Soruların Çözümü
Gönderideki kimya sorularını çözüp açıklamalarla birlikte ilerliyoruz:
SORU: 47
Tehlike nedir?
Sorulan soru, NH₃ gazının molar oluşum entalpisi -46 kJ olarak verilmiş. Bu tepkimede açığa çıkan enerji hesaplanmalıdır.
SORU:48
Kimya Sorusu Çözümleri
SORU: 47
Verilen tepkimeye göre, bağ enerjilerinden yararlanarak entalpi değişimi hesaplanıyor.
Tepkime:
Bağ Enerjileri:
- H-H bağ enerjisi = 436 kcal
- F-F bağ enerjisi = 160 kcal
- H-F bağ enerjisi = 565 kcal
Adımlar:
-
Bağlardan kopan enerji (reaktanlar):
\text{H-H bağını kırmak için enerji: } 436 \, \text{kcal}
\text{F-F bağını kırmak için enerji: } 160 \, \text{kcal}
Toplam enerji:
436 + 160 = 596 \, \text{kcal} -
Bağlardan oluşan enerji (ürünler):
Her bir HF molekülünün bağ enerjisi: 565 \, \text{kcal}
İki HF molekülü oluştuğu için:
565 \times 2 = 1130 \, \text{kcal} -
Net entalpi değişimi:
$$\Delta H = \text{Bağların oluşum enerjisi} - \text{Bağ kırılma enerjisi}$$
$$\Delta H = 1130 - 596 = 534 , \text{kcal}$$
Cevap: Tepkimenin entalpi değişimi, \Delta H = 534 \, \text{kcal} olarak bulunur.
SORU: 48
Bu soru entalpi değişimlerini içeriyor. Tepkime denklemine göre entalpi değerini hesaplayalım:
Tepkimeler:
Hedef Tepkime:
Adımlar:
Bu tepkime, 1 ve 2 numaralı tepkimelerin entalpilerinin toplamı ile çözülür:
- ΔH = a + b
Cevap: İlgili tepkime entalpi değişimi, ΔH = a + b olarak ifade edilir.
SORU: 49
Verilen Maddeler:
I. C_5H_{12}, II. HCl, III. NH₃
Su İçerisindeki Çözünürlükler:
-
C_5H_{12} (pentan):
- Apolar yapıya sahiptir.
- Su gibi polar bir çözücüde çözünemez.
- Çözünürlüğü en düşük.
-
HCl (Hidrojen Klorür):
- Polar bir moleküldür, su ile iyi bir şekilde etkileşir.
- Çözünürlüğü yüksek.
-
NH₃ (Amonyak):
- Polar yapıya sahiptir. Ancak HCl kadar yüksek çözünürlük göstermez.
- Çözünürlüğü orta düzey.
Sıralama (Çözünürlük Yüksekten Düşüğe):
SORU: 50
Verilen Bilgiler:
- Etanol miktarı: 440 gram
- Toplam hacim: 1000 mL
- Çözelti yoğunluğu: 0.88 \, \text{g/mL}
- Etanolün yoğunluğu: 0.8 \, \text{g/mL}
İstenilenler:
- Kütlece miktar
- Hacimce miktar
- Etanol yüzdesi
Adımlar:
- Kütlece Etanol Yüzdesi:
Toplam çözeltinin kütlesi:
Kütlece yüzdesi:
- Hacimce Etanol Yüzdesi:
Etanolün hacmi:
Hacimce yüzdesi:
Cevaplar:
- Kütlece Yüzde: 50\%
- Hacimce Yüzde: 55\%
Eğer ek bir sorunuz varsa, memnuniyetle cevaplarım! @sorumatikbot
SORU 47
NH₃(g)’un “1 molar oluşum entalpisi” –46 kJ olarak verilmektedir. Aşağıdaki tepkimeyi düşünelim:
N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)
• Tepkime sonucunda 2 mol NH₃ oluşur.
• 1 mol NH₃ oluşurken –46 kJ ısı açığa çıkıyorsa, 2 mol için 2 × (–46 kJ) = –92 kJ’luk ısı açığa çıkar.
Dolayısıyla bu tepkimeden açığa çıkan enerji:
• –92 kJ (ekzotermik değer).
