T.C. ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ YAYINI NO: 1960 AÇIKÖ⁄RET‹M FAKÜLTES‹ YAYINI NO: 1040
K‹MYA LABORATUVARI TEKN‹KLER‹
Yazarlar Prof.Dr. Adnan ÖZCAN (Ünite 1) Yrd.Doç.Dr. Filiz YILMAZ (Ünite 2) Yrd.Doç.Dr. Halil BERBER (Ünite 3) Yrd.Doç.Dr. Dilek ELMALI (Ünite 4) Yrd.Doç.Dr. Yasemin Ç‹MEN (Ünite 5) Doç.Dr. Turgay TAY (Ünite 6) Doç.Dr. ‹brahim KAN‹ (Ünite 7) Prof.Dr. Yücel fiAH‹N (Ünite 8) Yrd.Doç.Dr. Murat ERDEM (Ünite 9) Doç.Dr. Deniz HÜR (Ünite 10)
Editör Prof.Dr. Adnan ÖZCAN
ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹
Bu kitab›n bas›m, yay›m ve sat›fl haklar› Anadolu Üniversitesine aittir. “Uzaktan Ö¤retim” tekni¤ine uygun olarak haz›rlanan bu kitab›n bütün haklar› sakl›d›r. ‹lgili kurulufltan izin almadan kitab›n tümü ya da bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kay›t veya baflka flekillerde ço¤alt›lamaz, bas›lamaz ve da¤›t›lamaz. Copyright © 2009 by Anadolu University All rights reserved No part of this book may be reproduced or stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means mechanical, electronic, photocopy, magnetic, tape or otherwise, without permission in writing from the University.
UZAKTAN Ö⁄RET‹M TASARIM B‹R‹M‹ Genel Koordinatör Prof.Dr. Levend K›l›ç Genel Koordinatör Yard›mc›s› Doç.Dr. Müjgan Bozkaya Ö¤retim Tasar›mc›s› Yrd.Doç.Dr. Hasan Çal›flkan Grafik Tasar›m Yönetmenleri Prof. Tevfik Fikret Uçar Ö¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›z Ö¤r.Gör. Nilgün Salur Ölçme De¤erlendirme Sorumlusu Ö¤r.Gör. Berna Mutlu Kitap Koordinasyon Birimi Yrd.Doç.Dr. Feyyaz Bodur Uzm. Nermin Özgür Kapak Düzeni Prof. Tevfik Fikret Uçar Dizgi Aç›kö¤retim Fakültesi Dizgi Ekibi
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
ISBN 978-975-06-0648-9
2. Bask› Bu kitap ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ Web-Ofset Tesislerinde 250 adet bas›lm›flt›r. ESK‹fiEH‹R, May›s 2011
iii
‹çindekiler
‹çindekiler Önsöz ............................................................................................................
x
Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar.......
2
G‹R‹fi .............................................................................................................. Gözlem........................................................................................................... Deney............................................................................................................. K‹MYA LABORATUVARLARINDA UYULMASI GEREKEN KURALLAR VE GÜVENL‹ ÇALIfiMA ................................................................................. K‹MYASALLARLA ‹LG‹L‹ TEHL‹KE SEMBOLLER‹ VE SEMBOLLER‹N ANLAMLARI ................................................................................................... LABORATUVAR KAZALARI VE ÖNLENMES‹ ‹Ç‹N ALINMASI GEREKEN TEDB‹RLER .................................................................................. Yang›nlar ...................................................................................................... Patlamalar ...................................................................................................... Kimyasal ve Is›sal Yanmalar ve Yan›klar ................................................... Kesikler ......................................................................................................... Kimyasallar›n Solunmas›, Emilimi ve Zehirlenmeler................................... LABORATUVAR ÇALIfiMALARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹ VE DENEY RAPORUNUN HAZIRLANMASI..................................................................... Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Yaflam›n ‹çinden ........................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ...............................................
3 3 3 4 7 10 10 11 11 12 13 17 18 20 21 22 22 23
Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar› ............... 24 G‹R‹fi .............................................................................................................. LABORATUVARDA KULLANILAN BAfiLICA MALZEMELER ....................... Cam Malzemeler............................................................................................ Porselen Malzemeler ..................................................................................... Metal Malzemeler .......................................................................................... Plastik, Lastik ve Tahta Malzemeler ............................................................. CAM BORULARIN KES‹LMES‹ VE BÜKÜLMES‹ .......................................... CAM MALZEMELER‹N TEM‹ZLENMES‹ VE KURUTULMASI....................... ÖLÇME YÖNTEMLER‹ .................................................................................. Hacim Ölçümü .............................................................................................. Kütle Ölçümü ................................................................................................ S›cakl›k Ölçümü ............................................................................................ ISITMA YÖNTEMLER‹................................................................................... KARIfiTIRMA YÖNTEMLER‹ ......................................................................... ÇEKER OCAKLAR.......................................................................................... DENEY DÜZENE⁄‹ HAZIRLANMASI........................................................... Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Yaflam›n ‹çinden ........................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ...............................................
1. ÜN‹TE
25 25 25 27 28 29 30 31 32 32 34 35 36 41 42 43 45 46 47 47 48 49
2. ÜN‹TE
iv
‹çindekiler
3. ÜN‹TE
Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri -1 ................................... 50 G‹R‹fi ............................................................................................................. KATI-KATI HETEROJEN KARIfiIMLAR......................................................... SIVI-SIVI HETEROJEN KARIfiIMLAR ........................................................... KATI-SIVI HETEROJEN KARIfiIMLAR .......................................................... Aktarma (Dekantasyon) ................................................................................ Süzme............................................................................................................. Normal Süzme ......................................................................................... Vakum Yard›m› ile Süzme...................................................................... Santrifüjleme .............................................................................................. HOMOJEN KARIfiIMLAR .............................................................................. Kristallendirme............................................................................................... Kristallendirme Deneyi ................................................................................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. Buharlaflt›rma................................................................................................. Süblimlefltirme ............................................................................................... Süblimlefltirme Deneyi .................................................................................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. Özütleme (Ekstraksiyon) ............................................................................. S›v›-S›v› Özütleme ‹fllemi ........................................................................ Kat›-S›v› Özütleme ‹fllemi ....................................................................... Özütleme (Ekstraksiyon) Deneyi ................................................................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. Dam›tma (Distilasyon) .................................................................................. Basit Dam›tma (Normal Dam›tma) ....................................................... Ayr›msal (Fraksiyonlu) Dam›tma .......................................................... Vakumda Dam›tma ................................................................................. Su Buhar› Dam›tmas› ............................................................................. Dam›tma (Distilasyon) Deneyleri ................................................................. Basit Dam›tma Deneyi ............................................................................ Ayr›msal (Fraksiyonlu) Dam›tma Deneyi .............................................. Vakumda Dam›tma Deneyi .................................................................... Su Buhar› Dam›tmas› Deneyi ................................................................. KURUTMA...................................................................................................... Kat› Maddelerin Kurutulmas›........................................................................ S›v› Maddelerin Kurutulmas› ....................................................................... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Yaflam›n ‹çinden............................................................................................ Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ...............................................
51 52 53 53 53 54 54 55 55 56 56 57 57 57 58 58 58 59 60 60 60 60 60 60 61 62 64 64 64 64 65 65 66 66 68 69 70 70 71 72 73 74 74 74 75 76 77 78 78 79
v
‹çindekiler
Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas› ......... 80 MADDEN‹N ÖZELL‹KLER‹NE GENEL BAKIfi .............................................. KÜTLEN‹N KORUNUMU DENEY‹ ............................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i .......................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... MADDEY‹ F‹Z‹KSEL VE K‹MYASAL ÖZELL‹KLER‹NDEN YARARLANARAK TANIMA ........................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... KATI VE SIVILARIN YO⁄UNLU⁄UNUN BEL‹RLENMES‹........................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i .......................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... ER‹ME VE KAYNAMA NOKTALARININ BEL‹RLENMES‹ ............................ Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... B‹R MADDEN‹N ÇÖZÜNÜRLÜ⁄ÜNÜN BULUNMASI VE SICAKLI⁄IN ÇÖZÜNÜRLÜ⁄E ETK‹S‹ ............................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m .................................................................................... Yaflam›n ‹çinden............................................................................................ Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ...............................................
83 84 84 84 85 85 85 86 86 86 87 87 88 88 88 89 89 89 89 90 91 92 93 94 94 95
Kimyasal Hesaplamalar........................................................... 96 G‹R‹fi .............................................................................................................. Atom Kütlesi .................................................................................................. Mol ................................................................................................................. Mol Kütlesi..................................................................................................... Bilefliklerin Yüzde Bileflimi........................................................................... Basit Formülün Belirlenmesi ........................................................................ Yakma Analizi ile Basit Formülün Belirlenmesi.................................... Molekül Formülünün Belirlenmesi............................................................... Stokiyometrik Hesaplamalar ......................................................................... Kütle-Kütle Dönüflümleri ............................................................................. S›n›rlay›c› Bileflen .......................................................................................... Tepkime Verimi............................................................................................. SODYUM B‹KARBONATIN ISIL BOZUNMA TEPK‹MES‹NDEK‹ MOL ‹L‹fiK‹LER‹N‹N VE TEPK‹ME VER‹M‹N‹N BEL‹RLENMES‹................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum .......................................................................................
4. ÜN‹TE
81 82 82 82 82 83
97 98 99 99 99 100 100 100 101 101 102 102
103 103 103 104 104
5. ÜN‹TE
vi
‹çindekiler
POTASYUM KLORATIN FORMÜLÜNÜN BEL‹RLENMES‹ VE POTASYUM KLORAT-POTASYUM KLORÜR KARIfiIMININ KÜTLE B‹LEfi‹M‹N‹N ANAL‹Z‹ ..................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... H‹DRAT ‹ÇEREN BaCl2×H2O’UN FORMÜLÜNÜN BEL‹RLENMES‹............ Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... MAGNEZYUM OKS‹T‹N FORMÜLÜNÜN BEL‹RLENMES‹ .......................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Yaflam›n ‹çinden ........................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ...............................................
6. ÜN‹TE
105 105 106 106 107 108 108 109 109 109 110 111 111 111 112 113 114 115 115 116 117
Gazlar ve S›v›lar....................................................................... 118 G‹R‹fi .............................................................................................................. Bas›nç............................................................................................................. S›cakl›k........................................................................................................... Hacim ............................................................................................................ BOYLE YASASI: GAZLARIN HACM‹ ÜZER‹NE BASINCIN ETK‹S‹N‹N ‹NCELENMES‹ ............................................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... CHARLES VE GAY-LUSSAC YASALARI: GAZIN SAB‹T BASINÇTA HAC‹M-SICAKLIK VE SAB‹T HAC‹MDE BASINÇ-SICAKLIK ‹L‹fiK‹LER‹N‹N ‹NCELENMES‹....................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i .......................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... B‹R GAZIN MOLAR HACM‹N‹N BEL‹RLENMES‹ ........................................ Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i .......................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... UÇUCU B‹R SIVININ MOL KÜTLES‹N‹N BEL‹RLENMES‹ .......................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i .......................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ........................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... Özet .............................................................................................................. Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Yaflam›n ‹çinden............................................................................................
119 119 120 120
120 123 123 123 124 124 126 126 126 127 127 128 128 128 130 130 132 132 132 133 134 135 136
vii
‹çindekiler
Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 136 S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 137 Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 137
Çözeltiler .................................................................................. 138 ÇÖZELT‹LERLE ‹LG‹L‹ TEMEL KAVRAMLAR............................................... Çözünme........................................................................................................ Çözünürlü¤e Etki Eden Faktörler................................................................. Çözelti Deriflimleri......................................................................................... Kütle Yüzdesi (%) ......................................................................................... Mol Kesri (X) ................................................................................................. Molarite (M) ................................................................................................... Molalite (m) ................................................................................................... ÇÖZELT‹ HAZIRLAMA .................................................................................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ...................................................................................... TUZLARIN ÇÖZÜNÜRLÜ⁄ÜNÜN TAY‹N‹ VE SICAKLI⁄IN ÇÖZÜNÜRLÜ⁄E ETK‹S‹ ............................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i .......................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... AS‹T-BAZ T‹TRASYONU............................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i .......................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sirkenin Titrasyonu ................................................................................. Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... DONMA NOKTASI ALÇALMASI YÖNTEM‹ ‹LE MOL KÜTLES‹ TAY‹N‹ ... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i .......................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... SPEKTROFOTOMETR‹K YÖNTEMLE DENGE SAB‹T‹N‹N BEL‹RLENMES‹............................................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Yaflam›n ‹çinden............................................................................................ Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ...............................................
147 147 148 148 148 149 150 150 151 151 151 152 153 153 153 154 154 155 155 157 158 159 160 161 161 162
Elektrokimya ........................................................................... 164 ELEKTROK‹MYAYA G‹R‹fi............................................................................ AKT‹FL‹K ....................................................................................................... Metallerin ‹ndirgenme-Yükseltgenme E¤ilimleri Deneyi ............................ Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. ELEKTROL‹Z HÜCRES‹ .................................................................................
7. ÜN‹TE
139 140 140 141 142 142 143 145 146 146 146 147
165 166 167 167 167 167 168 168
8. ÜN‹TE
viii
‹çindekiler
Suyun Elektrolizi Deneyi .............................................................................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i ..................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. Elektroliz ile Bak›r Kaplama Deneyi............................................................ Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. Elektroliz ile Nikel Kaplama Deneyi............................................................ Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. GALVAN‹ HÜCRES‹ (P‹L‹) ............................................................................ Volta Pili Deneyi ........................................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. Kurflun-Asit Akümülatörü Deneyi ................................................................ Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................ Deriflim Pilleri Deneyi................................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deney Düzene¤i .................................................................................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Yaflam›n ‹çinden ........................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar..................................................................................
9. ÜN‹TE
169 169 170 170 170 170 171 171 171 171 172 172 172 172 172 173 175 175 175 175 176 176 177 177 177 177 177 178 178 179 179 180 182 183 183 184 184
Kimyasal Kinetik ...................................................................... 186 TEPK‹ME HIZI ............................................................................................... Tepkime H›z›n› Etkileyen Etmenler ............................................................. H›z Yasalar› ve Tepkime Derecesi............................................................... S›cakl›¤›n Tepkime H›z›na Etkisi: Arrhenius Eflitli¤i ............................. ‹YODÜRÜN PEROKS‹D‹SÜLFAT ‹LE YÜKSELTGENME TEPK‹MES‹ K‹NET‹⁄‹N‹N ‹NCELENMES‹: REAKTANT DER‹fi‹M‹N‹N TEPK‹ME HIZINA ETK‹S‹ .............................................................................................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... α,α'-AZOB‹S‹ZOBUT‹RON‹TR‹L‹N (AIBN) ISISAL BOZUNMA TEPK‹MES‹ K‹NET‹⁄‹N‹N ‹NCELENMES‹: TEPK‹ME HIZINA SICAKLI⁄IN ETK‹S‹....................................................................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i ..........................................................................................
187 188 189 193
193 194 194 195 196 197 198 198
ix
‹çindekiler
Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... TEPK‹ME HIZINA REAKTANT TÜRÜNÜN ETK‹S‹...................................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... TEPK‹ME HIZINA KATAL‹ZÖRÜN ETK‹S‹ .................................................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler............................. Deney Düzene¤i............................................................................................ Deneyin Yap›l›fl› ............................................................................................ Sonuçlar ve Yorum ....................................................................................... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Yaflam›n ‹çinden............................................................................................ Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ...............................................
198 200 200 200 200 200 201 201 202 202 202 203 204 205 207 208 208 209
Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-II ................................... 210 KROMATOGRAF‹ .......................................................................................... Kromatografik Yöntemlerin S›n›fland›r›lmas›............................................... Gaz Kromatografisi (GC) ........................................................................ Yüksek Performansl› S›v› Kromatografisi (HPLC) ................................. Süperkritik Ak›flkan Kromatografisi (SFC) ............................................. ‹yon Kromatografisi (IC)......................................................................... Jel Geçirgenli¤i Kromatografisi (GPC) .................................................. Kromatografide Etkin Olan Mekanizmalar .................................................. Kromatografide Çözücü Seçimi .................................................................... KA⁄IT KROMATOGRAF‹S‹ ......................................................................... Ka¤›t Kromatografisi ile Mürekkep Analizi.................................................. Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. ‹NCE TABAKA KROMATOGRAF‹S‹ ............................................................. ‹nce Tabaka Kromatografisi ile ‹ndikatörlerin Analizi ............................... Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. KOLON KROMATOGRAF‹S‹......................................................................... Kolonun Haz›rlanmas› .................................................................................. Kolon Kromatografisi ile Bitki Pigmentlerinin Ayr›lmas›............................ Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler....................... Deneyin Yap›l›fl› ...................................................................................... Sonuçlar ve Yorum ................................................................................. Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Yaflam›n ‹çinden ........................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ...............................................
211 212 212 213 213 213 213 214 215 216 216 217 217 219 219 220 220 221 223 224 224 225 225 226 227 228 229 230 230 231 231
Sözlük ................................................................................... 233 Dizin ...................................................................................... 239
10. ÜN‹TE
x
Önsöz
Önsöz Günümüzde bilgiye ulaflman›n özellikle internet arac›l›¤› ile çok kolay gerçekleflmesi, bilimin son y›llarda inan›lmaz bir h›zla ilerlemesine yol açmaktad›r. Bilgiye ulaflmak kolay olmas›na karfl›n, çok fazla bilgi varl›¤› da ö¤renme sürecinde zaman zaman sak›ncalar do¤urmaktad›r. Bu kitap, ö¤rencilerin kendi kendilerine okuduklar›nda konular› kolayl›kla anlay›p ö¤renmeleri sa¤layan özellikte tasarlanm›flt›r. Kitap, ö¤rencilerin günlük yaflamdaki gözlemlerine ve laboratuvar deneylerine dayanarak kimyan›n temel kavramlar›n› kolayca alg›lamas›n› sa¤lamaya ve kimya ö¤renmeyi ö¤renci aç›s›ndan çekici hale getirmeye yönelik olarak haz›rlanm›flt›r. Kitap içeri¤inin belirlenmesinde, birinci s›n›f ö¤rencilerinin öz ve yal›n bilgilerle donat›lmas› ilkesi dikkate al›nm›flt›r. Üniversitelerin Fen, Fen-Edebiyat, Mühendislik, Eczac›l›k ve E¤itim Fakültelerinin ve Meslek Yüksekokullar›n›n baz› bölümlerinde ö¤renciler ilk y›llar›nda Kimya Laboratuvar› Teknikleri ile karfl›laflmaktad›r. Kimya Laboratuvar› Teknikleri dersi kapsam›nda kaleme al›nan bu kitapta; öncelikle kimya laboratuvar› için son derece önemli olan kimya laboratuvar›nda uyulacak kurallar ve laboratuvarda al›nmas› gereken güvenlik önlemleri detayl› bir flekilde aç›klanmakta (Ünite 1), daha sonra bir Kimya Laboratuvar›’nda bulunmas› gereken madde ve malzemeler tan›t›lmakta (Ünite 2), kimya laboratuvarlar›n›n vazgeçilmezlerinden olan ay›rma yöntemlerine Ünite 3 ve 10’da detayl› olarak de¤inilmekte ve bu üniteden itibaren de (Ünite 4-9) genel kimya düzeyinde verilen kuramsal bilgilere ek olarak her ünitede en az dört tane olmak üzere kuramsal bilgiler deneylerle desteklenmektedir. Kitab›n ilk üç (Ünite 1-3) ve son (Ünite 10) bölümünün iyi ö¤renilmesi durumunda, ö¤rencilerin, Ünite 4-9 aras›nda yer alan laboratuvar deneylerini büyük bir zevkle yapaca¤› düflüncesindeyim. Ünitelerde aktar›lan kuramsal bilgiler, uygulamaya yönelik laboratuvar deneyleri ile pekifltirilmeye çal›fl›lm›flt›r. Her ünitenin bafllang›c›nda maddeler halinde s›ralanan Amaçlar›m›z ile ö¤rencinin üniteyi belirli bir düzende okumas› gerekti¤i vurgulanmaya çal›fl›lm›flt›r. Her ünitenin bafl›nda yer alan Anahtar Kavramlar ile ö¤rencinin o ünitede geçen en önemli terimleri bir ç›rp›da görebilmesi amaçlanm›flt›r. Her ünitede çok say›da Dikkat ikonu kullan›larak ö¤rencinin konu üzerine ilgisinin yo¤unlaflmas› sa¤lanmaya çal›fl›lm›flt›r. Ünitelerde S›ra Sizde çal›flmalar› ve baz› ünitelerde buna ek olarak Örnek problemler ve çözümleri verilmifltir. S›ra Sizde çal›flmas› ile ö¤renilen kuramsal bilgilere geri dönülmekte ve bu bilgilerin soru çözümünde kullan›lmas› istenmektedir. Ünitelerin içindeki yan sütunlarda, ifllenen konu aç›s›ndan son derece önemli olan kavramlar Yana Ç›kma fleklinde vurgulanmaktad›r. Ünitelerin sonuna do¤ru her ünitede k›sa bir özet verilmifl ve özet haz›rlanmas›nda ünite bafllang›c›nda verilen Amaçlar›m›za uygun bir s›ra izlenerek ünitede geçen can al›c› terimler ve bilgiler özetlenmifl ve böylece ö¤rencinin ünite ile ilgili bilgileri özet fleklinde edinmesinin sa¤lanmas› düflünülmüfltür. Kendimizi S›nayal›m bafll›¤›nda ise çoktan seçmeli sorularla ö¤rencinin ünite boyunca ö¤rendi¤i bilgiler k›saca s›nanmaya çal›fl›lm›flt›r. Ünitelerin sonuna do¤ru yer alan Yaflam›n ‹çinden bafll›kl› çal›flmalarda ö¤rencinin günlük yaflant›s›nda karfl›laflabilece¤i olaylarla kimya aras›nda iliflki kurmas› amaçlanm›flt›r. Ünitelerde bol miktarda kaynak kitaba ve Internet adresine yönlendirme yap›lm›fl ve Ünitelerin bitiminde de Yararlan›labilecek ve Baflvurulabilecek Kaynaklar liste halinde verilmifltir.
Önsöz
Kitab›n yaz›larak bas›ma haz›rlanmas›; Editör, Yazarlar, Kimya Bölümü Ö¤retim Elemanlar›, Teknisyenleri ve Lisansüstü Ö¤rencileri, Ö¤retim Tasar›m› ve Grafik Tasar›m› Ekibinden oluflan genifl bir tak›m›n çal›flmas› ile gerçeklefltirilmifltir. Bu çal›flmalar›n etkinlikle sürdürülebilmesi için gerekli ortam› sa¤layan ve bizleri teflvik eden Anadolu Üniversitesi Rektörü Prof.Dr. Fevzi SÜRMEL‹ ve Aç›kö¤retim Fakültesi Dekan› Prof.Dr. Ayd›n Ziya ÖZGÜR baflta olmak üzere, de¤erli Yazarlara, Kimya Bölümü Ö¤retim Elemanlar›na, Teknisyenlerine ve Lisansüstü Ö¤rencilerine, Bölüm Koordinatörü Prof.Dr. Hayrettin TÜRK’e, bir çok kayna¤› edinmemize yard›mc› olan Prof.Dr. Alaattin GÜVEN'e, Ö¤retim Tasar›mc›s› Yard.Doç.Dr. Hasan ÇALIfiKAN’a ve yard›mc›s› Lisansüstü Ö¤rencisi Kadriye KOBAK’a, Dizgi ve Grafik Tasar›m Ekiplerine ve tüm di¤er katk› sa¤layanlara teflekkür eder, de¤erli ö¤rencilere baflar›lar dilerim.
Editör Doç.Dr. Adnan ÖZCAN
xi
1
K‹MYA LABORATUVARI TEKN‹KLER‹
Amaçlar›m›z
N N N N N N
Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Bilim, laboratuvar, deney ve kimya terimlerini tan›mlayabilecek, Deney sonuçlar› ile kuram› iliflkilendirebilecek, Laboratuvar kurallar›n› ve laboratuvar güvenli¤inin önemini ifade edebilecek, Tehlikeli kimyasallar›n sembollerini tan›mlayarak, sembollerin anlamlar›n› aç›klayabilecek, Laboratuvar kazalar›n› ve kazalar›n önlenmesi için al›nacak tedbirleri aç›klayabilecek, Deney sonuçlar›n› yorumlay›p rapor haline getirebileceksiniz.
