Kimya Genel Kimya Labrotuvar Denklemler 1 GENEL KİMYA LABORATUVAR DENEYLERİ I Karabük Üniversitesi Kimya Bölümü Yrd. Doç. Dr. Öznur Demir Ordu 2 GÜVENLİK KURALLARI 1. Tüm öğrenciler daima laboratuvar önlüğü giymek zorundadır. Önlüksüz öğrenciler laboratuara alınmayacaktır. 2. Tüm öğrenciler daima koruma gözlüğü takmak zorundadır. Gözlüksüz öğrenciler laboratuvara alınmayacaktır. Laboratuvarda kontak lens kullanımına izin verilmemektedir. Asit, organik gibi kimyasalların buharları lens ve göz arasında hapsolup daha büyük sorunlara yol açabilmektedirler. Ayrıca herhangi bir kaza sonucunda lens göze yapıGabilir ve çıkarılması zorlaGır. 3. Laboratuvarda bol kıyafetler (özellikle kol kısmı), açık ayakkabılar giyilmemeli, uzun saçlar bağlanmalıdır. 4. Laboratuvara yiyecek-içecekle girmek ve sakız çiğnemek kesinlikle yasaktır. 5. Tüm öğrencilerin yangın söndürücü, ilk yardım dolabı ve duG yerini bilmeleri gerekmektedir. 6. Yangın durumunda laboratuardan en hızlı çıkıG yolunu öğreniniz. 7. Elbiselerin ya da saçın tutuGması durumunda hemen duGu kullanınız. 8. Kimya laboratuarları içinde koGmaktan ve GakalaGmaktan kaçınınız. 9. Tezgâhların üzerine oturulmamalı ve çanta, mont vb. kiGisel eGyalar bırakılmamalıdır. EGyalarınız için ayrılan yerleri kullanınız. 10. Kimyasal tepkimeler sonucu açığa çıkan duman ve buhar doğrudan koklanılmamalıdır. 11. Kimya laboratuvarında asistan ya da öğretim üyesi yokken çalıGmak yasaktır. 12. Bunzen bekleri yanıcı, parlayıcı kimyasalların (eter gibi) yanında kullanılmamalıdır. 13. Kimyasalları kullanırken GiGe ya da kabın üzerindeki etiketi lütfen dikkatli okuyunuz. Hangi kimyasalın kullanıldığını bilmeniz önemlidir. 14. Laboratuara gelmeden önce deney prosedürlerini okuyunuz. Deneyi bilmeden gelen her öğrenci kendisi ve arkadaGları için tehlike oluGturabilir. 15. Herhangi bir kaza durumunda (cam kesiği, asit-baz-ısı yanığı, bayılma gibi) hemen lab asistanınızı ya da öğretim üyesini mutlaka bilgilendiriniz. 16. Test tüpünü kendinize ve arkadaGınıza doğru yönlendirmeyiniz. Test tüpü içinde gerçekleGen bir tepkime tehlikeli olabilir. 17. DeriGik asitlerin üzerine su ilave edilmemelidir. Asit suya yavaG yavaG ve karıGtırılarak eklenmelidir. 18. Kimyasalları koklamak, tatmak ve pipet ile çözelti alırken ağız ile çekmek kesinlikle yasaktır. 3 19. Herhangi bir kimyasal (katı, sıvı ya da çözelti) lavaboya ya da çöpe atılmamalıdır. Laboratuardaki atık GiGeler kullanılmalıdır. (Atık GiGelerinin yerlerini öğreniniz) 20. Kırılan cam parçaları için laboratuarda hazırlanmıG olan “kırık cam” etiketli kabı kullanınız. 21. Lavabolara kibrit çöpü, turnusol kağıdı atılmamalıdır. 22. Civa buharı görülmez ve zehirlidir. Kırılan termometre içindeki civa son derece tehlikelidir. Mutlaka asistanınıza haber veriniz. 23. Sıcak test tüp, kroze, beher gibi malzemeler elle tutulmamalıdır. Tüp maGası kullanılmalı ya da amyantlı tel üzerinde bekletilerek soğutulmalıdır. 24. Lütfen deney prosedüründeki miktarda kimyasal kullanınız. Fazla miktarda kullanım tepkimelerin kontrol edilmesini zorlaGtırabilir ya da yan tepkimeye neden olabilir. 25. Kullanılmayan kimyasallar stok GiGelerine geri koyulmamalı, atık GiGesine atılmalıdır. 26. ÇalıGtığınız yeri, terazi ve çevresini daima temiz tutunuz. Laboratuvarda temiz ve düzenli çalıGınız. 27. Deney esnasında kullanılan kimyasalların yerlerini değiGtirmeyiniz. 28. Deney sonucunda kullandığınız tüm malzemeleri temiz olarak asistanınıza teslim ediniz. 29. Laboratuardan ayrılmadan önce gaz ve su musluklarının kapalı olduğundan emin olunuz. 30. Laboratuardan ayrılmadan önce ellerinizi yıkayınız. Aşağıdaki durumlarda öncelikle asistan ya da öğretim üyesine haber verilmelidir. YANIK Yanık bölge musluk suyuna tutulur (5-10 dk). Glk yardım uygulanır. KESGK/ ZEDELENME Su ile yıkanır ve ilk yardım uygulanır. BAYILMA Temiz hava almasını sağlayın. BaG vücudundan daha alçak olacak Gekilde yatırın. YANGIN (Hemen asistana bilgi verilmelidir) Bunzen bekini söndürün. Saç ya da kıyafet tutuGmasında duGu kullanın. Gerekli durumlarda yangın söndürücü 4 kullanılmalıdır. KANAMA Yara üzerine bastırılır, yara kalp seviyesinden yukarıda tutulur hemen tıbbi yardım alınır. KGMYASAL DÖKÜLMESG Kimyasala