılaştırarak, sonuçların
ne denli isabetli olduğunu veya % hatayı hesaplayınız.
242 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
Tuzun Çözünürlük
formülü g/100 gH2O
NH4Cl 29.7 (0°C)
CaCl2 14.5 (20°C)
NaCl 36 (20°C)
NaCl 37 (50°C)
CuS 3.3x10-5 (18°C)
PbSO4 4.3x10-3 (25°C)
BaS4 1.15x10-4 (0°C)
Tablo 13.10: Bazı Tuzların
Çözünürlükleri
Şekil 13.7: Çözünürlük
Tayin Tüpü ve Düzeneği
* Güvenilir bir doygunluk
sıcaklığı için bu ısıtma/soğutma
işlemlerini birkaç
kez yaparak, elde edilen sıcaklıkların
ortalamasını almalısınız.
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
Verilerin Sunuluşu
Bu deneye ilişkin verilerinizi Tablo 13.11'e işleyiniz.
Tartışma ve Yorum
Seçtiğiniz tuz için elde edilen verilerinizi grafiğe geçirdiğinizde, Şekil 13.8'de gösterilenlere
benzer bir çözünürlük sıcaklık profili elde etmelisiniz.
Doygunluk sıcaklığının belirlenmesinde istenen çözeltiyi gereğinden çok ısıtmanın
sakıncaları nelerdir?
5.3. Çözücü, Çözünen ve Çözeltilerin Elektriksel İletkenlikleri
Genel Bilgiler
Bazı maddelerin elektrik iletebilmesine (iletken maddeler) karşın, bazı maddelerin
elektrik iletmediği (yalıtkan maddeleri) bilinmektedir. İletkenliğe ilişkin temel
bilgiler şöyle özetlenebilir.
• Elementlerin iletkenliği: Metaller ve grafitin elektrik iletmelerine karşın,
ametaller elektrik iletemezler.
• Bileşiklerin iletkenliği: Kovalent bileşikler hem katı hem de sıvı halde yalıtkandırlar.
İyonik bileşikler ise, katı halde elektrik iletemezler. Bu durumdan
iyonik katılardaki kristal örgü düzeni sorumludur. Ancak iyonik bileşiklerin
erimeleri veya suda çözünmeleri halinde, iyonlar serbest hale geçerler. Bu
durumun doğal bir sonucu olarak da "iletkenlik" özelliği kazanırlar.
• Özetle "ametaller ile kovelent bileşiklerin yalıtkan olduklarını; metaller, grafit
ve iyonik bileşiklere ilişkin eriyik ve çözeltilerin ise, iletken olduklarını" belirtmeliyiz.
Deney Önerisi 10
Elektrik İletkenliğinin Saptanması
Deneyin Amacı: Bu deneyde amaç, çeşitli katı ve sıvı maddelerle çözeltilerin, elektriksel
iletkenliklerinin saptanmasıdır. İletkenliği sınanacak maddeler, metaller
(Grup I) kovalent sıvı bileşikler (Grup II), iyonik katı bileşikler (Grup III), iyonik
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 243
?
Tuzun adı T1 T2 T3 T4 T5 T6
Duygunluk
sıcaklıkları C°
Çözünürlük
g/100 H2O
Tablo 13.11: Tuzların Değişik Sıcaklardaki Çözünürlükleri
Şekil 13.8: Bazı Tuzların
Çözünürlük-Sıcaklık
Bağımlılıkları
600
500
400
300
200
100
0
10 20 30 40 50 60 70 80
Sıcaklık (°C)
Nal
NaOH
NaBr KCl
NH4 NO 3 Şeker
Çözünürlük
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
katı bileşiklerin eriyikleri (Grup IV), iyonik bileşiklerin, asit ve bazların sulu
çözeltileri (Grup V) olmak üzere beş kümede toplanmıştır. İletkenliğin sınanması
için Şekil 13.9'da verilen basit düzeneklerden* birinin oluşturulması gereklidir.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Şekil 13.9 (a) veya 13.9 (b)'de gösterilen düzeneklerden
biri, üç farklı metale (Cu, Pb, Ag, Fe vb.) ilişkin plaka (Grup I), su, etanol ve benzen
(Grup II), katı CH3COONH4 , NaCl (Grup III), amonyum asetat (CH3COONH4)
eriyiği (Grup IV), çeşitli asitlerin, bazların, iyonik ve kovalent bileşiklerin sulu çözeltileri
(Grup V), 0.1 M Asetik asit, 0.1 M H2SO4 , 0.1 M NH4 OH , 0.1 M
NaOH ,
0.1 M NaCl , 0.1 M CH3COONH4 , 0.1 M sukroz, beher (50 mL), kroze, kil üçgen,
spor ve yeterince kıskaç.
İşlem
• Laboratuvarınızda bulunan üç farklı metal plakasını (şeridini) Şekil 13.9 (a)'da
gösterilen düzenek yardımı ile test ederek, gözlemlerinizi "ampul parlak yandı",
"ampul sönük yandı" veya "ampul yanmadı" ifadeleri ile not ediniz.