Anahtar Kavramlar • • • •
Deney Kimya Güvenli çal›flma Laboratuvar kazalar›, önlemler ve ilkyard›m
• • • •
Laboratuvar Laboratuvar kurallar› Tehlike sembolleri ve anlamlar› De¤erlendirme ve rapor haz›rlama
‹çerik Haritas›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
• G‹R‹fi • K‹MYA LABORATUVARLARINDA UYULMASI GEREKEN KURALLAR VE GÜVENL‹ ÇALIfiMA • K‹MYASALLARLA ‹LG‹L‹ TEHL‹KE SEMBOLLER‹ VE SEMBOLLER‹N ANLAMLARI • LABORATUVAR KAZALARI VE ÖNLENMES‹ ‹Ç‹N ALINMASI GEREKEN TEDB‹RLER • LABORATUVAR ÇALIfiMALARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹ VE DENEY RAPORUNUN HAZIRLANMASI
Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar G‹R‹fi Çevremizde meydana gelen olaylar› gözleme, gözlem sonucu elde edilen bilgileri biriktirip s›n›flama ve düzenliliklerini araflt›r›p, bunlardan gerçeklere ve deneysel yöntemlere dayanarak yasalar ç›kartmaya çal›flan düzenli bilgi a¤› bilim olarak tan›mlan›r. Bilimin tan›m› gere¤i gerçeklefltirilen çal›flma düzenine bilimsel çal›flma denir. Bilimsel çal›flmalardan elde edilen sonuçlar›n, di¤er bilim insanlar›na ulaflt›r›lmas› da bilimin geliflmesi aç›s›ndan son derece büyük önem tafl›maktad›r. Bir bilimsel çal›flma genellikle bir gözleme, deneye ve kurama dayan›r.
Bilim; gözleme, bilgileri s›n›flamaya, gerçeklere ve deneysel yöntemlere dayan›r.
Gözlem Her bilimsel çal›flma gözlemle bafllar, fakat burada de¤inilen gözlem, göz ile bakmaktan daha derin bir anlam tafl›maktad›r. Gözlem yapan kifli olay›n ayr›nt›lar›n› ve koflullar›n› ortaya koyacak kadar dikkatli olmal›d›r. Gözlem; sab›r, dikkat, beceri ve deneyim isteyen bir özelliktir.
Deney Gözlem; izlenen olaya etki eden koflullardan en az biri denetlenerek, di¤er bir deyiflle, istendi¤i zaman sabit tutularak, istendi¤i zaman tekrarlanabilirse, oldukça iyi sonuçlar al›n›r. Koflullardan biri veya birkaç› denetlenerek yap›lan gözlemlere denetimli gözlemler denir. Bu tür gözlemler ancak laboratuvarlarda gerçeklefltirilir. Denetimli gözlemler deneylerle yak›ndan iliflkilidir. Bilimsel çal›flmalarda deney sonuçlar› oldukça önemlidir. Bilimsel kuramlar›n ço¤u, deneysel sonuçlara dayan›larak kurulur ve gelifltirilir. Bilimsel çal›flmalar›n as›l amac› olaylar aras›ndaki düzenliliklerin araflt›r›lmas›d›r. Düzenlilikler; yasa, model, kuram veya prensip ile iliflkilidir. Do¤rudan deney sonuçlar›na dayanan düzenliliklere yasa, deneye dayanmayan soyut bir düzenlili¤e de model, kuram veya prensip denir. Yukar›da de¤inildi¤i gibi bir bilimsel çal›flma, farkl› bilim dallar›ndan yararlan›larak gerçeklefltirilir. Bu bilim dallar›ndan birisi olan kimya fen bilimlerinde yer al›r. Gerçekte kimya, do¤al bilimler gibi deneysel çal›flmalarla çok s›k› bir iliflki halindedir. Laboratuvarlarda gerçeklefltirilen deneysel çal›flmalarda; ö¤rencinin bir yandan deneysel sonuçlar ile kuram aras›nda iliflki kurmas› sa¤lan›r, di¤er yandan da özel-
Laboratuvar; gözlemlerin yap›ld›¤› uygun donan›ml› mekanlara denir. Belli bir amaca göre yap›lan denetimli gözlemlere deney ad› verilir.
Kimya; maddenin yap›s›n›, bileflimini ve bilefliminde meydana gelen de¤iflimleri kuramsal ve deneysel olarak inceleyen bilim dal› olarak tan›mlan›r.
4
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
likle ilk kez laboratuvara gelen ö¤rencilere araflt›rma, gözlem ve basit deney yöntemlerinin ö¤retilmesi ile deney becerilerinin kazand›r›lmas› amaçlan›r. SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
1
Ü fi Ü N E L ‹ M K‹MYADLABORATUVARLARINDA UYULMASI D Ü fi Ü N E L ‹ M GEREKEN KURALLAR VE GÜVENL‹ ÇALIfiMA
D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M
Kimya laboratuvarlar›nda düzenli ve dikkatli bir çal›flma için uyulmas› gereken baS O R U S O R U z› kurallar vard›r. Ö¤rencilerin bu kurallara titizlikle uymas› laboratuvarlar›n güvenli bir çal›flma mekan› olmas›na yol açar. Tüm güvenlik önlemleri al›nd›¤›nda ve D‹KKAT deneysel yöntem D ‹ K K A ve T deneyin yap›l›fl› tam olarak kavrand›¤›nda, bir kimya laboratuvar› en az di¤er derslerin verildi¤i bir s›n›f kadar güvenli hale gelir. LaboratuvarSIRA S‹ZDE larda dikkatsizlik laboratuvar kazalar›na yol açabilir ve bu kazalar sizin veya ayn› SIRA S‹ZDE grupta beraber çal›flt›¤›n›z arkadafl›n›z›n yaralanmas›na sebep olabilir. Özetle; kimya laboratuvarlar›nda AMAÇLARIMIZ güvenli bir çal›flma için afla¤›da de¤inilecek baz› kurallara AMAÇLARIMIZ uyulmas› gerekir.
S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ
N N N N
K ‹ T A P Kimya laboratuvarlar›nda uyulacak kurallarla ilgili olarak Berlow ve Routh’un (1982) “LaK ‹ T A P boratory Manual for Introduction to the Chemistry of Life”, Bilgiç ve arkadafllar›n›n (1986) “Genel Kimya Laboratuvar Teksiri”, Kenkel’in (2000) “Chemistry-An Industry-Based LaboT E L E VVorobyova ‹ZYON ratory Manual”, ve arkadafllar›n›n (1987) “Practical Inorganic Chemistry” Çev. TELEV‹ZYON G. Leib, (Spitsyn, V.I. (Ed.)) kitaplar› incelenebilir.
K ‹ T A P K ‹ T A P
TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON
Laboratuvarlarda uyulmas› ‹ N T E Rkurallar, NET gereken ‹ N T E R N Esorumlusu T laboratuvar taraf›ndan laboratuvar yönergesi olarak haz›rlanmal› ve laboratuvarda bütün ö¤rencilerin ve di¤er laboratuvar çal›flanlar›n›n görebilece¤i SIRA S‹ZDEbir yere as›lmal›d›r.
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
SIRA S‹ZDE ‹ster yasa isterse model, kuram veya prensip olsun, hepsinin ortak amac› nedir?
• Laboratuvarda deney süresince kimyasallar›n dökülmesinden vb. olaylardan ‹NTERNET ‹ N T E R N E T korunmak için kimyasallardan kolayca etkilenmeyen ve kolayca alev almayan beyaz renkli, tercihen pamuklu kumafltan dikilmifl olan laboratuvar önlü¤ü ve uzun pantolon giyilmelidir. Kolay alev alan elbiseler tercih edilmemelidir. Kolye, bilezik, zincir vb. aksesuarlar tak›larak laboratuvara gelinmemelidir. Kimyasallar›n dökülmesinden, cam malzemelerin düflmesinden vb. SIRA S‹ZDE laboratuvar kazalar›ndan korunmak için laboratuvarda kapal› ayakkab› giyilmeli, sandalet vb. tür aç›k ayakkab›lar asla giyilmemelidir. Ayr›ca laboratuvarlarda deneyler s›ras›nda laboratuvarlar için özel olarak üretilmifl olan D Ü fi Ü N E L ‹ M koruyucu laboratuvar gözlü¤ü tak›lmal›d›r. Kontakt lens veya günlük yaflant›m›zda kulland›¤›m›z s›radan gözlükler; s›çrama, patlama ve cam k›r›klar›S O R U na karfl› gözlerimizi koruyamad›¤›ndan dolay› asla kullan›lmamal›d›r. D‹KKAT Kimya laboratuvarlar›nda çal›fl›rken her zaman beyaz, pamuklu kumafltan laboratuvar önlü¤ü giyilmeli, özel tasarlanm›fl koruyucu gözlük tak›lmal›, laboratuvar eldiveni ve kapal› ayakkab› giyilmelidir. SIRA S‹ZDE
N N
• Ö¤renciler laboratuvara gelmeden önce o gün yap›lacak olan deneyle ilgili ön AMAÇLARIMIZ bilgi edinmeli, deneyin amac›n› ve yap›l›fl›n› ö¤renmelidir. Deney hakk›nda hiçbir bilgisi olmadan laboratuvara gelen ö¤renciler zaman zaman tehlikeli laboratuvar kazalar›na yol açabilmektedirler. K ‹ T A P • Laboratuvar çal›flmalar›n›n son derece önemli oldu¤u ak›ldan ç›kar›lmamal›, deneylerde oldukça titiz, ciddi ve dikkatli olunmal› ve laboratuvara geç gelinmemelidir. Ö¤renciler laboratuvarda asla koflmamal›, sandalye veya taTELEV‹ZYON
‹NTERNET
5
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
burelerin üstüne ç›kmamal› ve bankonun üstüne oturmamal›d›r. Potansiyel toksik veya zararl› kimyasallarla çal›fl›l›rken mutlaka laboratuvar eldiveni giyilmeli, ayr›ca s›cak malzemeleri ve aletleri tutmak gerekti¤inde ›s›y› iletmeyen eldiven kullan›lmal›d›r. Deneyden önce laboratuvar sorumlu taraf›ndan deneyle ilgili olarak yap›lacak olan aç›klamalar dikkatle dinlenmelidir. Ayr›ca laboratuvarda ö¤renciler laboratuvar sorumlusu olmadan kendi bafllar›na S‹ZDE asla çal›flmamal›d›rlar. Sadece o gün yap›lmas› planlananSIRA deney yap›lmal› ve baflka bir deney yap›lmamal›d›r. Deney s›ras›nda olabilecek aksamalar veya deneyin beklenildi¤i gibi sürmedi¤i düflünülüyorsa bu durum hemen laboD Ü fi Ü N E L ‹ M ratuvar sorumlusuna iletilmeli ve birlikte çözümler üretilmelidir. • Laboratuvarda her ö¤renci kendi deneyi ile ilgilenmeli, flaka ve gürültü yaS O R U p›lmamal› ve laboratuvardaki di¤er ö¤renciler rahats›z edilmemelidir.
Banko, laboratuvarlarda deneylerin gerçeklefltirildi¤i çal›flma masas› olarak adland›r›lmaktad›r.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D ‹ K K A Thiç bir flekilKimya laboratuvarlar›nda oldukça titiz, ciddi çal›fl›lmal›, dikkatli olunmal›, de koflmamal›, flaka vb. olaylar yap›lmamal›d›r.
SIRA S‹ZDE
D‹KKAT
N N
• Laboratuvara gelirken her ö¤renci yan›nda spatül, pens, cetvel, veri ve deney defterleri ve temizlik bezi bulundurmal›d›r. AMAÇLARIMIZ
Laboratuvarlarda çal›fl›l›rken neden uzun saçlar toplanmal›d›r?
SIRA S‹ZDE
2
K ‹ T A P
• Ö¤renciler hiçbir zaman beherleri, balonlar›, mezürleri vb. cam malzemeleD Ü fi Ü N E L ‹ M ri ve ayr›ca çözeltileri içeren reaktif fliflelerini bankonun kenar›na koymamal›d›rlar, çünkü kenardan bunlar kolayca düflüp istenmeyen laboratuvar kaTSIRA ESL EOVS‹ZDE R‹ ZUY O N zalar›na yol açabilirler. • Laboratuvarlarda hiçbir zaman bir fley yenilip içilmemeli, kimyasal madde ve D DÜ fi‹ ÜK NK EALT‹ M çözeltilere elle dokunulmamal› ve bunlar›n tad›na asla bak›lmamal›d›r. Labo‹ N T E R N E T ratuvarlarda ve laboratuvarlar›n bulundu¤u koridorda hiçbir zaman sigara içilmemelidir. Bir maddenin koku tan›mlamas›; kab›n üzerinden S O S‹ZDE R U elle hafifçe SIRA yellenerek buruna gönderilen bir miktar buhar›n kokusunun hissedildi¤i uzakl›¤a kadar yaklafl›larak yap›lmal›, buhar asla do¤rudan solunmamal›d›r. D‹KKAT AMAÇLARIMIZ • Laboratuvarlarda güvenlik için güvenlik ekipmanlar›n›n (göz y›kama seti, dufl, yang›n söndürücüler, yang›n battaniyesi, yang›n hortumu, acil ç›k›fllar, S‹ZDE çeker ocak, gaz maskesi, ilkyard›m dolab›, telefon vb.)SIRA yerleri bilinmeli ve K ‹ T A P iflleyiflleri hakk›nda ö¤rencilere bilgi verilmelidir. Ayr›ca bir kimya laboratuSIRAvericiler, S‹ZDE var›nda; tehlike an›nda acil yanan sönen lambalar, sinyal yang›n AMAÇLARIMIZ alarm›, ilkyard›m seti ve acil ç›k›fl plan› bilgileri bulunmal›d›r. LaboratuvarTELEV‹ZYON daki en küçük kaza bile hemen laboratuvar sorumlusuna bildirilmelidir. D Ü fi Ü N E L ‹ M ‹ T Adikkatle P • Bir kimyasal› kullanmadan önce reaktif kab› üzerindeki Ketiket okunmal›, bilinmeyen madde kesinlikle kullan›lmamal› ve do¤ru kimyasal›n kulla‹ NST EO RRN UEvb. T gibi cam n›ld›¤›ndan emin olunmal›d›r. Reaktif fliflelerine pipet, damlal›k
N N
N N
TELEV‹ZYON
SIRA S‹ZDE K ‹ T A P D Ü fi Ü N E L ‹ M
T SIRA E L E V S‹ZDE ‹ZYON S O R U D ÜD fi‹ ÜK NKEALT‹ M
‹NTERNET S O S‹ZDE R U SIRA D‹KKAT AMAÇLARIMIZ
SIRA S‹ZDE K ‹ T A P SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON D Ü fi Ü N E L ‹ M K ‹ T A P ‹ NST EORRN EU T D‹KKAT
N N
Bir kimyasal›n etiketi üzerindeki detayl› bilgi için http://www.sigma-aldrich.com vb. bir SIRA ‹ N T E RS‹ZDE NET adresi kullanabilirsiniz.
K ‹ T A P
AMAÇLARIMIZ
TELEV‹ZYON
Kimya laboratuvar›nda reaktif flifleleri üzerindeki etiket dikkatle okunmal›d›r. D‹KKAT
AMAÇLARIMIZ
SIRA S‹ZDE
‹SIRA N T E RS‹ZDE NET
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
6
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kat›lar› tartmak için terazi, s›v›lar› ölçmek için ise mezür veya pipet gibi cam malzemeler kullan›l›r.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M R U S O S‹ZDE SIRA
Laboratuvarlarda cildinize veya k›yafetlerinize s›çrayan zararl› kimyasallar bol D ‹ K K gözünüze, AT D Ü fi Ü N E L ‹ M su ile y›kanmal›d›r. Kimyasal bulaflan önlük hemen ç›kart›lmal›d›r. Zehirli, kötü kokulu maddeler, buharlaflan SIRA S‹ZDE asitler ve asidik çözeltiler ile çal›fl›rken mutlaka çeker ocak (Çeker S O R U ocak kullan›m› için Ünite 2’ye bak›n›z.) kullan›lmal›d›r.
D‹KKAT D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE S O R U AMAÇLARIMIZ D‹KKAT SIRA S‹ZDE K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON
N N
AMAÇLARIMIZ Deriflik asitlerden asit çözeltileri haz›rlan›rken, asit suya eklenmeli, asla aside D ‹ K K A seyreltik T su eklenmemelidir.
N N
‹NTERNET TELEV‹ZYON
‹NTERNET
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
SIRA S‹ZDE K ‹ T A P
• Laboratuvarda banko üzerinde bek kullanarak bir deney tüpünün içindeki çözeltiyi ›s›t›rken, tüpün aç›k a¤z›n› kendinizden ve grubunuzdaki di¤er AMAÇLARIMIZ arkadafllar›n›zdan uzak tutmal›s›n›z. Asidik ve bazik çözeltilerin ›s›tma iflleTELEV‹ZYON mi mutlaka çeker ocak içinde gerçeklefltirilmelidir. Laboratuvar terk edilmeden önce herhangi bir ›s›tma iflleminde kullan›lm›fl olan bek veya K ‹ T A P elektrikli ›s›t›c›lar (Bek ve elektrikli ›s›t›c›lar için Ünite 2’ye bak›n›z.) mutTERNET laka‹ Nkapat›lmal›d›r. • Cam borular› ve termometreleri t›palar›n içerisine geçirirken, önce t›pa, TELEV‹ZYON cam boru veya termometre gliserin veya vazelinle nemlendirilmelidir. Ellerin korunmas› için cam boru, t›pa veya termometre yumuflak bir bezle tutulmal›d›r (Cam borular›n ve termometrelerin t›palar›n içerisine geçirilT E Rilgili N E T daha detayl› bilgiyi Ünite 2’de bulabilirsiniz.). mesi‹ N ile • Ö¤renciler, ›s›t›lan veya içerisinde gerçekleflen kimyasal tepkimenin çok h›zl› oldu¤u kaplar›n bafl›ndan deney süresince hiçbir flekilde ayr›lmamal›d›r. • Sodyum gibi alkali metallerle çal›fl›rken bu metaller sudan uzak tutulmal›d›r.
K ‹ T A P
SIRA S‹ZDE
malzemeler asla dald›r›lmamal›d›r. Deneyde kullan›lacak olan reaktifler flifleden; tüp, beher ve balon gibi kaplara ak›t›larak al›nmal›d›r. E¤er deneyde kullan›lacak kimyasal kat› ise tartmak için laboratuvar terazisi kullan›lmal›d›r. Tart›m s›ras›nda spatül kullan›lmal› ve deneyde belirtilen miktardan daha fazla madde kaptan al›nmamal›, e¤er artan madde olursa reaktif kab›na tekrar konulmamal›d›r. Kullan›lacak kimyasal s›v› ise bir mezür veya pipet SIRAamaçl› S‹ZDE olarak kullan›lmal›d›r (Terazi kullan›m›, spatül, mezür ve piölçüm pet için Ünite 2’ye bak›n›z.). • Laboratuvarda deney s›ras›nda ellerinize, gözlerinize, üzerinize veya çal›flt›D Ü fi Ü N E L ‹ M ¤›n›z bankoya deriflik asit, baz veya baflka bir afl›nd›r›c› kimyasal madde dökülürse hemen bol su ile eller ve gözler y›kanmal›, bu tür reaktiflerin dökülSbanko O S‹ZDE R U da hemen temizlenmelidir. SIRA dü¤ü
3
Sodyum metali çok reaktif maddeler neden sudan uzak tutulmal›d›r? SIRAgibi S‹ZDE • Deneyler s›ras›nda kesilmifl, k›r›lm›fl ve çatlak cam malzemeler asla kullan›lD Ü fi Ü N E L ‹ M mamal›, deneyde kullan›lacak olan her türlü cihaz, cam malzeme vb. gereçlerin temiz olmas›na dikkat edilmeli ve o günkü deney tamamland›ktan sonS O R Uyap›ld›¤› banko ve kullan›lan gereçler laboratuvar› terk etmeden ra deneyin önce mutlaka temizlenmelidir. Temizlenen bu gereçler laboratuvar deposuna teslim D ‹ K Kedilmelidir. AT
N N
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar S O R U
Ö¤renciler laboratuvardan ayr›lmadan önce mutlaka sabun ve su ile y›kamal›D ‹ Kellerini KAT SIRA S‹ZDE d›rlar. SIRA S‹ZDE SIRA SIRA S‹ZDE S‹ZDE
N N
• Deney sonunda; kullan›lmayan ve at›lacak olan ka¤›tlar, çöp sepetine at›lDDÜÜfifiÜÜNNEELL‹‹MM mal›, fakat cam k›r›klar› vb. maddeler çöp sepetine veya laboratuvar içeriD Ü fi Üat›klar N E L ‹ M › ise asla AMAÇLARIMIZ sinde yerlere at›lmamal›d›r. Kat› kimyasal madde ve çözelti O R S S O R UU lavabolara ve çöp sepetine dökülmemelidir. S O R U K ‹ T A P
At›klar; kat› at›klar›n ve at›k çözeltilerin topland›¤› kaplara veya fliflelere DD‹‹KKKKkonulmal›d›r. AATT D‹KKAT
• Güvenli bir kimya laboratuvar›nda çok iyi bir havaland›rma sistemi olmaT SIRA ESIRA L E V S‹ZDE ‹S‹ZDE ZYON l›d›r. SIRA S‹ZDE • Bir laboratuvar çal›flmas› süresince gözlem ve veriler, veri defterine düzenli AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ ve anlafl›l›r bir flekilde o günün tarihi de verilerek kaydedilmelidir. ‹ Nönceki T E R N E T deneyin ra• Ö¤renciler bir sonraki laboratuvara gelirken, mutlaka bir AMAÇLARIMIZ porunu haz›rlay›p laboratuvar sorumlusuna teslim etmelidirler. KK ‹‹ TT AA PP
N N N N
‹ T A P kitab›ndaki Ed. Muhsin Zor’un Laboratuvar Uygulamalar› ve Fen Ö¤retiminde KGüvenlik (1999) D. Lale Zor taraf›ndan yaz›lm›fl olan “Kimyasallarla Güvenli Çal›flma Esaslar›” TTEELLEEVV‹‹ZZYYOONN bafll›¤› alt›nda, laboratuvarda güvenlik önlemleri ile ilgili olarak daha detayl› bilgileri TELEV‹ZYON bulabilirsiniz. ‹‹NNTThttp://www.dartmoEERRNNEETT Kimya laboratuvarlar›nda al›nacak güvenlik önlemleri ile ilgili olarak uth.edu/~chemlab/info/safety/rules.html adresinden yararlanabilirsiniz. ‹NTERNET
K‹MYASALLARLA ‹LG‹L‹ TEHL‹KE SEMBOLLER‹ VE SIRA S‹ZDE SEMBOLLER‹N ANLAMLARI Kimyasal maddelerin ve çözücülerin üzerinde birtak›m görsel uyar› iflaretleri bulunur ve bu iflaretlerden yararlanarak o kimyasal maddenin veyaD Üçözücünün e¤er bir fi Ü N E L ‹ M tehlike içeriyorsa ne tür bir tehlike tafl›d›¤›n› anlayabiliriz. Kimyasal madde kaplar›n›n ve çözücü fliflelerinin üzerlerinde en s›k karfl›lafl›lan tehlike sembolleri ve S O R U bunlar›n anlamlar› Çizelge 1.1’de özetlenmektedir. Etiketinde tehlikeli, zararl›, patlay›c›, zehirli vb. sembollerden birisi Dbulunan ‹ K K A T kimyasallarla çal›fl›rken mutlaka çeker ocak kullan›lmal›d›r. SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
N N
S O R U
7
D‹KKAT SIRA SIRA S‹ZDE S‹ZDE
SIRA SIRA S‹ZDE S‹ZDE DDÜÜfifiÜÜNNEELL‹‹MM
AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M SS OO RR UU S O R U K ‹ T A P DD‹‹KKKKAATT D‹KKAT SIRA SIRA S‹ZDE T E L E V ‹S‹ZDE ZYON
SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ ‹AMAÇLARIMIZ NTERNET KK ‹‹ TT AA PP K ‹ T A P TTEELLEEVV‹‹ZZYYOONN TELEV‹ZYON ‹‹NNTTEERRNNEETT ‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
8 Çizelge 1.1 En s›k karfl›lafl›lan tehlike sembolleri ve bunlar›n anlamlar›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Tehlike sembolü
C
Burada C, ‹ngilizce “corrosive” sözcü¤ünün bafl harfi oldu¤u için kullan›lm›flt›r.
Burada T, ‹ngilizce “toxic” sözcü¤ünün bafl harfi oldu¤u için kullan›lm›flt›r.
Burada T+, ‹ngilizce “toxic” sözcü¤ünün bafl harfi oldu¤u için, (+) ise çok anlam›nda kullan›lm›flt›r.
T
T+
N
Burada O, ‹ngilizce “oxidizing” sözcü¤ünün bafl harfi oldu¤u için kullan›lm›flt›r.
Burada E, ‹ngilizce “explosive” sözcü¤ünün bafl harfi oldu¤u için kullan›lm›flt›r.
