Cevap:
Bu soruyu çözmek için, elementlerin kütlece yüzdesini, birer molündeki atom sayısına çevirmeliyiz ve ardından basit formülü bulmalıyız. Adım adım çözüme geçelim:
Veriler ve Bilgiler:
- %48 karbon (C)
- %28 azot (N)
- %16 oksijen (O)
- %8 hidrojen (H) (Hesaplama için kalan kısmı bulduk)
- Atom ağırlıkları:
- C = 12 g/mol
- N = 14 g/mol
- O = 16 g/mol
- H = 1 g/mol
Adım 1: Kütle yüzdelerini mol sayısına çevirme
Mol sayısı şu şekilde hesaplanır:
| Element | Kütle Yüzdesi (%) | Atom Ağırlığı (g/mol) | Mol Sayısı (n) |
|---|---|---|---|
| Karbon (C) | 48% | 12 | n_C = \frac{48}{12} = 4 |
| Azot (N) | 28% | 14 | n_N = \frac{28}{14} = 2 |
| Oksijen (O) | 16% | 16 | n_O = \frac{16}{16} = 1 |
| Hidrojen (H) | 8% | 1 | n_H = \frac{8}{1} = 8 |
Adım 2: Mol oranlarını basitleştirme
Bulduğumuz mol sayıları:
- Karbon (C): 4
- Azot (N): 2
- Oksijen (O): 1
- Hidrojen (H): 8
Basit formülde, bu oranlar en küçük tam sayılarla ifade edilir. Bu durumda:
- C:H:N:O = 4:8:2:1
Adım 3: Basit Formülü Yazma
Bileşiğin basit formülü, mol oranına göre C_4H_8N_2O şeklinde ifade edilir.
Sonuç ve Doğru Cevap
| Seçenek | Basit Formül |
|---|---|
| A) C_7H_{16}N_4O_2 | Yanlış |
| B) C_4H_8N_2O | Doğru |
| C) C_3H_6N_2O_2 | Yanlış |
| D) C_4H_9N_2O | Yanlış |
| E) C_2H_4N_3O | Yanlış |
Doğru cevap: B şıkkı (C_4H_8N_2O)
Karbon, hidrojen, azot ve oksijen elementlerini içeren bu bileşiğin basit formülü nedir?
Cevap:
Aşağıdaki adımları izleyerek bileşiğin basit (empirik) formülünü bulabiliriz. Bu soruda bileşiğin kütlece yüzdesi şu şekildedir:
• %48 Karbon (C)
• %28 Azot (N)
• %16 Oksijen (O)
• Geriye kalan %8 ise Hidrojen (H) olarak hesaplanır.
Table of Contents
- Soruyu Anlama
- Kütlece Yüzdeler ve Molar Oranlar
- Adım Adım Hesaplama
- Yüzde Dağılımından Faydalanma
- Her Elementin Mol Sayısını Bulma
- Oranları Basitleştirme
- Tablolarla Sonuç Özeti
- Empirik Formülün Yorumlanışı
- Sınavlarda Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Kısa Özet
1. Soruyu Anlama
YKS TYT veya AYT (Kimya) konularında bileşiklerin basit formüllerini bulma tipi sorular oldukça yaygındır. Temel mantık, kütlece yüzdeler üzerinden her elementin mol sayısını hesaplamak, bu sayıların en küçük tam sayı oranlarını bularak empirik formülü (en basit formülü) yazmaktır.
Bu soru da tam olarak bu işlemi gerektiriyor. Verilen bilgilere göre bileşiğin kütlece bileşimi:
- Karbon (C): %48
- Azot (N): %28
- Oksijen (O): %16
- Hidrojen (H): (100 - 48 - 28 - 16) = %8
2. Kütlece Yüzdeler ve Molar Oranlar
Her element için kütlece yüzdeyi esas alıp, elementlerin atom ağırlıklarından yararlanarak mol sayılarını bulmak gerekir. Bünyemizde 100 gramlık bir örnek varmış gibi düşünmek en pratik yoldur. Bu sayede yüzde değerleri doğrudan gram kabul edilebilir.
| Element | Kütlece yüzdesi | Sembol | Atom Ağırlığı (g/mol) |
|---|---|---|---|
| C | 48 g | C | 12 g/mol |
| H | 8 g | H | 1 g/mol |
| N | 28 g | N | 14 g/mol |
| O | 16 g | O | 16 g/mol |
3. Adım Adım Hesaplama
3.1. Yüzde Dağılımından Faydalanma
- 100 gram bileşiğin 48 gramı karbon, 8 gramı hidrojen, 28 gramı azot ve 16 gramı oksijenden oluşmaktadır.
