Sabit oranlar kanunu Katlı oranlar kanunu

1
Sabit oranlar kanunu
Bir bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında sabit bir oran vardır. Bu sabit
oranın varlığı ilk defa 1799 tarihinde Praust tarafından bulunmuş ve “sabit
oranlar kanunu” şeklinde ifade edilmiştir. Dolayısıyla bu kanuna göre bir bileşiği
oluşturmak üzere birbirleriyle birleşen elementlerin miktarları bu sabit oranın ya
ast katları veya üst katları şeklinde olacaktır. Aşağıdaki örneklerde görüldüğü gibi
H2O ve NH3’ü oluşturmak üzere birbirleriyle birleşen hidrojen-oksijen ve azothidrojen kütleleri arasındaki oran daima sabittir.
m
Sabit Oran ( mOH 2 )
2H2 +
O2
H2O
4g
32 g
36 g
1
8
2g
16 g
18 g
1
8
1g
8g
9g
1
8
8g
64 g
72 g
1
8
N2 +
3H2
2NH3
28 g
6g
34 g
14
3
14 g
3g
17 g
14
3
56 g
12 g
68 g
14
3
2
m
Sabit Oran ( m HN 2 )
2
Katlı oranlar kanunu
İki element birden fazla bileşik yaptığında, bu bileşiklerin tümünde elementlerden
birinin miktarı sabit tutulduğunda, diğer elementin miktarları arasında katlı bir
oranın olduğu görülür. Dolayısıyla katlı oranlar kanununun uygulanabilmesi için ;
bileşiklerde yalnız iki cins element olmalı ve bileşiklerin basit formülleri aynı
olmamalıdır. Aşağıdaki örneklerde görüldüğü gibi azot ve oksijen elementlerinin
2
oluşturduğu bileşiklerde aynı miktar azotla birleşen oksijen miktarları arasında
katlı bir oran vardır.
Bileşikler
Aynı miktar azotla
birleşen oksijen miktarı
N2O
1
NO
2
N2O3
3
N2O4
4
N2O5
5
Örnekler:
2 / FeO 2
 (Oksijenler arası katlı oran);
Fe2O3 3
CO 1
 (Oksijenler arası katlı oran);
CO2 2
2 / CH 4 4
 (Oksijenler arası katlı oran);
C2 H 6
3
Örnek: X ve Y elementleri arasında oluşan iki ayrı bileşiğin birincisinde 0,7 g
X ile 0,8 g Y, ikincisinde ise 1,4 g X ile 4 g Y birleşmektedir. Birinci
bileşiğin formülü XY ise ikinci bileşiğin formülünü bulunuz.
Çözüm: 1. bileşikte 0,7 g X ile 0,8 g Y birleştiğine göre; X0,7Y0,8
2. bileşikte 1,4 g X ile 4 g Y birleştiğine göre; X1,4Y4 şeklinde
yazılarak X miktarları eşitlenir.
2 / X 0,7Y0,8
X 1, 4Y4

1,6
Aynı miktar X ile birleşen Y miktarlarının oranları
4
her iki bileşikte de aynı miktarda X bulunduğuna göre,
1. bileşik XY ise
2. bileşik XYn olur. Buradan Y miktarları birbirine oranlanırsa;
1 1,6