O
E
Anlam› ve al›nmas› gereken önlem/ler Korozif (Afl›nd›r›c›): Bu sembol afl›nd›r›c› anlam›ndad›r. Canl› dokular›na zarar verir ve ciltte yanmaya yol açar. Bu sembol görüldü¤ünde al›nmas› gereken önlemler; gözler, deri ve giysiler korunmal›d›r. Buhar› solunmamal›, e¤er bir flekilde solunmuflsa hemen t›bbi yard›m al›nmal›d›r. Zehirli (Toksik): Solundu¤unda, yutuldu¤unda ve deriyle temas etti¤inde sa¤l›¤a zarar verebilir, hatta öldürücü olabilir. Bu sembol görüldü¤ünde al›nmas› gereken önlemler; insan vücudu ile temas ettirilmemeli, temas edilmiflse mutlaka t›bbi yard›m al›nmal›d›r. Uzun süreli etkisinde kal›nd›¤›nda kanserojen veya k›s›rlaflt›r›c› etkisi vard›r. Çok zehirli: Az bir miktar› solundu¤unda, yutuldu¤unda ve deriyle temas etti¤inde sa¤l›k üzerinde dikkate de¤er derecede zarar› olan ve hatta bazen ölüme neden olabilen maddelerdir. Bu sembol görüldü¤ünde al›nmas› gereken önlemler; insan vücudu ile temas ettirilmemeli, temas edilmiflse mutlaka t›bbi yard›m al›nmal›d›r. Zehirli maddelerin tafl›nmas› için bu konuda haz›rlanm›fl özel yönergelere uyulmal›d›r. Çevre için zararl›: Bu tür maddelerin ortamda bulunmas›, do¤al dengenin de¤iflmesi aç›s›ndan ekolojik sisteme (özellikle de suya veya topra¤a kar›flt›¤›nda) zarar verebilir. Bu tür maddelerin kanalizasyona, su kaynaklar›na ve topra¤a verilmemeleri sa¤lanmal›d›r. At›klar›n yok edilmeleri konusunda özel düzenlemelere uyulmal›d›r. Yükseltgeyici: Yükseltgeyici özelli¤e sahip maddeleri tan›mlamak için kullan›lan bir semboldür. Yanabilir (Örne¤in; organik peroksitler, ortamda yan›c› bir madde yokken bile patlay›c› özelli¤i olan yükseltgeyici kimyasallard›r.) maddelerle etkilefltiklerinde yang›n tehlikesini dikkate de¤er bir flekilde artt›r›rlar ve e¤er önceden ç›km›fl yang›n varsa da onun yo¤unlu¤unu artt›r›rlar. Bu sembol görüldü¤ünde yan›c› maddelerden uzak tutulma vb. gibi önlemler al›nmal›d›r. Patlay›c›: Kimyasal›n; alev, ›s›, flok ve sürtünme etkisinde kald›¤›nda patlayabilece¤i anlam›na gelir. Bu sembol görüldü¤ünde; ateflten, ›s›dan, darbeden ve sürtünmeden uzak tutulma gibi önlemler al›nmal›d›r.
9
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
F
F+
Xn
Xi
Kolay yanabilir: Parlama noktas› 21°C’nin alt›nda olan ve kolay yanabilen s›v›lar ile kolay tutuflan kat›lar bu sembolle gösterilir. Hafif bir ›s›nma ve alev etkisinde hemen yanmaya bafllarlar. Kolay yanabilen kimyasallar; ç›plak ateflten, k›v›lc›mdan ve ›s› kayna¤›ndan uzak tutulmal›d›r.
Burada F, ‹ngilizce “flammable” sözcü¤ünün bafl harfi oldu¤u için kullan›lm›flt›r.
Çok kolay yanabilir: Parlama noktas› 0°C’nin alt›nda, kaynama noktas› en fazla 35°C olan s›v›lar bu sembolle gösterilir. Normal hava bas›nc›nda ve oda s›cakl›¤›nda havada yan›c› olan gaz ve gaz kar›fl›mlar›d›r. Çok kolay yanabilen kimyasallar; ç›plak ateflten, k›v›lc›mdan ve ›s› kayna¤›ndan uzak tutulmal›d›r.
Burada F+, ‹ngilizce “flammable” sözcü¤ünün bafl harfi oldu¤u için, (+) ise çok anlam›nda kullan›lm›flt›r.
Zararl›: Solundu¤unda, yutuldu¤unda ve deriyle temas etti¤inde akut veya kronik rahats›zl›klar›n ortaya ç›kmas›na neden olur. Al›nmas› gereken önlem, insan vücudu ile temas ettirilmemelidir.
Tahrifl edici: Deri ile k›sa ve uzun süreli temas sonucu deri veya solunum yollar›nda tahrifle yol açabilir. Cilt ile temas etmeleri durumunda hassasiyet olufltururlar. Al›nmas› gereken önlemler; göz ve deriyle temas›ndan kaç›n›lmal› ve buharlar› solunmamal›d›r.
Radyoaktif madde: Bu sembol kimyasal›n radyoaktif oldu¤unu belirtir. Radyoaktif sembol tafl›yan kimyasallarla uzun süreli etkileflimler kansere yol açabilir. Küçük dozlarda etkisinde kal›nd›¤›nda; bulant› ve kusma, ishal, bazen de saçlar›n dökülmesi ve katarakta yol açmakta; uzun süreli etkisinde kal›nd›¤›nda ise ölümlere neden olabilmektedir. Biyolojik tehlike: Bu sembol tehlikeli bakteri, virüs, doku kültürü, hayvan ve insan kan›, hayvan ve insan vücut s›v›lar› için kullan›lmaktad›r.
Burada küçük “i” harfi, ‹ngilizce “irritant” sözcü¤ünün bafl harfi oldu¤u için kullan›lm›flt›r.
10
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
LABORATUVAR KAZALARI VE ÖNLENMES‹ ‹Ç‹N ALINMASI GEREKEN TEDB‹RLER Kimya laboratuvarlar›nda dikkatsiz ve denetimsiz çal›flma laboratuvar kazalar›n›n bafll›ca sebebidir. Bu tür laboratuvar kazalar›n›n en aza indirilmesi için “Kimya Laboratuvarlar›nda Uyulmas› Gereken Kurallar ve Güvenli Çal›flma” konusu tekrar gözden geçirilmelidir.
Kimya laboratuvarlar›nda; yang›n, toksik buharlar, patlay›c› kimyasallar içeren flifleler, zehirli maddeler, k›r›k camlar ve korozif materyaller vb. kolayca laboratuvar kazalar›na yol açabilir. Pek çok kimyasal›n ve onlar›n toksik buharlar›n›n solunmas›, insan sa¤l›¤›na zarar verebilir. Bütün güvenlik önlemleri al›nm›fl bile olsa tamam›yla tehlikeden uzaklafl›lm›fl say›lmaz. Bir laboratuvar kazas› oldu¤unda pani¤e kap›lmamal› ve so¤ukkanl› davran›lmal›d›r. Ciddi yaralanmalar›n oldu¤u laboratuvar kazalar›nda hemen doktora baflvurulmal›d›r. Doktor müdahalesine kadar geçen sürede yaral›n›n nabz›n›n normal olupolmad›¤› kontrol edilmeli ve e¤er gerekiyorsa yaral›ya suni solunum yapt›r›lmal›d›r. Yaran›n bulundu¤u yerdeki k›sma denk gelen giysi, normal yoldan de¤il de makas veya b›çakla kesilerek; a¤›zda takma difl, sak›z veya baflka herhangi bir fley varsa hemen ç›kart›lmal›d›r. Ayr›ca bütün bunlara ek olarak hastan›n dilinin bo¤az›na kaçmas› da önlenmelidir. Yukar›daki nedenlerden kaynaklanan ve en çok bilinen laboratuvar kazalar›; • yang›nlar, • patlamalar, • kimyasal ve ›s›sal yanmalar ve yan›klar, • kesikler, • kimyasallar›n solunmas›, emilimi ve zehirlenmeler fleklinde özetlenebilir. fiimdi de bu kazalar› s›ras›yla ayr›nt›l› olarak inceleyelim.
Yang›nlar
SIRA S‹ZDE
SIRA D Ü fi ÜS‹ZDE NEL‹M D ÜS fiOÜ NR EUL ‹ M SD ‹OK RK AU T
SIRA D ‹ K S‹ZDE KAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ
AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P
Kimya laboratuvarlar›nda deneylerde kullan›lan ço¤u çözücü (“Çözücü” tan›m› için Ünite 4’e bak›n›z.) yan›c›d›r ve bu nedenle laboratuvarlarda en s›k karfl›lafl›lan kaza türü yang›nlard›r. Yan›c› olan dietileter, petrol eteri, metan, etanol, aseton, benzen, karbon disülfür vb. gibi kaynama noktalar› 100°C’nin alt›nda olan bu tür çözücüler dam›t›lmal› (Dam›tma iflleminin nas›l yap›ld›¤› ve dam›tma düzeneS‹ZDE ¤inin nas›l SIRA kuruldu¤unu kavramak için Ünite 3’e bak›n›z.) veya buhar banyosunda uçurulmal›d›r, fakat böyle çözücüler için asla do¤rudan Bunzen beki alevi (Bunzen beki ile ilgili daha detayl› bilgi Ünite 2’de verilecektir.) kullan›lmamal›d›r. DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M Ayr›ca bu tip çözücüler hiçbir zaman ç›plak bek alevine yaklaflt›r›lmamal›d›r. Bütün bunlara ek olarak kolay yanabilen uçucu çözücüler üstü aç›k olan beher, aç›k D ÜSfi OÜ NRE LU‹ M yerine kapakl› balonlara vb. cam kaplara konulmal›d›r. balon ve erlenmayer Yan›c› olan çözücüler SD ‹OK RK AUT h›zla alev alarak yang›na yol açabilirler.
N N N N
SIRA Ö¤renciler ve Ddi¤er ‹ K KS‹ZDE A Tlaboratuvar çal›flanlar› Bunzen beki alevine do¤ru e¤ilmemelidir.
Laboratuvarlarda deney s›ras›nda herhangi bir yang›n meydana geldi¤inde, ilk SIRA S‹ZDE yap›lacak AMAÇLARIMIZ fleyler; çevrede bulunan tüm yan›c› maddeleri ortamdan uzaklaflt›rmak ve Bunzen bekine gaz sa¤layan vana ve elektrik flalterini hemen kapatmakt›r. Küçük çaptaki yang›nlarda bir ›slak havlu hemen alev alan bölgenin üzerine örtülAMAÇLARIMIZ K ‹ T A P melidir.
K ‹ T A P TELEV‹ZYON
K ‹ T A P TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
‹NTERNET
‹NTERNET
11
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
SIRA S‹ZDE Olas› laboratuvar yang›nlar›n› önlemek için laboratuvarlarda bulunmas› gereken gereçler SIRA S‹ZDE nelerdir?
4
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M Laboratuvar yang›nlar›nda su yerine, karbon dioksit veya toz yang›n söndürücüler kullan›lmal›d›r. Karbon dioksit ile yang›n denetim alt›na al›namazsa, alevleS O R U O R U rin üzerine kum serpilmeli ve hemen acil olarak itfaiyeye haberS verilmelidir.
S O R U S O R U
Yang›n› söndürmek için hiçbir zaman su kullan›lmamal›d›r, çünkü su D ‹ Kböyle K A T durumlarda D‹KKAT sadece yang›n›n yay›lmas›na yard›m eder. SIRA S‹ZDE
Patlamalar
AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M
D‹KKAT D‹KKAT
N N
S‹ZDE SIRA S‹ZDE etkisinde Yang›n s›ras›nda veya herhangi bir flekilde toksik veya tahrifl ediciSIRA maddelerin kalan bir ö¤renciye ilk tedbir olarak ne yap›lmal›d›r?
5
Çok h›zl› gerçekleflen kimyasal tepkimelerde her an için patlama gerçekleflebilir, K S‹ OT RA U P mutlaka labu da laboratuvar kazalar›na yol açabilir. Bu tip tepkimelerle çal›fl›rken K ‹ T A P boratuvar için özel olarak üretilmifl koruyucu gözlük tak›lmal› ve çok dikkatli çal›fl›lmal›d›r. Metalik sodyum hiçbir zaman aç›kta b›rak›lmamal› veD lavabolara at›lma‹KKAT T E Ltepkime E V ‹ Z Y O N verir. Patmal›d›r, çünkü metalik sodyum su ile fliddetli, patlama fleklinde TELEV‹ZYON lamalara di¤er bir örnek de alkol içeren bir balona asla nitrik asit veya di¤er yükSIRA S‹ZDE seltgeyici (oksitleyici) materyaller eklenmemelidir. Nitrik asit ile organik indirgeyiSIRAfliddetli S‹ZDE bir patlaci reaktif aras›ndaki tepkime oldukça fliddetlidir ve sonuçta çok ‹NTERNET ‹ N T E Relektrik NET ma gerçekleflir. Ayr›ca bütün bunlara ek olarak laboratuvarlardaki ba¤lanAMAÇLARIMIZ t›lar› da; statik elektriklenmeden, kablolarda olabilecek kaçaklardan, moD Ü fi Ü N E L elektrik ‹M torlar›ndan vb.’den dolay› patlamalara yol açabilir. Patlay›c› maddelerle ilgili deneyler özel perdelerin arkas›nda gözlük K ‹ koruyucu T A P S OS‹ZDE R U SIRA tak›ld›ktan sonra gerçeklefltirilmelidir.
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE ‹NTERNET ‹NTERNET AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M
K ‹ T A P SIRA S O S‹ZDE R U
DT EÜDLfi EÜ‹ KVN ‹KEZLAY‹ TMO N
N N
S O RS‹ZDE U Patlay›c› özelli¤i hakk›nda hiçbir ön bilgimiz olmayan maddelerinSIRA incelenmesinde nas›l ‹NTERNET bir yol izlenmelidir? D‹KKAT AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M
AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M
D‹KKAT TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON
H›zla gerçekleflen tepkimelerde patlamalara karfl› çok dikkatli olunmal›d›r. TDEÜLDfiEÜ‹ VKN‹KEZLAY‹TOM N
Kimyasal ve Is›sal Yanmalar ve Yan›klar
SIRA S‹ZDE SIRA SIRA S‹ZDE S‹ZDE
K ‹ T A P K S‹ OTR AU P
N N
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE
6
Kimya laboratuvarlar›nda bulunan pek çok inorganik asit ve baz, gözler ve cilt SIRA S‹ZDE için oldukça koroziftir (afl›nd›r›c›d›r). Bunlara ek olarak asit halojenürler, fenoller K S ‹ OTR AU P vb. pek çok organik bileflik oldukça korozif ve ço¤u zaman da toksiktir. Laboratuvarlarda en çok karfl›lafl›lan kimyasal ve ›s›sal yanmalarAMAÇLARIMIZ veD ‹ yan›klar afla¤›da KKAT özetlenmektedir. TELEV‹ZYON
N N
N N
SIRA S‹ZDE “Bileflik” tan›m› için Ed. Hayrettin Türk’ün Genel Kimya kitab›ndaki K ‹ (2009) T A P Yasemin Çimen taraf›ndan yaz›lm›fl olan “Madde, Atomlar, Moleküller ve ‹yonlar” konusuna bak›n›z.
‹NTERNET AMAÇLARIMIZ • Aleve, s›cak bir cisme veya ›s›t›c› gibi bir cihaza dokunma yan›kT E L E Vile ‹ Z Yoluflan ON
larda su kullan›lmamal›, yan›klar önce tanin veya potasyum permanganat›n alkoldeki çözeltisi ile y›kanmal›, daha sonra yan›k üzerine veya yaK ‹ Tvazelin A P n›k kremi sürülmelidir.
SIRA S‹ZDE S O RS‹ZDE U SIRA ‹NTERNET D‹KKAT AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE KS ‹O TR AU P AMAÇLARIMIZ D‹KKAT TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE K ‹ T A P ‹NTERNET AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON K ‹ T A P
‹NTERNET
‹NTERNET
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
12
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M K ‹ T A P S O R U
• Sülfürik, nitrik (halk aras›nda kezzap olarak bilinir), asetik (sirke asidi) vb. gibi deriflik asitlerin cildimize dökülmesi veya s›çramas› durumunda oluflan yan›klarda hemen bol su ile 3-5 dakika aras› asit dökülen veya s›çrayan bölSIRA S‹ZDE ge y›kanmal› ve daha sonra taninin alkollü çözeltisi veya %3,0’lük potasyum permanganat çözeltisiyle ›slat›lm›fl olan bir pamuklu bez ile pansuman yap›lmal›d›r. Bundan baflka asidi nötrallefltirmek için doymufl sodyum bikarD Ü fi Ü N E L ‹ M bonat çözeltisi de kullan›labilir. Sodyum bikarbonat ile y›kamadan sonra bol su ile durulama ifllemi yap›lmal›d›r. E¤er oluflan yan›k çok derin ise, bu duO R U rumdaShemen bir doktora baflvurulmal›d›r. Yan›k fleklindeki kazalar›nda yaran›n üzeri kesinlikle kapat›lmamal›d›r. D ‹ Klaboratuvar KAT • Cildimize baz dökülmesiyle oluflan yan›klarda yanan bölge, önce bol su ile SIRA S‹ZDE kayganl›k hissi kalmay›ncaya kadar y›kanmal›, daha sonra %5,0’lik asetik asit ile y›kanmal› veya taninin alkollü çözeltisi ya da %3,0’lük potasyum permanS‹ZDE ganatSIRA çözeltisiyle ›slat›lmal› ve en sonunda da tekrar bol su ile y›kanmal›d›r. AMAÇLARIMIZ • Giysilere asit veya baz döküldü¤ü zaman ilk yap›lacak ifl, o giysinin hemen ç›kart›l›p bol su ile y›kanmas›d›r. D Ü fi Ü N E L ‹ M K ‹ cildimize T A P • Bromun dökülmesi sonucu oluflan yan›klarda, yanan bölge önce petrol eteri ile y›kanmal›, sonra gliserinli pamukla iyice silinmeli ve en soO R üzerine U nundaS da yan›k kremi sürülmelidir.
N N
TELEV‹ZYON D‹KKAT
SIRA ‹ N T ES‹ZDE RNET
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
TELEV‹ZYON
Asit, brom veya D ‹ Kbaz K A Tgöze s›çrad›¤›nda parmaklar ile göz kapa¤› aç›k tutularak göz h›zla bol su ile y›kanmal› ve sonra uygun kimyasallarla y›kama ifllemine devam edilmelidir.
N N
SIRA ‹ N T ES‹ZDE RNET
• Asit, brom veya baz göze s›çrad›¤›nda önce bol su ile sonra asit veya brom s›çramalar› için %1,0’lik sodyum bikarbonat, baz s›çramalar› için ise %1,0’lik borik asit çözeltisi ile banyo yap›lmal› ve sonra hemen bir doktora baflvuAMAÇLARIMIZ rulmal›d›r. • Fosfor yan›klar›nda yanan bölge, önce so¤uk su ile iyice y›kanmal› ve sonK ‹ T Abak›r P ra %2,0’lik sülfat veya %1,0’lik gümüfl nitrat çözeltisi emdirilmifl bir sarg› bezi ile sar›lmal›d›r. • Laboratuvarda herhangi bir yere civa döküldü¤ünde hemen o bölge boflalT E L Ekap› V ‹ Z Y Ove N pencereler kapat›lmal›, ›s›tma ve klima sistemleri hemen çat›lmal›, l›flt›r›lmal›d›r. • Laboratuvarda çal›fl›rken cildimize hidroflorik asit döküldü¤ünde yanan bölge, hemen bol su ile y›kanmal› ve sonra %10,0’luk kalsiyum klorür veya ‹NTERNET doygun magnezyum sülfat emdirilmifl bir sarg› bezi ile sar›lmal›d›r.
Kesikler Laboratuvarlarda lastik t›paya veya termometreye bir parça cam tüpü geçirirken k›r›lan cam›n parçac›klar› kazalara yol açmaktad›r. Bu tür kazalar›n olmamas› için keskin uçlu cam malzemelerin uçlar› bir bek alevinde eritilip kütlefltirilmelidir. Laboratuvarda kaza sonucu oluflan vücuttaki kesik küçük ise, kan›n birkaç saniye akmas›na izin verilmelidir. Yaral› bölgede cam parçac›klar› varsa bir pens yard›m›yla bunlar toplanmal› ve sonra yaral› k›s›m alkol veya oksijenli su ile y›kanmal› ve sarg› bezi ile sar›lmal›d›r. Y›kama iflleminde asla su kullan›lmamal›d›r. Derin olan kesiklerde ise kan ak›fl›n›n durdurulmas› için kanayan yerin üstü hemen (en fazla 5 dk süreyle) iple s›k›lmal› ve ard›ndan derhal t›bbi yard›m al›nmal›d›r.
13
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
Kimyasallar›n Solunmas›, Emilimi ve Zehirlenmeler
SIRA S‹ZDE Kimyasal çözücülerin pek ço¤u son derece toksiktir ve bu nedenle de do¤rudan solunmamal›d›rlar. Gaz, buhar ve toz fleklindeki kimyasallar burundan veya a¤›zdan insan vücuduna girmekte, oradan soluk borusuna ve en sonunda D Ü fi Ü N E L ‹ da M ci¤erlere kadar ulaflabilmektedir. Vücudumuzun korunakl› olan d›fl yüzünün tersine iç taraf› kimyasallara karfl› çok da dayan›kl› de¤ildir. Buradan kimyasallar h›zla kan yoS O R U luyla vücuda yay›l›rlar ve hatta ci¤erlerimize de zarar verebilirler.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
Kimyasallar kesinlikle do¤rudan solunmamal›, dikkatli tafl›nmal›, tadlar›na D ‹ K K A T bak›lmamal› ve cilde dökülmemelidir. SIRA S‹ZDE
N N
Laboratuvarlarda at›k çözücüleri geri kazan›rken uygun bir dam›tma yöntemi kullan›lmal›d›r (Dam›tma ifllemi için daha detayl› bilgiyi Ünite 3’te bulabilirsiniz.). Asetil klorür ; göz zarlar›n›, burun, bo¤az ve ci¤erleri tahrifl etmektedir. AMAÇLARIMIZKarbon tetraklorür ve kloroform gibi halojenli hidrokarbonlar toksiktir ve bu tür halojenli hidrokarbonlar›n bir k›sm› da kanserojendir. Bunlar daha çokSIRA insan vücudundaki S‹ZDE ‹ T A P ve ci¤erya¤ dokular›nda birikip, zaman içinde insan› zehirlemekte ve Kböbreklere lere zarar vermektedir. Di¤er bir halojenli hidrokarbon olan diklorometan›n narD Ü fi Ü N E Lkadar ‹M kotik özelli¤i bilinmesine karfl›n, karbon tetraklorür veya kloroform toksik T E L EoV bölge ‹ Z Y O N sabun ve de¤ildir. Cilde bu tür çözücülerin en ufak bir temas›nda hemen SIRA S‹ZDE su ile y›kanmal›d›r. Benzil klorür; gözde tahrifle ve gözyafllar›na Sneden O R U olmaktad›r. Deriflik hidroklorik asit ve susuz asetik asidin afl›r› derece tahrifl edici özelli¤i vard›r ve bu nedenle bu iki çözücü ile çal›fl›rken mutlaka çeker Docak Ü fi Ü Nkullan›lmal›d›r. EL‹M ‹ NDT ‹EKRKNAETT Sulu amonyum hidroksit h›zla amonyak gaz› buharlar›n› oluflturdu¤u için bu kimyasal da çeker ocak içinde kullan›lmal›d›r. Son olarak benzen, yan›c› ve oldukça S O S‹ZDE R U SIRA SIRA toksik bir çözücüdür. Uzun süre etkisinde kal›nd›¤›nda kansere yolS‹ZDE açmaktad›r. Çözücü içeren fliflelerin a¤z›, kullan›ld›ktan sonra s›k›ca kapat›lmal›d›r. D‹KKAT D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ
D‹KKAT
AMAÇLARIMIZ
Asetil klorür, karbon SIRA S‹ZDE tetraklorür, kloroform, K ‹ T benzil A P klorür, deriflik hidroklorik asit, susuz asetik asit, sulu amonyum hidroksit D Ü fi ÜveN E L ‹ M benzen gibi çözücüler insan TELEV‹ZYON sa¤l›¤› aç›s›ndan zararl›d›rlar. SIRA S‹ZDE S O R U
N N
Her bir kimyasal için bütün dünyada kabul gören MSDS (Material SIRA S‹ZDESafety Data S O R U Sheet) (Materyal Güvenlik Verileri Çizelgesi) verileri oluflturulmufltur D Ü fi Ü N E L ‹ ve M laboratuK ‹ T A P vara gelmeden önce o gün yap›lacak deneyde kullan›lacak olan kimyasallarla ilgili materyal güvenlik verileri ve güvenlik önlemleri ö¤renci taraf›ndan mutlaka araflAMAÇLARIMIZ SD ‹OK RK AUT t›r›l›p okunmal›d›r.