uygun bir Gekilde temizlenmelidir. Sulu çözeltiler su ile temizlenebilir. Asistanınıza bilgi veriniz. ASGT YANIĞI BAZ YANIĞI NaHCO 3 çözeltisi kullanılır. Borik asit ya da asetik asit çözeltisi kullanılır. GÖZE KGMYASAL KAÇMASI Göz hemen en az 15 dk bol su ile yıkanır (Göz yıkama duGunu kullanınız) . Tıbbi yardım alınır. Yukarıdaki kuralları okudum. Laboratuar güvenliği dersine katıldım. Öğrencinin Onaylayanın Adı Soyadı Adı Soyadı Gmza Gmza 5 BEHER ERLEN BUHARLAgTIRMA KAPSÜLÜ KAPAKLI KROZE HUNG TOZ HUNGSG KROZE DAMLALIK SAAT CAMI CIMBIZ TÜP MAgASI SPATULA SPATÜL TEST TÜP CAM ÇUBUK FIRÇA TURNUSOL KAĞIDI KROZE MAgASI 6 TEST TÜPÜ … VOLUMETRGK PGPET KISKAÇ BUNZEN BEKG KISKAÇ RAPTGYESG PETRG DGg STAND AMYANTLI TEL MEZÜR 7 DENEY 1 SAF MADDELERİN ÖZELLİKLERİ Amaç: Maddelerde meydana gelen fiziksel ve kimyasal değiGimleri gözlemlemek Teori: Madde aGağıdaki gibi sınıflandırılabilir: Madde Saf maddeler KarıGımlar 1) Elementler (örnek: Na, Fe, Cu) 1) Heterojen karıGımlar (örnek: kum+su, kireç+su) 2) BileGikler (örnek: NaCl, CaCO 3 ) 2) homojen karıGımlar (örnek: Geker+su, tuz+su) Saf maddelerin kendine özgü kimyasal ve fiziksel özellikleri vardır. Bir bileGik aGağıdaki özellikler ile tanımlanabilir: 1) Fiziksel özellikler: Maddenin bileGimini değiGtirmeyen özelliktir. Erime noktası, kaynama noktası, yoğunluk, çözünürlük, renk, kristal yapısı, fiziksel durum …. 2) Kimyasal özellikler: Bir bileGiğin verdiği tepkimelerdir. Bazı durumlarda maddelerde gerçekleGen değiGimler kolaylıkla gözlemlenebilir. Fiziksel değişimlerde, maddenin görünümü değiGir fakat bileGimi değiGmez. Örnek olarak: ? Suyun buharlaGması ? gekerin suda çözünmesi ? Yüksek sıcaklıkta demirin erimesi ? Camın kırılması Kimyasal değişimlerde, maddenin bileGiminde değiGiklik olur ve yeni ürünler oluGur. Tersine çevrilemez değiGimlerdir. Örneğin: ? Tahtanın su ve CO 2 oluGturmak üzere yanması, ? Demirin paslanarak demir oksite dönüGmesi ? Suyun elektroliz ile O 2 ve H 2 vermesi Kimyasal bir tepkimenin olup olmadığı aGağıdaki gözlemlerle anlaGılabilir: ? Renk değiGimi ? Çökelti oluGumu ? Gaz çıkıGı ? Isı, ses oluGumu 8 Prosedür: Test edilecek olan bileGiklerin listesi aGağıda verilmiGtir: ? Tuz (NaCl) ? geker (C 6 H 12 O 6 ) ? Okzalik asit (H 2 C 2 O 4 ) ? Kum (SiO 2 ) ? Hipo (Na 2 S 2 O 3 ) ? Kireç (CaO) ? Bakır sülfat (CuSO 4 ) Yukarıda verilen her bir madde için aGağıdaki testler yapılacaktır: 1. Isısal değiGimler 2. Sudaki çözünürlük 3. Sulu çözeltilerin asilik-bazikliğinin test edilmesi 1) Çok az miktarda madde (bezelye büyüklüğünde) KURU bir test tüp içine alınır ve bunzen beki ile ısıtılır. *Dikkatli bir Gekilde maddedeki değiGimi gözlemleyin ve ne tür bir değiGim olabileceği konusunda düGünün. (NOT: gözlük takarak gözlerinizi koruyun ve çıkan gazları koklamayın) 2) Çok az miktarda madde (bezelye tanesinin yarısı) bir test tüp içine alınır ve test tüp yarıya kadar su ile doldurulur. Cam çubuk ile karıGtırın ve gözlemleyin. *Çözelti homojen mi? *Çözelti heterojen mi? *Süspansiyon oluGumu var mı? Eğer çözelti homojen değilse, hafif ısıtın ve bir değiGiklik olup olmadığını not edin. (NOT: Çözeltileri 3. Kısım için saklayın!) 3) Cam çubuk yardımı ile 2. kısımda elde edilen çözeltilerden bir damlayı turnusol kağıdına koyun. Renk değiGimi olup olmadığını not edin. Eğer KIRMIZI turnusol MAVİye dönüyorsa ? BileGik BAZİKTİR. Eğer MAVİ turnusol KIRMIZIya dönüyorsa ?BileGik ASİDİKTİR. Eğer herhangi bir değiGiklik yoksa ?bileGik NÖTRDÜR. 4) Asistanınızdan bilinmeyen maddenizi alın. Maddeyi belirlemek için yukarıda üç kısımda yapılan testleri deneyin. (Bilinmeyen maddeler: kum, bakır sülfat ve Geker hariç tümü) (NOT: Bu kısımda kullanılacak tüm test tüplerin temiz olması gerekmektedir. Her hangi bir safsızlık yanlıG bileGiği bulmanıza neden olabilir) 9 SORULAR 1. Kimyasal ve fiziksel değiGim nedir? Birer örnek vererek açıklayın. 2. Kimyasal değiGimin olduğunu belirlememizi sağlayan gözlemler nelerdir? 3. Bir bileGiğin asidik ya da bazik olduğunu nasıl belirleriz? 4. Isı her zaman aynı tür değiGime neden olur mu? Gözlemlerinizi düGünerek cevaplayın. 