BLM 6 GAZLAR erik 6 1 6 2

BÖLÜM 6: GAZLAR

İçerik 6 -1 6 -2 6 -3 6 -4 6 -5 6 -6 6 -7 6 -8 6 -9 22 Gazların Özellikleri: Gaz Basıncı Gaz Kanunlarının Birleşimi: İdeal Gaz Eşitliği ve Genel Gaz Eşitliği İdeal Gaz Eşitliğinin Uygulamaları Kimyasal Reaksiyonlarda Gazlar Gaz Karışımları Gazların Kinetik ve Moleküler Teorisi ile ilgili Gaz Özellikleri İdeal olmayan (Gerçek) Gazlar

6 -1 Gazların Özellikleri: Gazların Basıncı Gazlar rasgele yönlerde sürekli hareket eder https: //en. wikipedia. org/wiki/File: Translational_motion. gif 3

Gaz olarak bulunan maddeler 250 C ve 1 atmosferde gaz halinde bulunan elementler: 4

Gazların fiziksel özellikleri • Gazlar, konteynerlerinin hacmini ve şeklini alır. • Gazlar maddenin en sıkıştırılabilir halidir. • Gazlar, aynı kap ile sınırlı olduklarında eşit ve tamamen karışacaklardır. • Gazlar, sıvılara ve katılara göre çok daha düşük yoğunluğa sahiptir. http: //www. revisegcsephysics. co. uk/images/states_of_matter_big. jpg 5 NO 2 gazı

Gazların Basıncı Basınç, birim alana düşen kuvvettir. Gazlar, temas ettikleri herhangi bir yüzeye baskı uygular, çünkü gaz molekülleri sürekli hareket halindedir. Kuvvet (N) Basınç (Pa) = Yüzey(m 2) (kuvvet = kütle x ivme) Basıncın birimleri: 1 paskal (Pa) = 1 N/m 2 1 atm = 760 mm. Hg = 760 torr 1 atm = 101325 Pa = 101, 325 k. Pa 6 1 Bar = 100 k. Pa = 0, 987 atm Barometre Atmosferik (Barometrik) Basınç: Tüpteki cıva nın üstünde boşluk var.

Atmosferik basınç: Deniz seviyesinde basınç = 1 atm = 760 mm. Hg Hava sütunu 16 km 6. 5 km Deniz seviyesi 7 0. 2 atm 0. 5 atm 1 atm Dünya atmosferine maruz kalan herhangi bir alanın yaşadığı kuvvet, üstündeki hava sütununun ağırlığına eşittir. Atmosferik basınç, Dünya atmosferinin uyguladığı basınçtır.

Alıştırma sorusu: Bir gaz numunesinin basıncı, 489 mm. Hg olarak ölçüldü. Bu değeri şu birimlere çeviriniz: a) torr, b) atm, c) k. Pa Cvp: a) 489 torr b) 0, 643 atm c) 65, 15 k. Pa Bir gaz numunesinin basıncı, 701 mm. Hg olarak ölçüldü. Bu değeri şu birimlere çeviriniz a) torr, b) atm, c) k. Pa Cvp: a) 701 torr b) 0, 922 atm c) 93, 4 k. Pa 8

Manometreler Manometre; atmosfer dışındaki gazların basıncını ölçer. Kapalı-uçlu Atmosferik basıncın altındaki basınçları ölçer 9 Gaz Basıncı Barometrik Basınçtan Küçüktür Açık-uçlu Atmosferik basınca eşit ve üstündeki basınçları ölçer Gaz Basıncı Barometrik Basınçtan Büyüktür 9

6 -2 Basit Gaz Kanunları İdeal Gaz Kanunu PV = n. RT Boyle Kanunu: Basınç-Hacim İlişkisi PV = k 1 (n ve T sabit) 10 Sabit sıcaklıkta, sabit miktardaki gazın hacmi basıncı ile ters orantılıdır.