N N
TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE K D‹ ‹ TK KAAokunmal›d›r. TP Materyal Güvenlik Verileri Çizelgesi deneylerden önce mutlaka araflt›r›l›p
SIRA S‹ZDE
N N N N
D‹ ÜNfiTÜENRENLE‹ MT D‹KKAT S O R U SIRA SIRA S‹ZDE S‹ZDE D‹KKAT DAMAÇLARIMIZ Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M SIRA
SIRA S‹ZDE S O R U DKÜ fi‹Ü NT E LA‹ MP AMAÇLARIMIZ D‹KKAT S O R U TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE K D‹‹ KT K AA TP
MSDS (Material Safety Data Sheet) (Materyal Güvenlik Verileri Çizelgesi) ‹ N Thttp://www.msdsonES‹ZDE RNET AMAÇLARIMIZ SIRA TELEV‹ZYON line.com/ adresinden sa¤lanabilir.
‹ N T E RS‹ZDE NET AMAÇLARIMIZ SIRA TELEV‹ZYON
AMAÇLARIMIZ Bir kimyasal maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini bulmak için K en ‹ Tönemli A P kaynaklardan birisi olan, David D. Ride’nin (2009) editörlü¤ünde her y›l bas›lan CRC Handbook of ‹NTERNET Chemistry and Physics’den yararlan›labilir.
AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P
TKE L‹E VT ‹ ZAY OP N
Materyal Güvenlik Verileri Çizelgesi’nde s›ras›yla afla¤›daki bilgiler bulunmaktad›r: L E V ‹ Z Y O N bilgi veril• Kimyasal›n; tan›m›, pazarlayan firma, içeri¤i ve bileflimiT Ehakk›nda ‹ N TERNET mektedir. • Kimyasal›n zararlar› ve ilkyard›m önerileri aç›klanmaktad›r. ‹NTERNET
‹NTERNET T EK L ‹E VT‹ ZAY OPN
TELEV‹ZYON ‹NTERNET
‹NTERNET
14
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Toksisite, bir maddenin içerdi¤i zehir oran› olarak bilinmektedir.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
SIRA S‹ZDE D‹KKAT DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M S O R U AMAÇLARIMIZ D‹KKAT K ‹ T A P
SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON AMAÇLARIMIZ ‹NTERNET K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
• Ad› geçen kimyasal yand›¤›nda vb. baflka kazalar oldu¤unda ne yap›laca¤› hakk›nda bilgi verilmektedir. • Kimyasal›n kullan›m›n›n, tafl›nmas›n›n ve depolanmas›n›n nas›l yap›laca¤› aç›klanmaktad›r. • Kimyasal›n etkisinde kal›nd›¤›nda (solundu¤unda, emiliminde ve yutuldu¤unda) ne yap›laca¤› hakk›nda aç›klama bulunmaktad›r. • Kimyasal›n fiziksel ve kimyasal özellikleri verilmektedir. • Kararl›l›¤›, reaktifli¤i, ekolojik ve toksikolojik bilgileri aç›klanmaktad›r. • Kullan›mdan sonra at›¤›n›n nas›l uzaklaflt›r›laca¤› hakk›nda bilgi verilmektedir. • Gerekli olan yasal uyar›lar belirtilmektedir. Kimyasallardan vücudumuzu çok iyi flekilde korumal›y›z. Ço¤u kimyasal bileflik korozif de¤ildir, deriyi yakmaz ve dolay›s›yla sa¤l›k aç›s›ndan çok fazla zararl› etkileri yoktur. Bununla birlikte baz› kimyasallar alerjik tepkimeler sonucu birtak›m cilt hastal›klar›na yol açabilirler. Laboratuvarda çal›fl›rken yüzünüze veya gözlerinize dokunurken ellerinizin temiz olmas›na çok dikkat etmeniz gerekir ve deneyler s›ras›nda mutlaka eldiven giymelisiniz. Bütün bunlara karfl›n eldiven, yine de ellerinizi kimyasallardan korumak için geçici bir koruyucu tabaka oluflturur ve bir süre sonra eldivene bulaflan kimyasallar derinize zarar verebilir. Bu durumda eldiveni hemen ç›kartmal›s›n›z, ellerinizi y›kamal›s›n›z ve eldivenin yenisini giymelisiniz. Zararl› kimyasallar›n kazara vücuda al›nmas› (emilimi); pipet, kirli ellerden, kirli yiyecek ve içeceklerden ve laboratuvardaki kimyasallar›n yiyecek olarak kullan›lmas› fleklinde olmaktad›r. Vücudumuz birçok kimyasal için etkili bir koruma S‹ZDE sa¤lar, fakatSIRA insan sa¤l›¤› aç›s›ndan zararl› baz› kimyasallar›n emilimine ba¤l› olarak toksisite vücuda girmeye bafllar. Cilt üzerinde yol alan kimyasallar kan›n vücutta izledi¤i yollardan vücudun di¤er bölümlerine tafl›n›rlar. D Ü fi Ü N E L ‹ M • Cam vb. bir kaptan çözelti al›n›rken pipet hiçbir zaman a¤›za götürülüp çözelti çekilmemeli, onun yerine otomatik pipet, puar (Puar kullan›m› için O R U Ünite S2’ye bak›n›z.) vb. kullan›lmal›d›r. SIRA Pipet kullan›rken, a¤za götürülüp çözücü çekilmemelidir. Aksi halde vücudumuza D ‹ KS‹ZDE K Apipet T oldukça zararl› kimyasallar› alm›fl olabiliriz.
N N
DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M
N N
SIRA S‹ZDE
• Laboratuvar bitiminde sak›z, yiyecek vb. a¤z›n›za götürece¤iniz herhangi bir fleyden önce mutlaka ellerinizi y›kamal›s›n›z. Laboratuvarda tuz, fleker, alS O R U kol,AMAÇLARIMIZ bikarbonat vb. kimyasallar asla yiyecek olarak kullan›lmamal›d›r.
Kimya laboratuvarlar›nda bulunan kimyasallar, kesinlikle yiyecek olarak kullan›lmamal› D‹KKAT K ‹ T AE¤er P yutulmuflsa hemen t›bbi yard›m al›nmal›d›r. ve yutulmamal›d›r. • Hiçbir zaman laboratuvardaki cam malzemeler bir yiyecek veya içecek kuL E V ‹ Z Ykullan›lmamal›d›r. ON tusuT Eolarak • Laboratuvardaki AMAÇLARIMIZ buz makinesinden buz al›n›p asla yiyecek olarak tüketilmemelidir. Buzdolab›nda kesinlikle yiyecek veya içecek saklanmamal›d›r. • Kat› ve s›v› kimyasal maddeler, tad›na bakmak için kesinlikle a¤›za al›n‹NTERNET K ‹ TveA yutulmamal›d›r. P mamal› E¤er böyle bir fley gerçekleflmiflse mutlaka t›bbi yard›m al›nmal›d›r. T›bbi yard›m ulaflana kadar ilk etapta baz› ifllemler yap›lmal›d›r. E L E V ‹ Z Y asit O N ise, hastaya önce bol su, daha sonra da kireç suyu veya sod- TYutulan yum bikarbonat çözeltisi içirilmelidir. ‹NTERNET
15
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
-
Yutulan bir baz ise, hastaya önce bol su, daha sonra %1,0’lik asetik asit çözeltisi veya portakal ya da limon suyu içirilmelidir. - Yutulan bir a¤›r metal tuzu ise, hastaya süt veya yumurta ak› içirilmelidir. - Arsenik, antimon, bak›r, kurflun, civa, gümüfl vb. di¤er metaller yutulmufl ise hastaya önce sabunlu su veya tuzlu su gibi kusturucular içirilerek, hastan›n midesinin boflalt›lmas› sa¤lanmal›, sonra süt veya lapa verilmelidir. - Fosfor yutulmas›nda hastaya hiçbir zaman ya¤l› bir yiyecek verilmemeli, magnezyum sülfat veya sodyum sülfat verilmelidir. - Alkol yutulmas› halinde ise hastaya önce kusturucu, sonra her 15 dk.’da bir kahve verilmelidir (Alkollü kifliye kahve içerilmesinin mant›¤› da ayn›d›r.). Zehirlenme olay› da kimya laboratuvarlar›nda en s›k karfl›lafl›lan kaza türlerinden birisidir. SIRA S‹ZDE • Zehirli gazlar›n (hidrojen siyanür, karbon monoksit, hidrojen sülfür, arsenik hidrür ve fosforik asit vb.) kimyasal buharlar› ile çal›fl›rken, mutlaka gaz maskesi tak›lmal› ve motorunun emifl gücü çok yüksek Dolan Ü fi Ü Nbir E L ‹ Mçeker ocak kullan›lmal›d›r. Ayr›ca laboratuvar›n havaland›rma sistemi çok iyi olmal›d›r. Bütün al›nan önlemlere karfl›n yine de gaz zehirlenmesi gerçekleflmiflse, S O R U hemen t›bbi yard›m al›nmas› zorunludur.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
Zehirli gazlarla çal›fl›rken çok dikkat edilmeli, gaz maskesi kullan›lmal› D ‹ K K Ave T çeker ocak içerisinde deney gerçeklefltirilmelidir. SIRA S‹ZDE
D‹KKAT
N N
• Yard›m sa¤lan›ncaya kadar geçen sürede kazazede aç›k havaya ç›kart›lmal› ve dolay›s›yla bol oksijen almas› sa¤lanmal›d›r. SIRA S‹ZDE • Hasta bayg›n durumda de¤il ise sabunlu veya tuzlu ›l›k su verilerek hastaAMAÇLARIMIZ n›n kusmas› sa¤lanmal› ve böylece hastan›n midesi boflalt›lmal›d›r. • Zehir biliniyorsa hemen onun antidotu hastaya verilmelidir. D Ü fi Ü N EZehir L ‹ M bilinmeK ‹ T A oksit, P di¤inde ise bir çay kafl›¤› tanik asit, bir çay kafl›¤› magnezyum iki çay kafl›¤› aktiflenmifl kömür bir bardak suda kar›flt›r›l›p hastaya içirilmelidir. Bu S O R U ifllem sonucunda temizlenen mideye süt, çi¤ yumurta veya lapa verilmelidir. Kazazede fosfordan zehirlenmifl ise süt içirilmemelidir.
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M K ‹ T A P S O R U
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
D‹KKAT
D‹KKAT
• Siyanürün yol açt›¤› zehirlenmelerde hastaya %1,0’lik sodyum tiyosülfat veSIRA ‹ N T ES‹ZDE RNET ya sodyum bikarbonatla baziklefltirilmifl %0,025’lik potasyum permanganat çözeltisi içirilmeli ve sonra acilen bir doktora baflvurulmal›d›r. AMAÇLARIMIZ ‹lkyard›m dolab›, herkesin kolayca görebilece¤i ve ulaflabilece¤i bir yerde olmal› ve içerisinde; temiz sarg› bezleri, steril gazl› bezler, yara band›, kan durdurma lastikleri, mafla, pens, i¤ne, makas, iplik, damlal›k, göz y›kama fliflesi, fl›r›nga, bar‹ T A toz P borik asit, dak, vazelin, zeytinya¤›, oksijenli su, aktiflenmifl kömür, petrolK eteri, kireç suyu, magnezyum oksit, sodyum klorür, sülfopiridin tozu, sodyum bikarbonat, tanik asit, dezenfekte edici ve yan›k kremleri, %1,0’lik sodyum tiyosülfat, T E L E V ‹ Zbikarbonat YON %1,0’lik borik asit, %1,0’lik gümüfl nitrat çözeltisi, doymufl sodyum çözeltisi, magnezya sütü ve çözeltisi, etil alkol, çok seyreltik amonyak, gliserin, sodyum bikarbonat ile baziklefltirilmifl %0,025’lik potasyum permanganat çözeltisi, %3,0’lük potasyum permanganat çözeltisi, %1,0’lik ve %5,0’lik asetik asit çözeltile‹NTERNET ri ve %10,0’luk kalsiyum klorür çözeltisi bulunmal›d›r.
N N
SIRA ‹ N T E RS‹ZDE NET
Kimya laboratuvarlar›nda AMAÇLARIMIZ kazalar›n olabilece¤i düflünülerek bir ilkyard›m dolab› bulundurulmal›d›r.
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
16
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Yukar›da de¤inilen laboratuvar kazalar› olmas› durumunda ne yap›laca¤› ve kazalar›n önlenmesi için hangi tedbirlerin al›naca¤› konusunda laboratuvar sorumlusu taraf›ndan laboratuvar yönergesi haz›rlanmal› ve yönerge laboratuvarda bütün ö¤rencilerin görebilece¤i bir yere as›lmal›d›r. Laboratuvar ortam›nda çal›flan her birey bu yönerge do¤rultusunda hareket etmelidir. Laboratuvarlar için uluslararas› kabul görmüfl, en çok kullan›lan baz› semboller ve anlamlar› Çizelge 1.2’de özetlenmektedir. Çizelge 1.2 Laboratuvarlar için uluslararas› kabul görmüfl, en çok kullan›lan baz› semboller ve anlamlar› Tehlikeli durum sembolleri ve anlamlar› Sembol
Anlam›
Yasak sembolleri Sembol
Anlam›
Uyar› sembolleri Sembol
Anlam›
Kurtarma sembolleri
Zorunlu semboller
Sembol Anlam› Sembol
Anlam›
Yang›n dü¤mesi (manuel)
Dokunmay›n›z.
Dikkat! Düflme riski
‹lkyard›m
Maske kullan›n›z.
Yang›n için acil telefon
Yemeyiniz, içmeyiniz.
Dikkat! Tehlikeli elektrik ak›m›
Doktor
Gözlük tak›n›z.
Yang›n söndürücü
Musluk suyu, içmeyiniz.
Dikkat! Ellerinizin yaralanma riski
Sedye
Yüz maskesi kullan›n›z.
Merdiven
Yang›n› su ile söndürmeyiniz.
Dikkat! S›cak yüzey
Göz y›kama ünitesi
Eldiven kullan›n›z.
Yang›n hortumu
Cep telefonunuzu kapat›n›z.
Dikkat! So¤uk
Acil dufl
Laboratuvar önlü¤ü giyiniz.
Yang›n söndürme aletleri (çapa, kazma, kürek vb.)
Elektrik panosunu açmay›n›z.
Dikkat! Manyetik alan
Acil telefon
Sigara içmeyiniz.
Dikkat! Kaygan zemin
Acil ç›k›fl
Ç›plak ateflle yaklaflmay›n›z.
Koflmay›n›z.
Acil durumlar d›fl›nda duflu kullanmay›n›z.
Dikkat! Elektromanyetik alan Dikkat! Lazer ›fl›n›
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
LABORATUVAR ÇALIfiMALARININ DE⁄ERLEND‹R‹LMES‹ VE DENEY RAPORUNUN HAZIRLANMASI “Kimya Laboratuvarlar›nda Uyulmas› Gereken Kurallar ve Güvenli Çal›flma” bafll›¤›nda de¤inildi¤i gibi laboratuvarda deney süresince elde edilen veriler ve gözlem sonuçlar› veri defterine yaz›lmal›d›r. Daha sonra deney defterindeki bu veriler ö¤renci taraf›ndan yorumlanmal› ve bir rapor halinde bir sonraki laboratuvarda, laboratuvar sorumlusuna teslim edilmelidir. Haz›rlanacak olan deney raporunun düzeni afla¤›daki flekilde olmal›d›r. Rapor; rapor defterine (büyük kareli defter) okunakl›, dilbilgisi kurallar›na uygun, anlafl›labilir ve ak›c› bir dille yaz›lmal›d›r. Sayfan›n solundan 3 cm, alt›ndan ve üstünden 2,5 cm ve sa¤›ndan da 2 cm boflluk b›rak›lmal›d›r. Raporun ön kapa¤›na büyük harflerle sadece deneyin ad› ve deney numaras›, ö¤rencinin ad›, soyad› ve numaras› yaz›lmal›d›r. Rapor defterinde kurflun kalem kullan›lmamal›, onun yerine tercihen tükenmez kalem kullan›lmal›d›r. Kapak sayfas›ndan sonra gelen sayfaya tarih konulmal› ve her sayfaya bir sayfa numaras› verilmelidir. Deneyin amac›, deneyin neden yap›ld›¤›, nas›l sonuç beklendi¤i birkaç cümle ile belirtilmelidir. Deneyin amac›ndan sonra yap›lacak olan fley, deney hakk›nda özet fleklinde kuramsal (teorik) bilgiler verilmesidir. Kuramsal bilgilerden sonra deneyin nas›l yap›ld›¤› anlat›lmal›, ard›ndan deneyden elde edilmifl olan veriler genelde çizelgeler halinde verilmeli ve verilerden yararlanarak gerekli hesaplamalar yap›lmal›d›r. Raporun en sonunda da bulunan sonuçlar›n kuramsal temelle iliflkilendirmesi yap›lmal›, yani sonuçlar yorumlanmal› ve öneriler sunulmal›d›r.
17
18
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Özet
N A M A Ç
1
N A M A Ç
2
N A M A Ç
3
Bilim, laboratuvar, deney ve kimya terimlerini tan›mlamak. Gözlemlerden bilgileri s›n›flay›p, gerçeklere ve deneysel yöntemlere dayanarak yasalar ç›kartmaya çal›flan düzenli bilgi a¤›na bilim ad› verilir. Bir bilimsel çal›flma; gözleme, deneye ve kurama dayanan çok uzun süreçli emek gerektirir. Gözlem s›ras›nda sab›r, dikkat, beceri ve deneyim son derece büyük önem tafl›maktad›r. Kimya deneylerinde baz› gözlemler yap›l›r. Bu gözlemler s›ras›nda olaya etki eden koflullardan biri de¤ifltirilir. Gözlemler laboratuvarlarda gerçeklefltirilir. Belli bir amaca göre yap›lan denetimli gözlemlere deney denir. Olaylar aras›ndaki düzenliliklerin araflt›r›lmas› bilimsel çal›flmalar›n as›l amac›d›r. Böylece yasa, model, kuram veya prensipler ortaya ç›kar ve bunlar bilimin geliflmesine çok önemli katk›lar sa¤larlar. Kimya; fizik, biyoloji, matematik ve istatistik gibi fen bilimlerinden birisidir. Kimya; maddenin yap›s›n›, bileflimini ve bilefliminde meydana gelen de¤iflimleri hem deneysel hem de kuramsal aç›dan inceler. Deney sonuçlar› ile kuram› iliflkilendirmek. Deneyler ö¤renciye, deneysel sonuçlar ile kuram aras›nda iliflki kurmay› ö¤retir. Bunun gerçekleflmesi için ö¤renci, deney s›ras›nda çok dikkatli bir flekilde gözlemler yapar ve gözlemlerini veri defterine not eder. Deney sona erdikten sonra da elde etti¤i deneysel verileri yorumlay›p onlar› kuram ile iliflkilendirir ve rapor halinde laboratuvar sorumlusuna sunar. Laboratuvar kurallar›n› ve laboratuvar güvenli¤inin önemini ifade etmek. Laboratuvarda uyulmas› gereken kurallar›n bilinmesi ve bunlara uyulmas›, laboratuvar›n güvenli bir çal›flma ortam› olmas›na yol açar. Kimya laboratuvarlar›nda beyaz önlük giyilmeli, koruyucu gözlük tak›lmal› ve özellikle zararl› kimyasallarla çal›fl›l›rken eldiven kullan›lmal›d›r. Deneyden önce deney için gerekli olan bilgi ve donan›m (altyap›) ö¤renciler taraf›ndan araflt›r›lmal›d›r. Laboratuvarda herhangi bir sorun ile karfl›lafl›ld›¤›nda mutlaka laboratuvar sorumlusu bilgilendirilmelidir. Laboratuvarda kesinlikle her-
hangi bir fley yenilip içilmemeli, kimyasallar›n tad›na bak›lmamal› ve bunlara elle dokunulmamal›d›r. Kimya laboratuvarlar›nda bulunmas› gereken ekipmanlar (yang›n söndürücü, ilkyard›m dolab›, gaz maskesi vb.) herkesin ulaflabilece¤i ve görebilece¤i bir yerde olmal› ve bu ekipmanlar›n laboratuvar sorumlusu taraf›ndan ö¤rencilere kullan›c› e¤itimi verilmelidir. Kimya laboratuvarlar› ayn› zamanda, çok iyi bir havaland›rma sistemine sahip olmal›d›r.
N AM A Ç
4
Tehlikeli kimyasallar›n sembollerini tan›mlamak ve sembollerin anlamlar›n› aç›klamak. Laboratuvarda deney s›ras›nda ellerinize, gözlerinize ve üzerinize asit veya baz döküldü¤ünde hemen bol su ile y›kamal›s›n›z. Zehirli, zararl› vb. kimyasallarla çal›fl›rken mutlaka çeker ocak kullan›lmal›d›r. Deneylerde kullan›lan kimyasallar kesinlikle çöp sepetine veya lavaboya dökülmemeli, kat› at›k ve çözeltilerin topland›¤› at›k kaplar›na konulmal›d›r. Laboratuvarlarda kullan›lan kimyasallar›n; patlay›c›, toksik, kolay yanabilir, yan›c›, afl›nd›r›c›, çevre kirletici vb. tehlike sembolleri çok iyi ö¤renilmelidir. Her kimyasal madde için varolan ve dünyada tüm ülkelerce kabul görmüfl olan Material Safety Data Sheet (Materyal Güvenlik Verileri Çizelgesi) (MSDS) deneyden önce sa¤lan›p kesinlikle okunmal›d›r. Ö¤renciler laboratuvar› terk etmeden önce ellerini mutlaka sabun ve bol su ile y›kamal›d›rlar.
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
N A M A Ç
5
Laboratuvar kazalar›n› ve kazalar›n önlenmesi için al›nacak tedbirleri aç›klamak. Laboratuvarlarda en s›k karfl›lafl›lan laboratuvar kaza türleri; yang›nlar, patlamalar, kimyasal ve ›s›sal yanmalar, yan›klar, kesikler, kimyasallar›n solunmas›, vücuda emilimi (yutulmas›) ve zehirlenmelerdir. Laboratuvar kazalar› en çok dikkatsizlikten ve denetimsizlikten kaynaklan›r. Laboratuvarda çal›fl›rken tüm güvenlik önlemlerinin al›nm›fl olmas›na dikkat edilmeli ve denetimli çal›fl›lmal›d›r. Kimya laboratuvarlar›nda herhangi bir kaza olay› ile karfl›lafl›ld›¤›nda pani¤e kap›lmadan ve so¤ukkanl› bir flekilde hemen laboratuvar sorumlusuna haber verilmelidir. Ciddi laboratuvar kazalar›nda ilk yap›lmas› gereken fley t›bbi yard›m almakt›r. T›bbi yard›m gelene kadar kazazedenin nabz› kontrol edilmeli, gerekiyorsa suni solunum yapt›r›lmal›, yaral› bölgedeki giysisi kesilerek ç›kart›lmal›, a¤z›nda herhangi bir fley varsa ç›kart›lmal› ve dilinin bo¤az›na kaçmas› önlenmelidir.
N AM A Ç
6
19
Deney sonuçlar›n› yorumlay›p rapor haline getirmek. Laboratuvarda deney s›ras›ndaki gözlem ve veriler, düzenli bir flekilde deftere kaydedilmeli ve sonra bunlar yorumlan›p rapor haline getirilmelidir. Deney raporunda; deneyin amac›, deneyle iliflkili olan kuramsal bilgi, deneyin yap›l›fl›, deneyin yap›l›fl nedeni ve beklenen sonuç belirtilmelidir.
20
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi, bir bilimsel çal›flman›n temellerinden biri de¤ildir? a. Gözlem b. Deney c. Kuram d. Gerçeklere dayanmama e. S›n›flama
6. Afla¤›dakilerden hangisi, kimyasal bir s›v›y› ölçmek için kullan›l›r? a. Terazi b. Mezür c. Çeker ocak d. Is›t›c› e. Yang›n söndürücü
2. Afla¤›dakilerden hangisi, do¤rudan kimyan›n konusu ile ilgili de¤ildir? a. Maddenin yap›s› b. Maddenin bileflimi c. Maddenin bilefliminde meydana gelen de¤iflimler d. Maddenin kimyasal özellikleri e. Do¤a olaylar›
7. Afla¤›daki sembollerden hangisi patlay›c› anlam›ndad›r? a.
3. Afla¤›dakilerden hangisi, bir kimya laboratuvar›nda kesinlikle yap›lmamas› gerekenlerden biridir? a. Laboratuvar önlü¤ü giymek b. Laboratuvarda koflmak c. Kapal› ayakkab› giymek d. Koruyucu gözlük takmak e. Laboratuvara saçlar› k›sa olarak gelmek 4. Afla¤›dakilerden hangisi, bir kimya laboratuvar› için güvenlik ekipman› de¤ildir? a. Yang›n söndürücüler b. Yang›n battaniyesi c. Acil ç›k›fllar d. ‹lkyard›m dolab› e. Laboratuvar çal›flma masas› 5. Afla¤›dakilerden hangisinin bir kimya laboratuvar›nda yap›lmas› uygundur? a. Reaktif kab› üzerindeki etiketi dikkatle okumak b. Kimyasallara elle dokunmak c. Kimyasallar›n tad›na bakmak d. Cam malzemeleri yiyecek kab› olarak kullanmak e. Bir fley yiyip-içmek
b.
c.
d.
e.