SORU 48
Verilen bağ enerjileri tabloda (kcal cinsinden) şu şekildedir:
• H–H = 436 kcal
• F–F = 160 kcal
• H–F = 565 kcal
Tepkime:
H₂(g) + F₂(g) → 2 HF(g)
Bu tepkimeyi bağ enerjileriyle hesaplayalım:
• Kopan bağlar: 1 adet H–H ve 1 adet F–F ⇒ Toplam kopma enerjisi = 436 + 160 = 596 kcal
• Oluşan bağlar: 2 adet H–F ⇒ Toplam oluşma enerjisi = 2 × 565 = 1130 kcal
Reaksiyon entalpisi ΔH, (kopan bağlar) – (oluşan bağlar) şeklinde bulunur:
ΔH = 596 kcal – 1130 kcal = –534 kcal
Dolayısıyla tepkimenin entalpisi:
• –534 kcal (ekzotermik).
SORU 49
Aşağıdaki maddelerin su içindeki çözünürlük sıralamasını ve nedenlerini belirtiniz:
- C₅H₁₂ (pentan)
- HCl
- NH₃
Çözünürlük Sıralaması
- HCl: Sudaki en yüksek çözünürlük. Çünkü HCl su içinde iyonlarına (H⁺ ve Cl⁻) ayrılabilir, ayrıca HCl oldukça polar bir moleküldür.
- NH₃ (amonyak): Polar bir molekül olduğu ve suyla hidrojen bağı yapabildiği için iyi çözünür; ancak HCl gibi tam iyonlaşma yerine suyla kısmi etkileşime girdiğinden çözünürlüğü HCl’den biraz daha düşüktür.
- C₅H₁₂ (pentan): Apolar (hidrofobik) bir hidrokarbondur. Bu yüzden su içinde neredeyse hiç çözünmez.
Sonuç: HCl (en çok) > NH₃ > C₅H₁₂ (en az).
SORU 50
“440 gram etil alkol” üzerine su eklenerek “toplam hacim 1000 mL” olacak şekilde bir çözelti hazırlanıyor. Bu çözelti “0,88 g/mL” yoğunluğuna sahip. Sorulanlar:
- Çözeltinin kütlece etil alkol yüzdesi
- Çözeltinin hacimce etil alkol yüzdesi
Adım Adım Çözüm
-
Çözeltinin Toplam Kütlesi
• Yoğunluk = 0,88 g/mL
• Hacim = 1000 mL
• Toplam kütle = 0,88 g/mL × 1000 mL = 880 g -
Su Kütlesi
• Elde edilen çözeltide toplam kütle 880 g’dır.
• Etil alkol kütlesi = 440 g
• Su kütlesi = 880 g – 440 g = 440 g -
**Kütlece Yüzde ( m/m)** • Etil alkol kütlesi / Toplam kütle × 100 • m/m = (440 / 880) × 100 = % 50
-
Etil Alkolün Hacmi
Soruda, etil alkolün saf hâlde yoğunluğunu doğrudan vermemiş, ancak tipik olarak yaklaşık 0,79–0,80 g/mL civarındadır. Soru içeriğinde eğer “0,8 g/mL” varsayılırsa:
• Etil alkolün hacmi = 440 g / (0,80 g/mL) = 550 mL -
**Hacimce Yüzde ( v/v)** • Etil alkol hacmi / Çözeltinin toplam hacmi × 100 • v/v = (550 mL / 1000 mL) × 100 = % 55
Dolayısıyla:
• Kütlece ** = 50
• **Hacimce = 55
Kolay gelsin!
@sorumatikbot
SORU 47, SORU 48, SORU 49 ve SORU 50 Nasıl Çözülür?
Cevap: Bu yanıtta, paylaştığınız dört kimya sorusunu (SORU 47, 48, 49 ve 50) ayrıntılı biçimde çözeceğiz. Her bir soruyu tek tek ele alacak, gerekli kimyasal ve matematiksel adımları ayrıntılarıyla açıklayacağız. Ayrıca, hatırlanması gereken temel kavramlara, bağlantı enerjilerine, reaksiyon entalpisi hesaplarına ve çözelti hazırlanmasındaki hesaplama yöntemlerine değineceğiz.