Basıncın hacim üzerindeki etkisi: (Boyle Kanunu) 1 P α V 11 Sabit sıcaklık (T) Sabit gas molekül miktarı (n) Aynı gaz içerisinde değişim: P x V = sabit (k 1) P 1 x V 1 = P 2 x V 2

Örnek 5 -6: Gazlarda Basınç-Hacim İlişkisi – Boyle Kanunu. Başlangıç Koşulları 21. 5 atm P 1 V 1 = P 2 V 2 12 Son Durum 1. 5 atm P 1 V 1 = 694 L V 2 = P 2 Vtank = 644 L

Charles ve Gay-Lussac Kanunu: Isı (Sıcaklık)-Hacim İlişkisi V / T = k 2 (n ve P sabit) 13

Sıcaklık ile gaz hacminin değişimleri (Sabit Basınç) V a T V = sabit (k 2) x T 14 V 1/T 1 = V 2 /T 2 Sıcaklık Kelvin (K) olmalı T (K) = t (0 C) + 273, 15

Sabit basınçtaki, belirli miktar bir gazın hacmi sıcaklıkla doğru orantılıdır. Hacim (m. L) V α T Sıcaklık (o. C) 15 Sıcaklık (K)

Avogadro Kanunu: Hacim-Miktar İlişkisi Gaz hacminin miktara olan bağlılığı (mol sayısı): V / n = k 3 (T ve P sabit) Mol sayısı (n) V = sabit (k 3) x n 16 V 1 / n 1 = V 2 / n 2 Sabit sıcaklık (T) Sabit basınç (P)

Standart sıcaklık ve basınç (STP): 0 o. C ve 1 atm koşulları. Yapılan deneyler çerçevesinde STP koşullarında, ideal gazın 1 mol miktarı 22, 414 L hacme sahiptir. PV = n. RT (1 atm)(22, 414 L) PV R= = n. T (1 mol)(273, 15 K) 17 R = 0, 082057 L. atm / (mol. K)

Suyun oluşumu 18

6 -3 Gaz Kanunlarının Birleşmesi: İdeal Gaz Eşitliği ve Genel Gaz Eşitliği 1 1 Boyle Kanunu: P a veya V a (sabit n ve T ) P V Charles Kanunu: V a T (sabit n ve P) Avogadro Kanunu: V a n (sabit P ve T) n. T V a P n. T V = constant x = R P P 19 R: Gaz sabiti PV = n. RT

PV = n. RT ideal gaz eşitliği R = gaz sabiti R = 0, 0826 L. Atm K. mol P (atm), V (L) R = 8, 314 J K. mol P (Pa), V (m 3) J = Jul (Joule) – enerji birimi (kg. m 2/s 2) J = P x V = Pa. m 3 = N / m 2. m 3 = kg. m/s 2. m 3 20

PV = n. RT • Değişim geçirmeyen gaz numuneleri: Eğer üç bilinen varsa; P, V, n veya T, dördüncü bilinmeyen hesaplanabilir: ör. , V = n. RT / P • Denklem genellikle bir veya iki gaz özelliği sabit olduğu koşullarda uygulanılır ve denklem bu sabitler yok edilerek basitleştirilir: ör. , P 2 = P 1 V 1 / V 2 (sabit n ve T) 21 • Yoğunluk ve molar kütle hesaplamaları, • Gaz karışımı hesaplamaları, • Gaz halindeki reaksiyon hesaplamaları vs.

