deney no: 1 - Kafkas Üniversitesi

KAFKAS ÜNİVERSİTESİ
EĞİTİM FAKÜLTESİ
FEN BİLGİSİ ÖĞRETMENLİĞİ
GENEL KİMYA -II LABORATUARI DENEYLERİ
Hazırlayanlar
Arş.Gör. Özlem AKTAŞ
Arş.Gör. Arzu KİRMAN
1
DENEY NO : 1
DENEYİN ADI: SAAT REAKSİYONLARI
DENEYİN AMACI: REAKSİYON HIZININ İNCELENMESİ
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ:
Renksiz iki çözelti karıştırılır. Karışım bir kenara konur. Oluşan hiçbir şey görülmez. Daha
sonra aniden, yanma olmaksızın, keskin bir renk görülür. Bu tipik bir "saat reaksiyonu" tanımıdır.
Belli nedenlerle, saat reaksiyonları eğitim için güzel bir deneyim ve iyi bir gösteridir. Başlangıç
karışımı ve bi r rengin görünmesi arasındaki süre reaktant konsantrasyonlarının ve/veya sıcaklığın
değişmesi ile değiştirilebilir. Böylece, saat reaksiyonları reaksiyon hızı, hız kanunu ve aktivasyon
enerjisinin uygun bir şekilde incelenmesini sağlar. Bu deneyde, bazı saat reaksiyonları
araştırılacaktır.
Bu deneyde çalışılan saat reaksiyonlarında, ürün olarak iyodun oluşmasına neden olan değişik
çözeltiler karıştırılmaktadır. Çözeltide nişasta bulunmaktadır; bu iyot ile şiddetli bir şekilde mavi bir
ürün verir ve "nişasta-iyot kompleksi" olarak bilinir. Saat reaksiyonlarında görülebilen ani renk, bu
kompleksin oluşumu nedeniyle ortaya çıkar.
1. İyot -İyot Oksidasyonu: Hidrojen Peroksidin Konsantrasyonu Üzerine Hızın Bağlılığı
Eğer bir potasyum iyodür çözeltisi bir hidrojen peroksit çözeltisiyle karıştırılırsa, iyot
üreten hızlı bir reaksiyon meydana gelir. Aşağıdaki reaksiyonda görüldüğü gibi:
2 I- + H2O2 + 2 H + → I2 + 2 H2O
(1)
Eğer nişasta zaten varsa, çözeltilerin karıştırılmalarıyla ani bi r şekilde koyu mavi bir
renk görülür. Bir saat reaksiyonu vermek için ani renk oluşum reaksiyonu nasıl
geciktirilebilir? Bir çözeltiye tiyosülfat S2O5-2 gibi indirgen bir maddeden belli bir miktar ilave
edilir. Bu, nişasta ile reaksiyon vermeden önce (1) reaksiyonu ile üretilen iyodu uzaklaştırır.
I2 + 2S2O3-2
2I- + S4O6-2
2
(2)
Böylece hiç mavi renk görülmez. Çünkü net olarak hiç (2) oluşmamaktadır. Bununla
beraber, tiyosülfatın kendisi reaksiyon (2)'de harcanır. Böylece, ilave edilen bütün tiyosülfat
tüketildiğinde çözeltide iyot birikmeye başlar ve bu anda nişasta-iyot kompleksinin koyu mavi rengi
ani bir şekilde görülür.
Sürekli olarak ilave edilen tiyosülfatın aynı miktarları kullanılarak birçok kez saat
reaksiyonu yapılacaktır, bu da renk değişiminden önce her seferinde aynı miktarda peroksidin
reaksiyona gireceğini göstermektedir. Değiştirilecek olan hidrojen peroksidin konsantrasyonudur.
Saat reaksiyonlarında bu durum ilk karışımla rengin gözlenmesi arasında geçen zamanın farklı
olmasıyla sonuçlanır. Hidrojen peroksit ile ilgilenilerek reaksiyonun gidişi saptanır.
Gerekli Alet ve Kimyasal Maddeler:
İlk olarak kullanılacak maddenin stok çözeltisi" hazırlanmalıdır.
- Nişasta içeren bir çözelti hazırlanır ve bir beher içinde karıştırılarak aşağıdaki
şekilde 0.05 M KI çözeltisi hazırlanır:
- 125 ml destile su,
- 2 ml 6 M asetik asit,
- 12 ml 1 M sodyum asetat,
- 2.5 ml. % 0.5 nişasta çözeltisi (taze)
- 7 ml 1 M potasyum iyodür çözeltisi
DENEYİN YAPILIŞI:
Beher "İYODÜR ÇÖZELTİSİ" olarak etiketlenir.
(Asetik
asit
ve
sodyum
asetat
çözeltiyi
tamponlamak
için
ilave
edilir,
böylece reaksiyonun oluşumu sırasında çözeltinin [PH]’sı hemen hemen sabit kalır.)
- 5 ml 1 M sodyum tiyosülfat çözeltisinin 200 ml'ye seyreltilmesiyle 0.025 M
sodyum tiyosülfat çözeltisi hazırlanır. Bu beher de "TİYOSÜLFAT ÇÖZELTİSİ" olarak
etiketlenir. Eğer yeterince beher yoksa bir şişe de kullanabilir.
- 15 ml 1 M (%3'Iük) hidrojen peroksit 80 ml destile suyla karıştırılır. Bu beher
veya şişe de "HİDROJEN PEROKSİT ÇÖZELTİSİ" olarak etiketlenir.
- Temiz bir erlen içine (2) adımında hazırlanan tiyosülfat çözeltisinden 10 ml konur
ve üzerine 40 ml tamponlu iyodür çözeltisi ilave edilir, iyice karıştırılır.
3
- Adım (3)'de hazırlanan hidrojen peroksit çözeltisinin 10 ml'siyle 20 ml su
karıştırılır ve zaman saniye hassalığında not edilir. Nişasta-iyot kompleksinin mavi rengi ilk
kez gözüktüğünde zaman, saniye hassaslığında not edilir.
- İki adım daha yapılır, yani (4) ve (5) adımlarını hidrojen peroksit miktarları
değiştirilerek
tekrarlanır.
İki nc i
adımda,
20
ml
"HİDROJEN
PEROKSİT"
çözeltisi adım (3)'den 10 ml su ile karıştırılır ve daha sonra bu karışıma adım
(4)'de
hazırlanan
çözelti
ilave
edilir.
Üçüncü
adımda,
30
ml
''HİDROJEN
PEROKSİT" çözeltisi (hiç su ilave edilmemelidir) saat reaksiyonunu başlatmak
için ilave edilir.
HESAPLAMALAR:
Reaksiyonun hızı, hidrojen peroksit konsantrasyonunun geçen her dakikada
azalması ile ifade edilebilir. Bunu hesaplamak için şunların bilinmesi gerekir:
(a) Hidrojen peroksit çözeltisinin başlangıç konsantrasyonu
(b) Mavi rengin keskin olarak
görüldüğü
andaki
hidrojen peroksit
konsantrasyonu
(c) Peroksit ilavesi ve mavi rengin görülmesi arasındaki zaman farkının saniye
olarak değeri Hidrojen peroksidin başlangıç konsantrasyonun hesaplanmasında meydana
gelen bütün seyrelmeleri hesaba katılmalıdır, ki buna saat reaksiyonunu başlatmak için
maddelerin karıştırılmasıyla meydana gelen seyrelme de dahildir. Bütün bu ilavelerden
sonra çözeltinin toplam hacminin 80 ml olduğu unutulmamalıdır.
Tam
olarak
hesaplamak
mavi
için
rengin
Denklem
görüldüğü
andaki hidrojen
peroksit
konsantrasyonunu
(1) ve (2) ile ifade edildiği şekilde yer alan
iki
reaksiyonun stokiyometrilerini düşünmek gereklidir.