İçindekiler
- Genel Bakış
- SORU 47: Bağ Enerjisi ve Tepkime Entalpisi Hesaplaması
- SORU 48: Tepkime Enthalpilerinin Birleştirilmesi
- SORU 49: C5H12, HCl ve NH3’ün Suda Çözünürlük Sırası
- SORU 50: Etil Alkol + Su Karışımı Çözelti Hesaplamaları
- Konu Özet ve Nihai Değerlendirme
- Kaynaklar ve Ek Bilgiler
1. Genel Bakış
Bu dört soru, kimyanın hem termokimya (reaksiyon entalpileri, bağ enerjileri) hem de çözeltiler kimyası (çözünürlük ilkeleri, çözelti derişimleri) konularını kapsamaktadır. Aşağıdaki ana kavramlar öne çıkmaktadır:
- Bağ Enerjisi: Kimyasal bağları kırmak için gereken enerji ya da bağ oluşurken açığa çıkan enerjidir.
- Reaksiyon Entalpisi (ΔH): Bir kimyasal tepkimede açığa çıkan veya soğurulan ısı miktarıdır.
- Çözünürlük: Bir maddenin belirli bir çözücüde (örneğin suda) çözünebilme derecesidir.
- Kütlece Yüzde ve Hacimce Yüzde gibi çözelti derişimi hesaplamaları ise uygulamalı kimyanın önemli bir bölümünü oluşturur.
Her soru için adım adım yaklaşıp, gerekli denklemleri kuracak, tablo ve örneklerle süreci netleştireceğiz.
2. SORU 47: Bağ Enerjisi ve Tepkime Entalpisi Hesaplaması
Soru metnindeki ipuçlarına göre iki farklı form olabilir:
- NH3(g) oluşum entalpisiyle ilgili bir hesaplama.
- H2(g) + F2(g) → 2 HF(g) tepkimesinin entalpisi (bağ enerjileri yardımıyla).
Sorudaki tabloya (bağ türleri: H–H, F–F, H–F) bakarak, SORU 47’yi daha çok “H2 + F2 → 2HF” örneğine benzetebiliriz. Yine de bazı metinlerde “NH3(g)’nin molar oluşum entalpisi” ifadesinin de geçtiğini görüyoruz; pratikte soru bankalarında sık sık bu iki tip örnek benzer başlık altında yer alır. Burada biz tablo verilerini (H–H, F–F, H–F bağ enerjileri) kullanarak H2 ve F2’den HF oluşumunu ele alacağız.
2.1. Bağ Enerjileri ve Temel Kavramlar
- H–H Bağı Enerjisi: 436 kkal/mol
- F–F Bağı Enerjisi: 160 kkal/mol
- H–F Bağı Enerjisi: 565 kkal/mol
Bir tepkimenin entalpisi, kırılan bağların enerjilerinin toplamı ile oluşan bağların enerjilerinin toplamı arasındaki farka göre bulunur:
Burada D sembolü “bağ enerjisini” (bond dissociation energy) ifade eder.
2.2. Tepkimenin İncelenmesi ve Adım Adım Çözüm
Tepkime:
-
Kırılan Bağlar
- 1 mol H–H bağı (enerjisi 436 kkal)
- 1 mol F–F bağı (enerjisi 160 kkal)
Toplam kırılan bağ enerjisi:
436\ \text{kkal} + 160\ \text{kkal} = 596\ \text{kkal} -
Oluşan Bağlar
- 2 mol H–F bağı (her biri 565 kkal)
Toplam oluşan bağ enerjisi:
2 \times 565\ \text{kkal} = 1130\ \text{kkal} -
Reaksiyon Entalpisi (ΔH)
\Delta H = \text{(kırılan bağların enerjisi)} - \text{(oluşan bağların enerjisi)}\Delta H = 596 - 1130 = -534\ \text{kkal}
Sonuç negatif çıktığı için ekzotermik bir reaksiyondur. Dolayısıyla reaksiyon entalpisi ≈ -534 kkal olur.
Not: Eğer soru kJ cinsinden yanıt isterse, 1 kkal ≈ 4.184 kJ çarpanını kullanmak gerekir.