• Saf su, saf etanol ve saf benzeni birer temiz behere koyarak, Şekil 13.9 (a)
veya 13. 9 (b)'de gösterilen düzeneklerden** biri aracılığı ile iletkenliklerini
gözlemleyiniz. Gözlemlerinizi Tablo 13.12'de not ediniz.
• Saf sofra tuzu (NaCl) ve amonyum asetat (CH3COONH4) kristallerini birer
temiz behere koyarak, Şekil 13.9 (a) veya 13.9 (b)'de gösterilen düzeneklerden
biri aracılığı ile iletkenliklerini gözlemleyiniz. Gözlemlerinizi Tablo 13.12'de
not ediniz.
• Bir miktar (2-3 g) amonyum asetat kristalini bir krozeye alarak, bunzen alevinde
erimesini sağlayınız. Elektrotlarınızı bu eriyiğe batırarak, gözlemlerinizi
Tablo 13.12'de not ediniz.
244 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
* Deney sırasında geçen
akımın da saptanması istenildiği
takdirde, düzenek
devresine bir ampermetre
yerleştirmelidir.
S›nanacak (b)
‹letken
tel
Pil
Ampul
Metal çubuk
(elektrot)
S›nanacak (a)
Priz
Elektrot
Şekil 13.9: (a) Pil İle Çalışan Bir İletkenlik Sınama Düzeneği
(b) 115V İle Çalışan Bir İletkenlik Sınama Düzeneği
** Her testten sonra elektrotlarınızı
yıkayıp, kurulayınız.
sınanacak madde
sınanacak madde
iletken
tel
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
• Temiz birer behere 0.1 M'lük sulu çözeltileri hazırlanmış olan, asetik asit,
sülfirik asit, amonyum hidroksit, sodyum hidroksit, sodyum klorür, amonyum
asetat ve sukroz çözeltilerinden bir miktar (5 mL) koyarak, Şekil 13. 9 (a)
ve 13. 9 (b)'de gösterilen düzeneklerden biri aracılığı ile ilektenliklerini gözlemleyiniz.
Verilerin Sunuluşu
Bu deneye ilişkin gözlemlerinizi Tablo 13.12'ye işleyiniz.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 245
Tablo 13.12: Bazı Maddelerin İletkenlikleri ve İletkenliğe Madde Özelliklerinin (Çözücü/Çözünen) Etkisi
İletkenlik Gözlemleri Sınanan Maddenin
Sınanan Ampul Ampul Ampul Özellikleri (Element, Yorum
Madde parlak sönük yanmadı kovalent bileşik,
yandı yandı iyonik bileşik, vb)
Metal 1 Element
( )
Metal 2 Element
( )
Metal 3 Element
( )
Su Çözücü: Polar
kovalent (sıvı) bileşik
Etanol Çözücü: Polar,
kovalent (sıvı) bileşik
Benzen Çözücü: Nonpolar,
kovalent (sıvı) bileşik
Katı İyonik bileşik (katı)
NaCl
Katı İyonik bileşik (katı)
CH3COONH4
Eriyik İyonik bileşiğin eriği
CH3COONH4
CH3COOH Çözücü = su
(0.1 M) Çözünen:
H2SO4 Çözücü = su
(0.1 M) Çözünen:
NH4OH Çözücü = su
(0.1 M) Çözünen:
NaOH Çözücü = su
(0.1 M) Çözünen:
CH3COONH4 Çözücü = su
(0.1 M) Çözünen:
Sukroz Çözücü = su
(0.1 M) Çözünen:
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Tartışma ve Yorum
Bu deney bitiminde, çeşitli maddelergin (element, bileşikler, eriyik ve çözeltiler)
iletkenlikleri hakkında değinilen temel ilkeleri doğrulayıcı sonuçlar elde etmelisiniz.
Deney sonuçlarının da ortaya çıkaracağı gibi, iletkenlik element ve bileşiklerin
doğasına bağımlı olmanın yanısıra fiziksel haline (katı, sıvı, çözelti) ve çözücü/çözünen
arasındaki etkileşime de bağımlıdır.
Benzen içinden HCl gazı geçirildiğinde bir miktar HCl çözünür. Bu çözeltinin
iletkenliğinin nasıl olmasını beklersiniz?
5.4. Kükürtün Moleküler Kütlesinin Donma Noktası Alçalması
(DNA) Yöntemi İle Saptanması
Genel Bilgiler
Bilindiği* gibi saf çözücülere kıyasla, bu çözücülerin uçucu olmayan çözeltilere
ilişkin toplam buhar basıncı daha düşük olur. Bu tür çözeltilerdeki buhar basıncı
azalması ise, çözeltide kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası alçalmasına
neden olur. Çözeltilerin bu tür davranabilme özellikleri "koligatif özellikleri" olarak
adlandırılır.
Koligatif özellikler çözünenin molal derişimine (toplam tanecik sayısına) ve çözücünün
türüne bağımlı olmasına karşın, çözünen maddenin türünden bütünüyle bağımsızdır.