10 RAPOR 1 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ Isı etkisi (Gözlemler) Değişimin çeşidi (kimyasal ya da fiziksel) Sudaki Çözünürlüğü Asitlik/Baziklik Tuz (NaCl) Okzalik asit (H 2 C 2 O 4 ) Hipo (Na 2 S 2 O 3 ) Bakır sülfat (CuSO 4 ) geker (C 6 H 12 O 6 ) Kum (SiO 2 ) Kireç (CaO) Bilinmeyen No: Formül: 11 DENEY 2 MADDELERİN TEPKİMELERİ İLE TANIMLANMASI Amaç: BileGiklerin verdiği tepkimelerin incelenmesi Teori: Kimyasal tepkimeler dört ana grupta toplanabilir: 1. Birleşme tepkimeleri: Gki elementin birleGerek bir bileGik oluGturması. A + B ? AB Fe + S ? FeS 2. Bozunma tepkimeleri: BirleGme tepkimelerinin tersidir. Bir bileGiğin iki ya da daha fazla basit maddeye bozunmasıdır. AB ? A + B 2HgO ? 2Hg + O 2 3. Tekli yer değişme tepkimeleri: Bir elementin bir bileGikteki diğer elementle yer değiGtirme tepkimesidir. A + BC ? AC + B Zn + 2HCl ? ZnCl 2 + H 2 4. İkili yer değişme tepkimeleri: Artı ya da eksi yüklü iyonlar arasındaki yer değiGtirme tepkimesidir. Bu tür tepkimeler sadece çözelti içinde gerçekleGebilir ve a) Çökelti oluGumu ya da b) Gaz çıkıGı Gle sonuçlanabilir. AB + CD ? AD + CB NaCl(aq) + AgNO 3 (aq) ? NaNO 3 (aq) + AgCl(k) Na 2 CO 3 (aq) + HCl (aq) ? NaCl(aq) + H 2 O(s) + CO 2 (g) Çökelti oluGumu aGağıda verilen çözünürlük kuralları ile belirlenebilir. İyonik bileşiklerin sudaki çözünürlükleri için genel kurallar 1) Tüm Na + , K + ve NH 4 + (amonyum) tuzları suda çözünür. 2) Tüm nitrat (NO 3 - ), asetat (C 2 H 3 O 2 - ) ve klorat (ClO 3 - ) tuzları suda çözünür. Artı yük değiGimi 12 3) Tüm klorür (Cl - ), bromür (Br - ) ve iyodür (I - ) tuzları, Ag + , Pb +2 ve Hg 2 2+ bileGikleri dıGında suda çözünür. 4) Tüm sülfat (SO 4 -2 ) tuzları, Ba +2 , Pb +2 ve Sr 2+ bileGikleri dıGında suda çözünür. 5) Tüm karbonat (CO 3 -2 ) ve fosfat (PO 4 -3 ) tuzları, Na + , K + ve NH 4 + bileGikleri dıGında suda çözünmez. 6) Tüm hidroksit (OH - ) ve oksit (O -2 ) tuzları, Na + , K + , NH 4 + ve Ba +2 bileGikleri dıGında suda çözünmez. 7) Tüm sülfür (S -2 ) tuzları, Na + , K + , NH 4 + ve Ba +2 bileGikleri dıGında suda çözünmez. Suda çözünmeyen bileşiklerin çözülmesi: Bir bileGik suda çözünmüyorsa aGağıdaki yöntemler ile çözünmesi sağlanabilir: 1) Ortamın pH’ı değiGtirilebilir, 2) Yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri kullanılabilir, 3) Suda çözünen kompleks bileGik oluGturulabilir. 1) pH Değişimi: Ortamın pH’ını değiGtirmenin en kolay yolu kuvvetli asit (HCl (hidroklorik asit), HNO 3 (Nitrik asit), H 2 SO 4 (Sülfirik asit)) kullanmaktır. Fakat suda çözünmeyen tuzların tamamının asidik ortamda çözüneceği kesin olarak söylenemez. Bu nedenle suda çözünmeyen bileGikler iki gruba ayrılmıGtır: i) Asitte çözünmeyenler ii) Asitte çözünenler i) Eğer bileGik kuvvetli asit anyonu içeriyorsa (Cl - , Br - , I - , SO 4 -2 gibi), asit kullanılarak çözünmesi mümkün değildir. Bu tür bileGikleri çözmek için farklı yöntemler kullanılmalıdır. BaSO 4 (k) + HCl (aq) ? tepkime gerçekleGmez. AgCl(k) + HNO 3 (aq) ? tepkime gerçekleGmez. ii) Eğer bileGik zayıf asit anyonu içeriyorsa (CO 3 -2 , S -2 , O -2 , OH - , SO 3 -2 , PO 4 -3 gibi), asit kullanılarak çözülebilir. Birçok durumda bileGiğin anyonu bozunmaya uğrar. CaCO 3 (k) + 2HCl (aq) ? CaCl 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(s) ZnS (k) + 2HCl (aq) ? ZnCl 2 (aq) + H 2 S (g) MgO (k) + 2HCl (aq) ? MgCl 2 (aq) + H 2 O(s) Çözünme olaylarında dikkat edilmesi gereken diğer bir husus da uygun asidin seçimidir. Eğer tepkime sonucu baGka bir çözünmeyen bileGik çıkıyorsa seçilen asit uygun değildir. Örneğin; ? BaCO 3 (k) + H 2 SO 4 (aq) ? BaSO 4 (k) + CO 2 (g) + H 2 O (s) 13 (BaCO 3 zayıf asit anyonu içermesine rağmen tepkime sonucu BaSO 4 çökeltisinin oluGması nedeni ile istenilen çözünme (Ba +2 ve CO 3 -2 eldesi) gerçekleGmez) ? PbCO 3 (k) + HCl (aq) ? PbCl 2 (k) + CO 2 (g) + H 2 O (s) ? PbCO 3 (k) + H 2 SO 4 (aq) ? PbSO 4 (k) + CO 2 (g) + H 2 O (s) 2) Yükseltgenme-indirgenme tepkimelerinin kullanımı: HNO 3 (nitrik asit) çok iyi bir oksitleyici ajan olduğundan çözünme maçlı kullanılabilir. HNO 3 tepkimelerde çoğu zaman anyonu etkileyerek bileGiğin çözünmesini sağlar. 3CuS (k) + 8HNO 3 (aq) ? 