Örnek: 69, 5 °C'de 5, 43 L hacimli bir çelik kapta 1, 82 mol SF 6 gazının uyguladığı basıncı (atm cinsinden) hesaplayın. , , , 22 ,

Örnek 2: STP'de 7, 40 g NH 3 gazının kapladığı hacmi (L cinsinden) hesaplayın. Kütle. NH 3 , , 23 mol. NH 3 Hacim. NH 3 (STP) , ,

Alıştırma Sorusu 1: Bütan (C 4 H 10 Molar kütle: 58, 1 g/mol), aeresol deodorant kutularında itici gaz olarak kullanılır. Bir deodorant gaz fazında 2, 854 g bütan ve 25°C'de 250 m. L hacme sahiptir. Kutunun içindeki basınç nedir? Cvp: 4, 8 atm 24

Alıştırma Sorusu 2: 20, 0°C'de 100 g bütan (C 4 H 10) gazı içeren 10, 0 L'lik bir tankta basıncı (atm cinsinden) hesaplayın. Cvp: 4. 14 atm Alıştırma Sorusu 3: 3, 5 g klor gazının (Cl 2) STP’deki hacmini hesaplayınız. Cvp: 1, 1 L 25

Örnek: Bir veya iki gaz özelliği sabit olduğunda: Sıcaklığı ve basıncı 8 °C ve 6, 4 atm olan bir gölün dibinden küçük bir balon kabarcığı, suyun yüzeyine çıkar. Yüzeyde sıcaklık 25 °C ve basınç 1, 0 atm’dir. Kabarcığın suyun dibindeykenki hacmi 2, 1 m. L ise yüzeye çıkıncaki son hacmini (m. L cinsinden) hesaplayın. 26

n 1 = n 2 27 2, 1 m. L x 6, 4 atm x 298 K 1, 0 atm 281 K = 14 m. L

Alıştırma Sorusu 4: Bir N 2 gazı örneği 20 °C'de 2, 40 L kaplar. Genişletilebilir bir kapta sabit basınçta ısıtılırsa hangi sıcaklıkta 4, 80 L’yi doldurur? İpucu: n ve P sabit; P 1 V 1 / P 2 V 2 = n 1 T 1 / n 2 T 2 Cvp: 313°C Alıştırma Sorusu 5: Bir gaz örneği, 25 ° C'de ve 760 mm. Hg'de 1400 m. L kaplar. Aynı sıcaklıkta ve 380 mm. Hg basınçta hacmi (L cinsinden) nedir? Cvp: 2, 8 L 28

Yoğunluk (d) Hesaplaması PM m d= = V RT PV = n. RT m n = M m d = V m: gazın kütlesi (gram) M: gazın molar kütlesi d: gazın yoğunluğu (g/L) Molar Kütle (M) Hesaplaması d. RT M = P 29 m RT M = PV Dikkat: Bu denklemler sadece gazlar için kullanılır.

Örnek: Mol Kütlesinin Ideal Gaz Eşitliği ile Bulunması Polipropilen endüstri için önemli bir kimyasaldır. Organik sentezlerde ve plastik üretiminde kullanılır. Cam bir kabın ağırlığı boş, temiz ve havasız iken 40, 1305 g, su ile doldurulduğu zaman 138, 2410 g (25°C deki δ = 0, 9970 g/cm 3) ve polipropilen gazı ile doldurulduğu zaman 740, 3 mm Hg basınç ve 24, 0°C de 40, 2959 g gelmektedir. Polipropilenin mol kütlesi nedir? 30 Strateji: Vkab bulun, mgaz bulun, Gaz denklemini kullanın

Vkab = m. H 2 O x d. H 2 O = (138, 2410 g – 40, 1305 g) x (0, 9970 g cm-3) = 98, 41 cm 3 = 0, 09841 L mgaz = mdolu - mboş= (40, 2959 g – 40, 1305 g) = 0, 1654 g Gaz Denklemi: M = 31 m RT M = PV (0, 6145 g)(0, 08206 L atm mol-1 K-1)(297, 2 K) (0, 9741 atm)(0, 09841 L) M = 42, 08 g/mol

