2315,04 = 4025,88 - 269 x

1.1. GİRİŞ
Kimyasal reaksiyonlara giren veya reaksiyonlar sonucunda meydana gelen
maddelerin ve bu sırada alınan veya açığa çıkan ısı enerjisi miktarları ile ilgili
hesaplamalar genellikle tüm mühendislik dallarında önem arz etmektedir. Bu işlemlerin
yapılmasında kimyanın temel kural ve kanunlarından, özellikle, kütlenin korunumu ve
sabit hacim oranları kanunları yanında termodinamik ve termokimyanın temel
prensiplerinden yararlanılır. Buna göre, kimyasal ve fiziksel değişmelerdeki kütle ve enerji
değerlerinin, kimyasal prensipler ve mol kavramından çıkarılan bilgiler yardımıyla
hesaplanmasına kısaca “stokiyometri” adı verilmektedir.
1.2. TEMEL KAVRAMLAR
1.2.1. Madde
Kütlesi olan ve bir yer işgal eden her şey madde olarak tanımlanır. Demir, tahta, su,
hava v.s. gibi. Maddeler element, bileşik ve karışım şeklinde olabilirler. Maddenin, fiziksel
şartlara bağlı olarak, gaz, sıvı ve katı halde bulunduğu bilinmektedir Ayrıca, kimyada
belirli madde kavramı vardır. Değişik halde kimyasal özellikleri daima aynı olan bir
maddeye “belirli madde” adı verilir. Örneğin, saf su belirli bir maddedir. Her ne kadar
fiziksel şartların değişmesiyle saf su gaz, sıvı ve katı hale sokulabilirse de, her üç halde de
suyun yapısında bir değişme olmamaktadır. Yani, saf su hangi fiziksel halde olursa olsun
kimyaca formülü H2O halinde değişmeden kalmaktadır. Bunlardan başka kimyada
karşılaşılan maddeleri “homojen madde” ve “heterojen madde” şeklinde sınıflandırmak da
mümkündür.
1.2.2. Element
Önceleri aynı cins atomlardan oluşan ve kendisinden başka bileşene ayrılamayan saf
madde element diye tarif edilmiştir. Hâlbuki aynı bir elementin atomlarında nötron sayısı
gibi bazı farklılıkların olduğu anlaşılmıştır. Dolayısıyla, bu gün için maddenin yapısına
dayanan bilimsel bir tarif şöyle yapılabilir. Element; çekirdek yükleri (atom numaraları)
aynı olan, bir cins atomdan oluşmuş saf maddedir.
Elementleri, genel olarak metal, ametal ve yarı metal olarak üç kısma ayırmak
mümkün olmaktadır. Ancak soy gazlar bu sınıflamanın dışında tutulmaktadır. Çünkü
kimyasal davranış bakımından soy gazlar ne metallere ne de ametallere benzemektedir.
Periyodik sistemde yer alan elementlerin ancak 90 tanesi tabiatta bulunmakta, geri
kalanlar ise yapay olarak hazırlanmış elementlerdir. Tabiatta bulunan elementlerden, genel
olarak, 72 tanesi metalik özellik gösterirken diğerleri ametalik karakterdedir. Ancak, bu
ayırım pek doğru değildir. Çünkü bazı elementlerin davranışları bulundukları ortama göre
değişmekte ve bazen metalik özellik gösteren bir element bir başka olayda ametal gibi
davranabilmektedir. Yukarıda metal olarak belirtilen elementlerden dokuz tanesi elementel
halde kısmen metal karakteri gösterse de verdikleri bileşikler itibariyle ametaller grubuna
dâhil edilebilir. Bu tür elementlere yarı metal adı verilmektedir.
1.2.3. Bileşik
Farklı elementlerin bir takım kimyasal birleşme kanunlarına uyarak oluşturdukları ve
kendilerinden tamamen değişik özelliklere sahip maddelere bileşik adı verilir. Örneğin, çok
aktif ve su ile bile kolayca reaksiyon veren sodyum metali ile zehirli bir gaz olan klor
gazını oluşturduğu sodyum klorür bileşiği yani yemek tuzu gıda olarak kullanılan bir
maddedir.
2 Na + Cl2
2 NaCl
Bileşiklerin oluşumu kimyasal bir tepkime sonucu olduğu gibi, kendilerini oluşturan
elementlere ayrılması da ancak kimyasal yollarla mümkündür.