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
“
8. Afla¤›dakilerden hangisi, kimya laboratuvarlar›ndaki ilkyard›m dolab›nda bulunmas› gereken malzemelerden biri de¤ildir? a. Sarg› bezi b. Hidroklorik asit c. Dezenfekte edici d. Vazelin e. Yan›k kremi
9. Afla¤›dakilerden hangisi, kimya laboratuvarlar›nda en çok karfl›lafl›lan tehlikeli laboratuvar kazalar›ndan biri de¤ildir? a. Laboratuvar önlü¤üne su dökülmesi b. Patlamalar c. ‹leri derecede yan›klar d. Zehirlenmeler e. Yang›nlar 10. Afla¤›dakilerden hangisi, bir kimya laboratuvar›nda zehirlenme olay› meydana geldi¤inde yap›lmas› gerekenlerden biri de¤ildir? a. T›bbi yard›m almak b. Kazazedeyi aç›k havaya ç›karmak c. Kazazedenin oksijenle iliflkisini kesmek d. Kazazedeye kusmas› için sabunlu veya tuzlu su içirmek e. Kazazedenin midesini boflaltmas›na yard›mc› olmak
21
Yaflam›n ‹çinden Kimya Laboratuvarlar›nda Gerçekleflmifl Patlamalara Baz› Örnekler Bu bölümde kimya laboratuvarlar›nda gerçekleflmifl olan üç farkl› patlama olay›ndan bahsedilecektir. 1. “Polis raporlar›na göre 02 Mart 1984 Cuma günü Manhattan’daki LaGuardia Community Koleji’nde kimya laboratuvar›nda meydana gelen patlama sonucu biri a¤›r olmak üzere dört ö¤renci yaralanm›flt›. Yan›c› olan ve kaynama noktas› çok düflük olan ve oda s›cakl›¤›nda h›zla buharlaflabilen eteri bir ö¤rencinin 1 L’lik bir behere koyup üstü aç›k bir flekilde tafl›mas› s›ras›nda düflürmesi ve o s›rada aç›k olan bir Bunzen bekinden laboratuvar›n alev almas› kazan›n nedeni olarak belirtilmiflti. Ö¤rencilerden a¤›r yaralanm›fl olan Julia Avalos, Manhattan’daki New York Hastanesi’nin yan›k birimine kald›r›lm›flt›. Di¤er ö¤renci Marco Celallos da ayn› hastaneye kald›r›lm›fl ve durumu iyiydi. 3. ö¤renci hastanede ayakta, 4. ö¤renci ise olay yerinde yine ayakta tedavi edilmifllerdi.” Kaynak: http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html? res=9B05E5D91439F931A35750C0A962948260 2. “Doçent Dr. Joseph L. Thomas’›n California eyaletinde bulunan California State Üniversitesi’nin Fen Fakültesi Kimya Bölümü kimya laboratuvar›nda 18 Mart 2000 Cuma günü hidroklorik asit çözeltisi ile ya¤› ›s›tmas› s›ras›nda bir patlaman›n oldu¤u rapor edilmiflti. California eyaleti bas›n sözcüsü Paula Selleck’e göre olayda hiç kimsenin yaralanmamas› bir flans idi. Patlamaya ›s›tma sonucu deney balonunun çatlamas›n›n neden oldu¤u ve etrafa s›cak buhar ve asit dumanlar›n›n yay›lm›fl oldu¤u, binan›n tavan›na ve yerlere dumanlar›n s›çrad›¤›, Kimya Bölüm Baflkan› John Olmsted taraf›ndan aç›kland›.” Kaynak: http://articles.latimes.com/2000/mar/18/local/me-10064 3. Di¤er bir patlama fleklindeki laboratuvar kazas›n›n da 23 Mart 2007 Cuma günü Galler’in güneyinde bir okulda kimya laboratuvar›nda ö¤retmenin yapt›¤›, ö¤rencilerin ise izledi¤i deney s›ras›nda gerçekleflti¤i BBC taraf›ndan rapor edilmiflti. Patlama sonucu ö¤retmen ve dört ö¤rencinin kimyasallar›n etkisi alt›nda kald›¤› ve sadece tedbir amaçl› olarak Prince Charles Hastanesi’ne kald›r›ld›¤› Caerphilly Beledi-
22
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
S›ra Sizde Yan›t Anahtar› yesi bas›n sözcüsü taraf›ndan aç›klanm›flt›. Sözcü, ö¤retmen ve ö¤rencilerin nefes almakta güçlük çektiklerini, k›yafetlerine kimyasallar›n döküldü¤ünü ve bunlar› hemen bol su ile y›kad›klar›n› belirtti. Daha sonra itfaiye ekibi taraf›ndan çevre temizlenmifl ve kimya laboratuvar› güvenli olana dek havaland›r›lm›flt›. Kaynak: http://news.bbc.co.uk/go/pr/fr/ /2/hi/uk_news /uk_news/wales/south_east/6485599.stm Bu ve benzeri laboratuvar kazalar›ndan korunmak için daha önceden bu ünitede de¤inilen “Kimya Laboratuvarlar›nda Uyulmas› Gereken Kurallar ve Güvenli Çal›flma” konusunu dikkatlice okuyup kavramaya çal›flmal›s›n›z.
Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. d 2. e 3. b
4. e
5. a
6. b
7. c
8. b
9. a
10. c
”
Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Girifl” bölümünü yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Girifl” bölümünü yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kimya Laboratuvarlar›nda Uyulmas› Gereken Kurallar ve Güvenli Çal›flma” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kimya Laboratuvarlar›nda Uyulmas› Gereken Kurallar ve Güvenli Çal›flma” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kimya Laboratuvarlar›nda Uyulmas› Gereken Kurallar ve Güvenli Çal›flma” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kimya Laboratuvarlar›nda Uyulmas› Gereken Kurallar ve Güvenli Çal›flma” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kimyasallarla ‹lgili Tehlike Sembolleri ve Sembollerin Anlamlar›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Laboratuvar Kazalar› ve Önlenmesi için Al›nmas› Gereken Tedbirler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Laboratuvar Kazalar› ve Önlenmesi için Al›nmas› Gereken Tedbirler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Laboratuvar Kazalar› ve Önlenmesi için Al›nmas› Gereken Tedbirler” konusunu yeniden gözden geçiriniz.
S›ra Sizde 1 ‹ster yasa isterse model, kuram veya prensip olsun, hepsinin ortak amac›, edinilen bilgileri sistemlefltirmek ve bilimin geliflmesini sa¤lamakt›r. S›ra Sizde 2 Laboratuvara uzun saçlarla gelinmemeli, e¤er gelinmifl ise saçlar arkaya toplanmal›d›r. Çünkü uzun saçlar özellikle alevden veya zararl› kimyasallardan kolayca etkilenmekte ve ö¤rencinin yanmas› vb. tehlikeli olaylara neden olabilmektedir. S›ra Sizde 3 Sodyum metali gibi çok reaktif maddeler su ile etkileflti¤inde h›zla patlarlar ve bu nedenle sudan uzak tutulmal›d›rlar. S›ra Sizde 4 Olas› bir yang›n› önlemek için laboratuvarlarda bulunmas› gereken gereçler; havlu, yang›n alarm›, yang›n söndürücü, yang›n battaniyesi, yang›n hortumu, acil dufl, kovalarda kum vb.’dir. S›ra Sizde 5 Yang›n s›ras›nda veya herhangi bir flekilde toksik veya tahrifl edici maddelerin etkisinde kalan ö¤renci hemen laboratuvar d›fl›na ç›kar›l›p temiz hava almas› sa¤lanmal›d›r. S›ra Sizde 6 Patlay›c› özelli¤i hakk›nda hiçbir ön bilgimiz olmayan maddelerin incelenmesinde; maddeden çok az bir miktar spatülle al›n›p, spatül üzerinde ›s›t›l›r ve ›s›tma sonucu maddenin patlay›c› özelli¤i olup-olmad›¤› kolayca belirlenir.
1. Ünite - Kimya Laboratuvarlar›nda Güvenlik ve Genel Kurallar
23
Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Aikens, D.A., Bailey, R.A., Giachin, G.G., Moore, J.A. and Tomkins, R.P.T. (1978). Integrated Experimental Chemistry. Vol 1. Principles and Techniques. Boston: Ally and Bacon Inc. Anonim. (2007). Merck Laboratuvar El Kitab›. Ankara: Baflak Matbaac›l›k ve Tan›t›m Hizmetleri Ltd. fiti. Berlow, P.P. and Routh, J.I. (1982). Laboratory Manual for Introduction to the Chemistry of Life. New York: Saunders College Publishing. Bilgiç, O., Ünal, P. ve Gürbüz, E. (1986). Genel Kimya Laboratuvar Teksiri. Eskiflehir: Anadolu Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü Yay›nlar›. Brewster, R.O., Vanderwerf, C.A. and McEven, W.E. (1977). Unitized Experiments in Organic Chemistry (4th ed.). New York: D. Van Nostrand Company. CRC Handbook of Chemistry and Physics (90th ed.). (2009). (Lide, D.R. (Ed.)). Florida: CRC Press. Çimen, Y. (2009). Genel Kimya (Türk, H. (Ed.)). Madde, Atomlar, Moleküller ve ‹yonlar. Eskiflehir: Anadolu Üniv. Yay›nlar›. Erdik, E., Obal›, M., Yüksek›fl›k, N., Öktemer, A. ve Pekel, T. (2000). Denel Organik Kimya (3. Bask›). Ankara: Ankara Üniv., Fen Fakültesi Döner Sermaye ‹flletmesi Yay›nlar›, Yay›n No: 44. Fessenden, R.J. and Fessenden J.S. (1983). Techniques and Experiment for Organic Chemistry. Boston: Willard Grant Press. Güler, H., Sarayd›n, D. ve Ulusoy, U. (1996). Genel Kimya Laboratuvar› (2. Bask›). Ankara: fiahin Matbaas›. http://www.dartmouth.edu/~chemlab/info/safety/rules .html, Eriflim Tarihi: 05/03/2009. http://www.koettermann.com/symbolik/?L=1, Eriflim Tarihi: 09/03/2009. http://www.msdsonline.com/, Eriflim Tarihi:10/03/2009 http://www.scsr.nevada.edu/~slowan/labsafety.pdf, Eriflim Tarihi: 28/02/2009. Jones, M.M., Netterville, J.T., Johnston, D.O. and Wood, J.L. (1976). Laboratory Manual for Chemistry, Man and Society. Philadelphia: W.B. Saunders Company. Kenkel, J. (2000). Chemistry-An Industry-Based Laboratory Manual. Florida: CRC Lewis Publishers.
Metcalfe, H.C., Williams, J.E. and Castka, J.F. (1966). Modern Chemistry. New York, Toronto, London: Holt, Rinehard and Winston Inc. Nord, N.A. and Howard, J. (2006). School Chemistry Laboratory Safety Guide. Bethesda: US. Consumer Product Safety Comission (CPSC) Publication, No: 390. Sar›kahya, Y., Sar›kahya, F., Özkalay, Y., Kay›nova, N., Çelebi, S. ve Soykan, S. (1986). Genel Kimya Laboratuvar Notlar› (3. Bask›). Bornova/‹zmir: Ege Üniv. Yay›nlar›, Yay›n No:41. Toon, E.R. and Ellis, G.L. (1973). Laboratory Experiments for Foundations of Chemistry. New York, Toronto, London, Syndey: Holt, Rinehard and Winston Inc. Vorobyova, O.I., Dunaeva, K.M., Ippolitova, V.I. and Tamm, N.S. (1987). Practical Inorganic Chemistry. Çev. G. Leib, (Spitsyn, V.I., (Ed.)). Moscow: Mir Publishers. Williams, A.L., Richardson, R.W., DeBey, H.J., Kelley, L.A. and Lien, O.G. (1978). Introduction to Laboratory Chemistry: General (2nd ed.). USA: Addison-Wesley Company. Zor, D.L. (1999). Laboratuvar Uygulamalar› ve Fen Ö¤retiminde Güvenlik. (Zor, M. (Ed.)). Kimyasallarla Güvenli Çal›flma Esaslar› (ss. 365398). Eskiflehir: Anadolu Üniv. Yay›nlar›.
2
K‹MYA LABORATUVARI TEKN‹KLER‹
Amaçlar›m›z
N N N N N N N N
Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Deneysel çal›flmalarda kullan›lan laboratuvar araç-gereç ve malzemelerini tan›yabilecek, Laboratuvarda kullan›lan cam malzemelerin kesilmesini ve bükülmesini gerçeklefltirebilecek, Cam malzemeleri temizleyebilecek, Deneysel çal›flmalarda hacim, s›cakl›k ve kütle ölçümlerinde kullan›lan cihazlar› tan›yabilecek, Laboratuvarda ›s›tma amac›yla kullan›lan cihazlar› ve bunlar›n özelliklerini aç›klayabilecek, Kar›flt›rma için kullan›lan cihazlar› tan›yabilecek, Çeker ocaklar› kullanabilecek, Basit deney düzene¤i kurabileceksiniz.
Anahtar Kavramlar • • • • •
Laboratuvar malzemeleri Hacim ölçümü S›cakl›k ölçümü Kütle ölçümü Denetimsiz ›s›t›c›lar
• • • •
Denetimli ›s›t›c›lar Kar›flt›r›c›lar Çeker ocak Deney düzene¤i
‹çerik Haritas›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
• G‹R‹fi • LABORATUVARDA KULLANILAN BAfiLICA MALZEMELER • CAM BORULARIN KES‹LMES‹ VE BÜKÜLMES‹ • CAM MALZEMELER‹N TEM‹ZLENMES‹ VE KURUTULMASI • ÖLÇME YÖNTEMLER‹ • ISITMA YÖNTEMLER‹ • KARIfiTIRMA YÖNTEMLER‹ • ÇEKER OCAKLAR • DENEY DÜZENE⁄‹ HAZIRLANMASI
Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar› G‹R‹fi Kimya laboratuvarlar›nda (Laboratuvar tan›m› için Ünite 1’e bak›n›z.) temel ifllemlerde (hacim, s›cakl›k, kütle ölçümleri, ›s›tma vb.), analitik ifllemlerde, organik ve inorganik sentezler gibi farkl› amaçlara yönelik yap›lan çal›flmalarda pek çok araçgereç ve malzeme kullan›lmaktad›r. Bu ünitede genel olarak bu malzemelere ve kullan›mlar›na de¤inilecek ve ilerleyen ünitelerde deneysel çal›flmalarda bunlar›n kullan›mlar› irdelenecektir.
LABORATUVARDA KULLANILAN BAfiLICA MALZEMELER Kimya laboratuvarlar›nda e¤itim veya araflt›rma amac›yla yap›lan deneylerde; cam, porselen, metal, plastik, lastik ve tahta gibi farkl› materyallerden yap›lm›fl birçok malzeme kullan›lmaktad›r.
Cam Malzemeler Temel laboratuvar ifllemlerinin gerçeklefltirilmesi ve deney düzeneklerinin kurulmas› s›ras›nda genellikle cam malzemeler kullan›lmaktad›r. Cam malzemelerin; borosilikat, silisyum veya soda cam›ndan (adi cam) yap›lm›fl olan türleri bulunmaktad›r. Soda cam›; düflük erime s›cakl›¤›na sahip oldu¤u için bek alevinde yap›lan ›s›tmalara dayan›kl› de¤ildir ve kolayca çatlayabilir. Borosilikat camlar; kimyasal maddelere, ›s›l floklara ve bölgesel ›s›tmalara karfl› daha dayan›kl› ve daha sa¤lam olduklar› için soda cam›na tercih edilirler. Borosilikat cam; pyrex, hysil, davisil vb. isimlerle de bilinmektedir. fiekil 2.1’de laboratuvarlarda s›k kullan›lan baz› cam malzemeler görülmektedir.
26
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
fiekil 2.1 Laboratuvarda s›k kullan›lan baz› cam malzemeler.
Deney tüpü
Ay›rma hunisi
Vezin kab›
Kalitatif (nitel) analiz; madde miktar›na dayanmayan sadece bir maddenin ne oldu¤unu anlamaya yönelik yap›lan analizdir. Kantitatif (nicel) analiz ise madde miktar›n›n ölçülmesine dayan›r.
Beher
Erlen
Damlatma hunisi
Goche krozesi
Nuçe erleni
Reaktif fliflesi
Balon
Saat cam›
Damlatma So¤utucu fliflesi
Huni
Desikatör
Petri kab›
fiekil 2.1’de görülen cam malzemelerin özellikleri ve kullan›mlar› k›saca afla¤›da özetlenmektedir. Deney tüpü: Deney tüpü; atefle dayan›kl› payreks (pyrex) camdan yap›lm›fl, içi bofl, silindirik ve farkl› boyutlarda olan cam malzemedir. Deney tüpünün çöktürme amaçl› çal›flmalarda kullan›lan türlerine santrifüj tüpü denir. Bu tüplerin alt k›s›mlar› santrifüj cihaz›n›n haznesine oturacak flekilde koniktir (Santrifüjleme ifllemi için Ünite 3’e bak›n›z.). Beher: Beher; silindirik formda, dibi düz ve üst k›sm› s›v› aktar›m›n› kolaylaflt›rmak için oluklu biçimde olan cam malzemedir. Hacmi 5 mL’den 5 L’ye kadar de¤iflebilen beherler, genellikle kar›flt›rma ve ›s›tma ifllemlerinde kullan›lan ölçekli kaplard›r. Erlen (Erlenmayer): Erlen; dar a¤›zl›, konik ve çeflitli hacimlerde bulunan ölçekli cam malzemedir. Titrasyon, buharlaflt›rma amaçl› kaynatma ve genel amaçl› laboratuvar ifllemlerinde s›kça kullan›l›r. Nuçe erleni: Nuçe erleni; boyun k›sm›nda bulunan yan ç›k›fl uzant›s› ile vakuma ba¤lanarak k›sa sürede süzme iflleminin gerçeklefltirilmesi amac›yla kullan›lan özel tür erlendir. Bunlara Büchner erleni ad› da verilir. Balon: Alt k›sm› bombeli, üst k›sm›nda ise uzun veya k›sa bir boyun olan balonun dibi düz veya yuvarlak ve tek veya birden çok boyunlu olan türü vard›r. Geometrik yap›lar›ndan dolay› dibi yuvarlak olanlar bas›nç ve s›cakl›k de¤iflimlerine daha dayan›kl›d›r. Çeflitli hacimlerde bulunan balonlar özellikle organik kimya laboratuvarlar›nda ›s›t›c› mantolar (Is›t›c› mantolar için “Is›tma Yöntemleri” konusuna bak›n›z.) üzerinde yap›lan ›s›tma ifllemlerinde kullan›l›rlar. Bek alevinde ›s›t›lmalar› s›ras›nda altlar›na amyant tel konulur. Saat cam›: Saat cam›; hafif iç bükey, yuvarlak ve farkl› çaptaki cam malzemedir. Genellikle üzerine kat› madde konularak tart›m ifllemlerinde kullan›lan saat cam›, ›s›tma ifllemleri s›ras›nda s›çramay› engellemek için, beher gibi a¤z› aç›k cam kaplar›n üzerini kapatma amac›yla da kullan›l›r. Huni: Huni; süzme ifllemlerinde ve kaplara s›v› aktarmada kullan›lan farkl› çaptaki malzemedir. Kalitatif (nitel) ve kantitatif (nicel) analizler için kullan›lan iki farkl› türü vard›r. Kalitatif huninin boyun k›sm› k›sa, kantitatiflerinki ise daha
27
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
uzundur. Süzme ifllemlerinde süzgeç ka¤›tlar› ile birlikte kullan›l›r (Süzme ifllemi için Ünite 3’e bak›n›z.). Ay›rma hunisi: Ay›rma hunisi; iki s›v› faz›n ayr›lmas› iflleminde [S›v›-s›v› özütlemesi (ekstraksiyonu) için Ünite 3’e bak›n›z.] kullan›lan gövdesi bombeli, alt ucu teflon veya cam musluklu malzemedir. Damlatma hunisi: Damlatma hunisi; tepkime kaplar›na belirli h›zda s›v› aktarmaya yarayan, silindirik yap›da ve alt k›sm›nda s›v› ak›fl›n› denetlemek için musluk bulunan cam malzemedir. Goche krozesi: Goche krozesi; süzme ifllemlerinde süzgeç ka¤›d› ile tepkimeye girebilecek asit ve baz çözeltilerinin süzülmesinde kullan›lan, alt k›sm›nda s›k›flt›r›lm›fl cam süzgeç bulunan malzemedir. Reaktif fliflesi: Reaktif fliflesi; laboratuvarda bulunan asit-baz çözeltileri, organik çözücüler vb. gibi tüm s›v›lar›n içine konularak sakland›¤› ve kimyasal maddelere karfl› dayan›kl› cam malzemeden yap›lm›fl kapakl› flifledir. Damlatma fliflesi: Damlatma fliflesi; renkli veya renksiz camdan yap›lm›fl ve üst k›sm›nda damlamay› sa¤lamak için bir oluk bulunan flifledir. Bu flifle, özellikle indikatörlerin saklanmas›nda kullan›l›r. So¤utucu: Buharlaflarak gaz haline geçen bir maddenin tekrar s›v› hale geçirilmesi amac›yla kullan›lan so¤utucunun; düz so¤utucu, bo¤umlu so¤utucu, spiralli so¤utucu, parmak so¤utucu vb. gibi farkl› tipte olan türleri vard›r. Bunlar iç içe geçmifl iki camdan oluflurlar. ‹ç k›s›mda bulunan cam›n d›fl yüzeyinden so¤utma suyu, di¤erinden ise yo¤unlaflan madde geçer. So¤utucunun ba¤lant› yeri rodajl›d›r ve balonlar›n üzerine tak›larak kullan›l›r. Desikatör: Desikatör; kimyasal maddeleri nemden korumak ve kurutucu kimyasallar›n korunmas›n› sa¤lamak için kullan›lan genifl ve kapakl› cam kapt›r. ‹ç k›sm›nda porselen bir tabla bulunur. Tablan›n alt›na susuz kalsiyum klorür, fosforpentaoksit gibi nem tutucu maddeler konur. Nemden korunacak madde ise uygun bir kap içine konularak tablan›n üstüne yerlefltirilir ve desikatörün kapa¤› s›k›ca kapat›l›r. Desikatörün hava geçirmesini engellemek ve kolay aç›labilmesini sa¤lamak için kapak k›sm›na vazelin sürülür. Vezin kab›: Vezin kab›; kat› kimyasal madde konulan kapakl› cam malzemedir. Petri kab›: Petri kab›; kat› maddelerin tafl›nmas› ve tart›lmas›nda kullan›lan ve iç içe geçen iki camdan oluflan kapt›r.
Reaktif fliflelerinin koyu kahverengi olanlar›na amber flifleler denir ve bunlar özellikle ›fl›k hassasiyeti olan kimyasal maddelerin saklanmas›nda kullan›l›r.
Rodaj, cam›n elmas tafl› ile t›rafllama ifllemine u¤rat›lmas› sonucu keskin uçlar›n›n afl›nd›r›lm›fl halidir.
Porselen Malzemeler Porselen malzemeler yüksek s›cakl›klara karfl› camdan daha dayan›kl› olduklar› için özellikle f›r›nlarda yap›lan k›zd›rma ifllemlerinde kullan›l›rlar. Laboratuvarlarda çeflitli amaçlar için kullan›lan, porselenden yap›lm›fl baz› malzemeler fiekil 2.2’de görülmektedir. fiekil 2.2 Porselen malzemeler.
