GAZLAR

                 

             GAZLARIN ÖZELLİKLERİ

 

             Gaz Basıncı:

             Gazların bazı özellikleri herkesce bilinir. Gazlar bulundukları kabın şeklini alacak şekilde genişler, diger bir gaz içinde yayılır ve her oranda karışırlar. Klor, brom ve iyot gibi bazı gazlar renkli ise de, genelde gazlar gözle görülmezler. Bide bir gaz içinde görünen parçacıkların olmadıgı anlamına gelir. Hidrojen ve metan gazı gibi gazlar yanıcıdır. Diğer taraftan, helyum ve neon gibi gazlar kimyasal tepkimeye duyarsızdır.

                 Gazların fiziksel davranışını dört özellik belirler: gaz miktarı, hacmi, sıcaklık ve basınç. Bunlardan üçü bilindiği taktirde, digeri genelde hesaplanabilir. Bunun için, daha sonra ayrıntılı olarak incelenecek olan ve hal  denklemi denilen matematiksel bir ifade kullanılır. Miktar, hacin ve sıcaklık gibi özellikler şimdiye kadar belirli ölçüde incelendi. Burada basınç kavramının daha ayrıntılı olarak incelenmesi gerekmektedir.

 

                  Basınç Kavramı:

               Bir balon havayla dolduruldugu zaman şişer. Ancak balonu şişirilmiş halde tutan nedir? Geçerli varsayım, sabit hızdaki gaz moleküllerinin birbirleri ve içinde bulundukları kabın çeperi ile çarpışmasıdır. Gaz molekülleri, bu çatpışma nedeniyle  kabın iç duvarlarına bir kuvvet uygularlar. Bu kuvvet balonu genişletir. Bir gazın oluşturdugu toplam kuvveti ölçmek kolay değildir. Bu toplam kuvvet yerine gaz basıncını degerlendirmekyerinde olacaktır. Basınç, birim alana düşen kuvvettir. Başka bir diyişle basınç, bir yüzeye uygulanan kuvvetin, o yüzeyin alanına bölünmesiyle bulunan degerdir.

             

                Sl  birim sisteminde kuvvet newton (N) ve alan metrekare (m²) dir. Birim yüzeydeki kuvvetin (basıncın) birimi ise N/ m² dir ve pascal  adını alır. Buna göre bir pascal N/ m² lik bir basınçtır.

                 

                 Bazı Basınç Birimleri:

 

 

                 Barometre : Açık hava basıncını ölçen aletlerdir. Deniz seviyesinde 76 cm Hg sütununun yüksekliğine yada yaptığı basınca 1 atmosfer denir.

 h yüksekliği kullanılan sıvının cinsine ve atmosfer basıncına bağlıdır. Borunun çapına bağlı değildir. Civa yerine ( d=13,6 gr/cm3) su kullanılsaydı (d=1gr/cm3) okunacak değer,

                   h1.d1=h2.d2

 

76.13,6 = 1.h2 den h2= 1033 cm yani 10,33 metre olurdu. Bu kadar yüksek bir değerle uğraşmak yerine civa ile daha küçük bir değerle hesap yapmak daha kolaydır. Suyun buharlaşma özelliği bulunduğundan borunun üzerindeki boşluğu doldurarak basıncın yanlış okunmasına sebep olabilir fakat civa metaldir ve kolay buharlaşmaz.

 

                Manometre : Kapalı kaplardaki gazların basıncını ölçen aletlerdir. İki çeşittir. 

 

                 1- Açık uçlu Manometreler :Bu tür manometrelerde sistem atmosfer basıncına açıktır.  

 

                 a) Gazın basıncı atmosfer basıncından Büyükse : Civa açık kolda yükselir ve gazın basıncı atmosfer basıncıyla h yüksekliğinin toplamına eşittir.

 

                b) Gazın basıncı atmosfer basıncından küçükse :Civa gaza doğru yükselir. Gazın basıncı, Atmosfer basıncından h yüksekliği çıkarılarak bulunur.

 

                c) Gazın basıncı atmosfer basıncına eşitse civa seviyeleri eşit olur. 

 

 

               2-Kapalı uçlu Manometreler: Bu tür manometrelerde sistem atmosfer basıncına kapalıdır. Civa seviyeleri arasındaki fark gazın basıncına eşittir.  