1.2.4. Karışım
İki veya daha fazla maddenin hiç bir kimyasal reaksiyon meydana getirmeden, yani
kendi özelliklerini kaybetmeden, birbiri içerisinde dağılmaları sonucu oluşan kütleye
karışım denir. Karışımı oluşturan maddeler element veya bileşik olabilir.
Karışımlar homojen ve heterojen olabilirler. Şekerli-su veya tuzlu-su gibi karışımlar
homojendir. Buna karşılık, çamurlu-su veya yağ-su gibi karışımlar ise birer heterojen
karışımdır. Kimyada genel olarak homojen karışımlara “çözelti” adı verilmektedir. Diğer
taraftan, şartlara bağlı olarak çözeltiler katı sıvı ve gaz halinde olabilmektedir.
1.2.5. Atom
Bir elementin tüm özelliklerini taşıyan en küçük birimine atom denilmektedir.
Dolayısıyla, bir elementin tüm atomları kimyasal özellikçe birbirinin aynı iken, diğer
element atomlarından bazı temel farklılıklara sahiptir. Örneğin, elementel demir
atomlarının tüm kimyasal özellikleri aynıdır. Fakat kükürt elementinin atomlarından farklı
özellik gösterirler.
Bir element atomunun “atom numarası” o atomun taşıdığı proton veya elektron
sayılarına eşittir. Gene bir element atomunun çekirdeğinde bulunan proton ve nötron
sayılarının toplamına “kütle numarası” adı verilir. Bir elemen atomunun çekirdeğindeki
proton sayıları daima aynı olduğu halde, nötron sayıları değişebilmektedir. Böylece aynı
bir elementin farklı kütle numarasına sahip atomları ortaya çıkar. Böyle atomlara söz
konusu elementin “izotop atomları” denir. Örneğin, uranyum elementin bilinen en önemli
üç izotopunu şu şekilde belirtmek mümkündür.
235
92
U,
236
92
U ve
238
92
U
1.2.6. Molekül
Maddenin kendine özgü özelliklerini taşıyan ve birden fazla aynı veya farklı cins
atomlardan oluşan en küçük birimine “molekül” denir. Molekül kavramı bileşikler için
kullanıldığı gibi elementler için de kullanılmaktadır. Ancak, molekül teriminin daha ileri
bir anlamı bulunmaktadır. Maddeyi meydana getiren birimler tüm kimyasal özellikleri
kendinde toplayan bağımsız birer birim ise, buna molekül denir. Moleküler yapıya
verilebilecek en iyi örnek gazlardır. Diğer taraftan bazı sıvı ve katılar da moleküler yapılı
olabilmektedir. Oksijen, karbondioksit gibi gazlar, su ile alkol gibi sıvılar ve şeker ile
naftalin gibi katılar bunlara örnek olarak verilebilir.
O2, CO2, H2O, C2 H5 OH, C6H12O6, C10 H8
1.2.7. Allotropi
Bir elementin kimyasal özellikleri aynı fakat fiziksel özellikleri farklı olması haline
“allotropi”, ortaya çıkan ürüne de “allotrop”
denir. O2 ve O3 oksijen elementinin
allotropudur. Gene, grafit ve elmas karbon elementinin birer allotropudur. Allotropi izotop
gibi mikro bir farklılık olmayıp, element veya bileşiği oluşturan atom ya da moleküllerin
birbirlerine değişik biçimlerde bağlanmalarından ortaya çıkan makro bir farklılık
olmaktadır.
1.2.8. Mol Kavramı
Avogadro sayısı (N = 6,02.1023) kadar gerçek atom içeren elementin miktarına “1
atom-gram” denir. Yahut herhangi bir bileşik veya gaz bir maddenin avogadro sayısı kadar
molekül içeren miktarına “1 molekül-gram” denir. Genel olarak atom-gram veya molekülgram ifadeleri yerine kısaca “mol” terimi kullanılır ve avogadro sayısı kadar tanecik
demektir. Herhangi bir maddenin mol sayısını bulmakta şöyle bir bağıntı kullanılmaktadır.
Mol sayısı (n) =
Ağırlık
m
=
Molekül ağırlığı
MA
(1.1)
Aynı şekilde atomal haldeki maddeler için,
Mol sayısı (n) =
Ağırlık
m
=
Atom ağırlığı
AA
(1.2)
ifadesi yazılabilir.