3Cu(NO 3 ) 2 (aq) + 3S (k) + 2NO (g) +4H 2 O(s) 3) Kompleks oluşumu kullanımı: Çözünmeyen bileGiğin bazı reaktiflerle tepkimesi sonucu kompleks oluGur. Komplekslerin iyon halinde olması suda çözünmelerini sağlar. ? AgCl 2 (k) + 2NH 4 OH (aq) ? Ag(NH 3 ) 2 + (aq) + Cl - (aq) + 2H 2 O (s) Kompleks ? Al(OH) 3 (k) + NaOH (aq) ? Al(OH) 4 - (aq) + Na + (aq) Kompleks Prosedür: Test edilecek olan bileGiklerin listesi aGağıda verilmiGtir: ? Bakır sülfat (CuSO 4 ) ? Amonyum klorür (NH 4 Cl) ? Sodyum karbonat (Na 2 CO 3 ) ? Magnezyum oksit (MgO) ? Sodyum sülfat (Na 2 SO 4 ) ? Magnezyum sülfat (MgSO 4 ) ? KurGun nitrat (Pb(NO 3 ) 2 ) ? Baryum klorür (BaCl 2 ) Yukarıda verilen her bir madde için aGağıdaki testler yapılacaktır: 1) Çok az miktarda madde (bezelye büyüklüğünde) KURU bir test tüp içine alınır ve bunzen beki ile ısıtılır. *Dikkatli bir Gekilde maddedeki değiGimi gözlemleyin ve ne tür bir değiGim olabileceği konusunda düGünün. (NOT: Gözlük takarak gözlerinizi koruyun ve çıkan gazları koklamayın) 2) a) Çözünürlük kurallarını kullanarak her bir maddenin sudaki çözünürlüğünü bulun ve “Çözünür ya da çözünmez” Geklinde raporunuza not edin. 14 b) Suda çözünen bileGiklerin çözeltilerini hazırlayın. Bunun için çok az miktarda madde (bezelye tanesinin yarısı) bir test tüp içine alınır ve test tüp yarıya kadar su ile doldurulur. Cam çubuk ile karıGtırılarak çözülür. c) Elde ettiğiniz homojen çözeltileri üç parçaya ayırın. *Birinci test tüpe 2-3 damla Ba(NO 3 ) 2 (Baryum nitrat) çözeltisi *Gkinci test tüpe 2-3 damla HCl (Hidroklorik asit) çözeltisi *Üçüncü test tüpe 2-3 damla H 2 SO 4 (Sülfiirik asit) çözeltisi, ekleyin. DeğiGiklik olup olmadığını not edin. DeğiGim gördüğünüz takdirde (çökme, renk değiGikliği, gaz çıkıGı, süspansiyon oluGumu gibi) her bir maddenin verdiği tepkimeyi yazın. 3) a) Madde eğer suda çözünmüyorsa, HNO 3 (Nitrik asit) çözeltisinde çözün. Bir değiGim olup olmadığını not edin. b) 2-c’de yapılan testleri tekrar edin. 4) Asistanınızdan bilinmeyen örnek alarak yukarıda yapılan testleri deneyin. (Bilinmeyen maddeler: bakır sülfat hariç tümü) (NOT: Bu kısımda kullanılacak tüm test tüplerin temiz olması gerekmektedir. Herhangi bir safsızlık yanlıG bileGiği bulmanıza neden olabilir) 15 SORULAR 1. Bir tepkimenin olduğunu hangi gözlemlerle anlayabiliriz? 2. Laboratuvarda BaSO 4 nasıl hazırlanabilir? 3. AGağıdaki tepkimelerin türünü yazınız a) 2S + 3O 2 ? 2SO 3 ________________ b) KClO 3 ? KCl + 3/2 O 2 ________________ c) 2Al + 6HCl ? 2AlCl 3 + 3H 2 ________________ d) 2KOH + CaCl 2 ? Ca(OH) 2 + 2KCl ________________ 4. AGağıdakiler için kimyasal bir madde formülü veriniz a) KCl’ü çözen fakat AgCl’ü çözmeyen ________________ b) CuCO 3 ’ü çözen fakat BaSO 4 ’ı çözmeyen ________________ c) FeS’ü ve aynı zamanda Ag 2 O’i çözen ________________ d) MgO’i ve aynı zamanda Ba(OH) 2 ’i çözen ________________ 5. AGağıdakiler için kimyasal bir madde formülü veriniz a) Hem KCl ile hem de CuCl 2 ile çökelti veren ________________ b) Hem NaCl ile hem de Na 2 CO 3 ile çökelti veren ________________ c) AgNO 3 ile çökelti veren fakat Cu(NO 3 ) 2 ile vermeyen ________________ d) CuCl 2 ile çökelti veren fakat KCl ile vermeyen ________________ 6. AGağıdaki tepkimelerin gerçekleGip gerçekleGmediğini düGünerek tamamlayın. a) MgCO 3 (k) + HNO 3 (sulu) ? b) CuBr 2 (sulu) + Na 2 S (sulu) ? c) Ba (k) + O 2 (g) ? d) NaCl (sulu) + Zn(NO 3 ) 2 (sulu) ? e) BaSO 4 (k) + Na 2 CO 3 (sulu) ? 16 RAPOR 2 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ Isı etkisi (Gözlemler) Çözünürlük H 2 O/HNO 3 Ba(NO 3 ) 2 eklenmesi HCl eklenmesi H 2 SO 4 eklenmesi Sodyum karbonat (Na 2 CO 3 ) Sodyum sülfat (Na 2 SO 4 ) KurGun nitrat (Pb(NO 3 ) 2 ) Bakır sülfat (CuSO 4 ) Magnezyum oksit (MgO) Amonyum klorür (NH 4 Cl) Baryum klorür (BaCl 2 ) Bilinmeyen No: Formül: 17 DENEY 3 KARIŞIMLARDA BİLEŞEN YÜZDELERİNİN BULUNMASI Amaç: KarıGımlarda bileGen miktarının belirlenmesi Teori: Bir ya da daha fazla maddenin fiziksel olarak karıGtırılması sonucu karıGımlar meydana gelir. KarıGımlar homojen ya da heterojen olabilir. KarıGımların bileGenlerine ayrılması kimyada çok önemlidir. Genel olarak bu iGlem için bileGenlerin farklı fiziksel özellikte olmasından yararlanılır. Örneğin tuz ve kum, sudaki farklı çözünürlüklerinden dolayı kolaylıkla ayrılabilir. Su, tuzu tamamı ile çözerken kum çözünmeden kalacaktır. Dolayısı ile çözünürlük farkının ayırma iGlemi için kullanılabilmesi için çözücü seçimi çok önemlidir. Karışımdaki bir bileşeni çözen diğerini çözmeyen bir çözücü bu iGlem için çok uygundur. Bazı durumlarda ise bileGenlerin kimyasal özelliklerinden faydalanılır. Örneğin; çinko (Zn) ve kum karıGımının bileGenlerine ayrılması için kuvvetli bir asit kullanılabilir. Metallerin çoğu kuvvetli asitlerle tepkime verirken kum vermeyecektir. Zn(k) + 2HCl (aq) ? ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) SiO 2 (k) + HCl(aq) ? tepkime yok KarıGımdaki bir bileGenin yüzdesini bulmak için aGağıdaki formülden yararlanılır. BileGenin kütlesi %bileGen = x 100 KarıGımın kütlesi Prosedür: Zn-kum karıGımındaki % Zn ve % kum oranlarının bulunması 1. Zn (çinko)-kum karıGımı içeren beherinizi asistanınızdan isteyiniz ve hassas bir Gekilde tartınız. 2. Çinkoyu çözmek için karıGımın üzerine 6 M HCl çözeltisi ekleyiniz. Gaz çıkıGını ve reaksiyonu gözlemleyiniz. 3. Gaz çıkıGı bittiğinde çözelti kısmını dikkatli bir Gekilde lavaboya dökünüz. (NOT: Kum dökülmemelidir) 4. 5 ml HCl çözeltisi daha ekleyip gaz çıkıGı olup olmadığını gözlemleyiniz. Eğer gaz çıkıGı varsa 5 ml HCl çözeltisi ekleyerek aynı iGlemi tamamlayın. 5. Gaz çıkıGı olmadığında Zn’nun tamamıyla tepkimeye girdiğinden emin olabilirsiniz. 6. Asidik çözeltiyi dikkatli bir Gekilde dökünüz ve kalan kumu 2-3 defa su ile yıkayınız. Her defasında sulu kısmı dökünüz. 7. Kum içeren beheri önceden 250-300 0 C’ye ısıtılmıG fırına koyunuz. 18 8. 20-30 dakika sonunda beherinizi fırından çıkarınız ve iyice soğuttuktan sonra hassas bir Gekilde tartınız. 9. Beher içindeki kumu, hazırlanmıG olan “kum kabı” içine dökünüz ve boG beheri tartınız. 10. Size verilmiG olan karıGımdaki % Zn ve % kum oranlarını hesaplayınız. 19 SORULAR 1. Kum ve Zn’yi birbirinden ayırmak için baGka hangi asitler kullanılabilir? 2. AGağıdaki karıGımları bileGenlerine ayırabilmek için hangi çözücüler uygundur? Nedenini açıklayıp varsa tepkimelerini yazınız. (NOT: Çözünürlük kurallarını düGününüz) a) NaCl + AgCl b) BaCO 3 + BaSO 4 c) CaCO 3 + PbCO 3 d) Mg + PbSO 4 3. CaCO 3 ısıtıldığında CO 2 gazı vererek bozunur. Bu bilgiye dayanarak, CaCO 3 ve CaSO 4 içeren bir karıGımın % bileGimini nasıl bulabilirsiniz? 4. CaCl 2 , CaCO 3 ve AgCl içeren bir karıGımda her bir bileGiğin % oranını nasıl bulabileceğinizi yazınız. Prosedürü basamaklar halinde gösteriniz ve her bir basamakta bileGiklere ne olduğu açıklayınız. 5. AGağıda verilen bileGikler için; CuCl 2 , BaSO 4 , KCl, PbCO 3 , Mg(OH) 2 , AgCl, MnS, ZnO a) Su ile ayırabileceğiniz üç çift bileGik yazınız. __________ ve ___________ __________ ve ___________ __________ ve ___________ b) HCl ile ayırabileceğiniz üç çift bileGik yazınız. __________ ve ___________ __________ ve ___________ __________ ve ___________ 20 RAPOR 3 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ Beher+ karıGımın kütlesi ______________________ Beher + kumun kütlesi ______________________ Beherin kütlesi ______________________ Kumun kütlesi ______________________ KarıGımın kütlesi ______________________ Zn’nun kütlesi ______________________ % Zn ______________________ Deneyde gerçekleGen tepkimeleri yazınız ve hesaplamalarınızı gösteriniz: 21 DENEY 4 TEPKİME STOKİYOMETRİSİ Amaç: Tepkime stokiyometrisinin belirlenmesi, gerçek ve kuramsal verimin hesaplanması Teori: DengelenmiG bir tepkime denkleminden tepken(reaktif) ve ürünlerin mol oranları, fiziksel halleri gibi birçok bilgi elde edilebilir. Örneğin; 2Ag 2 O (k) ? 4Ag (k) + O 2 (g) AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) ? AgCl (k) + NaNO 3 (aq) Tüm tepkimelerde, tepken bileGikler belirli oranlarda birleGirler. Eğer reaktiflerden biri fazla kullanılmıGsa, fazla olan kısım tepkimeye girmeden ortamda kalır. Kimyasal tepkimelerde tamamı ile harcanan reaktife sınırlayıcı reaktif (bileşen) denir ve bu bileGen oluGan ürünleri miktarını belirler. Bir tepkimenin denkleGtirilmiG denkleminden hesaplanan ürün miktarı kuramsal verim olarak adlandırılır. Fakat tepkimelerin birçoğu tamamıyla sonlanmaz. Böyle durumlarda elde edilen miktar daima kuramsal verimden az olur. Bir tepkime sonucunda elde edilen miktara gerçek verim denir. Tepkimenin yüzde verimi ise aGağıdaki formülle bulunur: Gerçek verim %verim = x 100 Kuramsal verim Bu deneyde aGağıdaki tepkime gerçekleGtirilecek ve yüzde verim hesaplanacaktır. FeCl 3 (aq) + 3K 2 C 2 O 4 .H 2 O(aq) ? K 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 .3H 2 O(k) +3KCl(aq) (Demir(III) klorür + potasyum okzalat ? potasyum ferritriokzalat trihidrat + potasyum klorür) Prosedür: K 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 .3H 2 O tuzunun sentezi 1. 