 

P ile V ilişkisi: gazların sabit mol sayıda ve sabit sıcaklıkta basınçlarıyla hacimleri ters orantılıdır.

 

P1V1=P2V2             P1/T1=P2/T2   V1/T1=V2/T2   P1/n1=P2/n2    V1/n1=V2/n2 

 

              Sıcaklık : Bir maddenin ortalama kinetik enerjisidir. Gaz hesaplamalarında kesinlikle oC ile hesaplama yada yorum yapılmaz. Verilen CC 0K cinsinden sıcaklığa çevrilmelidir.  

T= t 0C + 273

               Farklı iki gazın sıcaklıkları eşitse ortalama kinetik enerjileri de eşittir. Kinetik enerji sadece sıcaklığa bağlıdır.  

Gazların yayılma hızları molekül ağırlıklarının kareköküyle ters orantılıdır. (Graham Difüzyon Kanunu)

                Yayılma hızı  sıcaklığa ve molekül ağırlığına bağlıdır. İki niceliğin eşit olduğu şartlarda moleküllerin 

hızları da eşittir. Örneğin sıcaklıkları eşit olan CO2 (44) ve N2O ( 44) gazlarının ortalama hızları birbirine eşittir.

      

               Gazların Özkütlesi :

 

                1. N.Ş.A da Özkütle : Normal şartlar altında bir gazın özkütlesi molekül ağırlığının 22,4 e bölünmesiyle bulunur.

 

d= MA/22,4 

 

               2. Herhangi bir şarttaki özkütle:

 

İdeal gaz denklemi: PV=nRT 

 

(P=atm, V=litre R=22,4/273=0,082 T= kelvin cinsinden sıcaklık) 

 

PV=m/MA.R.T ve m=d.V dir. m yerine yazılırsa, PV=(d.V/MA).R.T 

 

P.MA=dRT

 

                   Gazların Kısmi basıncı: Karışım halinde bulunan gazların her birinin tek başına yaptığı basınca kısmi basınç denir. Gazların kısmi basınçları toplamı her zaman toplam basınca eşittir.

 

Pt=P1 + P2 + P3 +...............Pn 

 

Pgaz= Ptoplam . (ngaz/ntoplam)

 

 Gazların kısmi basınçları eşitse mol sayıları da eşittir. 

 Mol sayısı büyük olan gazın kısmi basıncı da büyüktür.

 

 Birleşik kaplarda son basıncı bulma: Birleşik kaplarda musluklar açıldıktan sonraki basıncı hesaplamak için,

 

P1V1 + P2V2 + P3V3 + PnVn = PsonVson bağıntısı kullanılır.  

  

 

                 BASİT GAZ YASALARI

                  

                    Bu kesimde basınç, hacim, sıcaklık ve gaz miktarı arasındaki ilişkileri inceleyeceğiz. Özellikle, değişkenlerden ikisi sabitken, diğerlerinin birbirlerine nasıl baglı olduklarını görecegiz. Bu ilişkilerin hepsine birden basit gaz yasaları adı verilir.

 

                   

                   Boyle Yasası: 

1662 de Robert Boyle  havayla çalışarak basit gaz yasalarının ilki olan  Boyle yasasını buldu: Sabit sıcaklıkta, sabit miktardaki gazın hacmi, basıncı ile ters orantılıdır.

                   Charles Yasası:

                   Gazların hacmi sıcaklığı arasındaki bagıntı Fransız fizikçi Jocques Charles tarafından 1787 de keşfedilmiştir ve bundan bağımsız olarak da 1802 de Jaseph Gay-Lussac tarafından yayınlanmıştır.

                   Gazın hacminin diger bütün sıcaklıklarda farklı olmasına karşın, hep aynı sıcaklıkta 0 noktasına ulaşır. Tam ideal bir gazın hacminin 0 olduğu  sıcaklığa mutlak sıfır adı verilir ve bu sıcaklık –273,15 °C a eşittir.

                     

                    Avagadro Yasası:

                   Avagadro’nun  “eşit hacim-eşit sayı” kuramı iki farklı biçimde ifade edilebilir:

                

1.      Aynı  sıcaklık ve basınçta, farklı gazların eşit hacimleri eşit sayıdamolekül içerir.

2.      Aynı sıcaklık ve basıçta, farklı gazların eşit sayıdaki molekülleri eşit hacim kaplarlar

 

                 Avagadro yasası olarak bilinen diğer bir ilişkide;

 

                 Sabit sıcaklık ve basınçta, bir gazın hacmi miktarı ile doğru orantılıdır.

