Mol Kavramı

Atom Kütlesi Maddeyi oluşturan tanecikler (atomlar, moleküller, iyonlar) en hassas terazilerle bile tartılamayacak kadar hafiftir. Bu nedenle madde miktarını karşılaştırmada bunların gerçek kütleleri kullanılamaz. Ancak karşılaştırma yoluyla bir atomun diğer bir atomdan kaç kat ağır ya da hafif olduğu belirlenebilir. Bilim adamları karbonun doğada en çok bulunan atomunu (C-12 izotopu) karşılaştırma atomu olarak seçmişler ve diğer atomların kütlelerinin karşılaştırma atomunun kütlesinin kaç katı olduğunu gösteren bir kütle birim sistemi geliştirmişlerdir. Bu sistemde C-12 izotopunun kütlesi 12,0000 kabul edilmiş ve bunun 1/12 sine 1 atomik kütle birimi (akb) denilmiştir. Buna göre karbonun atom kütlesi 12 akb dir. Karbon atomundan 12 kez hafif olan hidrojenin atom kütlesi 1 akb, 2 kat ağır olan magnezyumun atom kütlesi 24 akb dir. Atomların C-12 atomunun kütlesine göre belirlenen kütlelerine bağıl atom kütlesi denir. Elementlerin bağıl atom kütleleri birimsiz olarak da verilebilir. C:12, Mg:24, O:16, Ag:108 gibi. Molekül Kütlesi Bir bileşiğin bir molekülünü oluşturan atomların bağıl kütleleri toplamına bileşiğin molekül kütlesi denir. Örneğin; suyun molekül kütlesi 2 tane H ve 1 tane O atomunun bağıl kütleleri toplamına eşittir. H2O nun molekül kütlesi = 2x1 +1x16 = 18 akb Formül Kütlesi İyonik bileşiklerin en basit birimi molekül değil iyonlardır. Bu nedenle iyonik bileşikler için molekül kütlesi terimi çok doğru değildir. Bunun yerine tüm bileşikler için molekül kütlesi yerine formül kütlesi terimini kullanmak daha doğrudur. KNO3 ün formül (molekül) kütlesi = 1x39 + 1x14 + 3x16 = 101 akb Mol ve Avogadro Sayısı İtalyan bilim adamı Avogadro C-12 atomunun atom kütlesine eşit gram miktarında (12,0000 g) 6,02x1023 tane atom bulunduğunu saptamıştır. 6,02x1023 sayısına Avogadro sayısı denir ve NA ile gösterilir. Daha sonra tüm elementlerin bağıl atom kütlesine eşit gram miktarlarında 6,02x1023 tane atomun bulunduğu saptanmıştır. 12 g C = 6,02x1023 tane C atomu 16 g O = 6,02x1023 tane O atomu 6,02x1023 sayısının maddenin içerdiği tanecik sayısını ölçmede kullanışlı olduğunu gören kimyacılar bu sayıyı mol olarak adlandırmışlardır. Mol, deste, düzine gibi bir sayma birimidir. Herhangi bir maddenin Avogadro sayısı (6,02x1023) kadar taneciğine 1 mol denir. 6,02x1023 tane C atomu = 1 mol C atomu 6,02x1023 tane H2O molekülü = 1 mol su molekülü Mol Kütlesi Bir elementin 1 mol atomunun gram olarak kütlesine o elementin mol kütlesi (ya da 1 atom-gramı) denir. Mol kütlesi MK ile gösterilir, birimi g/mol dür. Bir elementin mol kütlesi, sayıca o elementin atom kütlesine eşittir. Örneğin; sodyumun bağıl atom kütlesi 23, sodyumun mol kütlesi 23 g/mol dür. 6,02x1023 tane H atomu = 1 mol H atomu = 1g Bir bileşiğin 1 mol molekülünün gram olarak kütlesine o bileşiğin mol kütlesi (ya da 1 molekül gramı) denir. Bir bileşiğin mol kütlesi, o bileşiğin molekül kütlesinin gram olarak değerine eşittir. Örneğin; suyun molekül kütlesi 18 (akb), mol kütlesi 18 g/mol dür. 6,02x1023 tane CO2 molekülü = 1 mol CO2 molekülü = 44 g Bir elementin mol kütlesi, bu elementin 6,02x1023 