Maddenin en küçük birimini oluşturan atom veya molekül göz önüne alınacak olursa,
yani bağımsız moleküllerden oluşmamış maddeler söz konusu olduğunda, özellikle iyonik
yapılı bileşikler için molekül ağırlığı terimi yerine “formül ağırlığı” ifadesinin kullanılması
daha uygundur. Ancak, pratikte daha çok formül ağırlığı yerine de molekül ağırlığı
kavramı kullanılarak bu farklılık göz ardı edilmektedir. Buna paralel olarak da “1 formülgram”
yerine
“1
molekül-gram”
terimi
ve
dolayısıyla
kısaca
“mol”
ifadesi
kullanılmaktadır. Bu durumda mol sayısını veren ifadeyi,
Mol sayısı (n) =
Ağırlık
m
=
Formül ağırlığı
FA
(1.3)
şeklinde yazmak mümkündür.
1.2.9. Avogadro Hipotezi
Avagadro hipotezini “aynı sıcaklık ve basınç şartlarında bütün gazların eşit
hacimlerinde eşit sayıda molekül vardır” şeklinde tanımlamak mümkündür. Buna göre
basit bir matematik yaklaşımla, “aynı şartlarda eşit hacim işgal eden çeşitli gazların
ağırlıklarının oranı molekül ağırlıklarının oranına eşittir” sonucuna varılır. Söz konusu
gazların ağırlıkları m, molekül ağırlıkları MA ve mol sayıları da n ile gösterilirse;
n1 = n2
n1 
(1.4)
m2
m1
, n2 
MA 2
MA
(1.5)
olduğundan
m1
m2

MA1
MA 2
veya
m1 MA1

m2 MA 2
(1.6)
yazılabilir.
Diğer taraftan, aynı şartlar diye tanımlanan sıcaklık basınç koşulları özele
indirgenirse, örneğin normal şartlar (0 oC ve 1 atm) altında düşünülürse, avogadro
hipotezinden şu sonuca varılır. “Bütün gazların normal şartlar altında birer mollerinin işgal
ettikleri hacimler birbirine eşit olup 22,4 litredir”.
1.2.10. Kimyasal Denklem
Bir kimyasal reaksiyonda, belirli bir düzen içinde bulunan atomlar sistemi bir halden
diğer hale dönüşmektedir.
Ba2+(çöz) + SO42-(çöz)
BaSO4(k)
Böyle bir reaksiyonda, ilk hal baryum ve sülfat iyonlarının sulu çözeltisidir.
Reaksiyon ürünleri, yani ikinci hal ise, gene aynı atomlardan meydana gelmiş fakat farklı
bir düzenlemedir. Ba2+ ve SO42- iyonları birleşerek bir katı madde olan baryum sülfatı
meydana getirir ve çökerek çözeltiden ayrılır.
Kimyasal denklem, bu tür kimyasal olayları hem kalitatif (nitel) hem de kantitatif
(nicel) olarak kısa bir şekilde ifade etmeye yaramaktadır. Denklemden anlaşılacağı üzere,
reaksiyona girmeyen veya meydana gelmeyen kimyasal birimleri denklemde göstermeye
gerek yoktur. Örneğin, Ba2+ iyonları BaCl2 den, gene SO42- iyonları da Na2SO4 den gelmiş
olabilir. Fakat bunlar denkleme bu şekilleri ile alınmamıştır. Çünkü sodyum sülfattan gelen
Na+ iyonları ile baryum klorürden gelen Cl- iyonları herhangi bir değişikliğe uğramadan
başlangıçtaki halleri ile ortamda kalmıştır.
Reaksiyona giren ve meydana gelen madde miktarı, kimyasal birimlerin önüne
yazılacak katsayılarla belirtilir. Örneğin, 2 molekül hidrojen ile bir molekül oksijen gazı
reaksiyona girdiği zaman 2 molekül su meydana gelmektedir. Bu durum şöyle gösterilir.
2 H2(g) + O2(g)
2 H2O(g)
Madde miktarları molekül mertebesi yerine mol bazında tanımlanacak olursa, bu
reaksiyon 2 molekül-gram hidrojen gazı 1 molekül-gram oksijen gazı ile birleşerek 2
molekül-gram su oluşturur anlamına gelir. Yani kimyasal denklem bir olayı kısa, doğru ve
net bir şekilde belirtmeye yarayan gösteriş biçimidir. Verilen reaksiyonda görüldüğü gibi,
bir kimyasal reaksiyonda atomların cins ve miktarları korunmuş olmaktadır.