Örnek: , Mol Kütlesinin Ideal Gaz Eşitliği ile Bulunması Bir kimyager yeşilimsi-sarı bir gaz bileşiği sentezler. Bu bileşik klor ve oksijen elementleri içerir. Gazın yoğunluğunun 36°C ve 2, 88 atm'de 7, 71 g/L olduğunu tespit eder. Bileşiğin molar kütlesini hesaplayın ve moleküler formülünü belirleyin. Çözüm 1: = 7, 71 g/L x 0, 0821 L. atm/K. mol x 309 K 2, 88 atm =67, 9 g/mol 32

Çözüm 2: n = 2, 88 atm x 1, 00 L 0, 0821 L. atm/K. mol x 309 K = 0, 1135 mol = 7, 71 g = 67, 9 g/mol 0, 1135 mol 33 Deneme yanılma yöntemiyle formül bulunabilir. • 1 Cl atomu ve 1 O atomu varsa; Molar kütlesi = 35, 45 + 16, 00 = 51, 45 g/mol. • Eğer 1 Cl atomu ve 2 O atomu varsa; Molar kütlesi = 35, 45 + (2 x 16, 00) = 67, 45 g/mol. Bu durumda; Formül: Cl. O 2

Alıştırma Sorusu 6: 0, 630 g gaz numunesi, 0, 80 atm ve 21, 3°C'de 500, 0 m. L kaplar. Bu gazın molar kütlesi nedir? İpucu: 2 metod: 1. M = g/mol, mol = PV/RT 2. M = d. RT/P, d = m/V Cvp: 38 g/mol Alıştırma Sorusu 7: 20, 0°C sıcaklık ve 4, 5 atm basınçta hidrojen gazının yoğunluğu (g/L) nedir? Cvp: 0, 38 g/L 34

6 -5 Kimyasal Reaksiyonlarda Gazlar Stokiyometrik faktörlerin gaz miktarlarıyla olan ilişkisi diğer girenler veya ürünlerinki ile aynıdır. Ideal gaz eşitliği gazların kütle, hacim, sıcaklık ve basınç hesaplamalarında kullanılır. Birleşik gaz kanunu diğer gaz kanunları ile geliştirilebilir. 2 NO(g) + O 2 (g) 2 NO 2 (g) 2 mol NO (g) + 1 mol O 2 (g) 2 mol NO 2(g) 2 L NO (g) + 1 L O 2 (g) 2 L NO 2(g) 35

Örnek: Ideal gaz Eşitliğinin Reaksiyon sitokiyometrisi hesaplamalarında kullanılması Yüksek sıcaklıkta sodyum azid, Na. N 3, bozunarak azot gazı N 2(g) oluşturur. Gerekli reksiyon başlatıcı araçların kullanılması ve oluşan sodyum metalinin tutulmasıyla bu reksiyon sistemleri hava yastıklarında kullanılır. 70, 0 g Na. N 3 in bozunmasıyla 735 mm. Hg basınç ve 26°C sıcaklıkta ne kadar hacimde N 2 (g) elde edilir. 2 Na. N 3(s) → 2 Na(l) + 3 N 2(g) 36

Çözüm: 2 Na. N 3(s) → 2 Na(l) + 3 N 2(g) N 2 nin molünü hesaplayın: 1 mol Na. N 3 3 mol N 2 = 1, 62 mol N 2 n. N 2 = 70 g N 3 x x 65, 01 g N 3/mol N 3 2 mol Na. N 3 N 2 nin hacmini hesaplayın n. RT (1, 62 mol)(0. 08206 L atm mol-1 K-1)(299 K) V = = P 1, 00 atm (735 mm Hg) 760 mm Hg = 41, 1 L 37

6 -6 Gazların Karışımı Gaz kanunları gaz karışımlarına uygulanabilir. ntoplam = ntop = n 1 + n 2+ n 3 + … Kısmi Basınç Aynı kab içerisindeki bir gaz karışımındaki her bir gaz bileşeni kendi kısmi basıncını uygular. Ptop= PT = PA + PB + PC +. . . . 38

Dalton Kısmi Basınç Kanunu Toplam gaz basıncı, kısmi basınçlarla, yani karışımdaki her bir gaz bileşeninin basınçlarıyla ilgilidir. V ve T sabittir. P 1 39 P 2 Ptoplam = P 1 + P 2 Dalton’un kısmi baskılar yasası, bir gaz karışımının toplam basıncının, sadece mevcut olsaydı, her bir gazın uygulayacağı baskıların toplamı olduğunu belirtir.