- Tiyosülfatın başlangıç konsantrasyonu hesaplanır; bütün seyrelmeler, hesaba katılır.
Denklem (2) kullanılarak, reaksiyona girebilen tiyosülfat miktarı ile I2'nin miktarı belirtilir.
- Denklem ( l ) kullanılarak, adım (b)'de hesaplanan I2 miktarının oluşumunda hidrojen
peroksit konsantrasyonunun ne kadar azaldığı (A[H202]) belirtilir.
- Her bir adım için reaksiyon hızın hesaplanır ( Hız - A[H2O2] / At ).
- Hidrojen peroksitle ilişkilendirilerek reaksiyonun gidişi saptanır. R, [H2O2]1 (başlangıç
konsantrasyonu) ile orantılıdır.
- Hız eşitliğindeki k' için bir değer hesaplanır. Hız = k'[H2O2]n..
4
2. İyodür - Bisülfit Reaksiyonu
Deneyin bu kısmında, iyodür içeren başlangıç maddesi iyodattır (IO3).İyodat bisülfit
(HSO.D tarafından indirgenir:
IO3- + 3HSO3-
I- + 3HSO4-
İyodat da iyodini oluşturan iyoda oksidize olur:
6H+ + 5I- + IO3
3I2 + 3H2O
Bununla beraber, adım (4)'de üretilen iyodin şimdi sülfıt tarafından iyot iyonuna geri
dönüştürülebilir. Böylece bütün bisülfît tükenene kadar hiç mavi renk görülmez.
Deneyin bu kısmında yapılacak olan, önceden saptanmış bir zamana saat reaksiyonunu
ayarlamak için konsantrasyon ve/veya sıcaklık şartlarını ayarlamaktı
• İki stok çözeltinin hazırlanışı:
STOK ÇÖZELTİ-A
- 5.2 g NaHSO3
STOK-ÇÖZELTİ-B
- 8 g KIO3 suda çözülecek
- 60 ml 1M H2SO4
(suyla 2 litreye tamamlanacak)
- 1000 ml % 1 nişasta çözeltisi
(suyla 2 litreye tamamlanacak)
(1)
Temiz test tüplerine ayrı ayrı 10 ml A ve B stok çözeltilerinden konulur (Test
tüplerinin kuru olmasına gerek olmayabilir, fakat destile suyla yıkanmalı ve mümkün
olduğunca süzdürülmelidir.)
(2)
1 saniye veya daha hassas ölçüm yapılabilecek bir saat ile tam olarak zaman not
edilerek, her iki çözelti küçük ve temiz bir kap içine dökülür ve kuvvetlice
çalkalanır. Nişasta-iyot renginin görülmesi için geçen zaman not edilir.
Amaç geçen "saat" zamanını 30 saniyeye ayarlamaktır (veya belirlenen başka bir
süreye de ayarlanabilir). Bu aşağıdaki tekniklerin biri veya daha fazlası kullanılarak
yapılır:
a. Karıştırmadan önce stok çözeltilerin biri suyla seyreltilir
b. İki çözeltinin farklı hacimleri kullanılır
c. Temiz test tüpleri içinde istenen hacimdeki miktarlar ölçülerek ve test
tüpleri karıştırılmadan önce soğuk veya sıcak su banyosuna konularak hor
bir çözeltinin sıcaklıkları artırılır veya azaltılır. (Her bir deneme için bütün
veriler kaydedilir.
5
DENEY NO
:2
DENEYİN ADI
: REAKSİYON HIZ SABİTİNİN BELİRLENMESİ
DENEYİN AMACI : Hidrojen Peroksitin Bozunma Reaksiyonunun Hız Sabitini Belirlemek
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ:
Yavaş ilerleyen bir reaksiyon olan H2O2’nin bozunması ortalama I- katalizörünün ilavesiyle
hızlandırılabilir.
2H2O
→
2H2O + O2
Hız tayin edici görevini I- iyonları, mekanizmada en yavaş yürüyen basamakta reaksiyon
hızını artırıcı etki yapar ancak katalizör olduğu için toplam reaksiyon denkleminde yer almaz.
Etkileşme sırasında tüketilmeyen I- iyonu bu reaksiyonda homojen katalizör rolü oynar.
Yavaş basamak :
H2O2 + I-
→
H2O + IO-
Hızlı basamak :
IO- + H2O2
→
H2O + O2 + I-
Toplam denklem : 2H2O2
→ 2 H2O + O2
Bir kimyasal reaksiyonun hızı, hız belirleyici basamak tarafından kontrol edildiğine göre:
R = k[H2O2]1 . [I-]1
İfadesi yazılabilir. Burada R reaksiyon hızı, k ise her reaksiyon için karakteristik özgül hız
sabitidir. Üstel büyüklükler deneysel olarak tespit edilir. Hız belirleyici basamakta yer alan
reaksiyona giren maddelerin hepsinin üstel büyüklüklerinin toplamı reaksiyon derecesini verir.
H2O2’nin I- katalizörünün varlığında bozunmasının ikinci dereceden bir reaksiyon olduğu
belirtilmiştir.
Gerekli Alet ve Kimyasal Maddeler:
- 50 ml’lik Büret
- 250 ml’lik Erlen
- Cam boru
- Tek delikli mantar tıpa
- Destek, - 800 ml’lik beher
6
- Manyetik karıştırıcı
- Karıştırıcı çubuğu
- Kronometre
- Lastik emme balonu
- 1,3 M H2O2
- 0,12 M KI
DENEYİN YAPILIŞI:
Bu deneyde hidrojen peroksitin bozunma reaksiyonun özgül hız sabiti dört farklı deney
ile belirlenecektir. Her deneyde H2O2’nin ve KI katalizörünün çeşitli konsantrasyonları
kullanılacaktır.
Şekil 1’deki düzenek kurulur. 50 ml’lik büret oda sıcaklığındaki su ile doldurulur.
Seviye ayarlama balonu çeşitli konumlara getirilerek sistemde herhangi bir gaz kaçağı
olup olmadığı kontrol edilir. Büret yeniden su ile doldurulur ve musluğu kapatılarak diğer
işlemlere geçilir. Reaksiyon balonuna 40 ml 0,12 M KI konur ve manyetik karıştırıcı düşük
karıştırma hızına ayarlanır. Reaksiyon kabı 1,3 M H2O2 çözeltisinden 10 ml ilave edilerek
kapatılır ve büret musluğu açılır. 5 ml’lik bir gaz çıkışının ardından kronometre çalıştırılır ve
bu değer başlangıç okuma değeri olarak alınır. Son büret okuması 20 ml hacmindeki bir gaz
çıkışı olduktan sonra yapılır ve geçen süre kaydedilir.
Şekil 1: Deney Düzeneği
7
Aynı işlemler aşağıdaki deneyler için tekrarlanır:
Deney no
1.3 M H2O2 (ml)
0.12 M KI (ml)
2
15
35
3
20
30
4
25
25
Sonuçların Değerlendirilmesi :
1- Her bir deney için k özgül hız sabitini hesaplayarak ortalama değeri bulunuz.
2- Yapılan deneyde muhtemel hata kaynaklarını sıralayınız.
3- Hız reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonuna bağlı olduğuna göre, reaksiyon
ilerledikçe verilerin güvenirliği nasıl değişecektir?
4- Sıcaklık değişiminin özgül hız sabiti üzerine etkisini tartışınız.
5- Deneyde elde edilen sonuçlan dikkate alarak 45 sn bir sürede 50 ml bir hacimde O2
gazı çıkışı sağlamak üzere 0.06 M I- çözeltisi ile birlikte kullanılması gerekli hidrojen
peroksit konsantrasyonunu hesaplayınız.