1.2.11. Ölçü Birimleri
Fizik ve kimyada kullanılan bütün birimler üç esas birimden türetilmiştir. Bunlar
sırası ile “uzunluk”, “kütle” ve “zaman” birimleridir. Kimyada özellikle atom ve molekül
boyutları ile bağ uzunlukları vs. gibi mesafeleri belirtmek için kullanılan uzunluk birimleri
mikrometre ve angströmdür.
1 mikrometre (mikron = m) = 10 -6 m
Bunlardan angström, atomik mesafeler için kullanıldığı gibi, ışık dalga boylarının
ölçümlerinde de kullanılmaktadır.
1 angstrom (Ao) =10-8 cm =10-10 m
En çok kullanılan kütle birimi olan gram, + 4 oC de 1 cm3 hacim işgal eden saf suyun
kütlesi olarak tanımlanmaktadır. Bunun bin katına kilogram, binde birine de miligram adı
verilir.
Genellikle hacim birimi olarak litre kullanılır. Bir litre 1 kg saf suyun + 4 oC deki
hacmidir. Çoğu hesaplamalarda litrenin binde biri olan mililitre kullanılmaktadır. Gerçekte
litre ile desimetre küp arasında, dolayısıyla mililitre ile santimetre küp arasında çok küçük
bir fark vardır.
1 litre (L) = 1000 mililitre (mL) = 1000,027 cm3
Ancak daha sonraları uluslararası toplantıda bu fark ortadan kaldırılarak litre
desimetre küpe eşit kabul edilmiştir. Bu nedenle 1 mL yerine göre 1 cm3 olarak
alınmaktadır.
Yoğunluk birim hacminin kütlesi olarak tanımlandığına göre katı ve sıvıların
yoğunlukları g/cm3 ve g/mL olarak ifade edilirken, gazların yoğunlukları ise genellikle g/L
şeklinde belirtilmektedir.
1.3. KİMYASAL BİRLEŞME KANUNLARI
1.3.1. Maddenin Korunumu Kanunu
Bir kimyasal olayda reaksiyona giren maddelerin ağırlıkları toplamı tepkime sonunda
oluşan ürünlerin ağırlıkları toplamına eşittir.
İlk defa A. Lavoisier tarafından ortaya
konulan bu kanun şu şekilde açıklanabilir. Kimyasal bir reaksiyona giren maddelerin
toplam ağırlıklarında hiçbir artma veya eksilme olmaz. Yani genel manada madde
yaratılamaz ve yok edilemez. Diğer bir ifade ile evrendeki madde miktarı sabittir. Örneğin,
74 gram sönmüş kireç, Ca(OH)2, üzerinden 44 gram karbondioksit, CO2, geçirilirse ürün
olarak 100 gram kireç taşı, CaCO3, ile 18 gram su, H2O, oluşur.
Ca(OH)2 + CO2
74
CaCO3 + H2O
44
100
18
Dolayısıyla, reaksiyona giren maddelerin ağırlıkları toplamı (74+44=118), ürünlerin
ağırlıkları toplamına (100+18=118) eşittir.
Bu kanun enerjiye de tatbik edilebilir. Çeşitli enerji türleri (ısı, ışık, elektrik vb.)
birbirine dönüşebilmektedirler. Ancak herhangi bir enerji kaybı olmamaktadır. Einstein’ın
ileri sürdüğü E = mc2 ifadesine bağlı olarak kütleler ile enerjiler birbirlerine
dönüşebildiklerinden, kütlenin ve enerjinin korunumu kanunları birleştirilerek bir bütün
haline gelmektedir.
1.3.2. Sabit Oranlar Kanunu
Belirli bir bileşiği meydana getirmek için reaksiyona giren elementlerin ağırlıkları
arasında daima değişmeyen, sabit bir oran vardır (J. L. Proust Kanunu). Bu oran çalışma
şartları, zaman ve ortama bağlı olmaksızın her zaman sabittir. Örneğin, metalik kalsiyumun
oksijen ile birleşerek kalsiyum oksidi oluşturması göz önüne alınabilir.
2 Ca + O2
2 CaO
Bu denkleme göre, daima 40 gram kalsiyum ile 16 gram oksijen reaksiyona
girecektir. Sonuç olarak, bu iki element daima 40/16 = 2,5 kütle oranında birleşeceklerdir.
Örnek (1-1): 300 gram bakır tozu ile 128 gram kükürt tozu karıştırılıp havasız bir
yerde ısıtılırsa, kaç gram Cu ne kadar S ile birleşir ve ne kadar CuS meydana gelir?
