Chapter 5: Gases

Back to chapter

5.5:

Kimyasal Stokiyometri ve Gazlar

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Chemistry

Chemical Stoichiometry and Gases: Using Ideal Gas Law to Determine Moles

Previous Video
5.4: Mixtures of Gases: Dalton’s Law of Partial Pressures and Mole Fractions

Next Video
5.6: Basic Postulates of Kinetic Molecular Theory: Particle Size, Energy, and Collision

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Dengeli bir kimyasal reaksiyon için, reaktanların ve ürünlerin kütle ve mol sayısı hesaplamalarının genel bir kavramsal plan izlenerek yapıldığını hatırlayalım. Burada stokiyometrik katsayılar, reaktantın molleri ile ürünün molleri arasında dönüştürme faktörleri olarak kullanılır. Gaz halindeki maddeleri içeren kimyasal reaksiyonlarda, gaz miktarı tipik olarak belirli bir sıcaklık ve basınçtaki hacmi cinsinden belirlenir.Bunun nedeni, gazların akışkan olması ve mevcut herhangi bir hacmi dolduracak şekilde genişlemesidir. Gaz halindeki reaksiyonlarda, bir gazın mol miktarı ve hacmi, ideal gaz yasası üzerinden birbiriyle ilişkilidir. Bu şekilde gazın hacminden mol sayısı belirlenebilir ve bunun tersi de geçerlidir.İdeal gaz yasası, molar kütle ve stokiyometri kavramlarını birleştirmek, hacim, mol sayısı ve gaz halindeki reaktanların ve ürünlerin kütlesi ile ilgili hesaplamalara izin verir. Örnek olarak, hidrojen gazı üretmek için lityum ve su arasındaki reaksiyonu düşünün. Tepkimenin 291 Kelvin ve 0, 977 atmosfer basınçta gerçekleştiğini varsayarsak, ne kadar lityum 35, 25 litre hidrojen üretecektir?İlk olarak, ideal gaz yasasını uygulayarak ve verilen basınç, hacim, sıcaklık ve ideal gaz sabiti değerlerini yerleştirerek, hidrojen gazının mol değeri hesaplanır. Ardından, stokiyometrik oran kullanılarak, hidrojen gazının mol sayısı lityum molüne dönüştürülür. Son olarak, lityumun molar kütlesi ile çarpıldığında, 20, 0 gramlık bir kütle elde edilir.Böylece 20, 0 gram lityum, 35, 25 litre hidrojen üretecek. STP’de standart sıcaklık ve basınç meydana gelen gaz halindeki kimyasal reaksiyonlar için molar hacim, 22, 4 litre olarak sabittir. Dönüşüm faktörü, STP’deki gazları içeren stokiyometrik hesaplamalarda kullanılır.Örneğin, STP’de su oluşumunu ele alalım. 2 gram su üretmek için ne hacimde hidrojen gereklidir? Genel kavramsal plan takip edilerek, önce su kütlesi mol kütlesi vermek üzere molar kütlesine bölünür.Daha sonra stokiyometrik oran, hidrojenin mollerini belirlemek için kullanılır. Son olarak, STP’deki mol-hacim dönüştürme faktörü 2, 5 litre hidrojen gazı elde etmek için kullanılır. Böylece, 2, 5 litre hidrojen, STP’de 2 gram su üretecektir.

5.5:

Kimyasal Stokiyometri ve Gazlar

Kimyasal stokiyometri, kimyasal reaksiyonlarda reaktanlarla ürünler arasındaki nicel ilişkileri tanımlar.

Katılar için kütle, çözeltiler için ise molarite kullanarak reaktanların ve ürünlerin miktarlarını ölçmenin yanı sıra; miktar belirtmek için gazların hacmi de kullanılabilir. Bir gazın hacmi, basıncı ve sıcaklığı biliniyorsa, gazın mol sayısını hesaplamak için ideal gaz denklemi kullanılabilir. Tersine, eğer mol gaz miktarı biliniyorsa, herhangi bir sıcaklık ve basınçta bir gazın hacmi belirlenebilir.

Örnek olarak, 8,88 g galyum ve fazladan hidroklorik asit reaksiyonu tarafından üretilen 27 °C'de ve 723 torr basınç altındaki hidrojenin hacmini hesaplayalım.

İlk olarak, sınırlayıcı reaktan, Ga'nın sağlanan kütlesini üretilen hidrojen mollerine dönüştürelim:

Sağlanan sıcaklık ve basınç değerlerini uygun birimlere (sırasıyla K ve atm) dönüştürelim ve ardından gaz hacmini hesaplamak için molar hidrojen gazı miktarını ve ideal gaz denklemini kullanalım:

Avogadro Yasası Hatırlatması

Katıların ve çözeltilerin göstermediği fakat gazların sahip olduğu stokiyometrinin basit bir özelliğinden de yararlanabilirirz: İdeal davranış gösteren tüm gazlar aynı hacimde (aynı sıcaklık ve basınçta) aynı sayıda molekül içerirler. Bu nedenle, bir kimyasal reaksiyonda yer alan gaz hacimlerinin oranları, gaz hacimlerinin aynı sıcaklık ve basınçta ölçülmesi koşuluyla, reaksiyon denklemindeki katsayılar tarafından verilir.

Avogadro yasası (bir gazın hacminin gazın mol sayısı ile doğru orantılı olduğu) gazların dahil olduğu kimyasal reaksiyonlara genişletilebilir: Gazlar, tüm gaz hacimlerinin aynı sıcaklık ve basınçta ölçülmesi koşuluyla, hacimce kesin ve basit oranlarda birleşir veya reaksiyona girerler.

Örneğin, azot ve hidrojen gazları amonyak gazı üretmek için reaksiyona girdiğinden

belirli bir azot gazı hacmi, basınç ve sıcaklık sabit kalırsa, bu hacmin iki katı amonyak gazı üretmek için bu hacmin üç katı hidrojen gazı ile reaksiyona girer.

Avagadro yasasına göre aynı sıcaklık ve basınç altında eşit hacimlerdeki N₂, H₂ ve NH₃ gazları, aynı sayıda molekül içerirler. Bir molekül N₂, iki molekül NH₃ üretmek üzere üç molekül H₂ ile reaksiyona girdiğinden, gerekli H₂ hacmi, N₂ hacminin üç katı ve üretilen NH₃ hacmi ise N₂ hacminin iki katıdır.

Bu metin bu kaynaktan uyurlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Chapter 9.3 Stoichiometry of Gaseous Substances, Mixtures, and Reactions.