Kinetik Veriler:
Deney No (ml) 1.3 M H2O2
(ml) 0.12 M KI
(ml) toplanan O2
1
10
40
20
2
15
35
20
3
20
30
20
4
25
25
20
Zaman (san.)
Hız mis)
Konsantrasyon Verileri:
Deney No
1
[H202](M)
1.3x10/50-0.26
2
3
4
8
I- (M)
0.12x40/50 = 0.096
DENEY NO
:3
DENEYİN ADI
: REAKSİYON HIZI
DENEYİN AMACI : Reaksiyon Derecesi, Hız Sabiti ve Yarılanma Süresini Belirlemek
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ:
Bir reaksiyonda birim hacimde ve birim zamanda dönüşüme uğrayan maddenin
mol sayısı "Reaksiyon Hızı" olarak tanımlanır.
REAKSİYON HIZI:
Konsantrasyondaki değişim
Konsantrasyon değişimi için geçen zaman
Yanma ve nötralleşme reaksiyonları gibi bazı reaksiyonlar çok hızlı gerçekleşirken bazı
reaksiyonlar
son
derece
yavaş
yürürler. Öyle ki
zamanla
hiçbir
dönüşüm
gözlenmeyeceği için bu tür reaksiyonların hızı pratik olarak çözülemez. Diğer yandan birçok
inorganik reaksiyon normal hızda gerçekleşir ve bu tür reaksiyonların hızları pratik olarak
ölçülebilir. Reaksiyon hızına tesir eden faktörleri aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:
a) Konsantrasyon:
Konsantrasyonun artmasıyla birim zamanda daha çok çarpışma meydana geleceği için
reaksiyon hızı da artacaktır.
b) Basınç:
Basınç arttıkça daha küçük bir alana sıkışan ( konsantrasyonu artar) veya moleküller
hızları artan gaz molekülleri birim zamanda daha çok çarpışma meydana gelmesine sebep
olacak ve reaksiyon hızı artacaktır.
c) Sıcaklık:
Sıcaklığın artmasıyla moleküllerin hızları da artar. Hızı artan moleküller de reaksiyonu
hızlandırır. Arhenius Denklemi'nde bu durum açıkça görülmektedir.
k = e-Ea/RT. Zd
k: Hız sabiti
Ea: Aktifleşme enerjisi
R : İdeal gaz sabiti
T: Sıcaklık
Zd : Çarpışma frekansı ve molekül geometrisi ile ilgili sabit
9
d) Temas Yüzeyi:
Temas yüzeyi ne kadar büyükse birim zamanda birbiriyle karşılaşan molekül sayısı o
kadar artacağından hız da artar.
e) Katalizör:
Katalizör, reaksiyon mekanizması değiştirmek suretiyle aktifleşme enerjisini düşürerek,
reaksiyon
hızını artırır.
girerken daha
sonraki
Katalizörler mekanizmadaki
basamaklarda
basamaklardan
açığa çıkarlar.
Bu yüzden
birinde reaksiyona
toplam reaksiyon
denkleminde reaksiyon okunun üzerinde gösterilirler. Reaksiyonumuz;
A  B ise
Reaksiyon Hizi = -
d[A]
dt
= k. [A]n
Reaksiyon Hizi = -
d[B]
dt
= k.[B]
ya da
n
şeklinde yazılır. Burada [A] ve [B] konsantrasyon , n reaksiyon derecesi , t ise zamanı
göstermektedir. İlk denklem zamanla [A] konsantrasyonunun azaldığını, ikinci denklem ise
[B] konsantrasyonunun zamanla arttığını ifade eder. Bu değişim Şekil 3' deki gibi
gösterilebilir.
10
Şekil 2: Derişimin zamanla değişmesi
Kimyasal reaksiyonun hızı ölçülürken, reaksiyona giren ve çıkanlardan konsantrasyon
değişimi en kolay izlenebilen seçilir. Değişiklik direkt ya da dolaylı olarak ölçülebilir. Bazı
reaksiyonlarda reaksiyon hızı, kütlesel veya hacim değişiklikleriyle belirlenebildiği halde,
dolaylı olarak hızı izlemeye yardımcı olan fiziksel büyüklükler (optikçe aktiflik, kırılma
indisi, vizkosite ve spektroskopik özellikler...) vasıtasıyla da belirlenebilir.
Gerekli Aletler ve Kimyasal Maddeler:
- Büret (50 ml’ lik)
- Deney tüpleri
- Su banyosu
- Beher (iki adet. 250 ml’lik)
- Pipet
- 0.01 N Na2S203
-
0.036 N K2S2O8
- 0,04 N KI
- Nişasta çözeltisi (taze hazırlanmış)
DENEYİN YAPILIŞI:
50 ml 0,036 N K2S2O8 ve 50 ml 0,04 N KI çözeltileri ayrı ayrı hazırlanarak, 20 dakika
süreyle 50°C deki su banyosunda bekletilir. Çözeltilerin oda sıcaklığına kadar soğuması
beklenir. Yukarıda hazırlanan çözeltiler karıştırılır ve zaman kaydedilir. 3 dakika sonra
karışımdan 10 ml örnek alınarak nişasta yanında 0,01 N Na2S203 ile titre edilir (10 ml örnek
soğuk suyla karıştırılmalıdır).
7, 10, 13, 15 ve 18. dakikalarda alınacak 10'ar ml'lik örneklere aynı işlem uygulanır ve
11
harcanan Na2S203 hacimleri kaydedilir.
Sonuçların Değerlendirilmesi:
Deney sonuçlarım Tablo 4'e işleyiniz ve çizeceğiniz grafik yardımıyla reaksiyon
derecesi, yarılanma süresi ve hız sabitini hesaplayınız.
Tablo 3 : Veri tablosu:
Deney
t (dakika)
V(ml)
1
0
0
2
3
3
7
4
10
5
13
6
15
7
18
Cı2
……
.......
12
n
k
DENEY NO
:4
DENEYİN ADI
: KATALİZ
DENEYİN AMACI : Reaksiyon hızına Katalizörün Etkisini İncelemek
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ:
Bazı reaksiyonlar çok yavaş yürür. Bu tip reaksiyonlardan sanayide daha iyi
yararlanabilmek için hızlarının artırılması gerekir. Bu amaçla katalizör olarak
adlandırılan maddeler kullanılır.
Katalizör denklemin stokiyometrisi bakımından gerekli olmadığı halde
girdiği reaksiyonun hızını değiştiren maddelerdir. Katalizörler her zaman reaksiyon
hızını arttırmaz. Reaksiyon hızını azaltan katalizörler de vardır. Bu tip katalizörlere
"inhibitör" denir. Reaksiyonun kendiliğinden oluşturduğu etkin katalizörlere
"Otokatalizör" denmektedir. Reaksiyon hızının değiştirilmesi işlemine ise
"Kataliz" denir. Kataliz işlemi daha çok reaksiyon hızını artırmak için uygulanır.
Katalizörler sadece reaksiyon hızını artırarak denge konumuna daha kısa sürede
gelinmesini sağlarlar. Fakat hiçbir zaman denge konumunu değiştirmezler.
Reaksiyon hızının bağlı olduğu faktörler:
dC
= Zu. e-Ea/RT .Cn
dt
bağıntısı içinde özetlene bilir. Burada, C konsantrasyon, t zaman, Zu etkin
çarpışma sayısı; Ea aktivasyon enerjisi, R gaz sabiti, n ise reaksiyon derecesidir.
Buna göre reaksiyon hızı etkin çarpışma sayısına, aktivasyon enerjisine, sıcaklığa,
konsantrasyona ve reaksiyon derecesine bağımlıdır. Sıcaklık arttırıldığında
reaksiyon hızı daima yükselmektedir. Fakat aynı zamanda ortamdaki maddelerin
termodinamik özelliklerine bağlı olarak denge konumu da değişmektedir.