 

                  İDEAL GAZ DENKLEMİ

 

                  Basit gaz yasalarını dörtdeğişkenli (basınç, hacim, sıcaklık ve gaz miktrı) tek bir eşitlikte toplayabiliriz. Yukarıda belirtdiğimiz üç gaz yasasına göre, bir gazın hacmi, miktar ve sıcaklık ile doğru orantılı, basınç ile ters orantılıdır.   Yani;

           

        

        V  a nT/P                  ve          V=RnT/P

                                                  

 

denklemi ideal gaz denklemidir ve bu denkleme uyan her ideal gaz denir. Uygun koşullarda gerçek gazlar bu bağıntıya uyar.

 

R=PV/nT=1atm x 22.414L/1mol x 273.15K=0,082057  L atm/molK  (b)

 

               R’nin bu değeri bu bölümde sürekli olarak kullanılacak değerdir. Birimi lt  atm /mol kelvindir ve (b)daki gibi ya da Latm mol ^–1 K^-1 şeklinde yazılır. Bazı uygulamalarda farklı birimlerde de kullanılabilir.

 

               İDEAL GAZ DENKLEMİNİN UYGULAMALARI

             

              İdeal gaz denklemi ,daima (a)da gösterildiği şekilde kullanışmasına rağmen,bazı uygulamalarda biraz değişiklik yapmak yararlıdır. Bu bölümde mol kütlesi ve gaz yoğunluğu tayinini göreceğiz.

 

              Molekül ağırlığı (mol kütlesi) tayini

 

              Bir gazın sabit sıcaklık ve basınçta kapladığı hacim bilinirse, gaz miktarı n, mol cinsinden ,ideal gaz denklemi ile bulunabilir. Gazın mol sayısı gaz kütlesinin (m) molekül ağırlığına (M) bölümüne eşit olduğundan ,gaz kütlesi bilinirse n=m/M bağıntısı bilinmeyen molekül ağırlığı M için çözülebilir.diğer bir yöntem ise n=m/M terimini ideal gaz denkleminde yerine koymaktır.

 

 

             Örnek (a) da (c) denklemi mol kütlesi tayini  için kullanılmaktadır. Ancak bu denkelmin gazın mol kütlesi bilinip kütlesi istendiğinde kullanılabileceğini  göz önünde bulundurmak gerekir.

 

            Gaz  yoğunlukları

            Bir gazın yoğunluğunu belirlemeye d=m/V yoğunluk denklemiyle başlanabilir. Sonra,gazın kütlesi mol sayısı ile mol kütlesinden m=n x M belirlenir.

 

 

d=m/V=n xM/V=n/VxM

 

şimdi ideal gaz denkleminde n/V yerine P/RT koyabiliriz.

 

d=m/V=MP/RT     (d)

 

             Katı ve sıvı yoğunlukları ile gaz yoğunlukları arasında önemli iki fark vardır.

 

Gaz yoğunlukları önemli ölçüde basınç ve sıcaklığa bağlıdır. Basınç arttıkça artar ve sıcaklık arttıkça azalır.sıvı ve katıların yoğunlukları da sıcaklığa bağlı olmakla birlikte basınca çok az bağlıdır.

Bir  gazın yoğunluğu onun mol kütlesi ile doğru orantılıdır. Sıvı ve katıların yoğunlukları ile mol kütlesi arasında hiçbir ilişki yoktur.

 

             KİMYASAL TEPKİMELERDE GAZLAR

 

             Gazların tepken ya da ürün olarak yer aldığı tepkimeler bizlere yabancı değildir. Şimdi,stokiyometri hesaplamalarına uyabileceğimiz bir araca (ideal gaz denklemi) sahibiz. Gazlarla ilgili bilgiler hacim,basınç,sıcaklık,kütle ve mol sayısıdır.

            Birçok durumda en iyi yaklaşım (a) gaz miktarının diğer tepken ve ürünlerin miktarı ile bağdaştıran  stokiyometrik faktörlerin kullanılması (b) gaz miktarını hacim sıcaklık ve basınçla bağdaştıran ideal gaz denkleminin kullanılmasıdır.