ΔTk = Kk** x m = Kaynama noktası artışı (KNA)
ΔTd = Kd** x m = Donma noktası azalışı (DNA)
Buna göre bir çözücünün (örneğin suyun) uçucu olmamak veya molal derişimleri eşit olmak
koşulu ile, (A, B, C, D .......... X) farklı, çözünen maddelerle oluşturacağı çözeltilerinden
herbiri, aynı erime noktası alçalışına ve kaynama noktası yükselişine neden
olacaktır.
Deney Önerisi 11
DNA Yöntemi İle Kükürtün Moleküler Kütlesinin Saptanması
Deneyin Amacı: Bu deneyde naftalin içinde çözünen kükürtün, neden olacağı donma
noktası azalışının saptanması ve bu değerden yararlanarak kükürtün moleküler
kütlesinin saptanması amaçlanmıştır.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Termometre, naftalin, kükürt, beher (400 mL'lik), büyük
(2-3 cm çaplı) deney tüpü, iki delikli tıpa, karıştırma teli, spor, bunzen beki ve
yeterli sayıda kıskaç.
246 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
?
* Rault Yasasını hatırlayınız.
** Kk = molal kaynama
noktası artış sabiti
Kd = Molal donma noktası
azalma sabiti
!
!
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
İşlem
• Deney tüpüne 10 g naftalin koyarak, Şekil 13.10'daki düzeneği kurunuz.
• Beheri su doldurarak, sıcaklık 90°C'a ulaşana dek ısıtıp sonra ısıtmayı kesininiz.
• Sıvılaşan(eriyen) naftalini sürekli karıştırarak, her 30 saniyede bir kez sıcaklığı
T1 , T2 , T3 ..... olarak not ediniz. Bu işlemi tüp sıcaklığı 75°C'a inene kadar
sürdürünüz.
• Katılaşan naftalini yeniden eriterek, içine bir gram kükürt ilave ediniz.
• Saf naftalin için açıklanan eritme/sıcaklık okuma işlemini, naftalin-kükürt
çözeltisi için tekrarlayınız.
• Deney bitiminde tüp içeriğini asla lavaboya dökmeden, bu iş için belirlenen
bir toplama kabına aktarınız.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
• Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalar sonunda elde edeceğiniz sonuçlarınızı
Tablo 13.13'e işleyiniz.
• Saf naftalin ve naftalin-kükürt çözeltisi için sıcaklık (°C)-zaman (dakika)
soğuma grafikleri çiziniz.
• Naftalin-kükürt çözeltisinin donma noktası alçalmasından (DNA) yararlanarak,
kükürtün molalitesini ve moleküler kütlesini hesaplayınız.
Bu deneyde ilkin naftalin ve naftalin-kükürt çözeltisi için saptanan donma noktalarının
farkı (ΔTd) bulunur. Aşağıdaki eşitlikten yararlanarak, kükürtün molal
derişimi hesaplanır.
ΔTd = Kd (Naftalin) x mKükürt
Daha sonra molalitenin tanımından yararlanarak,
kükürt'ün moleküler kütlesi hesaplanabilir.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 247
Şekil 13.10: Naftalinin
Erime Noktası Alçalması
Tayin Düzeneği
Tablo 13.13: Saf Naftalin ve Naftalin Kükürt Çözeltisi Soğuma Verileri
Eriyen Madde T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 T13 T14 T15 T16
Naftalin
(10 g)
Naftalin-kükürt
çözeltisi
Naftalin için Naftalinin Kükürtün moleküler
Kd = 6.9/derece Molal-1 formül kütlesi = 128 g/mol kütlesi ?
m
Kükürt = ΔTd (Denel )
6.9
Molarite =
Kütle g
Moleküler kütle
1000 g Çözücü
= Mol çözünen
1000 g Çözücü
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Tartışma ve Yorum
Bu deneyi dikkatle yürüttüğünüz takdirde, kükürtün moleküler kütlesini, oldukça
yakın bir isabetle saptamalısınız.
5.5. Asit ve Baz Çözeltilerinin Hazırlanışı ve Volumetrik Yöntemle
Standardize Edilmeleri
Deneyin Amacı: Ünite 12'de volumetrik analizin temel ilkelerine değinilmişti. Bu
deneyde NaOH ve H2SO4 çözeltilerinin hazırlanmaları ve volumetrik analizin temel
ilkelerine uygun olarak standardize edilmeleri amaçlanmıştır.
Bu amaç doğrultusunda ilkin birincil bir katı standart (genellikle potasyum hidrojen
fitalat*) aracılığı ile hazırlanan NaOH çözeltisinin standardizasyonu gerçekleştirilir.
Standardize edilen, yani derişimi tam olarak saptanan sodyum hidroksitten,
yararlanarak, bu kez sülfürik asitin standardizasyonu yapılır. Bu şekilde hem
NaOH hem de H2SO4 standardize uygun birer standart çözelti (titrant) olarak
kullanılırlar.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Hassas terazi, katı NaOH, KHC8H4O4, 6 M H2SO4,
mezur, büret (birkaç tane), erlen (250 mL, birkaç tane), yıkama şişesi, fenolftaleyn
veya bromkresol mavisi indikatör çözeltileri.