Önemli olan en uygun sıcaklıkta en uygun verimle en kısa sürede reaksiyon
ürünlerini elde etmektir. Bunun için sabit sıcaklık ve sabit konsantrasyonda
reaksiyon hızı arttırılmalıdır. Bu şartlarda reaksiyon hızını arttırmanın tek yolu
aşağıdaki denklemde de görüleceği gibi aktivasyon enerjisini düşürmektir.
Na = e-Ea/RT/1
N
13
Burada Na ve N belli aktivasyon enerjisine sahip olan molekül sayısını ve toplam
molekül sayısını göstermektedir. Aktivasyon enerjisi kullanılan katalizörlerin
etkinliğine göre kataliz ile düşük bir değere indirilebilir.
Katalizlenme reaksiyonu tek fazda oluşuyorsa "Homojen Kataliz”, birden çok
fazda oluşuyorsa "Heterojen Kataliz" adını alır. Homojen katalize örnek olarak;
2MnO4- + 3Mn+2 + 16H+
5Mn+2 + 8H2O
Mn+4 + Mn+2
2Mn+2
2Mn+3 C2O4-2
2CO2 + Mn+2
reaksiyonları heterojen katalize ise;
Ni
300 0C
CH3CH2OH
CH3CH2OH
Al2O3
300 0C
CH3CHO + H2O
CH2
CH2 + H2O
Bu deneyde hidrojen atomuyla potasyum permanganatın indirgenmesinde NO 3iyonunun katalitik etkisi incelenecektir. Katalitik etki olmadan reaksiyon çok yavaş
olur.
KMnO4 + 10H+ + 3H2SO4
MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Reaksiyonu hızlandırmak için NO3- iyonlarının katalitik etkisinden faydalanılır.
Nitrit iyonunun, hidrojen iyonunu KNO3'ı indirgemesiyle oluşur. Asidik ortamda KMnO4
nitrini potasyum nitrat haline dönüştürür. Böylece katalizör sayesinde KNO 3 yeniden
oluşur.
5KNO3 + 10H+
5KNO2 + 5H2O
5HNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O
5KNO2 + KMnO4 + 3H2SO4
bu iki denklemin toplamından;
2KMnO4 + 10H+ + 3H2SO4
MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
yazılabilir.
14
Gerekli Aletler ve Kimyasal Maddeler:
- Deney tüpü (5 adet)
- Santrifüj tüpü (2 adet)
- Santrifüj aleti
- Pipet
- Damlalık
- Baget
- 4N H 2 SO 4
- 0,l N KMnO 4
- Çinko granül
- 0 , 5 N KNO 3
- %10 luk H 2 O 2 alüminyum tozu, iyot, MnO2
DENEYİN YAPILIŞI:
a) Üç deney tüpü alınarak bunlara 3–4 damla 4 N H2SO4 ve 5–6 damla 0,1 N
KMnO4 çözeltisi konur. Bunlardan biri karşılaştırma amacıyla saklanır. Diğer ikisine
küçük bir parça çinko ilave edilir. Çinko bulunan tüplerden birine 0,5 N KNO3' tan bir
damla eklenir ve çözeltinin renginin kaybolma hızı gözlenir. KNO3 ihtiva etmeyen
deney tüplerindeki çözeltilerin rengi çok yavaş kaybolur.
b) Bir deney tüpüne, tüpün kenarına değmeyecek şekilde çok az miktarda
alüminyum tozu ve iyot konur. Bir cam baget ile karıştırılır.
Hiç bir reaksiyon
olmadığı görülecektir. Tüpe bir damla su ilave edilir. Suyun reaksiyon hızına etkisi
gözlenir.
c) Bir santrifüj tüpüne % 10 luk H 2 O2 çözeltisinden 3–5 damla konur. H2 O2
kendi kendine parçalanamayacağından bu çözeltiye çok az mangandioksit ilave
edildiğinde reaksiyon başlar. Bir kibrit yakılarak tüpün ağzına yaklaştırılır ve çıkan
gazın ne olduğu tanınmaya çalışılır.
15
Sonuçların Değerlendirilmesi:
1- (a)’ da hangi tip katalizlenme vardır?
2- (a)' da ki her bir reaksiyonun denklemini yazınız.
3- İyot ve alüminyum arasındaki reaksiyon denklemini yazınız.
4- H2O2 in parçalanma reaksiyonunun denklemini yazınız.
5- H2O ve MnO2 ' in reaksiyonlardaki rolünü açıklayınız.
6- Bir reaksiyonda, reaksiyon hızını katalizörden başka hangi faktörler etkiler?
7- Sıvı
yağların
katılaşmasında
kullanılmaktadır?
16
hangi
katalizörler
hangi
şartlarda
DENEY NO
:5
DENEYİN ADI
: KİMYASAL REAKSİYON ISISININ ÖLÇÜLMESİ
DENEYİN AMACI : Bir asit-baz nötralleşme reaksiyonu sırasında açığa çıkan
ısıyı
belirlemek
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ
Kimyasal enerji esas itibariyle pozitif ve negatif yüklü taneciklerin
konumları ile ilişkilidir. Kimyasal reaksiyonlar sırasında açığa çıkan enerji
etkileşmeye giren taneciklerin konumlarında meydana gelen değişikliklerden ileri
gelir. Reaksiyona giren maddeler kendilerine göre daha düşük enerjili fakat daha
kararlı ürünler oluşturduklarında dışarıya ısı verirler. Bu tür bir reaksiyona
"Ekzotermik Reaksiyon" denir.
2H2O +O2
2H2O + 136,64 kkal
Ekzotermik reaksiyonunun ürünü olan 2 mol su, reaksiyona giren maddeler olan
2 mol hidrojen 1 mol oksijenden enerjice 136,64 kkal daha düşüktür. Bu
reaksiyonun tersi endotermik bir prosestir. Bu durumda reaksiyona giren madde
sudur ve hidrojen ve oksijene ayrışmak için 136,64 kkal' lik bir ısıya ihtiyaç
duyar.
2H2O + 136,64 kkal
2H2 + O2
Bir reaksiyon sırasında alınan (absorbe edilen) veya verilen (açığa çıkan)
ısı, reaksiyon entalpisi olarak bilinir ve "ürünlerin sahip oldukları ısı reaksiyona
girenlerin sahip oldukları ısı şeklinde tanımlanır. Ürünlerin reaksiyona giren
maddelerden daha az enerjiye sahip olmalarından dolayı ekzotermik reaksiyonlar
için ∆H değeri daima negatif olacaktır. Endotermik reaksiyonlar için bunun tersi
doğrudur. Yukarıda gösterilen suyun ekzotermik oluşumu sırasında açığa çıkan ısı
-136.64 kkal iken suyun endotermik bozunmasına eşlik eden entalpi değeri
+136.64 kkal' dır.
Kimyasal reaksiyonlar cereyan ederken gerçekleşen ısı alış verişleri
şekilde gösterilen, "Kalorimetre" olarak adlandırılan aletle ölçülebilir.
17
Şekil 3: Kalorimetre
Reaksiyona mazur kalan bileşik tarafından kazanılan ya da kaybedilen ısı m.c.∆T formülü
ile hesaplanabilir. Burada m bileşiğin kütlesi, ckal/g°C cinsinden özgül ısı, ∆ T ise
başlangıç ve son sıcaklıklar arasındaki farktır. Isı kaybını veya kazancını ölçmede yaygın
bir şekilde kullanılan bir bileşik olan suyun özgül ısısı 1.00 kal /g Cl olduğuna göre 10 gram
suyu 20,0 °C den 50,0 °C ye ısıtmak için gerekli ısı kolaylıkla bulunabilir:
m.c.∆T = 10,0 g . 1,00 kal/g◦C . (50,0 ◦C – 20,0 ◦C ) = 300 kal
Benzer bir hesaplama ile 10 gram su 50.0 °C’den 20 °C ‘ye soğutulduğunda 300
kalorilik bir ısı kaybının olduğu görülebilir.