 

                 Birleşen hacimler yasası

 

                Tepken ve ürünlerin ya da bunlardan bazılarının gaz olduğu tepkimelerinde stokiyometrik hesaplamalar oldukça basittir. Aşağıdaki tepkimeyi göz önüne alınız:

 

                  NO_(g)  +O_2(g)     ® 2NO_2(g)

2mol NO_(g)+ 1mol O_2(g)     ®  2 mol NO_2(g)

 

               T ve  P ‘nin sabit olduğunu varsayınız. Bu durumda  bir mol gaz  belli bir V hacmini, 2 mol gaz 2V,3mol gaz 3V hacmini kaplar.

 

             2V LNO_{(g) +}  VLO_2(g)®  2VLNO_2(g) 

 

              Kat sayılar V’ye bölünürse,

 

              2L NO_(g) + 1 L O_2(g)® 2LNO_2(g)

 

              elde edilir. Buradan şu dönüşüm faktörleri çıkabilir.

 

             2LNO_2(g)= 2LNO_2(g)      2LNO_2(g) =1LNO_2(g)   2LNO_2(g) =1LO_2(g)

 

              Görüldüğü gibi gazlar tam sayılarla ifade edilebilen basit hacim oranlarında birleşmektedir. İşte buna Gay-Lussac  bileşen hacimler yasası denir.

 

                  GAZ KARIŞIMLARI

                 

                  İdeal gaz denklemine uyan gazlar,aynı zamanda gaz yasalarına  da uyarlar. Gerçekte,bazı bsit gaz yasaları bir gazlar karışımı olan havanın davranışı üzerine kurulmuştur. Böylelikle,basit gaz yasaları ve ideal gaz denklemi tek tek gazlara uygulandığı gibi etkileşmeyen gaz karışımlarına da uygulanabilir. Gaz karışımları ile çalışıldığı böyle durumlarda en basit yaklaşım n değeri yerine gazların toplam n değerini (n_t) kullanmaktır. Burada n molekül sayısıdır.

John Dalton gaz karışımları çalışmalarına önemli bir katkıda bulunmuştur. Dalton, bir kapta bulunan bir gaz karışımındaki her bir gazın kabı dolduracak şekilde genişlediğini ve kabın içinde tek başına bulunduğu zaman uygulanacağı basınca o gazın kısmi basıncı demiştir. Daltonun kısmi basınçlar yasasına göre ,bir gaz karışımının toplam basıncı karışımın bileşenlerinin kısmi basınçlarının toplamına eşittir.

                               P_t = P_A +P_B+ ...

                Gaz karışımlarının bileşimi çoğu kez hacim yüzdeleri ile verilir. Böyle durumlarda kısmi hacimlerle çalışmak daha yararlı olur. Bir gaz karışımı içindeki bir bileşenin kısmi hacmi o bileşeni tek başına bulunduğunda kaplayacağı hacim kadardır ve bir gaz karışımının toplam hacmi bileşenlerinin kısmi hacimleri toplamına eşittir:

                 V_T =  V_A+  V_B +...,

 

                 Kısmi basıncın toplam basınca ya da kısmi hacmin toplma hacme oranı göz önüne alınarak çok yararlı bir bağıntı türetebiliriz.

 

                 P_A/P_t= n_A(RT/ V_t) / n_t(RT/ V_t)=n_A/n_t        ve

 

                 V_A/V_t= n_A(RT/ P_t) / n_t(RT/ P_t)=n_A/n_t

 

              Bunun  anlamı,

 

                  Burada  n_A/n_t  terimine A’nın mol kesri denir. Bir karışım içindeki bir bileşenin mol kesri,karışım içindeki bir bileşenin bütün moleküllerinin kesridir. Bir karışım içinde bütün mol kesrileri toplamı 1’e eşittir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SORULAR

 

1-   2 ZnS (k) + 3 O₂(g)             2 ZnO (k) + 2 SO₂ (g)

 

Harcanan her litre O₂ (g) için oluşan SO₂ (g)  hacmi ne kadardır? Her iki gazda 25 ºC ve 745 mmHg de ölçülmüştür.

 

ÇÖZÜM:

 

Karşılaştırılan tepken ve ürünün her ikisi de gaz ve aynı sıcaklık ve basınçta olduğuna göre, eşitlenmiş denklemden birleşen hacim oranını  türetebilir ve aşağidaki şekilde kullanabiliriz.