Deney Önerisi 12
NaOH Çözeltisinin Standardizasyonu
İşlem
• Yaklaşık derişimi 0.5 M olan NaOH çözeltisi hazırlamak için; 10 g katı Na-
OH tartarak, üzerine 500 mL'lik çözelti oluşturacak şekilde su ilave ediniz.
• Kütleleri belirlenmiş ve çok temiz üç adet tartım kabı ile üzerleri "Örnek No
1, Örnek No 2 ve Örnek No 3" olarak etiketlenmiş üç adet erlen hazırlayınız.
• Tartım kaplarından herbirine yaklaşık 3 gram potasyum hidrojen fitalat (PHF)
koyduktan sonra, duyarlı tartımla kütleleri saptayınız.
• Tartım kaplarında yeralan net potasyum hidrojen fitalat miktarlarını hesapladıktan
sonra, herbir kabın içeriğini etiketli erlenlerden, birine dikkatle boşaltınız.
• Erlenlerden herbirine 30-40 mL saf su ve 4'er damla fenolftaleyn indikatör ilave
ediniz.
• Çok temiz bir büret alarak, hazırladığınız NaOH çözeltisi ile üç kez çalkalayınız.
Daha sonra büreti hazırladığınız yaklaşık derişimi 0.5 M olan NaOH çözeltisi
ile doldurunuz.
• NaOH'ın fazlasını, yavaşca ve hava kabarcıkları oluşmamasına özen göstererek,
büret** musluğundan boş bir kap içine alınız. Meniskusa dikkat ederek
büretteki baz düzeyini not ediniz.
248 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
* Bu işlem için başka birincil
standardların kullanımı
da olabilir. Ancak
aşağıdaki-formülü verilen
potasyum hidrojen fitalatın
(PHF) kullanımı
yaygındır.
COOK
COOH
Potasyum hidrojen fitalat
** Ünite 10'da verilen büret
kullanımına ilişkin bilgileri
gözden geçiriniz.
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
• Titrasyon için hazırladığınız potasyum hidrojen fitalat (PHF) çözeltilerinden
birincisi ile (erlen No 1) titrasyona başlayınız. Bu işlem esnasında erlen içeriğini,
elle veya manyetik bir karıştırıcı yardımı ile sürekli çalkalayınız.
• Başlangıçta (yaklaşık 15-20 mL titrant ilave edilene kadar) titrasyon hızının
yüksek olmasında bir sakınca yoktur. Ancak oldukça inatçı hafif bir pembeliğin
belirmesinden itibaren, titrasyon hızını düşürmelisiniz. Bu işlem sırasında
erlenin çeperlerini yıkama suyu ile yıkayarak çepere bulaşan maddelerinin çözeltiye
geçmesini sağlayınız.
• Tam dönüm noktası civarında, büretten NaOH damlatma hızı çok yavaşlatılmalı
ve eklenen her damlanın ardından erlen içeriği dikkatle çalkalanmalıdır.
• Pembe rengin oluşumu ve 20-30 saniye sürekliliğini koruyabildiği noktada,
titrasyonu "dönüm noktasına" ulaşmış sayarak, büreti durdurunuz.
• Harcanan NaOH miktarını (mL) not ediniz.
• Bu işlemleri 2 ve 3 Nolu erlenlerde yer alan PHF için tekrarlayınız.
• Standardize NaOH derişimini belirlemek üzere, her üç analizin ortalamasını
alınız.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçlarınızı
Tablo 13.14'e işleyiniz.
Hesaplamaları örneklemek üzere ilk titrasyonda net olarak 1924 mg PHF 'a karşı
28.9 mL NaOH harcandığını varsayalım. Bu farazi verilere dayanarak NaOH'ın
derişimini hesaplayalım. İlkin tartılan PHF'ın kaç mmol olduğunu hesaplayalım.
Hesaplanan mmol değerini aşağıdaki ifadede yerine koyarak, NaOH'ın standard
derişimini bulabiliriz.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 249
Tablo 13.14: NAOH'ın PHF ile Standardizasyonuna İlişkin Veriler ve Sonuçlar
Birincil Örnek Tartım Tartım PHF'ın Buret Buret Harcanan Saptanan
Standard No kabının kabı + net düzeyi düzeyi NAOH (V) NaOH
kütlesi PHFIın kütlesi İlk Son ( V1 - V2 ) Derişimi (M)
(g) Kütlesi (mg) V1 (mL) V2 (mL) (mL)
Potasyum
Hidrojen 1
Fitalat
" 2
" 3
mmol PHF = PHF'ın Kütlesi (mg)
PHF'ın Formül kütlesi
= 2924
204
= 14.33
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Tartışma ve Yorum
Yaklaşık derişimi 0.5 olan NaOH çözeltisinin PHF ile standardizasyonu sonunda
gerçek deşimi ortaya çıkar. Kuşkusuz bu deneyde en önemli nokta, birincil
standard olarak kullanılan PHF 'ın 100% saf olması ve tartımının çok duyarlı yapılmasıdır.