Dalton Kısmi Basınç Kanunu 40

İki gazın (A ve B) V hacmindeki bir kabın içinde olduğu bir durumu göz önünde bulundurun n. ART PA = V n. A = A gazının mol sayısı n. BRT PB = V n. B = B gazının mol sayısı PT = PA + PB 41 PA PT n. ART/Vtop = A = = n. TRT/Vtop n. T PB PT n. BRT/Vtop = B = = n. TRT/Vtop n. T

ni Mol Kesiri ( i ) = n T PA = A PT n. A A = n + n A B PB = B PT n. B B = n + n A B Pi = i PT 42

ÖRNEK Kısmi Basınç Hesaplamaları Bir gaz karışımı 4, 46 mol neon (Ne), 0, 74 mol argon (Ar) ve 2, 15 mol xenon (Xe) içerir. Toplam basınç belirli bir sıcaklıkta 2, 00 atm ise, gazların kısmi basınçlarını hesaplayın. 43

Strateji Bir gazın kısmi basıncı ile toplam gaz basıncı arasındaki ilişki nedir? Bir gazın mol oranını nasıl hesaplarız? Denkleme göre, Ne (PNe)' nin kısmi basıncı, mol kısmının ( Ne) ve toplam basıncın (PT) ürününe eşittir. 1. = 4, 46 mol 4, 46 mol + 0, 74 mol + 2, 15 mol = 0, 607 2. PNe = Ne PT = 0, 607 x 2, 00 atm = 1, 21 atm 44

Benzer bir şekilde, PAr = XAr PT = 0, 10 x 2, 00 atm = 0, 20 atm ve PXe = XXe PT = 0, 293 x 2, 00 atm = 0, 586 atm Kontrol Kısmi basınçların toplamının verilen toplam basınca eşit olduğundan emin olun; yani, (1, 21 + 0, 20 + 0, 586) atm = 2, 00 atm. 45

Alıştırma Sorusu 8: Voyager 1 tarafından toplanan verilerden, Titan (Satürn'ün en büyük ayı) atmosferinin 55 gramlık bir örneğinin 44, 01 g N 2, 9, 22 g Ar ve geri kalanının CH 4 olduğunu tahmin etmişlerdir. Titan yüzeyindeki toplam basınç 1220 torr ise bu gazların her birinin kısmi basıncını (torr cinsinden) hesaplayın. (1 torr=1 mm. Hg) Cvp: 1002 torr N 2, 147 torr Ar, and 71 torr CH 4 46

Alıştırma Sorusu 9: Bir kişinin nefesinde, % 15, 1 O 2, % 4, 8 CO 2, % 75 N 2 ve % 5, 1 H 2 O içerdiği (% mol olarak) bulundu. Nefes 1, 05 atm basınca sahipse, her maddenin mm. Hg cinsinden kısmi basıncını hesaplayın. Cvp: 120, 5 mm. Hg O 2, 83, 6 mm. Hg CO 2, 598, 5 mm. Hg N 2 and 40, 7 mm. Hg H 2 O 47

Buhar http: //www. scienceclarified. com Buhar, sıvı veya katı halde bulunan bir maddenin gaz fazıdır. Dalton’un kısmi baskılar yasası, su üzerinde toplanan gaz miktarlarını hesaplamak için kullanışlıdır. 48 http: //www. 123 rf. com http: //jootix. com Bulut, sis, çiy veya don oluşumu, havadaki su buharının yoğunlaşmasının bir sonucudur. 48