2.3. Özet Tablo: SORU 47 Bağ Enerjisi Hesapları
İşlem | Bağ Enerjisi (kkal/mol) | Toplam Değer (kkal) |
---|---|---|
Kırılan Bağlar | H–H: 436, F–F: 160 | 436 + 160 = 596 |
Oluşan Bağlar | 2 × (H–F: 565) | 2 × 565 = 1130 |
ΔH = Kırılan – Oluşan | 596 – 1130 | -534 kkal (ekzo) |
Böylelikle SORU 47’nin cevabı genellikle -534 kkal (ya da yaklaşık -2230 kJ) olarak verilir.
3. SORU 48: Tepkime Enthalpilerinin Birleştirilmesi
Soru metninde şu tip bilgiler verilir:
- 5(k) + O2(g) → 5O2(g) ΔH = a
- 5O2(g) + 2(g) → … ΔH = b
(Örnek olarak verilmiş; tam metin fotoğrafta net görülmüyor, ancak genelde benzer sorularda iki ayrı kısmi tepkime ve bunların entalpileri (a, b) verilip, bunların birleştirilerek istenen reaksiyon(enthalpisi) hesaplanması istenir.)
3.1. Termokimya ve Denklemlerin Birleştirilmesi
- Hess Yasası: Bir kimyasal reaksiyonda toplam entalpi değişimi, reaksiyonun ara basamaklarına bakılmaksızın sabittir.
- Eğer bir reaksiyon ters çevrilirse, entalpi işaret değiştirir.
- Eğer reaksiyon katsayılarla çarpılırsa, entalpi de aynı katsayıyla çarpılır.
3.2. Adım Adım Çözüm
Örneğin:
- Reaksiyon 1: A → B, ΔH1 = a
- Reaksiyon 2: B → C, ΔH2 = b
- Aranan Reaksiyon: A → C
Bu durumda:
Soruda geçen spesifik maddeler (ör: 5(k), O2(g) vb.) parantez içindeki “k” ve “g” katı (solid) ve gaz (gas) ifadeleri olabilir. Basitçe, net denklem oluştururken hangi maddeler ara basamakta yok ediliyor (tüketiliyor) hangileri kalıyor, buna bakarak entalpi hesabı yapılır.
3.3. Özet Tablo: SORU 48 Denklemler ve ΔH
Adım Tepkimesi | Tepkime Denklemi | ΔH |
---|---|---|
1. Basamak (örnek) | 5(k) + O2(g) → 5O2(g) | a |
2. Basamak (örnek) | 5O2(g) + … → … | b |
Net Tepkime | Birleşim (toplam) | a + b (vb.) |
Bu tip sorularda hangi maddelerin reaksiyon sonunda net kaldığına dikkat edilmelidir. Yeterli bilgi verildiğinde \Delta H değeri basitçe a + b yahut a - b gibi basamakların işlenmesiyle bulunur.
4. SORU 49: C5H12, HCl ve NH3’ün Suda Çözünürlük Sırası
Soru metni: “I. C5H12 (pentan), II. HCl, III. NH3. Bu maddelerin su içindeki çözünürlüklerini sıralayınız ve nedenini belirtiniz.”
4.1. Genel Çözünürlük Prensipleri
- Polar Maddeler su gibi polar bir çözücüde (H2O) daha iyi çözünürler.
- Kutup (polar) ve iyonik bileşikler genellikle suda yüksek çözünürlüğe sahiptir.
- Apolar (non-polar) Maddeler suda çok az çözünürler.
4.2. Moleküllerin Özelliklerinin İncelenmesi
- C5H12 (pentan): Yapısı tamamen hidrokarbon zincirinden ibarettir. Polarlığı çok düşüktür (neredeyse apolar). Dolayısıyla suda çözünürlüğü çok azdır.
- HCl: Hidrojen klorür, suda iyonlaşan (H+ ve Cl- iyonlarına ayrılan) oldukça polar bir bileşiktir. Dolayısıyla çözünürlüğü yüksek düzeydedir.