Bu deneyde kuvvetli bir asit ile bir baz arasındaki;
HCI +NaOH
H2O +NaCI
nötralleşme reaksiyonunun ısısı ölçülecektir.
(moleküler denklem)
Asit ve bazın kuvvetli elektrolit olması
sebebiyle yukarıdaki ifade;
H+ + CI- + Na+ + OH-
H2O + Na+ + CI-
toplam iyon denklemi şeklinde de yazılabilir. Na + ve Cl- iyonlarının seyirci iyonlar
olmalarından ötürü reaksiyon ısısı aşağıdaki denklemle birlikte verilir:
H+ + OH-
H2O + ISI
18
(net iyon denklemi)
Söz
konusu
reaksiyon
kalorimetre
kabı
içerisinde
sulu
çözeltide
gerçekleştirildiğine göre açığa çıkan ısı:
Açığa Çıkan Isı = Su tarafından absorbe edilen ısı + Kalorimetre tarafından absorbe
edilen ısı
H = m.c. ∆ T + Hc
bağıntısı ile bulunabilir.
Kalorimetre tarafından absorbe edilen ısıyı bulmak için belirli bir miktarda belirli
bir sıcaklıktaki sıcak su kalorimetreye konulan yine sıcaklığı bilinen belirli bir miktardaki soğuk
suya ilave edilir. Hc hesaplanırken erişilen son sıcaklık dikkate alınır ve ;
Sıcak suyun kaybettiği ısı = Soğuk suyun kazandığı ısı + Hc
m . c. ∆T1 = m.c. ∆T2 + Hc
eşitliğinden faydalanılır.
Aşağıda verilen örnek bu işlemin nasıl yapıldığını gösterir. Örnek: 50.0 °C Sıcaklıkta
50 g su bir kalorimetrede bulunan 20.0 °C sıcaklıktaki 50.0 g suya ilave edildiğinde erişilen
son sıcaklık
34.0 °C dır. Buna göre kalorimetre tarafından absorbe edilen ısı kaç kaloridir?
Yukarıdaki denklem kullanılacak olursa:
50.0 g( 1.00 kal/ g°C) (50.0-34.0) °C = 50.0 g (1.00 kal/g °C) (50.0-20.0) °C + Hc 850 kalori = 700 kalori + Hc
Şu halde 14 °C lik bir sıcaklık değişimi için bulunan Hc değeri 150 kaloridir.
Bunun yanı sıra, herhangi bir sıcaklık değişimi olduğunda kalorimetre tarafından ne miktar
ısının absorbe edildiğini belirten kalorimetrenin ısı kapasitesini temsil eden Hc/∆T
büyüklüğü de belirlenebilir.
H c / T = 150 kal/14 OC = 10.7 kal/°C
Gerekli Aletler ve Kimyasal Maddeler:
- Termometre (100 °C lik)
- 400 ml’lik beher
- Plastik kap
- Geniş kapak: (mantar veya köpükten olabilir)
- 1 M NaOH ve 1 M HC1 çözeltileri
19
DENEYİN YAPILIŞI:
a) Kalorimetrenin ısı kapasitesinin belirlenmesi:
Deney sırasında termometre ucunun kabın kenarlarına temas etmemesine dikkat
edilmelidir. 50 ml hacmindeki bir su numunesi kalorimetreye oda sıcaklığında konur.
Numunenin ağırlığı ve sıcaklığı not edilir. Yine 50 ml hacminde ikinci bir su numunesi
50°C sıcaklığa kadar ısıtılır, ağırlığı ve sıcaklığı not edilir. Sıcak su numunesi kalorimetreye
boşaltılır ve erişilen en yüksek sıcaklık tespit edilir.
b) Nötralleşme Isısının Belirlenmesi:
Koruyucu eldivenler giyilmelidir.50ml hacminde 1.0 M HC1 kalorimetreye
konur. Asidin ağırlığı ve sıcaklığı not edilir. 50 ml hacminde 1.0 M NaOH
kalorimetreye hızlıca fakat dikkatle boşaltılır. Erişilen en yüksek sıcaklık
kaydedilir.
c) Nötralleşme ısısının belirlenmesi deneyi tekrarlanır.
Sonuçların Değerlendirilmesi:
1-Kalorimetrenin ısı kapasitesinin nasıl bulunduğunu gösteriniz.
2- Nötralleşme reaksiyonu sırasında kalorimetre tarafından absorbe edilen
ismin nasıl hesaplandığım gösteriniz.
3- ∆H, nötralleşme ısısı nasıl belirlendi, işareti nedir?
4- Bu deneyde nötralleşme sonucu 0.05 mol su meydana gelmiştir? Suyun molü
başına kaç kalorilik bir ısı oluşmuştur?
5- Kalorimetre tarafından absorbe edilen ısı ihmal edildiği takdirde elde
edilen sonuçlara % kaç’lık bir hata yansıyacaktır.
20
DENEY NO
:6
DENEYİN ADI
: KİMYASAL DENGE
DENEYİN AMACI : Dengeye etki eden faktörleri incelemek
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ:
Kimyasal denge kimyanın ana konularından biridir. Kandaki asit- baz
dengesi, oksijeninin hemoglobinle taşınmasıyla ilgili mekanizma, önemli hormonların
sentezi ve kimyasal madde üreten endüstriyel proseslerin hepsi kimyasal dengenin
temel konularıyla doğrudan ilişkilidir.
Bir kimyasal reaksiyonda ürünlerin oluşmasına yol açan ileri yöndeki hız ile
reaksiyona girenleri oluşturan geri yöndeki hız ile reaksiyona girenleri
oluşturan geri yöndeki hız birbirine eşit olduğunda bir dengenin varlığından söz
edilir.
A+B → C + D
Reaksiyon denklemindeki oklar reaksiyonun çift yönlü olduğunu belirtir.
Reaksiyona giren maddelerin ve ürünlerin konsantrasyonları
reaksiyonun
ilerlemesiyle sürekli olarak değişir. Le Chatelier prensibine göre bir sistem üzerine
sıcaklık, basınç ve konsantrasyon değişimi gibi bir dış etki uygulandığında, sistem
bu etkiyi minimum yapacak yöne doğru kendiliğinden kayar. Çift yönlü bir
reaksiyon sisteminde sıcaklığı, bileşenlerin konsantrasyonlarını, gazlarla ilgili bir
etkileşmede
ise
basınçları
değiştirmek
suretiyle
bağıl
konsantrasyonları
değiştirmek mümkündür. Yukarıdaki reaksiyonda C bileşeninin konsantrasyonu
artırıldığında ters yöndeki hız büyüyecektir. Çünkü dengenin sola doğru kayması,
daha fazla A ve B ile daha az D üretilerek C konsantrasyonunun azalmasına
yol açacak, böylece yeni bir denge konumuna erişilecektir. Zayıf bir asit olan
asetik asitin sulu çözelti dengesi göz önüne alınacak olursa:
H+ + C2H3O2-
H2H3O2
Okların bağıl büyüklükleri dengeye erişildiğinde çözeltide az sayıda hidrojen ve
asetat iyonlarının bulunduğunu gösterir. Sistemle hidroksit iyonları ilave edildiğinde
bu iyonlar hidrojen iyonu ile kolaylıkla birleşerek su oluşturacaklardır. Bu dış
etkiyi gidermek ve hidrojen iyonu sayışım korumak için sistem sağa doğru
kendiliğinden kayacaktır. Bu ise asetat ve hidrojen iyonları oluşturmak üzere daha
fazla sayıda asetik asit molekülünün ayrışması demektir.