100 ml. beher içine 4 gr. K 2 C 2 O 4 .H 2 O tartınız ve 8 ml saf su ekleyiniz. 2. BileGiği çözmek için hafifçe ısıtınız.(NOT: Çözelti kaynatılmamalıdır) 3. Mezür yardımı ile 4 ml FeCl 3 çözeltisi alın ve sıcak olan çözelti içine ekleyiniz. Çözeltinin rengi yeGile dönecektir.(NOT: 1 ml çözeltisi 0,4 g FeCl 3 içerir) 4. Sentezlenmek istenen maddenin çözünürlüğü sıcaklık ile artar. Bu nedenle bileGiği çöktürmek için beheri buz banyosunda bir süre bekletiniz. 5. Filtre kağıdını tartınız ve beher içindekileri huni ve filtre kağıdı yardımı ile süzünüz. Süzüntüyü atınız. Filtre kağıdı üzerinde kalan kristalleri çok az miktarda su ile yıkayınız. 6. Filtre kağıdını dikkatli bir Gekilde huniden alıp bir saat camı üzerine koyun. (NOT: Saat camına adınızı yazdırmayı unutmayınız). 7. Bir sonraki hafta sentezlenen bileGiği tartınız. 22 SORULAR 1. Çöktürme tepkimelerinde elde edilen ürünün kütlesi daima beklenenden azdır. Nedenini açıklayınız. 2. 1.5 gr. CaCl 2 ’ün 3.4 gr. AgNO 3 ile tepkimesi 2.5 gr. AgCl vermektedir. Bu tepkimenin denklemini yazıp % verimini hesaplayınız. (CaCl 2 : 111 gr/mol, AgNO 3 : 170 gr/mol, AgCl: 144 gr/mol) 3. 3 ml, 0.1 M Pb(NO 3 ) 2 , 12 ml 0.1 M K 2 CrO 4 ile tepkime vermektedir. OluGan çökeltinin (PbCrO 4 ) miktarını ve çözeltide kalan iyonların deriGimlerini hesaplayınız. (PbCrO 4 : 323 g/mol) 23 RAPOR 4 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ K 2 C 2 O 4 .H 2 O kütlesi ____________________________ FeCl 3 çözeltisinin hacmi ____________________________ Filtre kağıdının kütlesi ____________________________ Filtre kağıdı+ ürün kütlesi ____________________________ Ürünün kütlesi ____________________________ Hesaplamalar FeCl 3 kütlesi FeCl 3 molü K 2 C 2 O 4 .H 2 O molü Artan tepken adı ve molü Ürünün molü (Elde edilen) Ürünün molü (teorik miktar) % Verim 24 DENEY 5 TERMOKİMYA Amaç: Kimyasal ve fiziksel olaylara eGlik eden ısı değiGimlerini incelemek. Teori: Termokimya kimyasal olaylara eGlik eden ısı değiGimleri (entalpi değiGimi, ?H) ile ilgilenir. Bir tepkime çevresine ısı veriyorsa ekzotermiktir ve entalpi değiGimi, ?H negatiftir. Çevresinden ısı alıyorsa endotermik tepkimedir ve entalpi değiGimi, ?H pozitiftir. Tepkime entalpisi daha detaylı olarak aGağıdaki sınıflara ayrılır: Oluşum entalpisi, bir mol maddenin standart koGullarda elementlerinden oluGumu sırasındaki entalpi değiGimidir. Yanma entalpisi, bir mol maddenin oksijen ile tepkimesi sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Çözelti, buharlaşma, erime ve süblimleşme entalpisi, maddenin hallerindeki değiGim (sıvıdan gaz haline geçiG gibi) ya da molekül ve iyonların çözünme olayları ile ilgilidir. Nötürleşme entalpisi, asit baz tepkimelerinde bir mol suyun oluGumu sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır. Isı ölçümleri kimyasal bir tepkimenin aGağıdaki Gekilde görülen “kahve fincanı kalorimetresi”nde gerçekleGmesi ile yapılabilir. Tepkenler poliüretan köpükten yapılmıG bir kap içinde karıGtırılır ve sıcaklık değiGimi ölçülür. Poliüretan köpük iyi bir ısı yalıtkanı olduğundan, fincan ve içeriği yalıtılmıG olarak düGünülebilir. termometre kapak Poliüretan Köpük kaplar karıGtırıcı 25 Kimyasal tepkimelerde verilen ya da alınan ısı miktarı aGağıdaki formülle hesaplanabilir: q= m.c.?T Bu formülde m, çözelti kütlesi (gr); c, özgül ısı (cal/gr. 0 C, J/gr. 0 C); ?T, çözeltinin sıcaklık değiGimidir (T son -T ilk ). Kalorimetrenin aldığı ısı ise aGağıdaki formül ile hesaplanır: q kal = kalorimetrenin ısı kapasitesi. ?T Kalorimetrenin ısı kapasitesi daha hassas ölçümlerin yapılabilmesi açısından cal/ 0 C ya da J/ 0 C olarak verilir. Bu deneyde ilk olarak kalorimetrenin ısı kapasitesi, daha sonra da sırası ile buzun erime entalpisi ve nötürleGme entalpisi belirlenecektir. Prosedür: A) Kalorimetrenin ısı kapasitesinin bulunması 1. Kalorimetreye 50 ml. su koyun ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. 