0,667 L SO2 (g)

 

? LSO₂ (g) = 1,00 L O₂(g) x  2 L SO₂ (g)/ 3 L O₂ (g) =     0,667 L SO₂ (g)          

 

2- 1,0 g H₂ ve 5,00 g  He karışımı 20 ºC de 5,0 L lik bir kaba konduğunda karışımın uyguladığı basınç nedir?

 

ÇÖZÜM:

 

n_t=(_1,0  g  H₂ x  ^{1 mol H2}   ) + (5,00 g He x  ^{1mol He}      )

                        ^{2,02 g H2                                               4,003 g  He}

                   

   

    = 0,50 mol  H₂  +  1,25 mol He  =1,75 mol gaz

 

P =n_t RT/ V

                                                                                                                      

P= ^{1,75 mol x  0,08206 L atm  mol –1  K-1  x 293 K}   =   8,4  atm

                      ^{5,0 L}

 

 

3- 27 °C de 4 gr H₂ gazının basıncı  4 atm dir

Sıcaklık 127 °C  ye çıkarılıp kaba eşit kütlede He gazı eklenince son basınç kaç atm olur?      (H:1,  He:4 )

 

ÇÖZÜM:

Bir kap denilmiş ama hacimden bahsedilmemiş. Demek ki kabın hacmi degişmiyor. V’ler sadeleştirilip degerler yerine yazılırsa;

 

40      =  P_2......... 

2,300     (2+1).400

 

P₂=8 atm olur

 

 

 

 

 

4-Eşit kütlede H₂, He ve CH₄  gazlarının karışımının  toplam basıncı 2,6 atm’ dir.

Buna göre  He’un kısmi basıncı kaç atm’ dir?

 

 

ÇÖZÜM:

Eşit kütlede gaz alındığında H₂’ nin mol sayısı :m/4,CH₄’ün mol sayısı : m/16 olur.

Gazların mol oranları bulunursa;

H₂  : 8a mol ise

He  : 4a mol

CH₄  :a mol olacaktır.

P_He =4a/13a x 2,6 =0,8 atm  olur.

 

 

 

 

 

 

  P=1 atm                      2,6 gr                          5-   Şekilde kaplar arasındaki musluk

  15gr X _gaz                    H_{2 (gaz)}                                       açılınca son basınç 1,2 atm oluyor.          

                                                                                                                  Buna göre X gazının mol ağırlığı

      V                                    2V                            kaçtır? (H:1)

                                                                                  

 

ÇÖZÜM:

 

1,2 x3V =V+P₂ x 2V                           0,5   mol  X  gazı                    15 gr  ise

P₂ = 1,3 atm  olacaktır.                           1    mol  X  gazı                     a   gr  ise

Gazları karşılaştırılırsa;                       a= 30 gram/mol                          

                                                                Olur.

1xV/n_x= 1,3x2V/1,3             

n_x=0,5  mol olur.

 

6-  H₂ ve CO₂ gazları karışımının toplam basıncı 638 mm Hg dir.

a) CO₂ nin kısmi basıncı 600 mm Hg   dir.

b)H₂ nin 2 atm basınçtaki hacmi 1 lt dir.  

 

Buna göre başlanğıçtaki gaz karışımının hacmi kaç lt dir?

 

ÇÖZÜM:

 

a)      Bilgisinden : P_co2=600 mmHg ise

P_H2=38 mm

Hg=0,05 atm

b) Bilgisinden :  P₁ x V₁=  P₂ x V₂       ise;

2,1= 0,05 x V₂  

V₂ =40 lt 

 

H₂  nin hacmi aynı zamanda karışım hacmi olacağından dolayı başlangıçtaki

gaz karışımının hacmi40 lt dir

 

7- İdeal esneklikteki bir balonda X ve Y gazları bulunmaktadır. Gazlarla ilgili olarak;

I.                    X gazı,  Y gazından 2 kat daha hızlı hareket ediyor.

II.                Y gazı CH₄ ‘ tür.

 

Buna göre X gazının molekül ağırlığı ne olur? (H:1, C:16)

 

 

ÇÖZÜM:

X gazı , Y  gazından 2 kat hızlı hareket ediyorsa  X’ in molekül ağırlığı  Y’nin ¼ ‘ü kadardır.