21
Pb+2 + 2CI
PbCI2(k)
Yukarıdaki dengede katı kurşun klorürün ayrışma hızı kurşun ve klorür
iyonlarının kurşun klorür oluşturma hızları ile aynıdır.
NaCl gibi bir klorür
iyonu kaynağı sisteme ilave edildiğinde, sistem bu etkiyi gidermek için sola
doğru kayacak yani kurşun ve klorür iyonları reaksiyona girerek yeni bir denge
oluşuncaya kadar çökmeye devam edecektir.
Bu durum dengenin sol tarafa
kayarak ters yöndeki hızın artmasına sebep olur. Ortamdaki bir iyonu ihtiva eden
bir bileşiğin sisteme eklenmesi sonucu doğan bu türden etkiye "Ortak İyon
Etkisi" adı verilir.
Bu deneyde bir takım sistemlere konsantrasyon değişimleri uygulanarak
sistemin nasıl cevap verildiği incelenecektir. İncelenecek sistemler aşağıda
sıralanmıştır (Ind, fenolftalein indikatörünü göstermektedir).
a)
HInd
H+
Rensiz
Renksiz
b)
NH3 + HOH
c)
2CrO4-2 + 2H+
+
Kirmizi
NH4+ + OH-
Cr2O7-2 + H2O
Sari
d)
Ind-
Oranj
Cu(H2O)4+2 + 4NH3
Cu(NH3)4+2 + H2O
Koyu Mavi
Mavi
e)
H+ + OH-
H2O
f)
H+ + NH3
NH4
22
Gerekli Aletler ve Kimyasal Maddeler:
- 1300 ml’lik deney tüpleri
- Fenolftalein indikatörü
- 1 M HC 2 H3 O 2
- 1 M Asetik asit
- 1 M HNO 3
- 1 M NaOH
- 1 M K 2 CrO4
- 1 M BaCI2
- 0,1 M CuSO4
- Derişik NH4 Cl çözeltisi
DENEYİN YAPILIŞI:
Reaktifler karıştırılır karıştırılmaz her bir deney tüpü çalkalanmalıdır.
a) Bir deney tüpüne 5 ml su ve 2 damla fenolftalein konulur. 1 damla 1 M
BaCl 2 çözeltisi eklenir ve herhangi bir değişim olup olmadığı gözlenir. Daha sonra
bir değişim olana kadar damla damla 1 M HC 2H3O2 ilave edilir ve gözlemler
kaydedilir.
b) Bir deney tüpüne 5 ml su ve 2 damla fenolftalein konur. 1 damla 1 M NH 3 damlatılır.
Çok az miktarda NH4CI ilave edilir ve tüp çalkalanır. NH4Cl' ün NH4 ve Cl- iyonları
oluşturması beklenir. Herhangi bir değişiklik olmazsa daha fazla NH4CI ilave edilir ve
gözlemler kaydedilir.
c) Bir deney tüpüne 3 ml 1 M K2CrO4 konur ve renk not edilir. Farklı bir renk
meydana gelinceye kadar 3M HNO 3 çözeltisinden eklenir. Renk değişimi
oluncaya kadar damla, damla 1 M NaOH ilave edilir ve gözlemler kaydedilir.
d) Bir deney Tüpüne 0.1 M CuSO4 çözeltisinden 3 ml konur ve renk not edilir.
Deney tüpü çalkalanarak damla damla amonyak çözeltisi ilave edilir. Herhangi
bir çökelek oluştuğu takdirde çözününceye kadar fazladan amonyak ilave edilir.
Renk değişimi oluncaya kadar damla damla 3M HNO3 çözeltisi eklenir. Sonunda
damla, damla derişik amonyak ilave edilerek koyu mavi renkli bir kompleks
23
oluşturulmaya çalışılır ve gözlemler kaydedilir.
Sonuçların Değerlendirilmesi:
Sistem
Eklenen
Reaktif
H+
H+ + Ind-
1. .HInd
2. NH3 + HOH
3. 2CrO4-2 + 2H+
OH-
NH4+ + OH-
Cr2O7+2 + H2O
NH4+
H+
OH-
4. Cu(H2O)4+2 + NH3
Cu(NH3)4+2 + 4H2O
H+
OH-
1- 1 nolu sistemde Ind iyonları pembe renktedir. H+ iyonlarının bu
reaksiyondaki etkisi Le Chatelier prensibine göre nasıl açıklanır?
2- 2 nolu sisteme NH4+ iyonlarının eklenmesi indikatörün rengini
nasıl değiştirir? 1 ve 2 nolu sistemlerde gözledikleriniz arasında bir ilişki
kurmaya çalışınız.
3- Kanda aşırı miktarda H+ görüldüğü zaman asidoziz olayından
söz edilir.
Hidrojen karbonat HCO3- iyonları H+ ile süratle birleşirler.
HCO3- kullanılarak H+ iyonlarının kandan nasıl uzaklaşabileceğini gösteren
iyonik denklemi yazınız.
24
DENEY NO
:7
DENEYİN ADI
: DONMA NOKTASI ALÇALMASI
DENEYİN AMACI: Bir koligatif özellik olan donma noktası alçalmasının bir
çözeltideki çözünenen
miktarıyla nasıl değiştiğini incelemek
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ:
Çözeltilerin özellikleri saf çözücülerin özelliklerinden farklıdır. En çok kullanılan
çözücü olan suyun 1 atmosfer basıncı altındaki kaynama noktası (Tk) 100 0C’dir. Su
molekülleri 100 0C’de hava moleküllerinin uyguladığı basıncın üstesinden gelerek sıvı fazı
terk edebilecek enerjiye sahip duruma gelirler. Sıvı fazdaki moleküller ile dengede bulunan
gaz faz molekülleri, sıvı faz üzerine sıcaklıkla değişen bir basınç uygularlar (şekil 5) . “Buhar
Basıncı” olarak adlandırılan bu basınç sıcaklıkla artar, atmosfer basıncına eşit olduğunda ise
sıvı kaynamaya başlar. Her sıvı, molekülleri arasındaki mevcut moleküller arası çekim
kuvvetine bağlı olarak belirli bir kaynama noktasına sahiptir. Su moleküllerinin birbirlerini
kuvvetlice çekmelerinden dolayı suyun kaynaması için daha yüksek sıcaklıklar gereklidir.
Suda çözülen moleküller ve iyonlar çözelti yüzeyindeki su moleküllerinin sayısının
düşmesine, dolayısıyla sıvı fazdaki su moleküllerinin gaz fazına geçme eğilimlerinin
azalmasına yol açar. Buhar basıncında düşüş, bu koligatif özellikteki değişime bir örnektir.
Bir koligatif özellik olan kaynama ve donma noktaları, çözeltideki çözünen/çözücü
tanecik oranına bağlı olarak değişiklik gösterir. Çözücüye çözünen ilavesi aynı zamanda
çözelti yüzeyindeki çözücü moleküllerinin sayısının düşmesine ve böylelikle çözücü
moleküllerinin çözeltiden uzaklaşma eğilimlerinin azalmasına sebep olur.