Ayrıca harcanan NaOH hacminin belirlenmesinde de çok titiz çalışılması,
deneyin başarısı için çok önemlidir.
Deney Önerisi 13
H2SO4 Çözeltisinin Standardizasyonu
İşlem
• Bu işlemde titrant görevini standardize ettiğiniz NaOH üstlenecektir. NaOH
büreti dikkatle doldurarak düzeyini ayarlayınız.
• 5 mL H2SO4 (6 M) üzerine, hesapladığınız miktar (yaklaşık 115 mL) su ilave
ederek, çözeltiyi 0.25 M derişime seyreltiniz.*
• Yaklaşık derişimi 0.25 M olan H2SO4 'ten 30 mL'sini bir büret (veya pipet)
yardımı ile hassas olarak erlene koyunuz, üzerine 4 damla bromtimol mavisi
(veya fenolftaleyn) damlatınız.
• Bir önceki işlemde (NaOH standardizasyonunda) değinilen noktalara dikkat
ederek, titrasyon işlemini dönüm noktasına kadar sürdürünüz. Dönüm noktasında
büretteki baz düzeyini ( V2 ) not ediniz.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçlarınızı
Tablo 13.15'e işleyiniz.
Hesaplamaları örneklemek üzere farazi verileri kullanalım. Bundan önceki işlemde
standardize edilen NaOH çözeltisi, bu işlemde standard olarak kullanılmaktadır.
Bu nedenle 0.4958 M NaOH'dan 26.7 mL kullanıldığını varsayarsak, H2SO4 çözeltisinin
normal ve molar derişimlerini hesaplayabiliriz. Sodyum hidroksite ilişkin
normalite ile molarite eşit olacağından,
250 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
MNaOH xVNaOH =mmolNaOH = mmol PHF = 14.33
MNaOH = 14.33
VNaOH
= 14.33
28.9
= 0.4958 M
Tablo 13.15: H2SO4 'ün Standard NaOH İle Standardizasyonuna İlişkin Veriler ve Sonuçlar
Standard Buret Buret Harcanan Titre edilen H2SO4 H2SO4 Harcanan
(Titrant) düzeyi düzeyi NaOH(V) H2SO4 derişimi derişimi NaOH
ilk son ( V1 - V2 ) hacmi (mL) (M) (N) miktarı
V1 (mL) V2 (mL) (mmol)
(.........) M
NaOH
* Seyreltme işleminde gereken
su miktarını hesaplamak
için M1V1 = M2
V2 eşitliğinden yararlanınız.
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
eşitliğinden yararlanarak, H2SO4 'ün normal derişimi 0.4561 N olarak hesaplanır.
sülfirik asite ilişkin molarite ise (0.4561 / 2) yani 0.228 M olmalıdır.
Tartışma ve Yorum
Yaklaşık derişimi 0.25 M olan H2SO4 çözeltisinin 0.4958 M NaOH ile titre (standardize)
edilmesi sonunda gerçek derişimi ortaya çıkmaktadır. Yani bu işlemle
H2SO4 standardize edilmiş olmaktadır.
6. Gravimetrik Analiz Yöntemi İle Klorür Tayini
Deney Önerisi 14
Gravimetrik Klorür Tayini
Deneyin Amacı: Ünite 12'de gravimetrik analizin temel ilkelerine değinilmişti. Bu
deneyde gravimetrik bir analizin evrelerini örneklemek üzere, kaya tuzu numunesinden
gravimetrik analiz yöntemiyle klorür tayini amaçlanmıştır.
Araç, Gereç ve Malzemeler: Sinterize cam dipli ve ince gözenekli süzgeç kroze (3
adet), dibine 2 kat mavi bantlı kağıt yerleştirilmiş Gooch krozesi, derişik HNO3,
derişik NH3, 3M HCI, beher (400 mL, 3 adet).
Ön İşlem
• 0.1 M AgNO3 hazırlanmalıdır.* Bu amaçla 3 g katı AgNO3 180 mL saf su
içinde çözülür ve çözelti koyu renkli şişede saklanır.
• Yıkama sıvısı: Bu amaçla 2 mL klorür içermeyen derişik HNO3 , 600 mL saf
su içinde çözülür.
İşlem
• Çözeltinin hazırlanması: Size sağlanan analiz numunesinin katı veya çözünmüş
halde olmasına göre farklı şekilde yürütülür. Şayet analiz numunesi
katı olarak verilmişse, o takdirde önce numune kurutularak bir desikatöre
yerleştirilmelidir. Daha sonra üç ayrı tartımla, herbiri yaklaşık 200-300 mg civarında
üç ayrı numune alınarak, birer beher (400 mL) içine konulur. Beherlerin
herbirine 150 mL saf su ve 0.5 mL HNO3 ilave edilir. Şayet çözelti olarak sağlanmış
ise, o takdirde bu numuneden 50 'şer mL'lik üç ayrı örnek alınır ve birer beher
içine konulur. Beherlerin herbiri 150 mL saf su ve 0.5 mL derişik HNO3
ile seyreltilir.