Y gazının molekül ağırlığı16 ise X gazının molekül ağırlığı 4 olmalıdır.

 

 

8-27 °Ì ‘ de 4,1 lt. lik bir kapta 20 gr  CH₄ 9,03.10²² tane CO₂ ve 0,5 mol He gazı bulunuyor. Buna göre He ‘un kısmi basıncı nedir. (C:12, H:1)

 

ÇÖZÜM:

Her bir gazın mol sayısı hesaplanabilir ancak sıcaklık hacim veriliyor.  He’un mol sayısı da biliniyor . O halde P.V=n.R.T denkleminden

 

P_He V=  n.R.T’ den

Px4,1=0,5x0,082x300

 

P_He =3 atm olarak bulunur.

 

9- Eşit mollerde CO ve O₂  gazlarının bulunduğu kabın basıncı 8 atm. Sıcaklığı 273 °K ‘dir. Gazlar  reaksiyona girince sıcaklık 546 ^oK ‘ ne çıkıyor. Son basınç kaç atm olur?

 

ÇÖZÜM:

 

Sıcaklıklar ^oK (kelvin) cinsinden verilmiş;

 

        CO    +    ½ O₂  ---->CO₂

       X mol     x/2 mol    x mol 

 

Denkleme göre x/2 mol  O₂ artacaktır. Başlanğıçta kapta 2x mol gaz varken, reaksiyondan sonra

 

x  +  x/2=3x/2  mol gaz vardır.

8/2x.273= P₂/3x/2.546

 

P₂=12 atm olur.

 

10-    2 mol  CO₂ gazı 546 K sıcaklığında 10 lt bir kaba kaç atm basınç yapar?

 

ÇÖZÜM:

n=2 mol        V=10 lt        P.V=n.R.T                          Px5=22,4x2     P=8,96 atm

T=546 K        P=?            Px10=2x22,4/273x546      P=22,4x2/5

11-   5,6  lt ‘lik bir kabın içerisinde 3,2 g  O₂ gazı vardır.  0 ^oC sıcaklıkda gazın yapacağı basıncı hesaplayınız? (O:16)

 

ÇÖZÜM:

 

n= ^3,2   =0,1  mol                       Px5,6=0,1 x  ^22,4 x273            P=0,4 atmosfer

        ^{32                                                                                              273}

P.V=n.R.T                               Px5,6=2,24

 

 

12-  N.Ş.A.  5lt gelen N₂ gazı, 3 atm basınç ve 546 ^oC de kaç lt gelir?

 

ÇÖZÜM:

 

N.Ş.A  basınç 1 atm ve sıcaklık 0 ^oC dir.

 

P_1xV₁/T₁ =P₂xV₂/T₂  ==>  ^1,5  =   ^3xV2 

^{273                819}

V₂= ^5x819

         ^3x273                    V₂= 5 lt            

 

13-  Hacmi 8 lt olan bir gazın basıncı 6 atm, hacmi 10 lt olan gazın basıncı ise 8 atmosferdir.

Her iki gaz10 lt lik bir balona doldurulursa toplam basınç kaç atmosfer olur.

 

ÇÖZÜM:

 

Sıcaklık degişmediğinden;

 

P_sxVs=P₁xV₁+ P₂xV₂             formülü kullanılır.

 

P_sx10=6x8 + 10x8

 

P_s= ¹²⁸  = 12,8 atm dir.

          ¹⁰

 

14-  Bir gazın 700 mm Hg basıncındaki hacmi 500 ml dir. Temperatür sabit tutuldugu taktirde basıncın 800 mm ye çıkarılması halinde  hacim ne olacaktır?

 

ÇÖZÜM:

 

Çözümün yolu Boyle kanununu yerine koymaktır.

 

V₁/V₂ = P₁/P₂

 

V₁=500 ml                     bu degerler formüle konulursa;

V₂= ?                           ^{500 ml} = ^{800 mm}     elde edilecektir ki bunun çözülmesiyle;

P₁=700 mm                  V₂         ^{700 mm}

P₂=800 mm                                                   V₂= ^{500 ml x 700 mm}  = 437 ml  olur.

                                                                                                                        ^{800 mm}

15-Bir gaz 0 ^oC ve 760 mm de 200 ml hacim işgal etmektedir. 100 ^oC ve 760 mm deki hacmi ne olacaktır?