3.2. Her Elementin Mol Sayısını Bulma
- Karbon (C) mol sayısı = 48 g ÷ (12 g/mol) = 4 mol
- Hidrojen (H) mol sayısı = 8 g ÷ (1 g/mol) = 8 mol
- Azot (N) mol sayısı = 28 g ÷ (14 g/mol) = 2 mol
- Oksijen (O) mol sayısı = 16 g ÷ (16 g/mol) = 1 mol
Bu mol sayıları, bileşikteki elementlerin en küçük tam sayı oranlarını doğrudan göstermezse, tüm sayıların en küçük tam sayıya çevrilmesi veya sadeleştirilmesi gerekir. Ancak gördüğümüz gibi ateşlemeden (doğrudan) 4 : 8 : 2 : 1 gibi basit sayılar elde ediyoruz.
3.3. Oranları Basitleştirme
- C : H : N : O = 4 : 8 : 2 : 1
Bu orana baktığımızda zaten en küçük tam sayılarla ifade edilmiş. Daha da sadeleştirme şansı yok çünkü 4, 8, 2, 1 arasında hepsi tam sayı ve 1’den daha fazla sadeleştirme mümkün değil.
Dolayısıyla empirik formül:
$
C_4H_8N_2O
$
4. Tablolarla Sonuç Özeti
| Element | Kütle (g) | Atom Ağırlığı (g/mol) | Mol sayısı (mol) | Oran (C : H : N : O) |
|---|---|---|---|---|
| C | 48 | 12 | 4 | 4 |
| H | 8 | 1 | 8 | 8 |
| N | 28 | 14 | 2 | 2 |
| O | 16 | 16 | 1 | 1 |
Oranları bir sıra halinde yazarsak: 4 : 8 : 2 : 1
Bu, bileşiğimizin basit formülünün: C₄H₈N₂O olduğunu gösterir.
5. Empirik Formülün Yorumlanışı
- Empirik formül, bileşiğin hangi elementlerden hangi en küçük tam sayı oranlarında oluştuğunu gösterir.
- Daha detaylı inceleme yapmak istersek, molekül formülü bu empirik formülün tam katı olabilir. Fakat bu soruda sadece basit (empirik) formülü istemektedir.
- Soru kökünde yer alan seçeneklerde C4H8N2O (B şıkkı) bu hesaplamaya birebir uyar.
6. Sınavlarda Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Kütlece yüzdelerin toplamı 100 olmalıdır. Her elementin yüzdesini topladığınızda, eksik olan miktar çoğu zaman hidrojen veya başka bir elementin yüzdesi olur.
- Atom ağırlıklarını doğru kullanmak (C=12, H=1, N=14, O=16…). Ufak bir hata, tüm hesabın yanlış çıkmasına neden olur.
- Basitleştirme: Mol oranlarını en küçük tam sayıya indirgemeyi kesinlikle unutmayın.
- Şıklarla Karşılaştırma: Bulduğunuz oranın doğrudan şıklarda hangi bileşiğe denk geldiğine dikkat edin.
- Yuvarlama Hataları: Eğer mol sayıları kesirli çıkarsa, yakın bir tam sayıda ortak kat aranır (örneğin 1,5’u 2’ye çevirmek için tüm sayıları 2 ile çarpabilirsiniz).
7. Kısa Özet
- Verilen bileşiğin kütlece %48 C, %28 N, %16 O ve geriye kalan %8 de H olarak hesaplanır.
- 100 gram varsayımıyla, her elementin mol sayısı sırasıyla 4 (C), 8 (H), 2 (N) ve 1 (O) bulunur.
- Bu mol sayıları doğrudan 4 : 8 : 2 : 1 oranını vermekte ve bileşiğin basit formülü C₄H₈N₂O olarak belirlenmektedir. Şıklarda bu formül B şıkkına karşılık gelmektedir.
Dolayısıyla bu sorunun yanıtı: C4H8N2O (B Şıkkı).