Çözüm:
Cu + S
63,5
CuS
32
95,5
300 g Cu ile birleşecek S miktarı :
32
300  15118
, gram
63,5
Bu değer, verilen kükürt miktarından fazla olduğuna göre, bakırın tamamının
reaksiyona giremeyeceği anlaşılmaktadır. Bu durumda,
128 g S ile birleşecek Cu miktarı:
63,5
128 = 254 gram
32
olacağından,
Artan Cu miktarı
Oluşan CuS miktarı
: 300 - 254 = 46 gram
:
95,5
128  382 gram
32
1.3.3. Katlı Oranlar Kanunu
İki element birden fazla bileşik vermek üzere birleşebiliyorsa, bu bileşiklerde yer
alan elementlerden birinin sabit bir miktarıyla birleşen diğer elementin kendi miktarları
arasında basit ve tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır (J. Dalton Kanunu). Örneğin,
bakırın oksijen ile yaptığı birleşiklerden bakır-1 oksitte, Cu2O, 2.63,5 gram bakır 16 gram
oksijen ile birleşmektedir. Bakır-2 oksitte, CuO, ise 63,5 gram bakır 16 gram oksijen ile
birleşmiştir. Buna göre, birleşme oranlarını şu şekilde yazmak mümkündür.
Cu2O için birleşme oranı:
CuO için birleşme oranı:
Cu 2 .63,5

O
16
Cu 63,5

O
16
Yazılan oranlara göre, oksijen elementinin sabit miktarıyla (16 gram) birleşen bakır
miktarı katlı olarak (2/1 şeklinde) değişmektedir. Aynı şekilde değerlendirme yapılırsa CO
ile CO2 arasındaki katlı oranın 1/2 olduğu kolayca görülebilir.
1.3.4. Sabit Hacim Oranları Kanunu
İki gaz kimyasal bir bileşik meydana getirmek üzere (aynı sıcaklık ve basınç
şartlarında) birleşirlerken, bu gazların hacimleri arasında belirli bir oran vardır. Oluşan
bileşik de gaz ise, bunun hacmi ile reaksiyona girenlerin hacimleri arasında da gene basit
bir oran vardır. Örneğin, amonyak oluşum reaksiyonu göz önüne alınabilir.
N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g)
Avagadro hipotezine göre molce oran hacimce orana eşit olduğundan,
burada
reaksiyona giren gazların veya girenler ile ürün hacimlerinin oranı,
Azot / Hidrojen = 1/3
Azot / Amonyak = 1/2
Hidrojen /Amonyak = 3/2
olmaktadır.
Örnek (1-2): Aynı koşullarda bulunan 40 litre azot gazı ile 60 litre hidrojen gazı
reaksiyona sokularak amonyak elde edilmektedir. İşlem sonunda reaksiyona girmeyen bir
gaz kalır mı? Kalırsa, hangi gazdan kaç litre kalacaktır?
Çözüm:
N2(g)
+ 3 H2(g)
1 hacim
2 NH3(g)
3 hacim
2 hacim
Reaksiyona göre, hidrojen gazı hacimce 1/3 oranında azot gazı ile birleşmektedir.
1
Reaksiyona giren N2 hacmi : 60  20 litre
3
Geriye kalan N2 hacmi : 40 - 20 = 20 litre
1.4. STOKİOMETRİ VE MOL KAVRAMI
Esas olarak stokiyonetrik hesaplamalarda mol kavramından doğrudan çıkarılan
bilgiler kullanılır. Basit bir kimyasal denklem olarak,
2 CO + O2
2 CO2
reaksiyonu ele alınacak olursa, n herhangi bir sayı olmak üzere, 2n molekül karbon
monoksitin n molekülü oksijen ile birleşerek 2n molekül karbondioksit meydana
getirdikleri anlaşılmaktadır. Burada, n = 6,02.1023 alınacak olursa, denklem 2 mol CO in 1
mol O2 ile birleşerek 2 mol CO2 meydana getirdiğini ifade eder.
Bir mol madde içinde belli sayıda molekül bulunduğuna göre, belirli koşullarda bağıl
mol sayıları için söylenebilen her şey atomların veya moleküllerin bağıl sayıları hakkında
da söylenebilmektedir.
Örnek (1-3): 12 gram karbon monoksit gazının oksijen gazı ile yanması sonucunda
ne kadar karbondioksit meydana gelir?