Kroze
Büchner hunisi
Havan
Havan eli
Kapsül
28
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kroze: Kroze; f›r›nlarda yap›lan k›zd›rma ifllemlerinde, bek alevinde kat› maddelerin ›s›t›lmas›nda, s›v› maddelerin buharlaflt›r›lmas› ifllemlerinde kullan›lan s›rlanm›fl malzemedir. Kapakl› ve kapaks›z olarak kullan›labilir. Büchner hunisi: Vakumda süzme yaparken Büchner hunisi ad› verilen, iç k›sm› delikli porselen huni kullan›l›r. Süzme s›ras›nda huni, bir vakum erleninin üzerine oturtulur ve huninin delikli yüzeyinin üzerine bir süzgeç ka¤›d› (Süzgeç ka¤›d› ve süzme ifllemi için Ünite 3’e bak›n›z.) yerlefltirilerek süzme gerçeklefltirilir. Havan ve eli: Kat› maddeleri ezerek toz haline getirmek için kullan›lan havan genellikle porselenden yap›lm›flt›r, fakat cam ve çelik gibi malzemeden yap›lm›fl olanlar› da vard›r. Havanda ezme ifllemi için havan eli kullan›l›r. Kapsül: Kapsül; a¤›z k›s›mlar› genifl, dipleri dar ve çeflitli büyüklüklerde bulunan kapt›r. Kat› veya s›v› maddelerin ›s›t›lmas› iflleminde kullan›l›r.
Metal Malzemeler Metal malzemeler, laboratuvarda deney düzeneklerini kurmada destekleyici ve tutturucu olarak kullan›lan malzemelerdir. Bunun yan›nda laboratuvarlarda farkl› kullan›m amac› olan pek çok metal malzeme bulunmaktad›r (fiekil 2.3). fiekil 2.3 Metal malzemeler. Spatül
Pens
Büret k›skac›
Halka
Tüplük
Laboratuvar krikosu
Spor
Saç ayak
Metal kroze
K›skaç
K›skaç tutucu
Amyant tel
Kil üçgen
Mantar delici
F›rça
Spatül: Özellikle toz veya partikül halindeki kimyasal maddeleri almak için kullan›lan metal kafl›klara spatül denir. Spatüllerin bir taraf› oluklu, di¤er taraf› düz olan türleri en çok kullan›lanlar›d›r. Bunun yan›nda farkl› flekillerde spatül çeflitleri de bulunmaktad›r. Pens: Genellikle elle do¤rudan tutulmamas› gereken malzemeler için kullan›lan c›mb›z fleklindeki metalik malzemeler pens olarak bilinirler. Spor: Spor; deney düzeneklerinin kurulmas› ve sabitlenmesi s›ras›nda k›skaç, halka gibi metallerin tutturuldu¤u, alt k›sm›nda metal bir ayak ve buna monte edilmifl metal bir çubuktan oluflan malzemedir. K›skaç ve k›skaç tutucu: Deney tüplerinin ve so¤utucular›n sporlara tutturulmas›nda kullan›lan, uç k›s›mlar› pençeli k›skaçlar, k›skaç tutucu (nivo) ad› verilen ba¤lant› parçalar› yard›m›yla sporlara monte edilirler.
29
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
Büret k›skac›: Büret k›skac›; büretin spora tutturulmas›nda kullan›lan özel tipte k›skaçt›r. Büret k›skac› spora do¤rudan monte edilebilir, tutucu (nivo) kullanmaya gerek yoktur. Halka: Halka; süzme iflleminde cam huninin ve özütleme (ekstraksiyon) ile ay›rma ifllemlerinde ay›rma hunisinin sabit biçimde durmas›n› sa¤lamak amac›yla kullan›lan metal malzemedir. Saç ayak (Üç ayak): Üç adet aya¤› bulunan ve ›s›tma iflleminde üzerinde ›s›tma yap›lan metal malzemedir. Amyant tel: Amyant tel; kapsül ve beher gibi kaplar›n bek alevinde ›s›t›lmas›nda kullan›lan ve saç ayak üzerine konulan, ortas›nda amyant bulunan tellerle örülmüfl malzemedir. Kil üçgen: Kil üçgen; krozenin ›s›t›lmas› iflleminde kullan›lan, üçgen k›sm› ›s›ya dayan›kl› kilden yap›lm›fl ve uçlar› metal olan malzemedir. Tüplük: Deney tüplerinin içine konuldu¤u ve yuvarlak bölmeleri olan metal malzemedir. Laboratuvar krikosu: Laboratuvarda düzeneklerin yükseltilmesi veya alçalt›lmas› için kullan›lan kriko fleklindeki metal malzemedir. Metal kroze: Kimyasal tepkimelere ve ›s›ya dayan›kl› nikel, platin ve demirden yap›lm›fl metal kroze, genellikle yüksek s›cakl›klarda yükseltgeme ve kül tayini ifllemlerinde kullan›l›r. Mantar delici: Mantar delici; laboratuvarlarda mantar t›palar›n delinmesi iflleminde kullan›lan malzemedir. F›rça: F›rça; deney tüpleri, beher, balon vb. laboratuvar malzemelerinin temizli¤inde kullan›lan ve ucunda plastik k›llar bulunan malzemedir.
Plastik, Lastik ve Tahta Malzemeler Kimya laboratuvarlar›nda plastik, lastik ve tahta materyallerden yap›lm›fl çeflitli malzemeler bulunur. Bunlar›n en çok kullan›lanlar› fiekil 2.4’de görülmektedir. fiekil 2.4 Laboratuvarlarda en s›k kullan›lan plastik, lastik ve tahta malzemeler.
Piset
Puar
Mantar t›pa
Kauçuk t›pa
Tahta mafla
Piset: Piset; y›kama (cam malzemelerin y›kanmas› ve süzme iflleminde, süzgeç ka¤›d› üzerindeki maddenin y›kanmas› vb.) ve çözelti haz›rlama ifllemleri gibi saf suyun kullan›ld›¤› her türlü laboratuvar çal›flmalar›nda kullan›lan plastik malzemedir. Kullan›rken dik olarak tutulmas› gereken piset, orta k›sm›ndan s›k›larak tepesindeki plastik borudan su ç›k›fl› sa¤lan›r. Puar: Puar; cam pipetlerin içine s›v› doldurmak için kullan›lan lastik pompad›r. Kullan›m› s›ras›nda üst k›sm›ndaki bombenin s›k›larak puar›n havas›n›n al›nmas› gerekir, aksi halde s›v› çekme ifllemi gerçekleflmez. Mantar t›pa: Mantar t›pa; konik veya silindirik flekilde, kimyasallara ve ›s›ya dayan›kl› hava geçirmez kapakt›r.
30
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kauçuk t›pa: Kauçuktan yap›lm›fl t›pa; mantar t›paya göre daha dayan›ks›z, fakat hava geçirmezli¤i daha iyidir. Tahta mafla: Tahta mafla; s›cak cam, porselen ve metal malzemelerin tutulmas›nda kullan›lan alettir. SIRA S‹ZDE
1
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
Beher, erlen,SIRA balon, kroze, ay›rma hunisi, mezür, spor ve saç ayak flekillerini çiziniz. S‹ZDE
CAM BORULARIN KES‹LMES‹ VE BÜKÜLMES‹
D Ü fi Ü N E L ‹ M Basit deney düzeneklerinin kurulmas› s›ras›nda iki ucu aç›k cam borular kullan›l›r. Cam borular kesilerek istenilen uzunlukta parçalar elde edilebilir. Kesme iflleminO R U de ilk olarakS kesilecek yerin bir cam kesece¤i veya e¤e ile çizilmesi gerekir [fiekil 2.5 (a)]. Daha sonra baflparmaklar çizilen bölüme yak›n bir konuma getirilir ve borunun iki taraf› tutulur [fiekil 2.5 (b)]. Baflparmaklarla cama kuvvet uyguland›¤›nda D‹KKAT cam, çizilen k›s›mdan düzgün olarak kesilir. Kesme ifllemi tamamland›ktan sonra cam›n uçlar›n› düzlefltirmek için cam boru bek alevine tutulur ve sürekli döndüreSIRA S‹ZDE kesik uçlar düzlefltirilir [fiekil 2.5 (c)]. rek ›s›t›l›r; böylelikle
N N
fiekil 2.5 AMAÇLARIMIZ
Cam borular›n kesilmesi.
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
(a) ‹NTERNET
(b)
(c)
‹NTERNET
Cam borular›n bükülmesinde; cam borunun bükülecek k›sm› bek alevine tutularak cam iyice yumuflayana kadar kendi ekseni etraf›nda döndürülür [fiekil 2.6 (a)]. Daha sonra boru alevden çekilerek birkaç saniye ›s›n›n düzgün bir flekilde da¤›lmas› beklenir ve istenilen flekle gelene kadar boru bükülür. Cam›n so¤uyup sertleflmesi için bir süre bu konumda tutularak beklenir [fiekil 2.6 (b)]. fiekil 2.6 Cam borular›n bükülmesi.
(a)
(b)
31
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
CAM MALZEMELER‹N TEM‹ZLENMES‹ VE KURUTULMASI Laboratuvar ifllemlerinde kullan›lacak cam malzemelerin temiz ve kuru olmas› çok önemlidir. Temiz olmayan cam malzemeler deney sonuçlar›n›n hatal› olmas›na neSIRA S‹ZDE den olur. Cam malzemelerin temizli¤inde toz veya s›v› deterjan kullan›larak, bir f›rça yard›m›yla cam malzeme iyice f›rçalan›r. Böylece suda çözünen kirlilikler kolayl›kla temizlenir. Kirli maddeler uzaklaflt›r›ld›ktan sonra çeflme suyu cam D Ü fi Ü Nile E L ‹y›kanan M malzeme, çeflme suyundan gelen safs›zl›klar›n uzaklaflt›r›lmas› için mutlaka saf sudan geçirilmelidir. Y›kama ifllemi bittikten sonra cam malzeme ya temiz bir bez ya S O R U da kurutma ka¤›d› üzerine veya etüve konularak (~110°C) kurutulur.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
‹ K K Aile T y›kand›ktan Cam malzemeler kullan›ld›ktan sonra hemen y›kanmal›d›r. Çeflme Dsuyu SIRA S‹ZDE sonra, cam malzemeler mutlaka saf sudan geçirilmeli ve kurutulmal›d›r.
SIRA S‹ZDE
D‹KKAT SIRA S‹ZDE
N N
Suda çözünmeyen baz› organik ve inorganik kirlilikleri deterjanla temizlemek D Ü fi Ü N E L ‹ M yeterli olmayabilir. Bu durumda özel deriflimlerde haz›rlanan yükseltgeyiciler, asit çözeltileri ve organik çözücüler kullanmak gerekir. Bunlara AMAÇLARIMIZ genel olarak y›kama S O R U çözeltileri denir.
K D‹ ‹TK KA A PTcilde s›çrad›Y›kama çözeltileri ile çal›fl›rken çok dikkatli olunmas› gerekir. Bu çözeltiler ¤›nda ciddi yan›klara sebep olabilirler. Bu durumda ilk tedbir olarak s›çrama olan bölgeSIRA S‹ZDE nin bol su ile y›kanmas› gerekir (Kimyasallar›n cilde veya vücudumuza s›çrad›¤›nda neler SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON yap›lmas› gerekti¤i ile ilgili detayl› bilgiyi Ünite 1’de bulabilirsiniz.). D Ü fi Ü N E L ‹ M
N N N N
Menekfle renkli bazik permanganat çözeltisinin rengi koyu kahverengiye kadar K D‹ ‹ KT KAAdönene TP kullan›labilir.
‹ N ST EORRN EUT
TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M AMAÇLARIMIZ ‹ NST OE RRNUE T K D ‹‹ KTK AA T P
N N
Kral Suyu: 3 hacim deriflik hidroklorik asit (HCl) ile 1 hacim T E L Ederiflik V ‹ Z Y O N nitrik asit (HNO3) çözeltilerinin kar›flt›r›lmas› ile haz›rlan›r (Örne¤in; 300 mL HCl ile 100 mL HNO3 kar›flt›r›larak haz›rlanabilir.). AMAÇLARIMIZ
D Ü fi Übir N E Lsüre ‹ M asit-baz Asit-Baz Banyolar›: Temizlenmesi zor olan cam malzemeleri, banyolar›nda bekletmek gerekir. Asit banyolar› deriflik sülfürik asit ile az miktarda TELEV‹ZYON nitrik asidin kar›flt›r›lmas› ile haz›rlan›r. Potasyum hidroksitin (KOH) S O R Uetil alkoldeki deriflik çözeltisi ise baz banyosu olarak kullan›l›r.
D Ü fi Ü N E L ‹ M AMAÇLARIMIZ
D‹KKAT SIRA S‹ZDE
Bazik Potasyum Permanganat Çözeltisi: 10 g potasyum permanganat (KMnO4) ve 10 g sodyum hidroksitin (NaOH) 100 mL safAMAÇLARIMIZ suda çözünmesi ile ‹ NSTOE RRNUE T haz›rlan›r.
‹ N T E RS‹ZDE N E permanganat T Laboratuvarda kullan›lan temizlik çözeltilerinden kral suyu, bazik potasyum SIRA ve kromik asit çözeltilerini nas›l haz›rlars›n›z? K ‹ T A P
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON
K ‹ T A P
K ‹ T A P
Turuncu renkli olan kromik asit çözeltisinin rengi yeflile dönünceye kadar D ‹ K K A kullan›labilir. T SIRA S‹ZDEBu durumda Yeflil renge dönüflmesi asidin yükseltgeme özelli¤ini yitirdi¤inin göstergesidir. çözelti tekrar kullan›lamaz. TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ S O R U K D‹ ‹ KT KAA TP
Laboratuvarlarda en çok kullan›lan y›kama çözeltileri afla¤›da verilmifltir. AMAÇLARIMIZ Kromik Asit Çözeltisi: 6 g potasyum dikromat (K2Cr2O7)’›n 100 mL sülfürik asit ‹ NST EORRN EU T (H2S04) içerisinde çözünmesi ile haz›rlan›r.
D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M
2
SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON AMAÇLARIMIZ ‹SIRA N T E RS‹ZDE NET K ‹ T A P D Ü fi Ü N E L ‹ M
TELEV‹ZYON S O R U
D‹KKAT ‹NTERNET
D‹KKAT ‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE D‹KKAT
SIRA S‹ZDE D‹KKAT
D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE
N N
D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE
N N
SIRA S‹ZDE
32
S O R U AMAÇLARIMIZ D‹KKAT
Kimya Laboratuvar› Teknikleri S O R U
D ‹ K K Aile T çal›fl›rken çok dikkatli olunmal› ve temizleme ifllemlerinde mutlaka Asit-baz banyolar› koruyucu eldiven kullan›lmal›d›r. K ‹ T A P
K ‹ T A P SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON AMAÇLARIMIZ
AMAÇLARIMIZ
K‹ N‹ T TE RAN EPT
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
Organik Çözücüler: Organik maddelerle yap›lan deneylerde cam malzemeler organik madde ile kirlenir. Bu tür kirliliklerin su ile temizlenmesi zor olT E L E V ‹kal›nt›lar› ZYON du¤u için AMAÇLARIMIZ bunlar› temizlemek için aseton, etil alkol, benzen, piridin, tetrahidrofuran vb. gibi organik çözücüler kullan›l›r. Laboratuvar temizlenmesi için daha detayl› bilgiyi http://cheETR NA malzemelerinin E PT K‹ N ‹Tcam mistry.about.com/od/chemistrylabexperiments/a/cleanglassware.htm adresinde bulabilirsiniz. TELEV‹ZYON
ÖLÇME YÖNTEMLER‹ Laboratuvarlarda yap›lan ölçme ifllemlerini genel olarak üç gruba ay›rabiliriz. Bunlar; ‹ N T Eölçümü, RNET • Hacim • Kütle ölçümü, • S›cakl›k ölçümüdür.
Hacim Ölçümü S›v›lar›n ve gazlar›n miktar›n› ölçme ifllemine hacim ölçümü denir. Hacim ölçümünün birimi metreküptür (m3). Laboratuvarlarda genellikle desimetreküp biriminin karfl›l›¤› olan litre (L) birimi tercih edilir. S›v›lar›n hacim ölçümlerinde en çok; balon jojeler, mezürler, büretler, cam pipetler ve mikropipetler kullan›l›r (fiekil 2.7). fiekil 2.7 Hacim ölçümünde kullan›lan cam malzemeler.
Balon joje
Pipet
Bullu pipet
Mikropipet
Mezür
Büret
Balon joje: Balon joje; alt k›sm› yuvarlak ve fliflkin, dibi düz, boyun k›sm› silindirik ve üst k›sm› kapakl› ölçüm malzemesidir. Çeflitli hacimlerde olan türleri vard›r (5, 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 mL vb.) ve ald›klar› s›v› miktarlar› üzerlerinde yaz›l›d›r. Boyun k›sm›nda kalibrasyon çizgisi vard›r ve s›v› bu çizgiye kadar doldurulur. Balon jojeler çözelti haz›rlama ve çözeltilerin belirli oranlarda seyreltilmesi ifllemlerinde kullan›l›rlar. Pipet: Bir çözelti içerisinden belli miktardaki s›v›y› al›p baflka bir kaba aktarma iflleminde kullan›lan pipetlerin farkl› kapasitede ve duyarl›l›kta olan türleri vard›r. Pipet çeflitleri flunlard›r: Cam pipetler: Cam pipetlerin, bullu (fliflkin) ve dereceli (taksimatl›) olmak üzere iki tipi vard›r. Bullu pipetlerin ortas›nda “bul” ad› verilen fliflkin bir bölüm vard›r. Bulun üzerinde bulunan çizgide al›nabilecek s›v› hacmi yaz›l›d›r.
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
33
SIRA S‹ZDE Bu pipetler genellikle yüksek hassasiyet gerektiren çal›flmalarda kullan›l›rlar. Di¤er bir cam pipet türü olan dereceli (taksimatl›) pipetlerin ise düz ve dar boflluklar› vard›r. Alabilecekleri hacim de¤erleri pipetin yaD Ü fi Üüst N E Lk›sm›nda ‹M z›l›d›r. Bu pipetler yüksek hassasiyet gerektirmeyen ölçümlerde kullan›l›rlar. Cam pipetlerin farkl› hacimlerde (1 mL, 2 mL, 5 mL, 10 mL, 25 mL vb.) olan S O R U türleri vard›r.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
Laboratuvarlarda kullan›lan kimyasal maddelerin büyük bir k›sm› zararl› D ‹ K K ve A T zehirli oldu¤u için asla bunlar› a¤z›n›zla emerek pipet içine doldurmay›n›z. SIRA S‹ZDE
D‹KKAT
N N
Mikropipetler: Mikropipetler otomatik olmalar› ve çok küçük hacimler (10500 µL) için kullan›labilmelerinin yan› s›ra tek kullan›ml›k plastik uçlar› saAMAÇLARIMIZ yesinde temizlenmesi kolay oldu¤u için tercih edilen pipet türleridir. Bu pipetlerin ayarlanabilir ve sabit hacimli olan türleri vard›r. Büret: Genellikle titrasyon iflleminde kullan›lan büret duyarl› hacim ölçümüKSIRA ‹teflon TS‹ZDE A P bir musluk nün yap›ld›¤› cam malzemedir. Büretin uç k›sm›nda cam veya bulunur. Bu sayede s›v›n›n ak›fl h›z› denetlenebilir. Farkl› boyutlarda büretler vard›r. Kapasitesi 2 mL veya daha küçük olan türlerine mikrobüret D Ü fi Üdenir. NEL‹M T E L E V ‹ Z Y O N özellikle Mezür: Mezür; yüksek hassasiyet gerektirmeyen hacim ölçümlerinde, bir kaptan di¤erine s›v› aktarma ifllemlerinde kullan›lan, silindir biçiminde, ölçekS O R U li, cam veya propilenden yap›lm›fl malzemedir. ‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
Titrasyon; belirli deriflimdeki SIRA bir çözelti ile deriflimi K ‹ TS‹ZDE A P bilinmeyen bir çözeltinin derifliminin bulunmas› ifllemine denir. D Ü fi Ü N E L ‹ M
Erlen, beher ve balon gibi cam malzemeler belirli hacimlere sahipDolmalar›na karfl›n, ‹KKAT hacmi kabaca gösterirler. Bu nedenle hassas ölçümlerde kullan›lmazlar.
N N
Ölçekli cam malzemelerde hacim ölçümü yap›l›rken baz› noktalara dikkat etmek gerekir. Bunlar; • Kullan›lacak cam malzemenin temizli¤i çok önemlidir. Temiz olmayan AMAÇLARIMIZ malzeme ile çal›flmak deney sonuçlar›nda hatalara yol açar. Bu yüzden kullan›lacak olan cam malzemeler deterjanla temizlendikten sonra kroK ‹ T ve A Psonra da saf mik asit çözeltisi ve ard›ndan musluk suyu ile y›kanmal› sudan geçirilmelidir. • Bürete s›v› doldurma iflleminde s›v›, bir huni yard›m›yla bürete üstten T E L E VDaha ‹ Z Y O N sonra bükonulmal›, bu s›rada büretin muslu¤u kapal› olmal›d›r. retin muslu¤u aç›lmal›, bu s›rada büretin alt ucu ile musluk k›sm› aras›nda hava kabarc›¤› kalmamas›na dikkat edilmelidir. Musluk k›sm›n›n havas› al›nd›ktan sonra büret s›f›r çizgisine kadar doldurulmal›d›r. Büret ‹NTERNET muslu¤unun s›v› ak›tmamas› için musluk k›sm› vazelinlenmelidir. • Çap› küçük olan cam malzemelerde yüzey geriliminin etkisiyle s›v› yüzeyinde bir kavis oluflur. Bu kavisin üst yüzeyine menisküs çizgisi denir. S›v›, içine konuldu¤u kab›n çeperlerini ›slat›yorsa menisküs konkav (iç bükey), ›slatm›yorsa konvekstir (d›fl bükey). Ölçüm yaparken menisküs çizgisi mutlaka göz hizas›na getirilmelidir. Renksiz s›v›lar›n (su gibi) ölçümünde menisküs çizgisinin alt› [fiekil 2.8 (a)], renkli s›v›larda (potasyum permanganat gibi) ise üstü okunmal›d›r [fiekil 2.8 (b)].
SIRA S‹ZDE
TELEV‹ZYON S O R U
‹NTERNET D‹KKAT SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
34
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
fiekil 2.8 Bürette hacim okunmas›: (a) Renksiz s›v›larda, (b) Renkli s›v›larda.
(a)
(b)
• Hacim ölçümünde kullan›lacak olan s›v›n›n s›cakl›¤› ölçüm malzemesinin kalibrasyon s›cakl›¤›n›n (genellikle 20°C) üstünde olmamal›d›r. Gazlar›n hacim ölçümünde genellikle bir ucu kapal› ve ölçekli olan gaz büretleri kullan›l›r. Bununla birlikte duyarl› hacim ölçümü için gaz fl›r›ngalar› veya gaz ölçüm tüplerinin kullan›lmas› daha uygundur. SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M AMAÇLARIMIZ S O R U
K D ‹‹ KTK A T P SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON AMAÇLARIMIZ ‹NTERNET K ‹ T A P
3
Renksiz bir SIRA s›v› ile titrasyon ifllemi yap›l›rken büretten hacim okumas› nas›l yap›l›r, çizeS‹ZDE rek gösteriniz. D Ü fi Ü N E L ‹ M Kütle Ölçümü
Kütle, madde miktar›n›n ölçüsüdür. Kütle ve a¤›rl›k kavramlar› s›k s›k birbiriyle S O R U maddenin üzerine etki eden yerçekimi kuvvetidir. Kütle madkar›flt›r›l›r. A¤›rl›k, denin evrendeki konumuyla de¤iflmezken, a¤›rl›k de¤iflir. Bir maddenin a¤›rl›¤› diDile ‹ Kölçülür; KAT namometreSIRA birimi Newton’dur. Kütle ise terazi ile ölçülür; birimi kilogS‹ZDE ram (kg)’d›r. Teraziler biçimlerine ve duyarl›l›klar›na göre s›n›fland›r›l›rlar. Biçimlerine SIRA göre S‹ZDE çift kefeli ve tek kefeli olmak üzere iki tip terazi vard›r. Çift keD Ü fi Ü N E L ‹ Mgramdan 10 miligrama kadar farkl› kütlelerin oldu¤u tart›m kufeli terazilerde 100 tusu bulunur. Çift kefeli terazilerin sol kefesine daima tart›lacak madde, sa¤ kefeAMAÇLARIMIZ S O kütlesi R U sine ise tart›m konulur ve terazi kollar›n›n eflitlenmesi sa¤lan›r.
N N
Nemden etkilenmemesi KD ‹‹ K TK AAT P için tart›m kütleleri bir pens ile tutularak kutuya konulmal› ve kutunun temiz olmas›na dikkat edilmelidir.
N N
SIRA S‹ZDE
Tek kefeli T E L Eteraziler V ‹ Z Y O N elektronik donan›ml›d›r. Terazinin yanlar›nda aç›l›r-kapan›r camlar bulunur ve tart›m yap›l›rken maddelerin nemden etkilenmemesi için bu camlar›n AMAÇLARIMIZ kapal› olmas› gerekir. Terazi kefesinin tam ortas›na tart›m› yap›lacak madde konuldu¤unda terazinin ön panelinde bulunan dijital ekrandan maddenin ‹NTERNET kütlesi okunur. Tek kefeli teraziler, duyarl›l›klar›n›n yüksek olmas› ve tart›m K ‹ T A P kolayl›klar›ndan dolay› daha çok tercih edilirler (fiekil 2.9).