Gazların Su üzerinde toplanması 2 KCl. O 3 (k) 49 2 KCl (k) + 3 O 2 (g) PT = Pgaz + PH 2 O

T(⁰C) Su Buharı ve Sıcaklık 50    5   10   15   20   25   30   35   40   45   50   55   60   65   70   75   80   85   90   95  100 Water Vapor Su buharı Pressure basıncı (mm. Hg) 4, 58 6, 54 9, 21 12, 79 17, 54 23, 76 31, 82 42, 18 55, 32 71, 88 92, 51 118, 04 149, 38 187, 54 233, 7 289, 1 355, 1 433, 6 525, 76 633, 90 760, 00

Örnek Su üzerinde toplanmış gazlar Potasyum klorat ayrışmasından kaynaklanan oksijen gazı, önceki slaytta gösterildiği gibi toplanır. 762 mm. Hg atmosferik basınç ve 24 °C'de toplanan oksijen miktarı, 128 m. L'dir. Elde edilen oksijen gazının kütlesini (gram olarak) hesaplayın. 24 °C'deki su buharının basıncı 22. 4 mm. Hg'dir. 2 KCl. O 3 (k) 2 KCl (k) + 3 O 2 (g)

Strateji Üretilen O 2 kütlesini çözmek için önce karışımdaki O 2 kısmi basıncını hesaplamalıyız. Hangi gaz kanuna ihtiyacımız var? O 2 gazı basıncını O 2 kütlesine gram olarak nasıl dönüştürebiliriz? Dalton’un kısmi baskılar yasasını kullanarak; PT = Pgaz + PH O 1. Gazın kısmi basıncı hesaplanır: = 762 mm. Hg – 22, 4 mm. Hg = 740 mm. Hg 52

2. İdeal Gaz Kanunu uyguluyoruz: m ve M sırasıyla toplanan gazın, O 2 kütlesi ve O 2 molar kütlesidir. = (740/760)atm x 0, 128 L x 32, 00 g/mol 0, 0821 L. atm/K. mol 297 K = 0, 164 g Kontrol Oksijen gazının yoğunluğunun (0, 164 g / 0, 128 L) veya 1, 28 g / L olduğunu kontrol edin, bu atmosferik koşullar altındaki gazlar için makul bir değerdir. 53

Alıştırma Sorusu 10: 15, 0 ⁰C’de su üzerinde bir hidrojen gazı (H 2) örneği toplanır. Toplam basınç 115, 0 k. Pa'dır. Sadece hidrojen gazı tarafından uygulanan basınç (mm. Hg cinsinden) nedir? İpucu: PH 2 O , 15 o. C’de 12, 79 mm. Hg’dir. 1 atm = 101, 325 k. Pa 54 Cvp: 849, 7 mm. Hg

Alıştırma Sorusu 11: Amonyum nitrit, NH 4 N 02, ısıtılınca ayrışır ve N 2 gazı oluşturur: NH 4 NO 2(k) � N 2(g) + 2 H 2 O(s) Bir NH 4 N 02 numunesi, suda ayrıştırılır. Isı 30 o. C ve toplam basıncı 753, 5 mm. Hg olduğunda 318 m. L N 2 gazı toplanırsa, kaç gram NH 4 N 02 ayrıştırılmıştır? (NH 4 N 02 molar kütlesi = 64, 04 g/mol) İpucu: PH 2 O , 30 o. C’de 31, 82 mm. Hg’dir. 55 Cvp: 0. 78 g

6 -7 Kinetik Moleküler Teori Gaz partikülleri noktasal kütleli, sabit, rastgele ve doğrusal hareket yaparlar. Gaz partikülleri birbirlerinden çok uzak mesafededirler. Tüm çarpışmalar hızlı ve elastiktir. Gaz partikülleri arasında herhangi bir kuvvet yoktur. Toplam enerji sabit kalır. 56