 

ÇÖZÜM:

 

Basınç sabit olduğuna göre bu problemde sadece temperatür değişikligi bahis konusudur. Charles kanunu formülüne koymakla çözebiliriz,

 

                          V₁V₂=T₁T₂

V₁=200 ml                                                  ^{200 ml}   = ^273°K

T₁=273 ^o K  (0+273 ^o )                                ^{V2              373°K}

T₂=373 ^o K (100+273 )

                                                         V₂ =^{200 ml x 373 °K}    = 273 ml

                                                                                                       ^{273 °K}

16-  35 ^o C ve 0,90 atm daki 100 litre CH₄  gazı kaç gram H ihtiva eder?

 

ÇÖZÜM:

Önce STB (standart temperatür ve basınç)  daki CH₄ hacmini hesaplamalıyız. Sonra bu hacimdeki CH₄  mol sayısını, daha sonra bu CH₄ mol sayısındaki H mol sayısını ve nihayet bu H mol’unun  agırlığını hesaplarız. Bir işlem olarak, bütün hesaplama  aşağıdaki  gibidir;

 

100 lt CH₄  x  ^273°  x  ^{0,90 atm           1 mol CH4} 

                                  ^{308°         1,00 atm          22,4  lt CH4}

 

x  ^{4 mol H}      x ^{1,0 g H}  = 14 g H

   ^{1 mol CH4       1 mol H}

 

17-Eşit ağırlıkta CH₄ ve CO ‘dan ibaret bir gaz karışımında CH₄ / CO mol oranı kaçtır?

 

ÇÖZÜM:

X = gram CH₄ = gram CO olsun.

mol CH₄ = X /16 ,  mol CO = X / 28      

mol CH₄  =  X/28  =  28

mol CO        X/16      16

CH₄ mol fraksiyonu =      mol CH₄              =    28   =   0,64

                                   mol CH₄ + mol CO          44

 

18-50,0 g oksijen ve 50,0 g metan’dan ibaret bir gaz karışımı,600 mm basınç altında bir kaba yerleştirilmiştir. Karışımdaki oksijen gazının kısmi basıncını bulunuz.

 

ÇÖZÜM:

Gazın kısmi basıncı mol fraksiyonuyla orantılıdır.

O₂     =   50,0 gr     =  1,56      CH₄ =    50,0 gr      = 3,12

            16,0g/1mol                              16,0g/1mol

Toplam mol sayısı = 1,56 + 3,12 = 4,68 mol

O₂’nin mol fraksiyonu = 1,56

                                        4,68

O₂’nin kısmi basıncı = mol fraksiyonu  x  toplam basınç

 = 1,56  x  600  =  200 mm

    4,68

 

19- C₂H₄ gazı 37^oC ve 720 mm basınçta 100 litre hacim işgal etmektedir. Bu gazın kütlesini gr olarak hesaplayınız.

 

ÇÖZÜM:

 1 mol C₂H₄’ün STB’da 22,4 litre hacim işgal ettiğini bildiğimize göre, gazın STB daki hacmini bilirsek ağırlığını hesaplayabiliriz.

 

100 litre  x  273^oK   x   720 mm   x   1 mol C₂H₄   x   28,0 g C₂H₄  =  104 g C₂H₄  

                   310^oK        760 mm          22,4 litre           1 mol C₂H₄

 

20- Hacmi STB’da 100 litre olarak ölçülen NO gazında kaç gr azot vardır?

 

ÇÖZÜM:

       100 litre  N         x     1 mol  N    x     14,0 g  N   =  62,5g N

22,4 lt NO mol NO          1 mol NO          1 mol N

 

21- 45,0g CH₄ gazının 27^oC ve 800 mm’deki hacmi nedir?

 

ÇÖZÜM:

n = CH₄ molu =      45,0 g    =   45,0  mol

                           16,0g/mol        16,0

P = 800 mm

T = 300 ^oK

 

V = nRT  = 45,0 mol  x   62,4  x  lt x mm / mol x derece   x  300^oC   =  65,6 lt

         P         16,0                                   800 mm

 

22- 2,00 lt çelik bir silindirde 25^oC bulunan hidrojen gazı 4,00 atm. Basınç altındadır. Silindirde kaç mol hidrojen vardır?