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
35
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
Teraziler duyarl›l›klar›na ve ölçüm kapasitesine göre ise befl gruba ayr›l›r. Bunlar; Kaba teraziler:Eskiden genel kimya laboratuvarlar›nda tart›m ifllemlerinde genellikle kaba teraziler kullan›l›rd›. Bu terazilerin tart›m kapasitesi 500 g ve duyarl›l›klar› 10 mg’a kadard›r. (a) (b) Makro teraziler: Tart›m kapasitesi 160-200 g ve duyarl›l›klar› 0,1 mg’a kadard›r. Yar›-mikro teraziler: Tart›m kapasitesi 10-80 g ve duyarl›l›klar› 0,01 mg’a kadard›r. Laboratuvarlarda en çok kullan›lan terazi türlerinden biridir. Mikro (analitik) teraziler: Tart›m kapasitesi 20 g ve duyarl›l›klar› 0,0001 mg’a kadard›r. Ultra mikro teraziler: Tart›m kapasitesi 25 g ve duyarl›l›klar› 0,00002 mg’a kadard›r. Terazilerle çal›fl›rken dikkat edilmesi gereken baz› noktalar vard›r. Bunlar; • Teraziler düz bir yüzey üzerinde bulundurulmal›d›r. • Teraziler nemsiz ve hava ak›m›n›n olmad›¤› bir ortamda olmal›d›r. • Islak, ya¤l›, s›cak cisimler ve kimyasal maddeler terazinin kefesine do¤rudan konulmamal›d›r. • S›v› maddelerin tart›m› yap›l›rken buharlaflmay› önlemek için tart›m kab›n›n a¤z› kapat›lmal›d›r. • Kat› maddelerin tart›m› yap›l›rken ka¤›t kullan›lacak ise ka¤›d›n düzgün bir yüzeyinin olmas›na ve terazi kefesine uygun büyüklükte kesilerek konulmas›na dikkat edilmelidir. Bununla birlikte ka¤›t kolayca nem ve toz kapabilece¤i için kat› maddeleri tartarken, ka¤›t yerine saat cam› veya beher gibi cam malzemeler kullan›lmal›d›r. • Tart›m iflleminin bafl›nda ve bitiminde terazi kefesinin ve etraf›n›n temizli¤i unutulmamal›d›r. Temizleme iflleminde alkol (etil alkol) ile ›slat›lm›fl pamuk vb. kullan›lmal›d›r. • Terazilerin duyarl›l›¤›n›n bozulmas› durumunda tart›lan kütle de¤eri sabitlenmez. Bu durum genellikle terazinin dengesinin bozulmas›ndan kaynaklan›r. Dengesizlik nedeniyle meydana gelen hatay› düzeltmeye çal›flmak terazi ayar›n›n daha çok bozulmas›na neden olabilir. Bu durumda terazi yeniden kalibre edilmelidir.
S›cakl›k Ölçümü S›cakl›k ölçüm birimi SI birim sistemine göre Kelvin (K)’dir. Laboratuvarda her türlü s›cakl›k ölçümünde (tepkime s›cakl›klar›, kinetik ölçümler, erime noktas›, kaynama noktas› s›cakl›klar› vb.) cival› termometreler kullan›l›r. Termometreler genellikle Celsius (°C) ölçeklidir. Bunun yan›nda Fahrenheit (°F) ölçekli termometreler de vard›r. fiekil 2.10’da, üç farkl› ölçe¤e sahip termometreler görülmektedir.
fiekil 2.9 Tek kefeli teraziler: (a) Yar› mikro terazi, (b) Mikro (analitik) terazi.
36 SIRA S‹ZDE
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
SIRA S‹ZDE
fiekil 2.10 D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Kelvin, Celsius ve Fahrenheit skalal› termometreler. S O R U
S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
N N
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
S›cakl›k birimlerinin birbirlerine çevrilmesi ile istenen birimde s›cakl›k de¤eri bulunabilir. Bu amaçla afla¤›daki eflitlikler kullan›lmaktad›r. °F= 9/5T E°C (Eflitlik 2.1) L E V+‹ Z32 YON °C= 5/9 (°F -32) (Eflitlik 2.2) K=°C + 273,15 (Eflitlik 2.3) Termometreler ‹ N T Eile R Nilgili E T daha detayl› bilgi için http://tr.wikipedia.org/wiki/Termometre adresinden yararlanabilirsiniz. Kat› maddelerin erime noktalar›n›n tayininde erime noktas› tayin cihazlar› kullan›l›r (fiekil 2.11). Bu amaçla erime s›cakl›¤› tayin edilecek madde kapiler ad› verilen cam çubuklara yerlefltirilmelidir. Kapiler iki ucu aç›k ince cam borudur. ‹çine madde konulmadan önce bek alevi üzerine tutulur ve kendi ekseni etraf›nda sürekli döndürülerek bir ucu kapat›l›r. Aç›k uçtan madde kapilere doldurulur ve erime noktas› tayin cihaz›n›n üstünde bulunan bölmeye yerlefltirilir. Cihaz ›s›t›lmaya baflland›¤› andan itibaren üzerinde bulunan mercek vas›tas›yla maddenin durumu izlenerek eridi¤i s›cakl›k belirlenir.
fiekil 2.11 Erime noktas› tayin cihaz›.
ISITMA YÖNTEMLER‹ Laboratuvarlarda ›s›tma ifllemlerini gerçeklefltirmek için farkl› türde ›s›t›c›lar kullan›l›r. Deneyde kullan›lacak kimyasal maddelerin türüne, tepkime kab›na ve istenen tepkime s›cakl›¤›na göre ›s›t›c› seçimi yap›l›r. Örne¤in; yan›c› özelli¤i olan ve tutuflma veya patlama riski bulunan bir maddenin ›s›t›lmas›nda kesinlikle aç›k alev ile do¤rudan ›s›tma yap›lmamal›d›r (Yan›c› özelli¤i olan ve patlama riski bulunan maddelerin ›s›t›lmas›nda al›nmas› gereken önlemler ile ilgili daha detayl› bilgiyi Ünite 1’de bulabilirsiniz.).
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar› S O R U
D ‹ K K Asodyum, T Yan›c› özelli¤i olan etil alkol, aseton gibi organik çözücüler ve potasyum, kalsiyum gibi metaller kesinlikle do¤rudan alev üzerinde ›s›t›lmazlar. Bu nedenle yanma özelli¤i olan maddelerin tutuflma ve patlama risklerine, varsa maddeninSIRA ambalaj› S‹ZDE üzerindeki etiketten yoksa kataloglardan bak›lmal›d›r.
N N
AMAÇLARIMIZ ›s›t›c›lar Is›tma ifllemlerinde kullan›lan ›s›t›c›lar; denetimsiz ve denetimli olmak üzere ikiye ayr›l›rlar. Denetimsiz Is›t›c›lar: En çok kullan›lan denetimsiz ›s›t›c› türü bektir. Bek K ‹ T A P olmad›¤›nda ispirto oca¤› kullan›l›r. De¤iflik türlerde ve farkl› s›cakl›klarda alev oluflturan bekler vard›r. Bunlar aras›nda en yayg›n olan› Bunzen bekidir (fiekil 2.12). Tirrill beki (1200°C), Teclu beki (1000°C), Meker beki (1200°C) ve Fisher TELEV‹ZYON beki (1700°C) laboratuvarlarda kullan›lan di¤er bek türleridir. Bunzen beki 1000°C’e yak›n s›cakl›¤a kadar kullan›labilir. Bekin alt k›sm›nda gaz girifli bulunur ve gaz›n miktar› bir vana ile ayarlan›r. Bekin gövde k›sm›nda bulunan bilezik fleklindeki bölüm ise tam yanman›n ‹ Ngerçekleflmesi için TERNET hava giriflini sa¤lar.
fiekil 2.12 Bunzen beki.
Bekte ›s›tma ifllemi yaparken ›s›t›lacak malzeme ve maddenin türüne uygun flekilde çal›fl›lmas› gerekir. Deney tüpünde ›s›tma: Deney tüpünde ›s›tma yaparken içine kat› veya s›v› konulan tüp, tahta bir mafla ile tutulur ve yaklafl›k 45°’lik aç› ile alevin üzerinde ›s›t›l›r. Is›tma yaparken tüp dik tutulmamal›d›r. Dik konumda tutulursa madde kayb› ve patlamal› kaynama olabilir. Ayr›ca deney tüpünün a¤z›n›n bofllu¤a bakmas›na ve çevrede çal›flanlara do¤ru tutulmamas›na dikkat etmek gerekir. Deney tüplerinin ›s›t›lmas›nda dikkat edilecek di¤er noktalar; • Tüp hacmi 1/4’den fazla doldurulmamal›, • Tüp dibinden de¤il, üst k›sm›ndan ›s›t›larak ani s›çramalar önlenmeli, • Tüpün çatlamamas› için ›s›tma ifllemi s›ras›nda tüp hafifçe sallanmal›d›r. Beher, balon ve erlende ›s›tma: ‹çinde s›v› bulunan beher, balon veya erlenlerin bek alevinde ›s›t›lmas› s›ras›nda saç ayak üzerine amyant tel konularak alttan ›s›tma yap›l›r. Bu ifllemlerde kullan›lan cam malzemelerin içindeki s›v› miktar›n›n fazla olmamas›na dikkat etmek gerekir; aksi halde s›çramalar meydana gelebilir. Is›tma s›ras›nda, genellikle beherlerin hacminin 3/4’ü, erlen ve balonlar›n ise hacimlerinin 1/2’sinin dolu olmas› gerekir. Is›tma s›ras›nda meydana gelebilecek ani s›çramalar› engellemek için cam malzemelerin içine küçük kaynama tafllar› (cam bilye) veya cam çubuklar konulmal›d›r.
S O R U
37
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
38
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Krozede ›s›tma: Krozede ›s›tma iflleminde bir saç ayak üzerine kil üçgen konulur ve kroze, kil üçgenin üzerine e¤imli olarak yerlefltirilir. Düflük bek alevi krozenin alt›nda dolaflt›r›larak ›s›tma yap›l›r. Yakma veya k›zd›rma ifllemi yap›lacaksa alev kuvvetlendirilir ve kroze akkor hale gelene kadar ›s›t›l›r. Baz› durumlarda kroze içindeki maddelerin s›çramas›n› engellemek için kroze kapa¤› kullanmak gerekir (fiekil 2.13). fiekil 2.13 Krozede ›s›tma ifllemi.
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
Cam (beher,Dbalon, ‹ K K A T erlen vb.), metal (nikel kroze, alüminyum kaplar vb.) ve porselen (kroze, kapsül vb.) malzemeler bek üzerinde ›s›tmaya uygundur. Bununla birlikte; mezür, büret ve pipet gibi ölçekli cam malzemeler kesinlikle bek üzerinde ›s›t›lmazlar.
N N
SIRA S‹ZDE
Denetimli Is›t›c›lar: Denetimli ›s›t›c›lar; ›s›tma banyolar› ve elektrikli ›s›t›c›lar olmak üzere iki gruba ayr›l›rlar. AMAÇLARIMIZ a. Is›tma Banyolar›: Cam veya metal bir kap içerisine konulan su, kum ve ya¤ gibi maddelerin ›s›t›lmas› ile homojen bir s›cakl›k ortam› oluflturularak yap›lan ›s›tma türüdür. K Is›tma ‹ T A Pbanyolar›n›n çeflitleri afla¤›da verilmifltir. • Su banyolar›: Su banyolar› nitel ve nicel analizlerde çok kullan›lan ›s›tma ve buharlaflt›rma gereçleridir. Cam veya metal bir kab›n içerisine su konularak T E L E V ‹ Z Y O Nhaz›rlan›r [fiekil 2.14 (a)]. Is›tma ifllemi yap›lacak maddenin bulundu¤u kap, banyonun içine dald›r›l›r ve banyo ›s›t›ld›¤›nda ›s› transferi ile ›s›t›lmak istenen malzemenin ›s›nmas› sa¤lan›r. Su banyolar›n›n s›cakl›¤› yaklafl›k 95-98°C’ye ulaflabilir. NaCl, KCl, NaNO3, K2CO3 T E R N E’nin T ve‹ N CaCl doymufl sulu çözeltileri ile haz›rlanan su banyolar›nda s›2 ras›yla 105, 108, 120, 135 ve 180°C’ye kadar ›s›tma yap›labilir. Ayr›ca su banyolar›n›n denetimli olan türleri de vard›r [fiekil 2.14 (b)]. • Ya¤ banyolar›: Ya¤ banyolar›; kaynama noktas› 100°C’nin üzerindeki maddelerin ›s›t›lmas›nda kullan›l›rlar. Is›ya dayan›kl› metal bir kab›n içerisine ya¤ veya yüksek kaynama noktas›na sahip bir s›v› konularak haz›rlan›r. 140-150°C’ye kadar olan ›s›tmalarda gliserin, 200°C’ye kadar olan ›s›tmalarda s›v› parafin, daha yüksek s›cakl›klar için (~350°C) ise silikon ya¤› kullan›l›r. Ya¤ banyolar› ile çal›fl›rken fazla ›s›nmay› önlemek amac›yla içine bir termometre dald›r›larak s›cakl›¤›n denetlenmesi gerekir. • Hava banyolar›: Do¤rudan bek alevi üzerinde yap›lan ›s›tmalarda ani s›çramalar ve madde kay›plar› olabilir. Bunu engellemek için ›s›t›lacak maddenin içinde bulundu¤u kap, içi bofl metal veya cam bir kaba (hava banyosu) dibi tam de¤meyecek flekilde yerlefltirilir. Böylece ›s›t›lacak kab›n alevle do¤rudan etkileflimi engellenmifl olur. Hava banyolar› ile 300°C’ye kadar ›s›tma yap›labilir.
39
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
fiekil 2.14 Su banyolar›: (a) Beher içine su koyarak haz›rlanm›fl su banyosu düzene¤i, (b) Denetimli su banyosu.
(a)
(b)
• Kum banyolar›: Kum banyolar›nda 250°C’ye yak›n bir s›cakl›¤a kadar ›s›tma yap›labilir. Kum banyolar›n›n doldurulmas› ve s›cakl›k denetimi zordur. Ayr›ca kumun ›s› iletkenli¤inin düflük olmas›ndan dolay› tercih edilmeyen bir ›s›tma türüdür. SIRA S‹ZDE Homojen bir ›s›tma yapmak için hangi tür ›s› banyosunu tercih edersiniz?
4
b. Elektrikli Is›t›c›lar: Elektrikli ›s›t›c›lar, güvenli ve kolay kullan›mlar› nedeD Ü fi Ü N E L ‹ M niyle laboratuvarlarda en s›k tercih edilen ›s›tma araçlar›d›r. Etüvler, f›r›nlar, ›s›t›c› mantolar (kufl yuvas›), ›s›t›c› tablalar, ›s› tabancalar› ve infrared lambalar› elektrikle çal›flan ve s›cakl›klar› denetlenebilen ›s›t›c›lard›r. S O R U • Etüvler: Düflük s›cakl›klardaki (100-150°C) kurutma ifllemlerinde kullan›lan etüvlerde duyarl› s›cakl›k ayarlamas› yap›labilir.D ‹S›cakl›¤› en fazla KKAT 300°C’ye ulaflabilen etüvlerde; cam malzeme ve baz› kimyasallar›n kurutma ifllemleri ve bakteriyolojide sterilizasyon ifllemleri yap›l›r (fiekil SIRA S‹ZDE 2.15). Etüvle yap›lan çal›flmalarda dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta; kurutulacak maddenin kurutma s›cakl›¤›nda patlama, tutuflma vb. riskinin olmamas›d›r. Örne¤in; eter, aseton vb. gibi tutuflma riski olan çözücüler AMAÇLARIMIZ içeren bir maddenin etüve konulmas› tehlikeli sonuçlar do¤urabilir. • F›r›nlar: F›r›nlar, do¤rudan ›s›tma ifllemlerinin yap›lmas› yerine, ön ›s›tma K ‹gravimetrik T A P yap›lm›fl olan maddelerin sabit tart›ma getirilmesi gibi ifllemlerde kullan›l›rlar (fiekil 2.16). F›r›nlar›n, s›cakl›k denetimi olan ve olmayan fleklinde iki türü vard›r. Denetimli f›r›nlar farkl› s›cakl›klarda çal›fl›laL E V ‹ Z Y Oço¤unlukla N bildi¤i için laboratuvarlarda daha s›k kullan›l›rlar.T EF›r›nlar 1200°C s›cakl›¤a ulaflabilirler. • Is›t›c› mantolar (Kufl yuvas›): fiekil olarak kufl yuvas›na benzedikleri için kufl yuvas› olarak da bilinirler. Is›t›c› mantolar alevde veya ya¤ banyosu ‹NTERNET gibi do¤rudan ›s›tman›n tehlikeli oldu¤u durumlarda balon vb. dibi yuvarlak tepkime kaplar›n›n ›s›t›lmas›nda kullan›l›rlar (fiekil 2.17). Bu ›s›t›c›larda s›cakl›k denetimi duyarl› olarak yap›labilir. Farkl› ölçülerde ›s›t›c› mantolar vard›r. Is›tma yap›lacak tepkime balonunun hacmine uy-
N N
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
40
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
fiekil 2.15
fiekil 2.16 F›r›n.
Etüv.
gun olan manto seçimine ve manto yuvas›na balonun tam oturmas›na dikkat edilmelidir. fiekil 2.17 Is›t›c› manto.
• Is›t›c› tablalar: Üst yüzeyleri metal veya seramik olan ›s›t›c› tablalar, genellikle beher gibi dibi düz tepkime kaplar›n›n ›s›t›lmas›nda kullan›l›rlar (fiekil 2.18). Dibi yuvarlak balonlarda yap›lan ›s›tmalarda balonun do¤rudan tablan›n üzerine de¤memesine dikkat edilmelidir, çünkü balonun sadece tablaya de¤en alt k›sm› ›s›naca¤› için etkin ›s›tma sa¤lanamaz. Bu ›s›t›c›larla 400-500°C s›cakl›klara ulafl›labildi¤i için ›s›tma kapasiteleri s›n›rl›d›r. Is›t›c› tablalar›n kar›flt›rma fonksiyonu olan türleri laboratuvarlarda daha çok tercih edilirler. Hem ›s›tma hem de kar›flt›rman›n yap›labildi¤i bu tip ›s›t›c›lara manyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c› ad› verilir. Manyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c›larda hem tepkime s›cakl›¤› hem de kar›flt›rma h›z› denetlenebilir. • Is› tabancalar›: Saç kurutma makinelerine benzeyen ›s› tabancalar› ile hava ak›m› kullan›larak 600°C’ye kadar ›s›tma yap›labilir (fiekil 2.19).
41
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
fiekil 2.18 Is›t›c› tabla.
fiekil 2.19 Is› tabancas›.
• Infrared lambas›: 800 nm dalga boyunun üzerinde ›fl›k yayan bu lambalarla, ›s›t›lmak istenen maddenin üzerine ›fl›n gönderilir ve böylece maddenin ›s›nmas› sa¤lan›r. Daha çok çözeltilerin kurutulmas› için kullan›lan bir ›s›t›c› türüdür.
KARIfiTIRMA YÖNTEMLER‹ Kimyasal tepkimelerde tepkimeye giren maddelerin (reaktant) birbirleri ile etkileflimini kolaylaflt›rmak, homojen bir ›s› da¤›l›m› ve ›s› transferi sa¤lamak amac›yla kar›flt›rma ifllemi yap›l›r. Bu ifllem için cam bagetler, mekanik kar›flt›r›c›lar, manyetik kar›flt›r›c›lar ve çalkalama (sallama) makineleri kullan›l›r. • Cam bagetler: Elle yap›lan kar›flt›rma ifllemlerinde içi dolu cam çubuklar kullan›l›r (fiekil 2.20). fiekil 2.20 Cam bagetler.
• Mekanik kar›flt›r›c›lar: Beher ve erlen gibi aç›k tepkime kaplar›n›n üstüne monte edilen mekanik kar›flt›r›c›lar, bir kar›flt›rma motoru ve buna tak›lan kar›flt›r›c› bir çubuktan oluflan sistemlerdir. Metal, paslanmaz çelik veya teflon malzemeden yap›lm›fl kar›flt›r›c› çubuklar farkl› flekillerde olabilirler. Bunlar›n seçimi; kar›flt›r›lacak malzemenin türüne, ortam›n yo¤unlu¤una ve viskozitesine göre belirlenir. fiekil 2.21’de mekanik kar›flt›r›c› ve kar›flt›r›c› çubuk çeflitleri görülmektedir. fiekil 2.21 Mekanik kar›flt›r›c› ve kar›flt›r›c› çubuk çeflitleri.
42
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
• Manyetik kar›flt›r›c›lar: Özellikle kapal› ve küçük kaplarda yap›lan kar›flt›rma ifllemlerinde manyetik kar›flt›rma gereklidir. Bir elektrik motorunun flaft›na yatay olarak tutturulan bir m›knat›s yard›m›yla manyetik kuvvet uygulanarak kar›flt›rma iflleminin yap›ld›¤› manyetik kar›flt›r›c›larda (fiekil 2.22) kar›flt›rmay› sa¤lamak için tepkime kab›n›n içine teflon kapl› m›knat›s (manyetik bal›k) konulur (fiekil 2.23). Kar›flt›r›c›n›n h›z ayar› cihaz üzerinden otomatik olarak yap›labilir. fiekil 2.22
fiekil 2.23
Manyetik kar›flt›r›c›.
Farkl› flekillerde teflon kapl› manyetik bal›klar.
• Çalkalama (sallama) makineleri: Heterojen çözelti ortamlar›n›n kar›flt›r›lmas›nda kullan›lan çalkalama makinelerinde, bir kasa içindeki bölmelere kar›flt›r›lmak istenen malzemeyi içeren erlen, balon vb. kaplar konur ve cihaz›n sa¤a veya sola hareket etmesi ile belli bir h›zda çalkalama sa¤lan›r. Bu makinelerde çalkalama s›kl›¤› ayarlanabilir (fiekil 2.24). fiekil 2.24 Çalkalama makineleri.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
5
SIRA S‹ZDE Bir beher içindeki yo¤un bir çözeltiyi kar›flt›rmak için hangi yöntemi tercih edersiniz? Ü fi Ü N E L ‹ M ÇEKER DOCAKLAR
Çeker ocaklar laboratuvarlarda güvenli çal›flman›n yap›lmas›n› sa¤layan sistemlerdir. Baz› mineral S O R Uasitlerin (sülfürik asit, hidroklorik asit, nitrik asit vb.), organik asitlerin (asetik asit, formik asit vb.) ve organik çözücülerin (benzen, etil asetat vb.) buharlar› zehirlidir. Bunlar›n ›s›t›lmas› ve buharlaflt›r›lmas› gibi ifllemler s›ras›nD‹KKAT
N N
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
43
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
da zararl› gazlar a盤a ç›kabilir. Bunun yan› s›ra baz› kimyasal tepkimeler s›ras›nda da gaz ç›k›fllar› ve ani s›çramalar meydana gelebilir. Deney yaparken bu tür sorunlara karfl› korunmak için emifl gücü çok yüksek bir motorla havaland›rma sa¤layan ve koruma penceresi olan çeker ocaklarda çal›fl›l›r (fiekil 2.25). Çeker ocaklar›n içerisinde deney düzeneklerinin kurulabilece¤i uygun bir alan ile elektrik, su, gaz ve inert gaz ortam›nda (azot gaz› gibi) çal›fl›lmas› durumunda kullan›labilecek ba¤lant›lar bulunur. fiekil 2.25 Çeker ocak.
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
D ‹ K K A Tmutlaka kapaÇeker ocak kullan›l›rken havaland›rma sistemi aç›lmal› ve sürgülü pencere l› tutulmal›d›r.
DENEY DÜZENE⁄‹ HAZIRLANMASI
SIRA S‹ZDE
N N
Laboratuvarlarda düzenek kurma amac›yla kullan›lan cam malzemelerin ço¤unun eklem bölgeleri rodaj veya fllif olarak isimlendirilen ba¤lant› AMAÇLARIMIZ yerlerine sahiptir. Rodaj, düzenek kurulmas› s›ras›nda cam malzemelerin birbirine bir lego gibi eklenmesini ve ba¤lant› yerlerinden s›z›nt› olmamas›n› sa¤lar. Rodajs›z cam malzemeler K ‹ T A P kullan›ld›¤›nda ise kauçuk veya mantar t›palar kullan›larak malzemelerin birbirine eklenmesi gerekir. Deney düzeneklerinin kurulmas› s›ras›nda yayg›n olarak kullan›lan rodajl› ba¤lant› adaptörleri fiekil 2.26’da görülmektedir. Bu adaptörler özelT E L E V ‹düzeneklerinde ZYON likle organik kimya laboratuvarlar›nda kurulan karmafl›k deney tepkime kaplar›, termometreler ve so¤utucular aras›nda ba¤lant›y› sa¤lamak için kullan›lmaktad›rlar. ‹NTERNET
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
fiekil 2.26 Baz› ba¤lant› adaptörleri.