Basıncın Bağlı Olduğu Kuvvetler Öteleme kinetik Enerjisi, Moleküllerin çarpışma frekansı, Vurgu veya momentum transferi, Basınç, momentum transferi ile çarpışma frekansının çarpımına eşittir. 57

Basınç ve Moleküler Hız ueo en olası hız uor basit ortalama hız Hız karelerinin ortalamasının karekökü Bir mol için: PV=RT : NAm = M: Düzenlenmiş hali: 58 urms = M 3 RT

Üç farklı gazın hızlarının aynı sıcaklıkta dağılımı Azot gazı molekülleri için hızların üç farklı sıcaklıkta dağılımı urms = 59 M 3 RT

Örnek Moleküler hız hesaplaması Helyum (He) atomlarının ve azot gazının (N 2) moleküllerinin hız karelerinin ortalamasının karekökünü (kök-ortalama kare hızlarını) 25 °C'de m/s cinsinden hesaplayın. Strateji Formüle ihtiyacımız var. R ve MA için hangi birimleri kullanmalıyız, böylece urms m / s cinsinden ifade edilecek mi? 60

Çözüm R = 8. 314 J/K · mol ve, 1 J = 1 kg m 2/s 2 olduğundan MA = molar kütle birimleri = kg/mol 1. Molar kütleler hesaplanır: He için 4, 003 g/mol, N 2 için 28, 02 g/mol, 4, 003 × 10− 3 kg/mol. 2, 802 × 10− 2 kg/mol. 2. He; formül: = 1360 m/s Dönüşüm faktörü olarak 1 J = 1 kg m 2/s 2 61

Dönüşüm faktörü olarak 1 J = 1 kg m 2/s 2 3. Azot gazı, formül: = 515 m/s 62

Alıştırma Sorusu 12: a) 0 o. C ve 100 o. C'de bir O 2 gaz molekülünün m/s cinsinden kök ortalama karesi (ortalama) hızı nedir? b) O 2 molekülünün Mağusa'dan Lefkoşa'ya (60 km) 0 o. C'de seyahat etmesi ne kadar sürer? (Yolunda çarpışma olmayacağını varsayalım). İpucu: m/s bir SI birimidir, bu nedenle R ve M için SI birimleri kullanın. Cvp: a) 461 ve 539 m/s, sırasıyla 0 o. C ve 100 o. C 63 b) 130 saniye

Alıştırma Sorusu 13: STP koşullarında gaz halindeki bir elementin bir atomunun kök ortalama kare (ortalama) hızının 1304 m/s olduğu bulundu. Bu element nedir? İpucu: Molar kütleyi hesaplayın. Cvp: He 64

6 -8 Kinetik Molekül Teorisine Bağlı Gaz Özellikleri Yayılma (Difüzyon) Rastgele molekül hareketi sonucu moleküllerin göç etmesidir. Dışa Yayılma (Efüzyon) Gaz moleküllerinin bulundukları kaptaki küçük bir delikten kaçmasıdır. 65

Difüzyon (yayılma) bir gazın yavaş diğeriyle karışmasıyla oluşan bir işlemdir. NH 4 Cl Moleküler yol Yöndeki her değişiklik, başka bir molekülle çarpışmayı temsil eder. r 1 r 2 66 = M 2 M 1 NH 3 17 g/mol HCl 36 g/mol Graham’ın Difüzyon Yasası Aynı sıcaklık ve basınç koşullarında, gazlar için difüzyon hızları, molar kütlelerinin karekökleriyle ters orantılıdır.