• Çöktürme: Bu gravimetrik analizde klorür'ün gümüş klorür olarak çöktürülmesi
uygundur.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 251
NNaOH xVNaOH =NH2SO4 VH2SO4
NH2SO4 = 27.6 x 0.4958
30
= 0.4561 N
* Bu hazırlık esnasında ellerinize
AgNO3 çözeltisinin
bulaşmamasına özen
gösteriniz. AgNO3 birkaç
saat sonra, koyu kahve lekelere
(metalik gumus) neden
olur.
CI- + AgNO3 AgCI↓
Çökelek
+ NO3 -
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
Çöktürme reaktifi olarak kullanılan gümüş nitrat 'ın çözeltiye bir büretten
damla damla alınması ve oldukça yavaş karıştırılması uygundur. Bu işlem
hesaplanan* AgNO3 'ten %10 fazlası ilave edilene dek sürdürülür. Çökeleğin
durulması beklenir. Durulmuş çökeleğin üstündeki berrak sıvıya birkaç damla
AgNO3 ilave edildiğinde, bulanıklaşma oluyorsa bir miktar daha AgNO3 ilave
edilir. Bu durum bulanıklık gözlenmeyene yani analitik çöktürme işlemi
tam olarak gerçekleşene kadar sürdürülür.
• Olgunlaştırma: Çökelek süzülmeden önce en az iki saat ana sıvı içinde bekletilmelidir.
Bu işlem sırasında AgCl çökeleklerini güneş ışığından korumak**
için beherler karanlık ortamda saklanmalıdır.
• Süzme: Çökeleklerin önceden sabit tartıma getirilmiş sinterize cam dipli krozelerden,
düşükçe bir vakum altında süzülmeleri sağlanır. Süzme işlemini
takiben yıkama sıvısı ile yıkama yapılır ve bu işlem süzüntüde hiç gümüş saptanmayana
kadar sürdürülür.
• Çökeleğin kurutulması ve tartımı: Krozeler birer beher içinde kurutma etüvüne
yerleştirilir ve 120-130°C civarında 2 saat ısıtılarak kurumaları sağlanır.
Soğumaları için birer desikatöre alınarak, hassas bir şekilde tartımları yapılır.
Tartımın ardından krozeler yeniden bir saat ısıtılır ve yeniden tartımları yapılır.
Bu işlem tartımlararası fark ± 0.3 mg ulaşana dek sürdürülür.
Verilerin Sunuluşu ve Hesaplamalar
Bu deneye ilişkin verilerinizi ve hesaplamalara dayanarak elde ettiğiniz sonuçlarınızı
Tablo 13.16'ya işleyiniz.
• Önce örneğimizin katı olduğunu varsayarak, hesaplamalarımızı yapalım.
Başlangıçta 227.25 mg kaya tuzu tartıldığını ve bu örnek üzerinde gerçekleştirilen
gravimetrik analiz sonunda 505 mg AgCI elde edildiğini varsayalım.
AgNO3 + NaCl AgCl↓ + NaNO3
Klor'un atom kütlesi 35.45 ve gümüş'ün atom kütlesi 107.87 olduğundan, gümüş
klorür 'ün formül kütlesi 143.32 olur. Bu durumda gravimetrik faktör, mg
cinsinden klorür miktarı ve kaya tuzundaki klorür yüzdesi şöyle hesaplanır.
252 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
* Hesaplamalar verilen
katı örneğin NaCI olduğu
varsayılarak, kabataslak
yapılır.
** Güneş ışığının etkisiyle
reaksiyonu olur ve Cl2 ile
metalik gümüş açığa çıkar.
Bu durum analiz sonuçlarını
olumsuz etkiler.
AgCl hν
Ag↓ + 1/2 Cl2
Tablo 13.16: Gravimetrik Yöntemle Klorür Tayinine İlişkin Veriler ve Sonuçlar
Başlangıçta Gravimetrik analiz Gravimetrik Örnekteki Kaya Tuzundaki
tartılan örnek (mg) sonunda tartılan faktör klorür kütlesi (mg) klorür yüzdesi
AgCI (mg)
Gravimetrik faktör = 35.43
143.32
x11
Klorürün kütlesi (mg) =505 x 35.43
143.32
= 125 mg
Klorürün kaya tuzu içindeki yüzdesi = 125
227.25
x 100 = %55
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
• Analizi istenen kaya tuzu numunesinin 250 mL'lik bir çözelti halinde verilmesi
durumunda ise hesaplamalar şöyle yapılır: Analizin, ana numunenin 1/
5 yani 50 mL çözelti ile gerçekleştirildiğini varsayalım. Bu durumda tartılan
AgCl miktarı beşle çarpılmalıdır. Örneğin 50 mL çözeltiden 101 mg AgCI elde
edilirse, 250 mL'lik ana numunedeki klorür miktarı,
olmalıdır.