Bir sıvı soğurken, donma noktası (Td) sıcaklığına inildiğinde, sıvı molekülleri bir katı
kristal düzeni teşkiline yeter miktarda enerji kaybetmiş olurlar. Aynı işlemin tersi olan
ısıtmada ise erime noktası sıcaklığına ulaşıldığında katı-sıvı faz değişimi görülür. Çözünen
maddenin bir katı veya sıvı içerisinde çözünmesi, çözücü moleküllerinin kristallenme
kolaylığını zorlaştırıcı yönde etki eder. Donma noktasının alçalmasını doğuran bu etki, daha
önce belirtildiği gibi koligatif özelliklere bir başka örnektir. Şekil 8 bir çözücüye çözünenin
ilave edilmesi ile kaynama noktasının bir Tb’ sıcaklığına kadar yükselmesini, donma
noktasının ise bir Tr’ sıcaklığına kadar düşmesini göstermektedir. Bu gözlemler çözünenin
buhar basıncının ihmal edilebilir olduğu durumlarda geçerlidir. Bu tür etkide bulunan
çözünenler genellikle katı maddeler olup uçucu olmayan çözünenler olarak bilinirler.
25
Şekil 4 : Konsantrasyon – Donma Noktası İlişkisi
Saf bir çözücü ile bu çözücünün çözeltisinin donma noktaları arasındaki farkın
çözeltide bulunan çözünmüş madde konsantrasyonu ile ilişkisi;
 Td = Kd . m
bağıntısı ile verilir. Burada  Td donma noktasında gözlenen değişim, Kd 0C kg çözücü / mol
çözünen cinsinden ifade edilen ve her çözücü için karakteristik bir sabit, m ise çözünenin
molü / kg çözücü birimi ile verilen molalitedir.
Gerekli Aletler ve Kimyasal Maddeler:
- Saat veya kronometre
- Destek, kıskaç ve halka
- İki delikli mantar tıpa
- Deney tüpü
- 400 ml’lik beher
- 100 0C’lik , 0,1 aralıklı termometre
- Büyüteç
- Bakır tel, naftalin ve bilinmeyen çözünen maddeler
DENEYİN YAPILIŞI:
Deney tüpü 0,01 g duyarlıkta tartılır ve içerisine 8.0 g naftalin konur, değerler Tablo 3
‘e kaydedilir. Deney tüpü çözücü tamamen eriyinceye kadar su banyosunda ısıtılır.
Termometrenin ucu dikkatlice sıvıya daldırılır ve sıcaklık belirlenir. Civa seviyesi
termometrenin üst ucuna doğru tırmandığı takdirde, termometre derhal sıvıdan geri çekilir.
Naftalin 90-95 0C civarına doğru soğuduğunda termometre tekrar sıvıya daldırılır. Sıcaklık
26
okumaları her 30 saniyede bir olmak üzere 0.1 0C duyarlıkla yapılır. Okuma sırasında bir
büyüteç kullanılabilir. Donma noktasına erişildiğinde sıcaklık birkaç okumalık bir süre
zarfında sabit kalacaktır. ( Bu sırada çözelti sürekli olarak karıştırılmalıdır.)
Deney tüpüne bilinmeyen çözünenden 1.0 g ilave edilir ve karışım dikkatlice ısıtılır.
Katılar eridiğinde termometre dışarı çıkarılır ve yukarıdaki işlemler uygulanarak belirli zaman
aralıklarında sıcaklık okumaları yapılır. Okumalar Tablo 3 ‘e kaydedilir. Deney sona
erdiğinde deney tüpü bunsen beki ile ısıtılarak erime olduğu anda termometre çıkarılır ve
kağıt mendille kurulanır (naftalin gibi artık katı maddeler kesinlikle lavaboya atılmamalıdır.)
Sonuçların Değerlendirilmesi:
1- Deney tüpünün kütlesi
g
2- Naftalinin kütlesi
g
3- Deney tüpü ve naftalinin kütlesi
g
4- Çözünen maddelerin kütlesi
g
5- Td naftalin
g
6- Td çözelti
g
7-  Td
g
8- Kd (naftalin)
0
C kg çözücü/mol
çözünen
9- Çözünenin molekül kütlesi
g/mol
10- Donma noktası (Td)
0
C
11- Donma noktası (Td’)
0
C
12- Donma noktasındaki değişim  Td = Td – Td’
0
C
SORULAR:
1- Donma noktasındaki alçalma miktarını sıcaklık-zaman grafiği üzerinde gösteriniz.
2- Td’nin ölçümünde yapılacak 0.5 0C’lik bir hata bilinmeyen maddenin molekül
kütlesinin tayinini ne ölçüde etkiler?
3- Naftalinin buhar basıncı yüksektir. Bu özelliğin çözeltinin donma noktası değişimi
ve bilinmeyen maddenin hesaplanan molekül kütlesi değeri üzerindeki etkisini tartışınız.
27
Tablo 4 : Veri Tablosu
Sıcaklık - zaman Verileri
Naftalin (8.00 g)
Sıcaklık (°C)
Naftalin + Çözünen Madde
Zaman (sn)
Sıcaklık (°C)
28
Zaman (sn)
DENEY NO
:8
DENEYİN ADI
: EŞDEĞER AĞIRLIK TAYİNİ
DENEYİN AMACI : Bilinmeyen bir organik asidin eşdeğer ağırlığını bulmak
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ:
Eşdeğer ağırlık, bir maddenin 8,0 g oksijene veya 1,0 g hidrojene eşdeğer olan, yani
bu kadar oksijen veya hidrojen ile reaksiyona girebilen ya da bu kadar oksijeni veya hidrojeni
açığa çıkarabilen miktarı olarak tanımlanır. Başka bir tanıma göre de, Avagadro sayısı kadar
elektron alabilen veya verebilen madde miktarıdır.
Çözelti hazırlanırken eşdeğer ağırlık, çözünen maddenin molekül ağırlığının tesir
değerliğine bölünmesi ile elde edilir. Yani;
Eşdeğer Ağırlık = Molekül Ağırlığı / Tesir Değerliği
Bir asitin eşdeğer gram ağırlığı, bir molünün çözeltiye verdiği hidrojen iyonlarıyla
ilgilidir ve molekül ağırlığının verilen hidrojen sayısına bölünmesiyle bulunur. Bu hidrojen
sayısına asitler için "Tesir Değerliği" denmektedir.
Bir bazın eşdeğer ağırlığı ise çözeltiye verdiği hidroksit iyonu sayısı ile ilgilidir.
Molekül ağırlığı verilen hidroksil iyonu sayısına bölünerek eşdeğer ağırlık bulunabilir. Bu
hidroksil sayısına bazlar için "Tesir Değerliği" denir. Bir eşdeğer asit ile ancak bir eşdeğer
baz tamamen reaksiyona girebilir.
Eşdeğer ağırlığı hesaplamada kullanılan tesir değerliği asitlerde iyonlaşabilen hidrojen
sayısına, bazlarda hidroksil (OH-) sayısına, yükseltgenme-indirgenme (redoks) tipi
reaksiyonlarda alınan ya da verilen elektron sayısına eşittir.
Örnekler :
a) Asitlerde tesir değerliği (t):
HCI + H2O
H3O+ + CI-
CH3COOH + H2O
(t=1)
H3O+ + CH3COO-
[ H3PO4 : t = 3, H2SO4 : t = 2 ...]
29
(t=1)
b) Bazlarda tesir değerliği :
NaOH(k)
Na+(k) + OH-(aq)
(t = 1)
Ba+2(aq) + 2OH-(aq)
Ba(OH)2(k)
(t =2)
[Al(OH)3 : t = 3 , Mg(OH)2 : t = 2 .....]
c) Tuzlarda tesir değerliği :
AlCl3(k)
Al+3(aq) + 3Cl-(aq)
( t= 3)
CaCl2(k)
Ca+2(aq) + 2Cl-(aq)
( t= 3)
[NaCl : t = 1, FeCl3 : t = 3.......]
b) Redoks Reaksiyonlarında Tesir Değerliği:
5e+2
+7
2KMnO4 + 16HCl
2KCl + MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
(t = 5)
KMnO4'ün asidik ortamda tesir değerliği; Mn atomunda görüldüğü gibi +7'den + 2'
ye indirgenme esnasında verilen elektronların sayısı olan 5 değerine eşittir.