atomunun kütlesine eşittir. Bu elementin bir tek atomunun kütlesine gerçek atom kütlesi denir. Bir elementin gerçek atom kütlesi mol kütlesinin Avogadro sayısına bölünmesiyle bulunur. Örneğin; demirin mol kütlesi 56 gramdır. Demir atomunun gerçek kütlesi; 56/6,02x1023=9,3x10-23 gramdır. Benzer şekilde bir molekülün gerçek kütlesi, mol kütlesinin Avogadro sayısına bölünmesiyle hesaplanır. Örneğin; su molekülünün kütlesi; 18/6,02x1023 ≈ 3x10-23 gramdır. Kütle – akb İlişkisi C atomunun mol kütlesi 12,0000 g olduğuna göre, bir C atomunun kütlesi; 12/NA gramdır. C atomu kütlesinin 1/12 si 1 akb dir. O halde 1 akb nin gram olarak eşdeğeri; 12/(NA x12) =1/ NA dır. Buna göre; Molar Hacim Bir maddenin 1 mol ünün hacmine molar hacim denir. Katılar ve sıvıların molar hacimleri maddeden maddeye değişir. Ancak aynı koşullarda bütün gazların molar hacimleri birbirine eşittir.Sıcaklığın 0°C (273 K), basıncın 1 atm olduğu koşullara normal koşullar; sıcaklığın 25 °C (298 K), basıncın 1 atm olduğu koşullara oda koşulları denir. Bütün gazların molar hacimleri, normal koşullar altında (NKA) 22,4 litre, oda koşullarında 24,5 litredir. Buraya kadar öğrendiklerimizi birkaç gaz için şöyle özetlenebilir. 6,02x1023 H2 molekülü = 1 mol H2 molekülü = 2 g = 22,4 L (NKA) 6,02x1023 CH4 molekülü = 1 mol CH4 molekülü = 64 g = 22,4 L (NKA) 6,02x1023 SO2 molekülü = 1 mol SO2 molekülü = 64 g = 22,4 L (NKA) Aynı koşullarda gazların molar hacimlerinin eşit olması, hacimleri eşit olan gazların mol sayılarının eşit olması demektir. Başka bir deyişle aynı koşullarda bulunan iki gazın hacimleri oranı, gazların mol sayıları oranına eşittir. Not: Soy gazların dışındaki gaz halinde bulunan elementler (H2, O2, N2, Cl2…) doğada çift atomlu moleküller halinde bulunur. Bu nedenle oksijen gazının formülü O değil O2, hidrojen gazının formülü H2 dir. Formül Türleri Bileşiklerin formüllerle gösterildiğini biliyorsunuz. Kimyada üç tür formül vardır. Bunlar basit formül, molekül formülü ve yapı formülüdür. Basit formül: Bir bileşiği oluşturan atomların türlerini ve sayıca birleşme oranlarını gösteren formüldür. Basit formüle kaba formül veya ampirik formül de denir. Molekül formülü: Bir bileşiğin bir molekülünü oluşturan atomların türlerini ve gerçek sayılarını gösteren formüldür. Örneğin; benzen molekülü 6C, 6 H atomundan oluşur ve molekül formülü C6H6 dır. Benzende C ve H atomlarının birleşme oranı 6/6 ya da 1/1 dir. C6H6, atomların birleşme oranını gösterecek şekilde (CH) yazılarak bileşiğin basit formülü elde edilebilir. C2H4 ve C3H6 bileşiklerinin basit formülleri aynı olup CH2 dir. (Basit formül) x n = Molekül formülü (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, …) Örneğin; benzen için; (CH) x n = C6H6 oluğundan n=6 dır. Yapı formülü: Bileşiği oluşturan atomların birleşme şekillerini gösteren formüldür. Örneğin; suyun basit ve molekül formülleri H2O, yapı formülü H – O – H tır. Yapı formülü bileşik hakkında en ayrıntılı bilgiyi veren formüldür. Bir bileşikteki atomların cinsi, bağıl birleşme oranları ve bileşiğin kütlece yüzde bileşimi basit formül, molekül formülü veya yapı formülü