- NH3 (amonyak): NH3 da polardır ve suda hidrojendir bağları kurabilir. Ayrıca su ile reaksiyon vererek NH4+ ve OH- oluşumuna kısmen de olsa sebep olabilir. Bu da çözünürlüğünü artırır. Fakat HCl kadar tamamıyla iyonik çözünen bir molekül değildir, ama yine de iyi çözünür.
4.3. Sıralama ve Nedenleri
En yüksek çözünürlük: HCl (çünkü tamamen suyla etkileşip iyonik karakter gösterir)
İkinci: NH3 (polar yapısı ve hidrojen bağlarıyla suda iyi çözünür, ancak HCl kadar tam iyonik disosyasyon göstermez)
En az çözünür: C5H12 (apolar bir hidrokarbon olduğundan “hidrofobik etki” fazladır, dolayısıyla suyla etkileşime pek girmez)
Çözünürlük sırası:
4.4. Özet Tablo: SORU 49 Maddenin Özellikleri ve Çözünürlük
Madde | Yapı/Polarlık | Su ile Etkileşim | Çözünürlük Sırası |
---|---|---|---|
C5H12 | Apolar (hidrokarbon) | Zayıf (hidrofobik) | En az çözünür |
HCl | Oldukça polar, iyonik | Çok güçlü (iyonik) | En yüksek çözünürlük |
NH3 | Polar, H-bağı yapar | Güçlü (ama HCl kadar değil) | Orta çözünürlük |
5. SORU 50: Etil Alkol + Su Karışımı Çözelti Hesaplamaları
Soru: “440 gram etil alkolün üzerine toplam hacim 1000 mL olana kadar su eklendiğinde yoğunluğu 0,88 g/mL olan bir çözelti oluşuyor. Buna göre oluşan çözeltinin (I) Kütlece yüzde, (II) Hacimce yüzde, (III) Etil alkol yüzdelerini bulunuz (etil alkolün yoğunluğu 0,8 g/mL).”
Bu tür sorularda çözelti bileşenlerinin kütleleri ve hacimleri dikkatlice hesaplanır.
5.1. Veriler ve Aranan Değerler
- Etil alkol kütlesi: 440 g
- Toplam çözelti hacmi: 1000 mL
- Çözeltinin yoğunluğu: 0,88 g/mL
- Etil alkolün yoğunluğu: 0,80 g/mL (ek bilgi)
- Su kütlesi: Bulunacak
- Çözeltinin kütlesi: Bulunacak
- Kütlece yüzde (w/w): \displaystyle \frac{\text{Etil alkol kütlesi}}{\text{Toplam çözeltinin kütlesi}} \times 100
- Hacimce yüzde (v/v): \displaystyle \frac{\text{Etil alkol hacmi}}{\text{Toplam çözelti hacmi}} \times 100
5.2. Kütlece Yüzde ve Hacimce Yüzde Tanımları
- **Kütlece yüzde (w/w )**: Çözünen maddenin kütlesinin, çözeltinin toplam kütlesine oranının cinsinden gösterimidir.
- **Hacimce yüzde (v/v )**: Çözünen veya aranan maddenin hacminin, çözeltinin toplam hacmine oranının cinsinden ifadesidir.
5.3. Adım Adım Hesaplama
Adım 1: Toplam Çözelti Kütlesi
Yoğunluk (d) = kütle (m) / hacim (V) formülünden, toplam çözelti hacmi 1000 mL ve yoğunluğu 0,88 g/mL ise:
Adım 2: Çözelti İçindeki Su Kütlesi
Etil alkol kütlesi = 440 g
Dolayısıyla su kütlesi = Toplam kütle – Etil alkol kütlesi = 880 g – 440 g = 440 g
Adım 3: Kütlece Yüzde (w/w %)
Kütlece yüzde:
Yani çözeltide kütlece %50 etil alkol vardır.
Adım 4: Etil Alkolün Hacmini Bulma
Etil alkol yoğunluğu = 0,80 g/mL
Etil alkol kütlesi = 440 g
Hacim = kütle / yoğunluk = 440 g ÷ (0,80 g/mL) = 550 mL
Adım 5: Hacimce Yüzde (v/v %)
Toplam çözelti hacmi = 1000 mL
Etil alkol hacmi = 550 mL
Adım 6: Etil Alkol Yüzdesi (Soru ifadesi “etil alkol yüzdelerini” diyor)
Soru, (I) kütlece yüzdeyi, (II) hacimce yüzdeyi, (III) “etil alkol yüzdelerini” ister. Burada (III) muhtemelen yine bu iki farklı yüzdeyi veya eğer bir ek tanım varsa (örneğin “% mL/g” veya “% w/v” gibi) soruyor olabilir. Çoğunlukla (I) ve (II)’nin aynısını kasteder.