Çözüm: 2 CO + O2
2 CO2
Bu denklemde, 2 mol karbon monoksit gazından 2 mol karbon dioksit meydana
geldiğine göre,
Kullanılan CO molü = Oluşan CO2 molü
şeklinde stokiometrik ifade yazılabilir.
CO molü =
CO' nın ağırlığı
12
=
= 0,429
Molekül ağırlığı
28
CO2 in ağırlığı = CO2 molü .CO2 in mol ağırlığı
= 0,429 . 44
= 18,9 gram
Bu ve benzeri problemler orantı kullanılarak da çözülebilir. Ancak, stokiometrik
yolla çözümde atomların veya moleküllerin korunumu ilkesinden çıkarılan bilgiler
kullanılmaktadır. Bu şekilde yapılan hesaplamalarda hem hata yapma ihtimalleri azalmakta
ve hem de uzunca olan bir problemin çözümünü kolayca yapmak ve kontrol etmek daha
kolay ve pratik olmaktadır.
Örnek (1-4): Bakır-1 oksit (Cu2O) ve bakır-2 oksit (CuO) karışımından alınan, 1,50
gramlık bir örnek kantitatif olarak metalik bakıra indirgenmektedir. Reaksiyon sonunda
1,27 gram ağırlığında metalik bakır (Cu) ele geçtiğine göre, karışımda bulunan Cu2O in
yüzde miktarını hesaplayınız. (Cu : 63,5, O : 16)
Çözüm: Burada bakır atomlarının korunduğunu göz önüne almak gerekmektedir.
Buna göre, stokiometrik bağıntı şu şekilde yazılabilir.
Oksitlerdeki toplam Cu molü = Metalik Cu molü
2 Cu2O molü + CuO molü = Metalik Cu molü
Cu2O in ağırlığı = x gram
CuO in ağırlığı = 1,50-x gram
olduğundan bu değerler stokiometrik ifadede yerine konursa,
2
x
1,50  x 1,27


143
79,5
63,5
x = 0,836 gram
Cu2O yüzdesi =
0,836
100  % 55,73
1,50
1.5. ÇÖZÜMLÜ PROBLEMLER
Problem (1-1): Çinko sülfür (ZnS) ve piritten (FeS2) meydana gelen bir karışımın
10,40 gramı oksijen akımında kavrulmaktadır. Reaksiyon sonunda elde edilen kükürt
dioksit (SO2) gazı bir gazometrede toplanarak, hacminin NK da 3,36 litre olduğu
hesaplanmıştır. Buna göre, ilk karışımdaki ZnS yüzde miktarını hesaplayınız. (Zn : 65,
Fe : 56, S : 32)
Çözüm: Kavurma reaksiyonları şöyledir.
ZnS + 3/2 O2
ZnO + SO2
2 FeS2 + 11/2 O2
Fe2O3 + 4 SO2
Bu durumda olayın stokiometrik bağıntısını şu şekilde yazmak mümkündür.
Toplam SO2 molü = ZnS molü + 2 FeS2 molü
3,36 x
(10,4 - x)
=
+2
22,4 97
120
0,15 =
60 x - 1008,8 - 97 x
97 . 60
(ZnS) x = 3,67 gram
% ZnS =
3,67
100 = 35,29
10,40
Problem (1-2): Katı kurşun-4 oksit (PbO2) ve baryum peroksit (BaO2) ısıtıldığı
zaman şu şekilde ayrışmaktadır.
PbO2
PbO + 1/2 O2
BaO2
BaO + 1/2 O2
Bir BaO2 ve PbO2 karışımı tamamıyla dönüşünceye kadar ısıtılıyor. Karışımın ilk
ağırlığı 10,564 gram, reaksiyon sonundaki ağırlığı ise 9,764 gramdır. Buna göre PbO2 nin
miktarı kaç gramdır? (Pb : 207, Ba : 137, O : 16)
Çözüm: Her bir reaksiyonda oluşan oksijen molünün dönüşüme uğrayan oksit
mollerinin yarısı kadar olduğu stokiometrik olarak görülmektedir. Bu durumda,
PbO2 miktarı = x gram
BaO2 miktarı = (10,564-x) gram alınabilir.
O2 miktarı = 10,564-9,764 = 0,8 gram
1
1
Toplam O2 molü = PbO2 molü + BaO2 molü
2
2
0,8 1
x
1 (10,564 - x)
=
+
32 2 (207 + 32) 2 (137 + 32)
0,05 =
x
10,564 - x

239
169
2019,55 = 169 x + 2524,796 - 239 x
70 x = 505,246
x = 7,2178 gram
% PbO2 =
7,2178
100 = 68,32
10,564
Problem (1-3): Alüminyum sülfat, Al2(SO4)3, ile demir-2 sülfat, FeSO4, karışımı
halinde bulunan bir cevherin 11,40 gramı SO3 gazı verecek şekilde kızdırılmaktadır.