yardımıyla bulunabilir. Ancak bileşiğin mol kütlesi, molekül formülü veya yapı formülü yardımıyla hesaplanabilir. Bileşiklerin Yüzde Bileşimi Bir bileşiğin 100 gramında bulunan elementlerin kütlelerine, bileşikteki elementlerin kütlece yüzdeleri denir. Örneğin; 100 g CaCO3 bileşiğinde 40 g Ca, 12 g C ve 48 g O vardır. Bileşikteki elementlerin kütlece yüzdeleri; %40 Ca, %12 C ve %48 O dur. 1. X in atom kütlesi Y nin atom kütlesinin iki katıdır. Buna göre XY2 bileşiği için, I. Molekül kütlesi II. Bileşikteki X in kütlece yüzdesi III. NK daki hacmi niceliklerinden hangileri hesaplanabilir? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III 2. Atomik kütle birimi (akb) için verilen, I. Bir tane hidrojen atomunun kütlesi 1 akb dir. II. Bir akb nin gram cinsinden değeri 1/N dir. III. Bir tane karbon atomunun kütlesinin 12/N sidir. ifadelerinden hangileri doğrudur? ( C:12 H: 1 N: Avogadro sayısı) A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III 3. Gaz halindeki 1 tane X2 molekülünün kütlesi m gramdır. Buna göre, işleminin sonucu aşağıdakilerden hangisini verir? (N: Avogadro sayısı) A) Bir mol X2 gazının kütlesidir. B) Bir mol X2 gazının NK daki hacmidir. C) X2 gazının N K daki öz hacmidir. D) Bir mol X2 gazının atom sayıdır. E) Bir mol X atomunun kütlesidir. 4. Normal koşullarda 11,2 L hacim kaplayan O2 gazının atom sayısına eşit sayıda atom içeren CH4 gazına ilişkin, I. 0,25 mol dür. II. 0,8 mol H atomu içerir. III. 3,2 gramdır. yargılarından hangileri doğrudur? (C:12 H:1) A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III 5. Bir tane XO2 molekülünün kütlesi m gramdır. Buna göre 1 mol O atomu içeren XO2 bileşiği kaç gramdır? (N: Avogadro sayısı) A) m . N B) C) D) E) 2 m.N 6. Normal koşullardaki hacmi ve kütlesi bilinen Cx Hy gazı ile ilgili, I. Atomlar arası molce birleşme oranı nedir? II. Mol kütlesi kaçtır? III. 1 molekülün kütlesi kaç gramdır? sorularından hangileri cevaplanabilir? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) II ve III E) I ve II 7. Azot elementlerinin atom kütlesi 14, Avogadro sayısı N ise; I. 1 tane azot atomu gramdır. II. 1 tane azot molekülü 28 gramdır. III. 1 mol azot atomu normal şartlarda 22,4 litredir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) II ve III E) I, II ve III 8. Avogadro sayısı 6,02 . 1023 yerine, 6, 02 .1024 alınsaydı oksijen elementinin, I. 1 tane atomunun kütlesi II. 1 mol atomunun kütlesi III. 1 mol molekülünün kütlesi niceliklerinden hangilerinin değeri 10 kat artardı? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) II ve III E) I, II ve III 9. Bir tane N atomunun kütlesi için; I. 14 gramdır. II. 14 akb dir. III. yargılarından hangileri doğrudur? (N : 14) A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) II ve III E) I, II ve III 10. Avogadro sayısı ile ilgili aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlıştır? A) 6,02.1023 tür. B) 1 atom gram Co taki atom sayısına eşittir. C) 1 molekül gram CO2 deki molekül sayısına eşittir. D) NK da 11,2 L hacim kaplayan H2 gazındaki atom sayısına eşittir. E) NK da 22,4 L hacim kaplayan O2 deki atom sayısına eşittir.