KMnO4 ‘ın bazik ortamda tesir değerliği ise;
3e+7
MnO4 + 2H2O + 3e-
+4
MnO2
30
( t = 3)'dür.
Bu deneyde, standart NaOH çözeltisi kullanılarak bilinmeyen bir organik asidin
eşdeğer ağırlığı hesaplanacaktır. Bu amaçla; okzalik asit, malonik asit, sitrik asit
kullanılabilir.
Bilinmeyen bir asidin deneysel olarak bulunan eşdeğer ağırlığı ile teorik değeri
karşılaştırılarak asidin kimliği tespit edilecektir. Teorik olarak eşdeğer ağırlık hesaplanırken
COOH gruplarındaki asidik hidrojenler dikkate alınır. Doğrudan karbon atomuna bağlı
hidrojenler ile OH- grubundaki hidrojenler asidik değildirler, iyonlaşmazlar.
Örnek olarak:
OH
HOOC
C
COOH
CH3
Asidinin eşdeğer ağırlığı 67'dir. Molekül ağırlığı 134 g/mol'dür ve iki tane iyonlaşabilir
hidrojen ihtiva etmektedir. Asidik hidrojenler COOH gruplarına bağlı hidrojenler olduğundan
eşdeğer ağırlık;
134 / 2 = 67 Eşdeğer gram olur.
OH
HOOC
C
OH
COOH + 2NaOH
2Na+ + - OOC
CH3
C
COO + 2H2O
CH3
Harcanan bazın eşdeğer gram sayısı, titre edilen asidin eşdeğer gram sayısına eşittir. Yani,
bir eşdeğer gram baz, bir eşdeğer gram asidi nötralleştirmek için gerekli asidin eşdeğer ağırlığı,
alınan asit örneğinin, onu nötralleştiren sodyum hidroksitin normalitesi ile hacminin çarpımına
bölünmesi ile bulunur.
Asidin Eşdeğer Ağırlığı = Alınan Örnek Asidin Ağırlığı (g) / NNaOH.VNaOH (lt)
31
Gerekli Aletler ve Kimyasal Maddeler:
-
Büret (50 veya 100 ml’lik)
-
İki adet 250 ml’lik erlen
-
Mezür
-
Pipet
-
Okzalik asit
-
0,1 M NaOH
-
Fenolftalein indikatörü
DENEYİN YAPILIŞI:
0,2 g civarında bilinmeyen katı asitten doğru bir şekilde tartılarak 250
ml’lik temiz ve kuru bir erlene konur. Üzerine 50 ml su ilave edilerek çözünmesi
sağlanır. 3 damla fenolftalein indikatör çözeltisi damlatılır. 0,1 M ayarlı NaOH
çözeltisiyle titre edilir. Titrasyona pembe renk oluşuncaya kadar devam edilir.
Pembe rengin oluşması dönüm noktasına (reaksiyonun bittiği nokta) gelindiğini
gösterir. Pembe rengin görülmesinden sonra titrasyona son verilir. Bu nokta
NaOH’ın eşdeğer gram sayısının, asidin eşdeğer gram sayısına eşit olduğu
noktadır. Harcanan NaOH miktarı kaydedilir.
Asidin hidrojen iyonları (veya iyonu) ile bazın hidroksil iyonu reaksiyona
girerek su ve tuz oluşturur (Nötralleşme Reaksiyonu). Yukarıda verilen eşitlik
yardımıyla asidin eşdeğer ağırlığı, tesir değerliği ve asidin kimliği tespit edilir.
Deney bir kez daha tekrarlanır.
Sonuçların Değerlendirilmesi:
Asit örneğinin kütlesi……………………….g
NaOH Çözeltisinin konsantrasyonu……….N
İlk okunan büret seviyesi…………………...ml
Son okunan büret seviyesi………………….ml
Harcanan NaOH …………………...……….ml
Asidin eşdeğer ağırlığı……………………..
Asidin tesir değerliği……………………….
Asidin kimliği………………………………
32
DENEY NO
:9
DENEYİN ADI
: SUYUN ELEKTROLİZİ
DENEYİN AMACI : Suyu elektrik enerjisiyle ayrıştırarak, başka saf maddeler
elde etmek
DENEY HAKKINDA GENEL BİLGİ:
Bir bileşiğin elektrik yardımıyla bileşenlerine ayrılması olayına “elektroliz” denir. Herhangi
bir bileşiğin elektrolizinde bileşiğin anyonu anottan, katyonu ise katottan açığa çıkar.
Elektroliz düzeneyinde pozitif ve negatif kutupların her ikisine birden “elektrot” denir. Güç
kaynağının pozitif kutbuna bağlanan elektrot “anot”, negatif kutbuna bağlanan ise “katottur”. İki kutup
arasında elektrik taşınmasını sağlayan iletken çözeltiye “elektrolit” denir.
Suyun elektrolizinde katotta (-) hidrojen, anotta (+) ise oksijen gazı toplanır. Deney sırasında bir süre
sonra tüplerde toplanan hidrojen gazı hacim olarak oksijen gazının iki katıtır.
Gerekli Aletler ve Kimyasal Maddeler:
-
Güç kaynağı
-
2 Adet deney tüpü
-
Cam çubuk
-
Krokodil kablo
-
Statif çubuk
-
Su
-
Sülfürik asit (veya sodyum karbonat)
-
Üç ayak
-
Bunzen beki
-
Çelik elektrot
-
Damlalık
-
Beher
DENEYİN YAPILIŞI:
Beher içerisine 500 ml su konulur. İçine az miktar sülfürik asit veya 30 gr kadar çamaşır
sodası (Na2CO3) konularak çözelti hazırlanır. İki deney tüpü de hazırlanan çözeltiyle ağzına
kadar doldurulur. Sonra hava almayacak şekilde kapatılarak ters çevrilir ve beher içerisindeki
çözeltiye daldırılır. Tüpler bunzen kıskacı ile sabitlenir.
33
Elektronların uçları tüplerin içine yerleştirilir. Krokodiller elektrotlara, diğer uçlar güç
kaynağının doğru akım çıkışına bağlanır. Tüplerdeki gaz birikmesi sona erdikten sonra yine hava
almayacak şekilde sudan çıkarılır. Tüplere kibrit alevi yaklaştırıldığında patlayarak yanan gaz
hidrojen (yanıcı gaz), alevi daha parlak olan yakan gaz ise oksijendir.
Sonuçların Değerlendirilmesi:
1- (-) kutba bağlı olan tüpte hangi gaz toplanır ?
2- (+) kutba bağlı olan tüpte hangi gaz toplanır ?
3- Toplanan gazların hacimleri oranı nasıldır?
34
KAYNAKLAR
1.
Hargis, L.G., Analytical Chemistry Principles and Techniques, Prentice-Hall. Inch,
New Jersey, 1988.
2.
Chang, R., Chemistry , McGraw-Hill Companies,1991.
3.
Mortımer, C.E., modern Üniversite Kimyası, 1988.
4.
Soydan, B.A., Genel Kimya Laboratuar Kitabı, 1999.
5.
Petrucci, R.H, Genel Kimya 1, 2002.
6.
Alkan, M., Ürey, M., Fen Bilgisi Öğretimi, Kars , 2004
7.
Torul, O., Analitik Kimya I Laboratuar Notları, 1987.
8.
Karslıoğlu, S., Küçük, M., Mısır, M.N., Genel Kimya -1 Laboratuari Ders Notlari,
KTÜ,Trabzon, 2002.
8.
Kocabaş, S., Doğan, Z., Genel Kimya Laboratuar Deneyleri, ZKÜ,Zonguldak, 2008.
35