2. 60-70 ml suyu behere koyup 50 0 C civarına kadar ısıtın. 3. 50 ml ısıtılmıG suyu dikkatli bir Gekilde alınız ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. 4. Sıcak suyun ölçümü biter bitmez hemen kalorimetre içindeki soğuk suya ekleyiniz. Termometre yardımı ile karıGtırdıktan sonra sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. 5. Kalorimetrenin ısı kapasitesini hesaplayınız. B) Buzun erime ısısının bulunması 1. 60-70 ml suyu behere koyup 50 0 C civarına kadar ısıtın. 2. 50 ml ısıtılmıG suyu dikkatli bir Gekilde alınız, kalorimetreye yerleGtiriniz ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3-4 defa ölçünüz. 3. BaGlangıç sıcaklığını bildiğiniz (asistanınızdan öğreniniz) bir adet buz küpünü hemen kalorimetredeki sıcak suyun içine atınız. Termometre ile karıGtırın ve buz tamamı ile eridiğinde T son ’u ölçün. 4. Erime tamamlandıktan sonraki su hacmini hassas bir Gekilde ölçün. 5. Buzun erime ısısını hesaplayın. C) Nötralizasyon ısısının bulunması 1. 30 ml 2 M HCl çözeltisini kalorimetreye yerleGtiriniz ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. (Termometre temiz ve kuru olmalıdır) 26 2. 30 ml 2 M NaOH çözeltisini bir behere alınız ve sıcaklığı 30 sn. aralıklarla 3 defa ölçünüz. (Termometre temiz ve kuru olmalıdır) 3. NaOH çözeltisini kalorimetredeki HCl çözeltisine ekleyiniz, termometre ile karıGtırdıktan sonra her 30 saniyede bir sıcaklık ölçümü yapınız.(4 ölçüm yeterlidir) 4. Nötralizasyon ısısını açığa çıkan 1 mol su için hesaplayınız. (Nötralizasyon sonucu oluGan çözeltinin yoğunluğu: 1.02 gr/ml, özgül ısısı: 0.95 cal/gr. 0 C) 27 RAPOR 5 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ A) Kalorimetrenin ısı kapasitesinin bulunması Soğuk suyun sıcaklığı Sıcak suyun sıcaklığı _____________ ______________ _____________ ______________ _____________ ______________ KarıGımın Sıcaklığı _______________ _______________ _______________ Sıcak suyun kaybettiği ısı: _________________________________cal Soğuk suyun aldığı ısı _________________________________cal Kalorimetrenin aldığı ısı _________________________________cal Kalorimetrenin ısı kapasitesi _________________________________cal/ 0 C B) Buzun erime ısısının bulunması Sıcak suyun hacmi __________ Buzun kütlesi __________ Sıcak suyun sıcaklığı __________ Buzun ilk sıcaklığı __________ KarıGtırma sonrası sıcaklık __________ KarıGtırma sonrası sıcaklık______ Sıcaklık değiGimi __________ Sıcaklık değiGimi __________ Suyun kaybettiği ısı __________ Buzun aldığı ısı __________ Kalorimetrenin kaybettiği ısı __________ 28 Buzu eritmek için kullanılan ısı ____________________________ cal Erime ısısı ____________________________ cal/gr Molar erime ısısı ____________________________ cal/mol C) Nötralizasyon ısısının bulunması NaOH çözeltisinin sıcaklığı HCl çözeltisinin sıcaklığı ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ KarıGımın sıcaklığı _______________ _______________ _______________ Çözeltinin aldığı ısı ______________________ cal Kalorimetrenin aldığı ısı ______________________ cal Açığa çıkan toplam ısı ______________________ cal OluGan suyun molü ______________________ mol Nötralizasyon ısısı ______________________ cal/mol 29 DENEY 7 HESS YASASI Amaç: MgO(Magnezyum oksit)’in oluGum ısısının Hess yasası kullanarak hesaplanması Teori: Kimyasal bir tepkime meydana geldiğinde ısı ya verilir ya da alınır. Bir tepkimenin ısısı ürün ve tepkenlerin toplam bağ enerjileri arasındaki fark alınarak bulunabilir. ?H 0 = ? (ürünlerin bağ enerjileri)- ? (tepkenlerin bağ enerjileri) Bir tepkime çok yavaG olduğunda ya da yan tepkimeler gerçekleGtiğinde tepkime ısısını doğrudan ölçmek çok zordur. Böyle durumlarda tepkime ısısı dolaylı yollardan, Hess yasası kullanılarak bulunabilir. Hess yasasının ifadesi Göyledir: “Bir iGlem basamaklar ya da kademeler Geklinde yürüyorsa, net iGlemin entalpi değiGimi, tek tek basamakların ya da kademelerin entalpi değiGimleri toplamına eGittir.” Prosedür: A) Mg’un HCl asit ile tepkimesi 1. 0.10-0.15 gr. Mg Geridi alınız. 