eşitliğinden n= 2,5 olarak bulunur. n yerine yazılırsa X1Y2,5,
n 4
dolayısıyla 2. bileşiğin formülü X2Y5 olarak bulunur.
Stokiyometri
3
Stokiyometri, element ölçme anlamına gelir ve Yunanca, stocheion (element)
ve metron (ölçme) kelimelerinden türemiştir. Dolayısıyla stokiyometri kimyasal
tepkimelerde reaktant ve ürünlerin nicelikleri (atom sayısı, molekül sayısı, mol
sayısı, gazlarda basınç ve hacim) arasındaki sabit orandan faydalanarak
hesaplamalar yapmamız demektir. Aşağıdaki tepkimede bu sabit oranlar
görünmektedir. Bu oranlardan faydalanılarak kimyasal hesaplamalar rahatlıkla
yapılabilir. Ancak stokiyometrik hesaplamaların yapılabilmesi için kimyasal
kanunlar ve mol hesaplamalarının iyi bilinmesi gerektiği de unutulmamalıdır.
N2(g)
+
3H2(g)
2NH3(g)
Kimyasal tepkimelerde
1 mol
3 mol
2 mol
Mol korunmayabilir
28 g
6g
34 g
Kütle korunur
P atm
3P atm
2P atm
Basınç korunmayabilir
V lt
3V lt
2V lt
Hacim korunmayabilir
2 atom
6 atom
8 atom
Atom sayısı ve cinsi korunur
Mol - Mol Problemleri
Mol - Mol Problemlerinde, reaksiyonda yer alan ve mol sayısı bilinen bir
maddenin yardımıyla, mol sayısı bilinmeyen başka bir maddenin mol sayısı
bulunur. Söz konusu iki madde de reaktant veya ürün olabilir. Bilindiği gibi
molekül ve atom sayısı mol ile doğru orantılı olduğundan, bu tip problemlerde
mol sayısı kolayca taneciğe çevrilebilir.
Örnek:
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g) tepkimesine göre 0,3 mol azot gazı ile yeteri
kadar hidrojen gazından tam verimle en çok kaç mol amonyak gazı elde edilir?
4
Mol - Kütle Problemleri
Bu tip problemlerde, mol sayısı bilinen bir maddenin mol sayısı yardımıyla
tepkimede bulunan başka maddelerin kütleleri arasındaki ilişkiden yararlanılarak
hesaplamalar yapılır.
Örnek: Yeteri kadar azot gazı ile 0,3 mol hidrojen gazından tam verimle en çok
kaç gram amonyak elde edileceğini hesaplayınız.
Kütle - Kütle Problemleri
Kütle - kütle problemlerinde, kütlesi bilinen bir maddenin yardımıyla tepkimede
bulunan
başka
maddelerin
kütleleri
arasındaki
ilişkiden
yararlanılarak
hesaplamalar yapılır.
Örnek: Yeteri kadar azot gazı ile 0,6 g hidrojen gazından tam verimle en çok kaç
gram amonyak elde edileceğini hesaplayınız.
Hacim - Hacim ve Basınç - Basınç Problemleri
Aynı şartlarda gazların mol sayıları ile hacimleri veya aynı sıcaklık ve hacimde
gazların mol sayıları ile basınçları arasında doğru orantı olduğuna göre (Bölüm
XX) stokiyometrik hesaplamalarda gazların hacimleri ve basınçları arasındaki
sabit oranlardan yararlanılarak hesaplamalar yapılabilir. Bu tip problemlerde, gaz
halindeki bir maddenin hacmi veya basıncı yardımı ile gaz halindeki başka
maddelerin hacmi yada basıncı arasındaki ilişki yardımıyla hesaplamalar yapılır.
Örnek: Aynı şartlarda 0,2 lt azot gazı ile yeteri kadar hidrojen gazından tam
verimle en çok kaç lt amonyak gazı elde edilebileceğini hesaplayınız.
Örnek: Aynı şartlarda 200 mmHg basınç yapan azot gazı ile yeteri kadar hidrojen
gazından tam verimle elde edilen amonyak gazının aynı şartlardaki basıncı kaç
mmHg’dır?
5
Sınırlayıcı Reaktif Problemleri
Bir çok kimyasal reaksiyonda reaktantlar denkleştirilmiş denklemdeki oranlarda
ortama konulmamış olabilir. Böyle durumlarda reaktantlardan birinin (2’den fazla
reaktant varsa birden fazlada olabilir) artması söz konusudur. Bir tepkimede ilk
tüketilen reaktant oluşacak ürün veya ürünlerin maksimum miktarlarını
belirleyeceğinden dolayı "sınırlayıcı reaktif" adını alır. Bu reaktif tüketildiğinde
tepkime durduğundan dolayı diğer reaktif artmış olur. Sınırlayıcı reaktif,
reaksiyonda ilk önce tüketilen ve dolayısıyla reaksiyonun durmasını sağlayan
reaktiftir.
Örnek: 0,4 mol azot gazı ile 0,6 mol hidrojen gazından tam verimle en çok kaç
mol amonyak elde edilir. Hangisinde kaç mol artar?
Yüzde Verim
Stokiyometri problemlerinde çoğu reaksiyonun yan ürün oluşumu, reaksiyonun
tamamlanamaması
veya
deneysel
hatalardan
dolayı
tam
verimle
gerçekleşememesinden teorik olarak hesaplanan ürün miktarı, gerçekte elde edilen
miktar ile genellikle aynı değildir. Bu faktörlerin hepsi sonuçta ürün miktarında
azalmaya neden olur. Bundan dolayı reaksiyonlarda çoğu zaman yüzde verim
hesaplanır. Yüzde verimin hesaplanmasında aşağıdaki formülü kullanılır.
Yüzde verim 
Gerçek verim
.100
Teorik verim
Örnek:
CaF2 + H2SO4
CaSO4 + 2HF
Yukarıdaki reaksiyona göre 3,9 g CaF2, aşırı miktarda H2SO4 ile reaksiyona
girdiğinde, 0,25 g HF elde edilmektedir. Buna göre yüzde verimi hesaplayınız.
Örnek:
4 Al + 3O2
2Al2O3
Yukarıdaki denkleme göre, 5 g Al'den 9,44 g Al2O3 elde edilmiştir. Tepkimenin
yüzde verimini hesaplayınız.