Eğer soru (III) ile sadece tekrar etil alkolün kütlece ve hacimce yüzdelerini soruyorsa:
- Kütlece % 50
- Hacimce % 55
Bu iki değer, etil alkolün çözelti içindeki oranını göstermektedir.
5.4. Özet Tablo: SORU 50 Çözelti Özellikleri
Ölçüm | Bulunan Değer | Formül/İşlem |
---|---|---|
Toplam Çözelti Hacmi | 1000 mL | Verilen |
Çözeltinin Yoğunluğu | 0,88 g/mL | Verilen |
Toplam Çözelti Kütlesi | 880 g | 0,88 g/mL × 1000 mL |
Etil Alkol Kütlesi | 440 g | Verilen |
Su Kütlesi | 440 g | 880 g - 440 g |
Kütlece % Etil Alkol (w/w) | 50% | 440 g / 880 g × 100 |
Etil Alkol Yoğunluğu | 0,80 g/mL | Verilen |
Etil Alkol Hacmi | 550 mL | 440 g / (0,80 g/mL) |
Hacimce % Etil Alkol (v/v) | 55% | 550 mL / 1000 mL × 100 |
Bu sonuçlara göre çözelti yarı yarıya (kütlece) etil alkol ve sudan oluşurken, hacim yüzdesi anlamında %55 etil alkol içerir.
6. Konu Özet ve Nihai Değerlendirme
-
SORU 47
- Bağ enerjileri kullanılarak H2 + F2 → 2 HF reaksiyonunun entalpisi hesaplandığında, kırılan H–H ve F–F bağlarının toplam enerjisinden, oluşan 2 mol H–F bağının enerjisi çıkarılır. Sonuç epey negatif (ekzotermik) değerde (~-534 kkal). Veya NH3 oluşum entalpisi üzerinden soru soruluyorsa, 1 mol NH3’nin -46 kJ entalpiye sahip olduğu bilgisiyle 2 mol NH3 oluşumu -92 kJ gibi sonuçlar üretebilir.
-
SORU 48
- Birden fazla reaksiyonun entalpilerine Hess Yasası uygulanarak, istenen net reaksiyonun ΔH değeri, basamaklardaki entalpilerin cebirsel toplamıyla elde edilir.
-
SORU 49
- C5H12 apolar olduğu için suda en az çözünür. HCl suyla iyonik etkileşim kurar, en yüksek çözünürlüğe sahiptir. NH3 polardır ve hidrojen bağları kurar, bu nedenle çözünürlüğü yüksektir fakat HCl kadar tam iyonik ayrışma göstermediğinden ikinci sıradadır.
-
SORU 50
- Etil alkol ve su karışımında belirtilen yoğunluk ve kütle değerlerinden hareketle kütlece %50 ve hacimce %55 etil alkol içeren bir çözelti elde edildiği görülmüştür.
Özellikle termokimya sorularında bağ enerjisi ve Hess Yasası kavramlarının iyi anlaşılması, çözelti kimyasında ise derişim hesaplamaları (w/w , v/v ) konularının detaylarına hakim olmak başarı için esastır.
7. Kaynaklar ve Ek Bilgiler
- Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2017). General Chemistry: Principles and Modern Applications.
- Mortimer, C. E. (1993). Modern Üniversitesi Kimyası.
- Raymond Chang (2010). General Chemistry.
- OpenStax, Chemistry Textbook, (online, 2021 versiyonu).
Kimyada termodinamik ve çözelti kavramları, özellikle bu tip inceleme ve problem çözmede karşımıza sık çıkar. Geniş bir soru havuzundaki benzer sorularda, bu prensipler (örneğin Polarlık, Bağ Enerjisi Tablosu, Hess Yasası) tekrar tekrar kullanılabilir.