Oluşan gaz bir gazometrede toplanmakta ve normal şartlarda hacminin 2016 cm3 olduğu
görülmektedir. Buna göre, ilk karışımdaki FeSO4 ın yüzde miktarını hesaplayınız. (Al : 27,
S : 32, Fe : 56, O : 16)
Çözüm: Kızdırma reaksiyonları şöyledir.
Al2(SO4)3
Al2O3 + 3 SO3
FeSO4
FeO + SO3
FeSO4 miktarı = x gram
Al2(SO4)3 miktarı = (11,40 - x) gram
n SO 3 =
2,016
= 0,09 mol
22,4
Toplam SO3 molü = 3 Al2(SO4)3 molü + FeSO4 molü
0,09 = 3
x
11,40 - x
+
152
342
1559,52 = 1732,8 - 152 x + 114 x
x = 4,56 gram
% FeSO4 =
4,56
100 = 40
11,40
Problem (1-4) : Cu2S ve Fe2S3 karışımı halinde olan bir cevher örneğinden alınan
8,44 gramlık bir kısım oksijen akımında kavrularak tamamen Cu2O ve Fe2O3 haline
getirilmektedir. Kızdırma sırasında açığa çıkan gazlar analiz edildiğinde, NK altında 1,568
litre SO2 gazı oluştuğu bulunmuştur. Buna göre, cevherdeki Cu2S in yüzde miktarını
hesaplayınız. (Cu : 63,5, Fe : 56, S : 32, O : 16)
Çözüm: Kavurma reaksiyonları şu şekildedir.
Cu2S + 3/2 O2
Cu2O + SO2
Fe2S3 + 9/2 O2
Fe2O3 + 3 SO2
Toplam SO2 molü = Cu2S molü + 3 Fe2S3 molü
Cu2S miktarı = x gram
x
1,568
8,44 - x
=
+3
159
22,4
208
0,07 =
208x  4025,88 - 477 x
33072
2315,04 = 4025,88 - 269 x
269 x = 1710,84
x = 6,36 gram
% Cu2S =
6,36
100 = 75,36
8,44
Problem (1-5): 4,22 gram gelen CaCl2 ve NaCl karışımı suda çözüldükten sonra
ortamdaki bütün Ca2+ iyonları CaCO3 halinde çöktürülüyor. Elde edilen CaCO3 süzülerek
ayrılmakta ve kızdırılarak kalsine edilmektedir. İşlem sonunda 0,959 gram saf CaO elde
edildiğine göre, ilk tuz karışımındaki CaCl2 ün ağırlıkça yüzdesini hesaplayınız.
(Ca : 40, O ; 16, C : 12, Cl : 35,5)
Çözüm: Reaksiyon denklemlerini şöyle yazmak mümkündür.
CaCl2 + CO2 + H2O
CaCO3
ısı
CaCO3 + 2 HCI
CaO + CO2
CaCl2 mol sayısı = CaO mol sayısı
0,959
x

56
111
x = 1,9 gram
% CaCl2 =
1,9
100 = 45,02
4,22
Problem (1-6): Bir demir cevherinin ihtiva ettiği demir-2 sülfür, FeS, ve demir-3
sülfür, Fe2S3, toplam miktarı % 47,2 olarak verilmiştir. Bu cevherden alınan 20 gramlık bir
kısım tamamen metalik demire indirgenmektedir. İşlem sonunda elde edilen saf demir
miktarı 5,6 gram geldiğine göre, karışımdaki FeS ün % miktarını hesaplayınız.
(Fe : 56, S : 32)
Çözüm: Alınan cevherdeki demir bileşiklerinin miktarı şöyle hesaplanır.
Sülfürler miktarı =
47,2
20 = 9,44 gram
100
Bu cevherdeki dönüşüm olayı için stokiometrik ifadeyi şu şekilde yazmak
mümkündür.