2. Kalorimetreyi kapağı ile birlikte tartınız. 3. Kalorimetreye, 25 ml 1 M HCl asit çözelitisi ekleyip tekrar tartınız. 4. 3 dakika boyunca, 30 saniye aralıklarla asit çözeltisinin sıcaklığını ölçerek not ediniz. 5. Mg Geridini asit çözeltisi içine ekleyiniz ve kalorimetre kapağını kapatınız. Mg asit çözeltisi ile tepkime verecektir. KarıGımı termometre yardımı ile karıGtırınız ve tepkime baGlangıcından itibaren 10 dk. süresince, her 30 sn. de bir sıcaklık ölçümü yapınız. 6. Kalorimetre içindeki çözeltiyi döküp temizleyiniz. B) MgO’in HCl asit ile tepkimesi 1. Kalorimetreyi kurulayıp kapağı ile birlikte tartınız. 2. 25 ml. HCl çözeltisi ekleyip tekrar tartınız. 3. 3 dakika boyunca, 30 saniye aralıklarla asit çözeltisinin sıcaklığını ölçerek not ediniz. 4. 0,20-0.25 gr. MgO tartınız ve kalorimetre içindeki asit çözeltisine ekleyiniz. Kalorimetrenin kapağını kapatınız. 5. KarıGımı termometre yardımı ile karıGtırınız. Tepkime baGlangıcından itibaren 10 dk. süresince, her 30 sn. de bir sıcaklık ölçümü yapınız. (Sıcaklık düGmeye baGlayıncaya kadar) Çözeltinin özgül ısısı: 1 cal/gr 0 C (4.18 J/gr 0 C) DENEY 6 HESS YASASI 30 SORULAR 1. Deneyde gerçekleGen tepkime denklemlerini yazınız. Hess yasasını kullanarak MgO’in oluGum ısısının nasıl bulunacağını gösteriniz. 2. AGağıdaki verileri kullanarak 1 mol PH 3 (g)’ün oluGma ısısını hesaplayınız. P 4 (k) ? 4P (g) ?H= 300.8 kcal H 2 (g) ? 2H (g) ?H= 104.0 kcal PH 3 (g) ? P (g) + 3H(g) ?H= 223.0 kcal 3. 24 gr. C(k) ve 24 gr. O 2 (g) kalorimetre içinde aGağıdaki tepkimeyi vermektedir. C(k) + O 2 (g) ? CO 2 (g) ?H= -94.0 kcal Tepkime sonrası kalorimetrenin sıcaklığı 20 0 C’den 35 0 C çıkmıGtır. Açığa çıkan ısı sadece suyun sıcaklık değiGimi için harcanırsa kalorimetre kabı içindeki suyun miktarını hesaplayınız. (C= 12 gr/mol, O= 16 gr/mol, C su = 1 cal/gr 0 C) 31 RAPOR 6 İsim:___________________ Grup Arkadaşı Adı:__________________ A) Mg’un HCl asit ile tepkimesi 1. HCl çözelti molaritesi _____________________ 2. HCl çözelti hacmi _____________________ 3. BoG kalorimetre kütlesi(kapağı ile birlikte) _____________________ 4. Kalorimetre+kapak+asit kütlesi _____________________ 5. Mg Gerit kütlesi _____________________ 6. HCl çözelti sıcaklığı _____________________ 7. Çözelti sıcaklığı (Tepkime sonrası) _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ Hesaplamalar: Hesaplamalarınızı kısaca gösteriniz. 1. Asit + Mg Kütlesi __________________ gr. 2. ?T = T max - T baGlangıç __________________ 0 C 3. Kalorimetre ısı kapasitesi _________________ cal/ 0 C 4. Kalorimetrenin aldığı ısı _________________ cal 5. Çözeltinin aldığı ısı _________________ cal 6. Tepkimenin verdiği ısı _________________ cal 7. Sınırlayıcı reaktif _________________ 8. Sınırlayıcı reaktif molü _________________ mol 9. Tepkimenin molar ısısı ________________cal/mol 32 B) MgO’in HCl asit ile tepkimesi 1. HCl çözelti molaritesi _____________________ 2. HCl çözelti hacmi _____________________ 3. BoG kalorimetre kütlesi(kapağı ile birlikte) _____________________ 4. Kalorimetre+kapak+asit kütlesi _____________________ 5. MgO kütlesi _____________________ 6. HCl çözelti sıcaklığı _____________________ 7. Çözelti sıcaklığı (Tepkime sonrası) _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ _________ ___________ ___________ ____________ Hesaplamalar: Hesaplamalarınızı kısaca gösteriniz. 1. Asit Kütlesi __________________ gr. 2. MgO Kütlesi __________________gr. 3. ?T = T max - T baGlangıç __________________ 0 C 4. Kalorimetre ısı kapasitesi _________________ cal/ 0 C 5. Kalorimetrenin aldığı ısı _________________ cal 6. Çözeltinin aldığı ısı _________________ cal 7. Tepkimenin verdiği ısı _________________ cal 8. Sınırlayıcı reaktif _________________ 9. Sınırlayıcı reaktif molü _________________ mol 10. Tepkimenin molar ısısı ________________cal/mol 11. MgO molar oluGum ısısı ________________cal/mol 33 KAYNAKLAR 1. Eliza Kalvo, “Laboratory experiments in general chemistry”, Boğaziçi University, 2008. 2. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, “Genel kimya, ilkeler ve modern uygulamalar, 1”, Palme Yayıncılık, 2002. 3. C. E. Mortimer, “Modern üniversite kimyası”, Çağlayan Kitapevi, 1990.