Tartışma ve Yorum
Bu deneye ilişkin tüm evrelerde titiz bir çalışma yürütülmesi halinde, gravimetrik
analiz yöntemi ile çok başarılı sonuçlar elde edilir.
Özet
• Sabit Oranlar Yasasına göre "bir bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında
sabit bir oran" vardır.
• Nitrik asit varlığında Cu, Fe, Zn, Mn gibi metaller kuvvetlice ısıtılırlarsa, "metal
oksitler" oluşur.
• Bir maddenin kütlesinin birim hacmine bölünmesinden ortaya çıkan büyüklüğe
"yoğunluk" denir. Yoğunluk sıcaklık ve basınca bağlı olarak değişir.
• Sıvıların ve suyun yoğunlukları deneysel olarak aynı yöntemle saptanır.
• Gazların yoğunluklarını saptamak için gaz hacminin ve kütlesinin ölçülmesi gereklidir.
• Katıların yoğunluklarının saptanmasında taşırdıkları su hacminden yararlanılır.
• Boyle Yasasına göre, sıcaklık ve mol miktarı sabit olduğunda, gazların hacimleri
ile basınçları ters orantılıdır.
• Charles Yasasına göre, basınç ve mol miktarı sabit tutulduğunda, gazların hacimleri
ile sıcaklıkları (°K) doğru orantılıdır.
• Sabit sıcaklık ve basınçta bir gazın difüzyon hızı, formül kütlesinin veya yoğunluğunun
kare kökü ile ters orantılıdır.
• Çözücü / çözünen etkileşiminde "benzer benzeri çözer" prensibi geçerlidir. Bu nedenle
polar maddeler "polar çözücülerde" ve nonpolar maddeler, "nonpolar çözücülerde"
çözünürler.
• Çözünen maddenin belli sıcaklıkta ve 100 gram çözücü içindeki gram cinsinden
miktarına "çözünürlük" denir. Çözünürlük genellikle sıcaklık ile artış gösterir.
• Metaller ve grafitin elektrik iletmesine karşın, ametaller elektrik iletmezler.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 253
250 mL çözeltideki toplam klorür miktarı = 101 x 5 x 35.43
143.32
= 125 mg
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
• Saf çözücülerin, uçucu olmayan maddelerle oluşturdukları çözeltilerde, toplam buhar
basıncında azalma olur. Bu ise kaynama noktasının artmasına neden olur. Çözeltilerin
bu tür davranabilme özellikleri "koligatif özellikler" olarak bilinirler. Koligatif
özellikler çözücünün türüne bağımlı olmasına karşın, çözünen maddenin türünden
bağımsızdır.
• ΔTk = Kk x m
ΔTd = Kd x m
• Gravimetrik klorür tayininde, klorür AgNO3 kullanılarak AgCl olarak çöktürülür.
• Volümetrik olarak NaOH standardizasyonunda potasyum hidrojen fitalat (PHF)
kullanılır.
Değerlendirme Soruları
Aşağıdaki sorularda boş olan yerleri en uygun şekilde doldurunuz.
1. .......... bileşiğinde oksijen kütlesinin .......... kütlesine oranı daima ..........
A. CO, karbon, bir olmalıdır.
B. NO, azot, bir olmalıdır.
C. SO2 , kükürt, 1/2 olmalıdır.
D. SO3 , kükürt, üç olmalıdır.
E. NO2 , azot, 32/14 olmalıdır.
2. .......... varlığında kuvvetlice ısıtılan .......... gibi metaller, metal oksitleri verirler.
A. Organik asitler; Cu, Fe, Zn, Mn, vb.
B. HCI, Au; Ag
C. CH3COOH; Cu, Fe, Zn, Mn, vb.
D. HNO3; Cu, Fe, Zn, Mn, vb.
E. Baz; Au, Ag.
3. .......... yoğunlukları, deneysel olarak ..........
A. Gelişigüzel biçimdeki katıların ve suyun; ayni yöntemle saptanır.
B. Gazların ve sıvıların; ayni yöntemle saptanır.
C. Gelişigüzel biçimdeki katıların; taşırdıkları su hacminden yararlanılarak
saptanır.
D. Suyun ve diğer sıvıların; çok farklı yöntemlerle saptanır.
E. Gazların ve katıların; ayni yöntemle saptanır.
254 K İ M Y A D E N E Y L E R İ I
A Ç I K Ö Ğ R E T İ M F A K Ü L T E S İ
4. Potasyum perkloratın (KClO3 ) ısıl bozunma deneyi aşağıdaki denkleme uygun
olarak gerçekleşir.
Şayet 4.90 gram potasyum perkloratın ısıl bozunması sonunda; 300°K sıcaklıkta
1470 mL oksijen gazı toplandı ve geride 3 gram KCl kaldı ise, oksijenin normal
koşullardaki (N.K.) deneysel yoğunluğu .................. ve deney sonunda saptanan
formül kütlesi .............. olmalıdır.