Oluşan Fe molü = FeS molü + 2 Fe2S3 molü
FeS miktarı = x gram olarak kabul edilirse,
9,44  x
x
5,6
+2

88
208
56
0,1 =
x 9,44  x

88
104
104 x + 830,72 - 88 x = 915,2
x = 5,28 gram
% FeS =
5,28
100 = 26,4
20
Problem (1-7): Demir-2 sülfür (FeS), demir-3 sülfür (Fe2S3) ve kalsiyum karbonat
(CaCO3) karışımından ibaret bir cevher hava akımında kalsine edildiği zaman aşağıdaki
reaksiyonlar gereğince ayrışmaktadır. Bu cevherin 17,12 gramlık bir kısmının
kalsinasyonu sonunda oluşan gazların normal şartlardaki hacmi 5,152 litre gelmektedir.
Ayrıca, cevherdeki FeS/Fe2S3 mol oranının 1/2 olduğu belirtilmiştir. Buna göre,
cevherdeki FeS ün yüzde miktarını hesaplayınız. (Fe : 56, S : 32, C :12, O : 16, Ca : 40)
FeS + 3/2 O2
Fe2S3 + 9/2 O2
CaCO3
FeO + SO2
Fe2O3 + 3 SO2
CaO + CO2
Çözüm: Kavurma olayında oluşan gazlar ile ilgili stokiometrik ifade şu şekilde
yazılabilir.
Toplam gaz molü = FeS molü + 3 Fe2S3 molü + CaCO3 molü
5,152
 FeS molü + 3 (2 FeS molü) + (CaCO3 molü)
22,4
0,23 = 7 FeS molü + CaCO3 molü
FeS miktarı = x gram
0,23 = 7
x 17,2 - x - (2x / 88) 208
+
88
100
2024 = 700 x + 1506,56 - 88 x - 416 x
196 x = 517,44
x = 2,64 gram
% FeS =
2,64
100 = 15,42
17,12
Problem (1-8): Demir-2 sülfür (FeS) ve demir-3 sülfürden (Fe2S3) oluşan bir
cevherin 4,50 gramı hidroklorik asit (HCl) ile reaksiyona sokulmaktadır. Aşağıda verilen
reaksiyonlar sonunda oluşan hidrojen sülfür (H2S) gazı 273 oC sıcaklıkta ve 1 atmosfer
basınçta 2,6 litre hacim kaplamaktadır. Buna göre, alınan karışımdaki FeS ün yüzde
miktarını hesaplayınız. (Fe : 56, S : 32, H : 1)
FeS + 2 HCl
FeCl2 + H2S
Fe2S3 + 6 HCl
FeCl3 + 3 H2S
Çözüm: Oluşan gaz her iki bileşiğin verdiği H2S gazlarının toplamına eşittir. Bu
gazın mol sayısı şöyle bulunur.
PV = nRT
n=
(1) (2,6)
(22,4 / 273) (2 . 273)
n = 0,058 mol
Reaksiyon sisteminde meydana gelen hidrojen sülfür gazı için stokiometrik ifade
şöyle yazılabilir.
Toplam H2S molü = FeS molü + 3 Fe2S3 molü
0,058 =
4,50  x
x
3
88
208
1061,63 = 208 x + 1188 - 264 x
56 x = 126,37
x = 2,257 gram
% FeS =
2,257
100 = 50,15
4,50
SORULAR
1-1: 6,0 gram Na2O ve BaO karışımı suda çözülüyor. Çözeltiye sulu sülfat asidi ilave
edilerek, meydana gelen BaSO4 çökeltisi süzülüp ayrılıyor. Kurutularak tartılan BaSO4
kalıntısı 4,0 gram geldiğine göre, karışımdaki BaO % sini bulunuz. (C : % 43,83)
1-2: 2,05 gram demir-alüminyum alaşımı (ferra alüminyum) aşırı HCl çözeltisinde
çözülüyor. Bu sırada 0,105 gram H2 gazı çıktığına göre, ferra alüminyumun % bileşimi
hesaplayınız.
Fe(k) + 2 HCl(aq)
2 Al(k) + 6 HCl(aq)
FeCl2(aq) + H2(g)
2 AlCl3(aq) + 3 H2(g)
1-3: Endüstride elementel fosfor üretilirken fosfat kayası, Ca3(PO4)2, kum (SiO2) ve
kok (C) karışımı özel bir elektrik fırınında ısıtılır. Bu sırada oluşan ürünler kalsiyum silikat
(CaSiO3), karbon monoksit (CO) ve fosfor gazı (P2) dır. Buna göre,
a) İşlemin reaksiyon denklemini yazınız.
b) 100 gram fosfat kayası 50 gram kum ve 10 gram koktan kaç gram P2 elde edilir?