Gaz efüzyonu, basınç altındaki gazın bir kabın bir bölmesinden diğerine küçük bir açıklıktan geçerek kaçtığı işlemdir. r 1 r 2 = t 2 t 1 = M 2 M 1 Gaz molekülleri, yüksek basınçlı bir bölgeden (solda) düşük basınçlı bir bölgeye (sağda) bir iğne deliğinden geçerler. 67

Örnek Yayılma ve Efüzyon Sadece karbon ve hidrojenden oluşan yanıcı bir gazın 1, 50 dakikada gözenekli bir bariyerden geçtiği bulunmuştur. Aynı sıcaklık ve basınç koşulları altında, aynı bariyerden geçmek için eşit miktardaki brom gazı 4, 73 dakika alır. Bilinmeyen gazın molar kütlesini hesaplayın ve bu gazın ne olabileceğini önerin. 68

Strateji Difüzyon hızı, belirli bir zamanda gözenekli bir engelden geçen moleküllerin sayısıdır. Süre ne kadar uzun sürerse, hız o kadar yavaş olur. Bu nedenle, oran difüzyon için gereken süre ile ters orantılıdır. Denkleme göre r 1 / r 2 = t 2 / t 1 = M 2 / M 1 t 1 ve t 2 sırasıyla gazlar 1 ve 2 için efüzyon zamanlarıdır. 1. Brom gazının molar kütlesi ile: , , , 69 , , 2. Bileşen nedir? Karbon molar kütlesi 12, 01 g ve hidrojenin 1, 008 g olduğundan, gaz metandır, (CH 4).

Alıştırma Sorusu 14: Bilinmeyen bir gaz numunesi, karbondioksit gazından 1, 65 kat daha hızlı bir şekilde gözenekli bir kaptan akar. Bilinmeyen gazın molar kütlesini tahmin edin. Cvp: 16 g/mol Alıştırma Sorusu 15: Bir O 2 numunesinin küçük bir deliğe (açıklık, gözenek) sahip bir kap içerisinden akması için gereken süre 27 saniyedir. Xe için nedir? Cvp: 54, 7 s 70

6 -9 Gerçek Gazlar Sıkıştırılabilirlik faktörü: PV/n. RT = 1 Gerçek gazlardan sapma. PV/n. RT > 1 – Moleküler hacim büyük ise. PV/n. RT < 1 – moleküller arası etkileşim kuvveti. İdeal gazın 1 molu PV = n. RT PV = 1. 0 n= RT İdeal olmayan gaz hali; 1. Yüksek basınç 2. Yüksek yoğunluk 3. Düşük Isı 71

Moleküller arası kuvvetlerin bir gaz tarafından uygulanan basınç üzerine etkisi. Konteyner duvarına doğru hareket eden bir molekülün (kırmızı küre) hızı, komşularının (gri küre) uyguladığı çekici kuvvetlerle azalır. Sonuç olarak, bu molekülün duvarla yaptığı etki, moleküller arası kuvvetler mevcut değilse, olacağı kadar büyük değildir. Genel olarak, ölçülen gaz basıncı, ideal şekilde davranılırsa, gazın uygulayacağı basınçtan daha düşüktür. 72

Van der Waals denklemi (ideal olmayan gazlar) ( 2 an P + (V – nb) = n. RT ) 2 V Van der Waals Sabitleri , Düzeltilmiş basınç hacim, gazın n molü tarafından işgal edilir. Moleküller arası etkileşim, birim hacim başına molekül sayısının karesiyle birlikte artmaktadır. 73 73

Alıştırma Sorusu 16: 10, 0 L’lik bir konteynırda bulunan 2, 0 mol klor gazı vardır. 25 ⁰C sıcaklıkta bu gazın uyguladığı basıncı, atm cinsinden, hesaplayınız; a) İdeal gaz denklemi kullanarak. b) Van der Waals denklemi kullanarak. Klor için Van der Waals sabitleri: a = 6, 49 atm. L 2/mol 2, b = 0, 0562 L/mol) Cvp: a) 4, 89 atm b) 4, 68 atm 74

Bölüm 6 Sorular 9, 13, 18, 31, 45, 49, 61, 63, 71, 82, 85, 97, 104. 75