A. 1.48 g/L ; 33.1
B. 1.39 g/L ; 32.8
C. 1.51 g/L ; 29.9
D. 1.46 g/L ; 31.1
E. 1.42 g/L ; 31.8
5. Belirli sıcaklıktaki (T1 ) ideal bir gazla dolu (V1 ) hacmindeki balonu T2 sıcaklığına
soğutarak bir deney yapılırsa .......... beklenir.
A. Balondaki gaz hacminin değişmemesi
B. Balondaki gaz hacminin rastgele artması
C. Balondaki gaz hacminin rastgele azalması
D. Balondaki gaz hacminin azalarak belirli bir V2 hacmine ulaşması
E. Balondaki gaz hacminin artarak belirli bir V2 hacmine ulaşması
6. Sabit sıcaklık ve basınçta A ve B gazlarının difüzyon hızları deneysel olarak
saptanırsa, ...............
A. Yoğunluklarının oranları hesaplanabilir.
B. Formül kütlelerinin oranları hesaplanamaz.
C. Yavaş difüzyon gösteren gazın düşük molekül kütlesine sahip olduğu
belirlenebilir.
D. Sıcaklıklarına ilişkin oran saptanabilir.
E. Basınçlarına ilişkin oran saptanabilir.
7. 0.5 mL ............. 1 mL benzen içinde tam çözünmesi .............
A. n-Heksanın ; beklenmez
B. Dietileterin ; beklenmez
C. Suyun ; beklenir
D. Klorobenzenin ; beklenir
E. Toluenin ; beklenmez.
8. .......... sudaki çözünürlükleri genellikle ....................
A. Nonpolar bileşiklerin ; sıcaklık artışı ile çok büyük bir artış gösterir.
B. İyonik bileşiklerin ; sıcaklık artışı ile önemli bir azalma gösterir.
C. İyonik bileşiklerin ; sıcaklık artışına karşı duyarsızdırlar.
D. İyonik bileşiklerin ; sıcaklık artışı ile önemli bir artış gösterirler.
E. Nonpolar bileşiklerin ; sıcaklık artışı ile büyük bir azalma gösterir.
K İ M Y A D E N E Y L E R İ I 255
KClO3(k)
Isı
MnO 2(Kataliz ör)
KCl(k) + 3/2 O2(g)
A N A D O L U Ü N İ V E R S İ T E S İ
9. .......... maddesinin .......... içindeki çözeltisine ilişkin elektrik iletkenliğin ........
A. Sukroz ; etanol ; yüksek olması beklenir.
B. Sukroz ; benzen ; yüksek olması beklenir.
C. CH3COOH ; etanol ; yüksek olması beklenir.
D. NaCl ; benzen ; yüksek olması beklenir.
E. NaBr ; su ; olması beklenir.
10. Molal erime noktası azalma sabiti (Kd) bilinen bir çözücü ile oluşan bir çözeltide,
erime noktası azalması (ΔTd) deneysel olarak saptanırsa, .......... hesaplanabilir.
A. Çözeltinin pH değeri
B. Çözeltinin moleküler kütlesi
C. Çözünenin moleküler kütlesi
D. Çözücünün moleküler kütlesi
E. Çözeltinin iletkenliği
11. ............... olarak ............... 'nın ............... işleminde ............... kullanılır.
A. Gravimetrik ; HNO3 'ın ; tayin ; NaNO3
B. Gravimetrik ; klorür'ün ; tayin ; çöktürücü olarak AgNO3
C. Volümetrik ; klorür'ün ; tayin ; AgCl çöktürücüsü
D. Volümetrik ; H2SO4 'ün ; standardizasyon ; CH3COOH
E. Volümetrik ; potasyum hidrojen fitalatın (PHF) ; standardizasyon ; H2SO4
Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar
Alkan, M - A. Gürses - S. Bayrakçeken - Y. Demir. Deneysel Kimya, Kültür ve Eğitim
Vakfı Yayınları, Erzurum, 1996.
Özcan, M. Modern Temel Kimya Laboratuvarı, Dicle Üniv., Diyarbakır, 1993.
Güler, H - D. Saraydın - U. Ulusoy - Genel Kimya Laboratuvarı, Hatipoğlu Yayınları,
Yükseköğretim Dizisi: 27, Ankara, 1996.
Toon, E. R. - G.L. Ellis. Foundations of Chemistry, Tas Kitapçılık Yayıncılık, Ankara,
1986.
Değerlendirme Sorularının Yanıtları
1. E 2. D 3. C 4. E 5. D 6. A 7. D 8. D 9. E 10. C 11. B

Kaynak: Anadolu üniversitesi açıköğretim notları.

Deney Yapalım

5 Ocak 2013 Cumartesi

Amonyağın Çözünürlüğü

Deney örnekleri ve Sorular

Sudaki Hidrojeni yakma

4 Ocak 2013 Cuma

Deney Nedir ?

Deney ve Gözlem Çalışmaları

Hedefler

Harmanlanmış öğrenme