Kimyasal Hesaplamalar: Mol Kavramı ve Stoikiyometri ⚗️

Atom Kütlesi ve Molekül Kütlesi

• Atomik Kütle Birimi (akb): Karbon-12 (12C) izotopunun kütlesinin 1/12'si olarak tanımlanan referans bir kütle birimidir. 1 akb ≈ 1.66 x 10-24 g.
• Bağıl Atom Kütlesi: Bir elementin ortalama atom kütlesinin akb cinsinden ifade edilmiş değeridir. İzotopların doğadaki bulunma yüzdeleri göz önünde bulundurularak hesaplanır.
• Mol Kütlesi (Molar Kütle): Bir maddenin bir molünün gram cinsinden kütlesidir. Birimi g/mol'dür. Sayısal olarak bağıl atom/molekül kütlesine eşittir. Örneğin, Ar(C) = 12 akb iken MC = 12 g/mol.
• Molekül Kütlesi: Bir molekülü oluşturan atomların bağıl atom kütleleri toplamıdır. Birimi akb'dir.
• Formül Kütlesi: İyonik bileşikler gibi molekül oluşturmayan maddelerin bir formül birimindeki atomların bağıl atom kütleleri toplamıdır. Birimi akb'dir.

Mol Kavramı

Mol, kimyasal tepkimelerde madde miktarını belirtmek için kullanılan temel bir birimdir. 1 mol madde, Avogadro sayısı kadar tanecik (atom, molekül, iyon) içerir.

• Avogadro Sayısı (N_A): 6.022 x 1023 tanecik/mol.
• Mol-Kütle İlişkisi: Bir maddenin mol sayısı (n), kütlesi (m) ve molar kütlesi (M) arasındaki ilişki: n = m / M.
• Mol-Tanecik İlişkisi: Bir maddenin mol sayısı (n), tanecik sayısı (N) ve Avogadro sayısı (N_A) arasındaki ilişki: n = N / NA.
• Mol-Hacim İlişkisi (Gazlar İçin):
  • Normal Şartlar Altında (NŞA): 0°C (273 K) ve 1 atm basınçta 1 mol ideal gaz 22.4 L hacim kaplar.
  • Oda Şartları Altında (OŞA): 25°C (298 K) ve 1 atm basınçta 1 mol ideal gaz yaklaşık 24.5 L hacim kaplar.
  • Herhangi bir sıcaklık ve basınç için İdeal Gaz Yasası (PV=nRT) kullanılır.

Yüzde Bileşim ve Formül Bulma

• Kütlece Yüzde Bileşim: Bir bileşiği oluşturan her bir elementin, bileşiğin toplam kütlesi içindeki yüzde oranıdır.
  % Element = (Elementin toplam kütlesi / Bileşiğin toplam kütlesi) x 100
• Basit (Ampirik) Formül: Bir bileşiği oluşturan elementlerin atom sayıları arasındaki en basit tam sayı oranını gösteren formüldür. Deneysel verilerden (kütlece yüzde bileşim veya element kütleleri) belirlenir.
• Molekül Formülü: Bir bileşiği oluşturan her bir elementin moleküldeki gerçek atom sayısını gösteren formüldür. Basit formülün tam sayı katıdır (Molekül Formülü = (Basit Formül)n). Molekül formülünü bulmak için bileşiğin molar kütlesi de gereklidir.

Kimyasal Denklemler ve Denkleştirme

Kimyasal tepkimeleri semboller ve formüllerle gösteren ifadelerdir. Tepkimeye giren maddelere reaktanlar (girenler), oluşan maddelere ürünler (çıkanlar) denir. Kimyasal denklemler, Kütlenin Korunumu Yasası gereği denk (eşit) olmalıdır.

• Denkleştirme Kuralları:
  • Her bir elementin atom sayısı hem reaktanlar hem de ürünler tarafında eşit olmalıdır.
  • Önce metal ve ametal atomları denkleştirilir.
  • Daha sonra hidrojen ve oksijen atomları denkleştirilir.
  • Formüllerin katsayıları değiştirilir, formüllerin içindeki indeksler (alt sayılar) değiştirilemez.

Stoikiyometri

Denkleşmiş kimyasal denklemleri kullanarak reaktan ve ürün miktarları arasındaki nicel ilişkileri inceleyen kimya dalıdır. Mol kavramı, stoikiyometrik hesaplamaların temelidir.

• Mol Oranları: Denkleşmiş bir kimyasal denklemdeki reaktan ve ürünlerin katsayıları, onların mol oranlarını temsil eder. Bu oranlar, bir maddeden ne kadar reaksiyona girdiğinde diğerinden ne kadar harcanacağını veya oluşacağını gösterir.
• Kütle-Kütle, Mol-Mol, Hacim-Hacim Hesaplamaları: Mol oranlarını kullanarak, verilen bir maddenin miktarından (kütle, mol, hacim) istenen başka bir maddenin miktarını bulabiliriz.
  • Mol A → Mol B (en temel adım)
  • Kütle A → Mol A → Mol B → Kütle B
  • Hacim A (gaz) → Mol A → Mol B → Hacim B (gaz)
• Sınırlayıcı Bileşen (Sınırlayıcı Reaktant): Bir kimyasal tepkimede ilk önce tükenen ve tepkimenin durmasına neden olan reaktandır. Tepkime sonucunda oluşacak ürün miktarı, sınırlayıcı bileşen tarafından belirlenir. Diğer reaktan(lar) ise aşırı madde olarak kalır.
• Verim Hesaplamaları:
  • Teorik Verim: Sınırlayıcı bileşene göre denkleşmiş tepkimeden beklenen maksimum ürün miktarıdır.
  • Gerçek Verim: Deney sonucunda laboratuvarda elde edilen ürün miktarıdır. Genellikle teorik verimden daha düşüktür.
  • Yüzde Verim: Gerçek verimin teorik verime oranıdır.
    % Verim = (Gerçek Verim / Teorik Verim) x 100

Karışımlarda Kütlece Yüzde ve Molarite

Çözeltilerde derişim birimlerini de kimyasal hesaplamalar bağlamında ele alabiliriz.

• Kütlece Yüzde Derişim: Bir çözeltideki çözünen maddenin kütlesinin, çözeltinin toplam kütlesine oranının yüzdesi.
  Kütlece % Derişim = (mçözünen / mçözelti) x 100
• Hacimce Yüzde Derişim: Bir çözeltideki çözünen maddenin hacminin, çözeltinin toplam hacmine oranının yüzdesi (özellikle sıvı-sıvı çözeltilerde).
  Hacimce % Derişim = (Vçözünen / Vçözelti) x 100
• Molarite (Molar Derişim): Bir litre çözeltide çözünmüş maddenin mol sayısıdır. Birimi mol/L veya M'dir.
  Molarite (M) = nçözünen / Vçözelti (L)