 

ÇÖZÜM:

PV = nRT

n = PV  =  4,00 atm  x   2,00 lt           =      0,33 mol

      RT     0,082 x  lt  x  atm x 298 der.

                               mol x der.

 

23- 26,0g He gazı 200^oC’da, 3,24 lt’lik bir çelik silindire konduğu zaman kaç atm. Basınç yapacaktır?

 

ÇÖZÜM:

PV = nRT

 P = nRT  =     26,0g     x    0,082 x lt x  atm    x   473 der.   =   78 atm

         V          4,0g/mol                    mol x der.        3,24 lt

 

24-6,00 lt’lik bir silindir içinde 20^oC’da ve 2,00 atm basınç altında bulunan saf H₂S gazının kütlesini gr olarak hesaplayınız.

 

ÇÖZÜM:

PV = nRT

n = PV          

      RT  

n =H₂S mol sayısı  =       g H₂S

                                  34,1g H₂S/mol

     g H₂S      =   PV  =   2,00 atm  x  6,00 lt             =  170 g

34,1g/mol          RT      0,082 x lt x  atm   x  293 der.                                                                                                                                           

25-  4 atmosfer basınç altında 273⁰ C  de 3,2g  gelen  XO₂ gazı  560cm³ ‘dür.       X’ in atom ağırlığını bulunuz? ( O:16 )

 

 

ÇÖZÜM:Verilen ideal gaz denklemine yazılarak mol sayısı bulunur.Kütlesi bilindiğinden mol kütlesine geçiş yapılır.

 

 

4.0,56= n .   22,4  .546            0,05 =3,2 / M_A

                    273

 

n= 0,05 mol                    M_A =3,2 / 0,05

                                   

                                      M_A= 64g

                                  

                                     XO₂=64

                                     

                                     X+2 .16 =64

                                    

                                    X=32 g/mol

26-  1,5litrelik bir kaba 27^oC de 3g XO gazı dolduruluyor.Basınç 1,64 atm olarak ölçülüyor.

      X’in atom ağırlığını bulunuz? ( O :16 )

 

ÇÖZÜM  :

P.V =n.R:T

1,64.1,5 =n.0,082.300

n=0,1 mol

 

n=m / M_A  à 0,1=3 / M_A

 

                      M_A=3 / 0,1 =30g/mol

XO =30g/mol

X+16 =30 à X =14

X’ in atom ağırlığı 14 ‘dür.

 

27-  2 atmosfer basınç altında 5,6 litrelik bir kaba 0^oC de bir miktar SO_2(g) doduruluyor.

     Buna göre, kapta kaç gram gaz vardır? ( S:32 , O :16 )

 

 

ÇÖZÜM :

P.V =n.R:T                                               n =m/M_A

2.5,6 =n. 22,4 / 273 .273                          m=n .m_A

n = 2 / 4= 0,5mol                                     m= 0,5 . 64

                                                                                                m=32 g gelir.

                                                                Kapta 32 g gaz vardır.

 

 

 

 

28-  Bir kapta bulunan gazın hacmi 6 lt, basıncı  3 atm dir.

Gazın  basıncı 2 atm artırılırsa, hacmi kaç lt azalır?

 

ÇÖZÜM:

 

Mol sayısı ve sıcaklık  değişmediği için n  ve T sadeleştirilir.

 

P₁xV₁=P₂xV₂

3x6 = 5x V₂

 

V₂= 3x6/5

    =3,6 lt    

DV = V₂ – V₁  = 6 – 3,6 = 2,4 lt  azalır.

 

29-   380 cm Hg basınç altında 560 cm³ hacim kaplayan  4,6 g NO₂ gazının sıcaklığı  kaç  ^o C dir?  (N:14, O:16 )

 

ÇÖZÜM:

 

 

P= 380 cm Hg =5atm

V = 560 cm³ =0,56lt

n=4,6/46=0,1  mol

T=?

P.V=n.R.T

5x 0,56= 0,1x22,4/273xT

T=273/0,8

T=341,25 K

t= 68,25 ^oC

 

30-  Oksijen gazının  (O₂)  298 K ve 0.987 atm deki yoğunluğu nedir?

 

ÇÖZÜM:

 

d= ^m  = ^MP   =  ^{32.00 g mol x 0.987  atm}         = 1.29 g/L

       V         RT       0.08206 L atm mol  K-1 x 298 K