44
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
fiekil 2.27 Basit bir deney düzene¤i.
fiekil 2.27’de basit bir deney düzene¤i görülmektedir. Deney düzenekleri kurulurken dikkat edilmesi gereken baz› noktalar afla¤›da verilmektedir: • Deneyde kullan›lacak malzemelerin ve çözücülerin yan›c›l›k, patlay›c›l›k ve zehirlilik derecelerine kataloglardan bakmadan deney yapmaya bafllanmamal›d›r. • Is›tma yap›lacak deneylerde tepkime kab›na ve tepkime s›cakl›¤›na uygun ›s›t›c› seçimine dikkat edilmelidir. • So¤utucu kullan›lan düzeneklerde so¤utma suyunun aç›k olmas›na dikkat edilmelidir. • Rodajl› malzemelerde s›zd›rmazl›¤› artt›rmak için rodaj k›s›mlar› vazelin veya varsa s›zd›rmazl›k ya¤› ile ya¤lanmal›d›r. • Ba¤lant› adaptörlerini sabitlemek için klipsler, düzeneklerin sabitlenmesi için ise k›skaçlar kullan›lmal›d›r. • Düzenekler mutlaka çeker ocak içlerine kurulmal› ve çeker oca¤›n havaland›rmas› aç›k olmal›d›r.
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
45
Özet
N A M A Ç
1
N AM A Ç
2
N AM A Ç
3
N AM A Ç
4
Deneysel çal›flmalarda kullan›lan laboratuvar araç-gereç ve malzemelerini tan›mak. Kimya laboratuvarlar›nda deneysel çal›flmalarda; cam, porselen, metal, plastik ve tahta gibi farkl› materyallerden yap›lm›fl malzemeler kullan›l›r. Laboratuvarda kullan›lan cam malzemelerin kesilmesini ve bükülmesini gerçeklefltirmek. Deneysel çal›flmalarda kullan›lan cam malzemelerin kesilmesinde önce cam boru e¤e ile çizilir, baflparmaklarla kuvvet uygulanarak kesilir ve bek alevinde borunun kesik ucu düzlefltirilir. Cam borular›n bükülmesinde önce borunun bükülecek k›sm› bek alevine tutulur ve kendi etraf›nda döndürülerek ›s›t›l›r. Alevden çekildikten sonra boru bükülür ve bir süre so¤umas› için bu konumda beklenir. Cam malzemeleri temizlemek. Deneylerde kullan›lan cam malzemeler temiz ve kuru olmal›d›r. Basit temizleme ifllemi deterjan ve su ile yap›l›r. Bu yöntemin yetersiz oldu¤u durumlarda yükseltgeyici çözeltiler, asit-baz çözeltileri ve organik çözücüler y›kama çözeltisi olarak kullan›l›r.
N A M A Ç
5
N A M A Ç
6
N AM A Ç
7
N AM A Ç
8
Deneysel çal›flmalarda hacim, s›cakl›k ve kütle ölçümlerinde kullan›lan cihazlar› tan›mak. Deneysel çal›flmalarda ölçme ifllemleri önemlidir. Ölçme ifllemleri; hacim, kütle ve s›cakl›k ölçümü olmak üzere üçe ayr›l›r. Hacim ölçümünde; balon joje, pipet, mezür ve büret gibi duyarl›l›klar› yüksek ve ölçekli cam malzemeler kullan›l›r. Kütle ölçümü; çift kefeli veya tek kefeli teraziler ile yap›l›r. Tek kefeli terazilerin hassasiyeti daha yüksek ve kullan›mlar› kolay oldu¤u için daha çok tercih edilirler. S›cakl›k ölçümü ise cival› termometrelerle gerçeklefltirilir.
Laboratuvarda ›s›tma amac›yla kullan›lan cihazlar› ve bunlar›n özelliklerini aç›klamak. Temel laboratuvar ifllemleri ve kimyasal tepkimeler s›ras›nda ›s›tma yap›lmas› gerekebilir. Is›tmada kullan›lacak ›s›t›c›lar; denetimsiz ve denetimli olmak üzere ikiye ayr›l›r. Denetimsiz ›s›t›c›lar aras›nda en çok kullan›lan› Bunzen bekidir. Denetimli ›s›t›c›lar ise kendi aralar›nda ›s› banyolar› ve elektrikli ›s›t›c›lar olmak üzere ikiye ayr›l›rlar. Kar›flt›rma için kullan›lan cihazlar› tan›mak. Basit kar›flt›rma ifllemi baget ad› verilen cam çubuklarla yap›l›r. Kar›flt›rmada kullan›lan farkl› türde elektrikli kar›flt›r›c›lar da vard›r. Bunlardan en çok kullan›lan› ›s›t›c› tablalar ve ›s›t›c› mantolard›r. Çeker ocaklar› kullanmak. Deneysel çal›flmalar s›ras›nda zararl› gaz ç›k›fllar›, ani s›çramalar vb. tehlikeli durumlar›n olmas› olas›l›¤›na karfl› emifl gücü yüksek bir motor içeren ve koruma penceresi olan çeker ocaklar kullan›l›r. Basit deney düzene¤i kurmak. Rodajl› ba¤lant› adaptörleri (geniflletici, daralt›c›, termometre adaptörü vb.) ile tepkime kaplar›n›n so¤utuculara, termometrelere vb. monte edilmesi ile deney düzenekleri kurulur. Deney düzeneklerinin kurulmas› s›ras›nda ba¤lant›lar aras›nda s›zd›rma olmamas›na, düzene¤in sporlara sabitlenmesine, so¤utucu kurulan düzeneklerde so¤utma suyunun aç›k olmas›na, ›s›tma yap›lacak ise uygun ›s›t›c› seçimine dikkat edilmelidir.
46
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kendimizi S›nayal›m 1. Asa¤›dakilerden hangisi bir cam malzeme de¤ildir? a. Beher b. Mezür c. Tahta mafla d. Pipet e. Erlen 2. Afla¤›dakilerden hangisi laboratuvarda kullan›lan y›kama çözeltisi de¤ildir? a. Kromik asit çözeltisi b. Deterjan c. Potasyum klorür çözeltisi d. Etil alkol e. Bazik potasyum permanganat çözeltisi 3. Afla¤›dakilerden hangisinde y›kama çözeltilerinin haz›rlan›fl› yanl›fl verilmifltir? a. Kral suyu 1 hacim deriflik hidroklorik asit (HCl) ile 3 hacim deriflik nitrik asit (HNO3) çözeltilerinin kar›flt›r›lmas› ile haz›rlan›r. b. Bazik potasyum permanganat çözeltisi 10 g potasyum permanganat (KMnO4) ve 10 g sodyum hidroksit (NaOH)’in 100 mL saf suda çözülmesi ile haz›rlan›r. Menekfle renkli olan bu çözelti koyu kahverengine dönene kadar tekrar kullan›labilir. c. Kromik asit çözeltisi 6 g potasyum dikromat (K2Cr2O7)’›n 100 mL sülfürik asit (H2SO4) içerisinde çözülmesi ile haz›rlan›r. d. Asit banyolar› deriflik sülfürik asit (H2SO4) ile az miktarda nitrik asidin kar›flt›r›lmas› ile haz›rlan›r. e. Baz banyolar› potasyum hidroksit (KOH)’in etil alkoldeki deriflik çözeltisi ile haz›rlan›r. 4. Afla¤›daki malzemelerden hangisi hassas hacim ölçümünde kullan›lan malzemelerden biri de¤ildir? a. Pipet b. Beher c. Balon joje d. Mezür e. Mikropipet
5. Ölçme yöntemleri ile ilgili olarak afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r? a. Renkli s›v›larda hacim ölçümü yap›l›rken menisküs çizgisinin alt›ndaki de¤er okunur. b. Pipetlere s›v› doldururken genellikle puar kullan›l›r. c. Is›t›c› mantolar dibi yuvarlak deney kaplar›n›n ›s›t›lmas›nda kullan›l›r. d. S›v› maddelerin tart›m› yap›l›rken tart›m kab›n›n a¤z› kapat›l›r. e. Elle yap›lan kar›flt›rma ifllemlerinde baget kullan›l›r. 6. Afla¤›dakilerden hangisi titrasyon iflleminde kullan›lan ölçekli cam malzemedir? a. Balon b. Pipet c. Balon joje d. Mezür e. Büret 7. F›r›nda yüksek s›cakl›kta k›zd›rma ifllemlerinde afla¤›daki laboratuvar malzemelerinden hangisi kullan›l›r? a. Beher b. Balon joje c. Kroze d. Nuçe erleni e. Saat cam› 8. Afla¤›daki cam malzemelerden hangisi do¤rudan bek alevinde ›s›t›lmaz? a. Beher b. Balon c. Deney tüpü d. Pipet e. Erlen 9. Afla¤›dakilerden hangisi denetimli ›s›t›c›lardan biri de¤ildir? a. Etüv b. Is› tabancas› c. Is›t›c› tabla d. Hava banyosu e. Bek 10. Manyetik kar›flt›r›c›larda kar›flt›rma ifllemi için kullan›lan malzeme afla¤›dakilerden hangisidir? a. Kar›flt›r›c› çubuk b. Baget c. Manyetik bal›k d. Spatül e. Piset
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
“
47
Yaflam›n ‹çinden Do¤adan Laboratuvara Cam ‹nsano¤lu “obsidyen” diye bilinen do¤al cam› çok eski zamanlarda keflfetmifltir. Obsidyen do¤al yollarla oluflan volkanik kökenli bir cam türüdür. Lav›n h›zl›ca so¤umas› ve kristalleflmeye yetecek kadar zaman geçmeden donmas›yla oluflur. Kristal yap›da olmad›¤›ndan, keskin k›y›lar› moleküler inceli¤e ulaflabilir. Bu özelli¤inden dolay› eski ça¤larda ok ucu olarak kullan›lm›fl, günümüzde ise cerrahlar›n kulland›¤› neflterlerin kesici k›s›mlar›nda kullan›lmaktad›r. Günlük hayat›m›zda s›kça kulland›¤›m›z ve yaflam›m›z› kolaylaflt›ran cam malzemeler, yapay camlard›r. Cam yap›m›n›n ilk basama¤› do¤ru maddelerin uygun oranda biraraya getirilmesidir. Cam›n hammaddesini oluflturan maddeler; kum, soda ve kireçtir. Kum (SiO2), cam yap›m›ndaki ana malzemedir. Soda, cam›n düflük s›cakl›kta ak›c› hale gelmesini sa¤lar. Kireç (CaO) ise, kimyasal etkilere dayan›kl›l›¤›n› artt›r›r. Biraraya getirilen bu maddeler 1500°C’deki f›r›nlarda eritilir. Cam yap›m› s›ras›nda cam hamuruna kat›lan baz› maddeler, oranlar›na ba¤l› olarak farkl› tonlarda renk verirler. Bu renklendirme aflamas›nda kullan›lan maddeler flunlard›r: Bak›r: Yeflil, turkuaz, k›rm›z› Krom: Sar›, yeflil Demir: Yeflil, mavi, sar› Bak›r : Yeflil, mavi Kobalt: Koyu mavi, aç›k mavi Magnezyum: Mor, eflatun Selenyum: Pembe Gümüfl: Koyu sar› Alt›n: Pembe, k›rm›z› Titanyum: Sar›, kahverengi Çinko, fosfat, kalay: Opak beyaz Uranyum: Yeflilimsi sar› Antimon: Sar› Soda-kireç camlar›n›n içeri¤ine %16 oran›nda B2O3 eklendi¤inde borosilikat cam elde edilir. Nötür borosilikat cam›, yüksek s›cakl›¤a ve kimyasal maddelere dayan›kl› olmas› nedeniyle bilimsel çal›flmalarda tercih edilen cam malzeme türüdür. Cam üretimi dünyada say›l› cam üreticileri aras›nda bulunan ülkemizde de çok yayg›nd›r. Özellikle Almanya’dan veya ‹ngiltere’den, haz›r olarak, de¤iflik çaplarda borular halinde ithal edilen borosilikat (pyrex) camlar atölyelerde iflleme s›cakl›¤›na kadar ›s›t›l›r. Cam mal-
zemenin iç gerilimini ortadan kald›rmak için tavlama s›cakl›¤›na kadar yap›lan ›s›tman›n ard›ndan denetimli olarak so¤utma ifllemi uygulan›r. ‹ç gerilimi giderilen cam malzemelerin dayan›kl›l›klar› ›s›l veya kimyasal yolla artt›r›l›r. Mekanik ve bas›nç dayan›m› önemli ölçüde artt›r›lan cam malzemeler çeflitli formlara dönüfltürüldükten sonra, asit ve baza dayan›kl› amber renkli boya ile iflaretleme ve taksimat çizgileri eklendikten sonra laboratuvar malzemesi olarak sat›fla sunulur.
”
Kaynaklar: http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=7&soru_id=5050 http://www.grafikerler.net/camintarihcesit35725.html http://tr.wikipedia.org/wiki/Obsidyen
Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. c
2. c
3. a
4. b 5. a 6. e 7. c 8. d 9. e 10. c
Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Laboratuvarda Kullan›lan Bafll›ca Malzemeler” konusunu yineden gözden geçiriniz. Yan›t›n› yanl›fl ise, “Cam Malzemelerin Temizlenmesi ve Kurutulmas›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n› yanl›fl ise, “Cam Malzemelerin Temizlenmesi ve Kurutulmas›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n› yanl›fl ise, “Ölçme Yöntemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n› yanl›fl ise, “Ölçme Yöntemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz Yan›t›n› yanl›fl ise, “Ölçme Yöntemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n› yanl›fl ise, “Is›tma Yöntemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n› yanl›fl ise, “Is›tma Yöntemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n› yanl›fl ise, “Is›tma Yöntemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n› yanl›fl ise, “Kar›flt›rma Yöntemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz.
48
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1
Beher
Erlen
Balon
Kroze
Ay›rma hunisi
S›ra Sizde 2 Kral suyu: 3 hacim deriflik hidroklorik asit (HCl) ile 1 hacim deriflik nitrik asit (HNO3) çözeltileri kar›flt›r›larak haz›rlan›r. Bazik potasyum permanganat çözeltisi: 10 g potasyum permanganat ve 10 g sodyum hidroksitin (NaOH) 100 mL saf suda çözülmesi ile haz›rlan›r. Kromik asit çözeltisi: 6 g potasyum dikromat›n (K2Cr2O7) 100 mL sülfürik asit (H2SO4) içerisinde çözülmesi ile haz›rlan›r. S›ra Sizde 3 Renksiz bir s›v› ile titrasyon yap›l›rken büretten hacim okumas›nda menisküs çizgisi mutlaka göz hizas›na getirilir ve bu çizginin alt s›n›r› okunur.
Menisküs çizgisinin alt s›n›r›
10
9
S›ra Sizde 4 Homojen bir ›s›tma yapmak için kum ve hava banyolar› yerine, ya¤ ve su banyolar› tercih edilir. S›ra Sizde 5 Beher, a¤z› aç›k bir kap oldu¤u ve kar›flt›r›lacak çözelti çok yo¤un oldu¤u için en etkili kar›flt›rma yöntemi mekanik kar›flt›r›c› ile üstten kar›flt›rmad›r.
Mezür
Spor
Saç ayak
2. Ünite - Bafll›ca Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar›
Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Alvur, M., Bedir, A., Eskiocak, S. ve Erdemli, K. (2000). Laboratuvar Aletleri (Adam, B. (Ed.)). (ss. 1-29). Ankara: Nobel Yay›n Da¤›t›m. Bettelheim, F.A. and Landesberg, J.M. (2000). Laboratory Experiments for General, Organic, and Biochemistry (4th ed.). ABD: Brooks Cole. Bilgiç, O., Ünal, P. ve Gürbüz, E. (1986). Genel Kimya Laboratuvar Teksiri. Eskiflehir: Anadolu Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü Yay›nlar›. Erdik, E., Obal›, M., Yüksek›fl›k, N., Öktemer, A. ve Pekel, T. (2000). Denel Organik Kimya (3. Bask›). Ankara: Ankara Üniv., Fen Fakültesi Döner Sermaye ‹flletmesi Yay›nlar›, Yay›n No: 44. Ergin, Ö. (1997). Laboratuvar Cam›. Ankara: Tübitak Bilim ve Teknik Dergisi. Güler, H., Sarayd›n, D. ve Ulusoy, U. (1996). Genel Kimya Laboratuvar› (2. Bask›). Ankara: fiahin Matbaas›. http://chemistry.about.com/od/chemistrylabexperiments/cleanglassware.htm, Eriflim Tarihi: 14/05/2009. http://tr.wikipedia.org/wiki/Termometre, Eriflim Tarihi: 14/05/2009. Vorobyova, O.I., Dunaeva, K.M., Ippolitova, V.I. and Tamm, N.S. (1987). Practical Inorganic Chemistry. Çev. G. Leib, (Spitsyn, V.I., (Ed.)). Moscow: Mir Publishers. Zor, L. (1999). Laboratuvar Uygulamalar› ve Fen Ö¤retiminde Güvenlik (Zor, M. (Ed.)). Temel Laboratuvar Malzemeleri ve Kullan›mlar› (ss.121-144). Eskiflehir: Anadolu Üniversitesi Yay›nlar›.
49
3
K‹MYA LABORATUVARI TEKN‹KLER‹
Amaçlar›m›z
N N N N N N
Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Ay›rma ve saflaflt›rman›n temellerini aç›klayabilecek, Ay›rma ve saflaflt›rma yöntemlerinde kullan›lan kimyasal bileflik ve malzemeleri tan›yabilecek, Saf olmayan kat› bir kar›fl›m› kristallendirme ile saflaflt›rabilecek, Kat› bir maddeyi süblimlefltirme ile saflaflt›r›labilecek, Bir kar›fl›mdan saflaflt›r›lacak maddeyi bir çözücü içine özütleyerek maddeyi saflaflt›rabilecek, Saf olmayan bir kar›fl›mdan saflaflt›r›lacak bilefli¤i dam›tma yöntemleriyle ay›r›p saflaflt›rabileceksiniz.
Anahtar Kavramlar • • • • •
Ay›rma Saflaflt›rma Aktarma (Dekantasyon) Santrifüjleme Özütleme
• • • • •
Kristallendirme Süblimlefltirme Buharlaflt›rma Dam›tma (Distilasyon) Kurutma
‹çerik Haritas›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-I
• G‹R‹fi • KATI-KATI HETEROJEN KARIfiIMLAR • SIVI-SIVI HETEROJEN KARIfiIMLAR • KATI-SIVI HETEROJEN KARIfiIMLAR • HOMOJEN KARIfiIMLAR • KURUTMA
Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-I G‹R‹fi Kimya laboratuvarlar›nda çal›flanlar›n birço¤u analiz veya sentez çal›flmalar› yaparlar. Analizi veya sentezi gerçeklefltiren birey, deneysel çal›flmadan önce ve/veya deneysel çal›flmadan sonra elde edilen kar›fl›mlar›n ay›rma ve saflaflt›r›lmas›n› mutlaka yapmak zorundad›r. Laboratuvar ortam›nda çal›flan kimyac› için bu yöntemleri bilmek ve uygulayabilmek çok önemlidir. Aksi durumda analiz sürecinde sonuçlar do¤ru ç›kmayabilir, sentez sürecinde ise ya reaksiyon beklenildi¤i gibi gerçekleflmez ya da sentezlenen bileflikler analiz edilemez. Kar›fl›mlar›n ayr›lmas› ve saflaflt›r›lmas›, maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin farkl› olmas›ndan yararlan›larak gerçeklefltirilir. Maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini (Maddenin fiziksel ve kimyasal özellikleri için daha detayl› bilgiyi Ünite 4’de bulabilirsiniz.) gözönüne alarak maddenin homojen ve heterojen olmas›na göre ay›rma ve saflaflt›rma ifllemleri fiekil 3.1’de özetlenmektedir.
Analiz; bilefli¤i veya kar›fl›m› nicel (kantitatif) ve nitel (kalitatif) olarak belirlemeye yönelik yap›lan deneysel çal›flmaya denir. Sentez; iki veya daha fazla bilefli¤in kimyasal bir tepkime sonucu yeni bileflik veya bileflikleri oluflturmas› için yap›lan deneysel çal›flmaya denir.
fiekil 3.1 Maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre ay›rma ve saflaflt›rma yöntemleri.
Kimya laboratuvarlar›nda bu yöntemlerden; aktarma, (dekantasyon), süzme, santrifüjleme, kristallendirme, buharlaflt›rma, süblimlefltirme, özütleme (ekstraksiyon) ve dam›tma (distilasyon) en fazla kullan›lanlar›d›r. fiimdi de bu yöntemleri s›ras›yla aç›klayal›m.
52
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
KATI-KATI HETEROJEN KARIfiIMLAR En az iki kat› maddenin belirli oranlarda veya rastgele kar›flt›r›lmas›yla oluflan kat›-kat› heterojen kar›fl›mlar› ay›rmak için, kar›fl›m› oluflturan maddelerin fiziksel özelliklerinden yararlan›l›r. Fiziksel özelliklerin farkl›l›¤›na göre kat›-kat› heterojen kar›fl›mlar› ay›rma ve saflaflt›rma ifllemleri; 1. Tanecik boyutlar›n›n farkl› olmas› durumunda; eleme, 2. Öz kütlelerinin farkl› olmas› durumunda; suyun kald›rma kuvvetinden yararlanarak yüzdürme ifllemi, 3. Manyetik özelliklerinin farkl› olmas› durumunda; m›knat›s ile ay›rma, 4. Çözünürlüklerinin farkl› olmas› durumunda; çözünürlük fark›ndan yararlanarak ay›rma, fleklinde s›n›fland›r›l›r. fiimdi de her bir iflleme birer örnek vererek aç›klayal›m: 1. Eleme ifllemi: Un-kepek kar›fl›m›n› taneciklerinin farkl› olmas›ndan dolay› uygun gözeneklere sahip elek ile ay›rabiliriz. SIRA S‹ZDE
1
2. Suyun kald›rma kuvvetinden yararlanarak yüzdürme ifllemi: Ö¤ütülD Ü fi Ü N E L ‹ M memifl bu¤day ve kepek kar›fl›m›; öz kütlelerinin farkl› olmas›ndan dolay› yüzdürme ile ayr›labilir. Kar›fl›m›n bulundu¤u kap içerisine su ekledi¤imizO R U fazla olan kab›n dip k›sm›nda toplan›rken, öz kütlesi az olan de özSkütlesi kald›rma kuvvetinden dolay› suyun üzerinde yüzecektir. Üstteki madde bir malzeme D ‹ K Kile A T toplanarak al›n›r. Alt faz ise aktarma ile ayr›l›r. 3. M›knat›s ile ay›rma: Kat›-kat› kar›fl›mlar›nda bileflenlerden birisinin demir olmas› durumunda m›knat›s yard›m› ile demir, di¤er kat› kar›fl›mdan ayr›laSIRA S‹ZDE bilir. Ö¤ütülmemifl bu¤day ve ayn› boyutlarda demirden oluflan kar›fl›m bir m›knat›s kullan›larak, demirin m›knat›s taraf›ndan çekilmesi özelli¤inden AMAÇLARIMIZ yararlanarak birbirlerinden ayr›l›r.
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE K ‹ T A P D Ü fi Ü N E L ‹ M
TELEV‹ZYON S O R U
‹ NDT‹EKRKNAETT SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
Ö¤ütülmüfl un ileS‹ZDE bu¤day birbirinden nas›l ayr›labilir? SIRA
N N 2
Demir ile kükürt tozlar›ndan oluflan bir kar›fl›m birbirinden nas›l ayr›l›p saflaflt›r›laSIRA S‹ZDE K ‹ T A P bilir? D Ü fi Ü N E L ‹ M
4. Çözünürlük fark›ndan yararlanarak ay›rma ifllemi: Kar›fl›m› olufltuTELEV‹ZYON ran kat›-kat› bileflenler çözünürlüklerinin farkl› olmas›ndan yararlan›larak S O R U birbirlerinden ayr›l›p saflaflt›rabilir. Ö¤ütülmemifl bu¤day ve yemek tuzu kar›fl›m›n› ay›rmak için kar›fl›ma su eklenir. Bu¤day suda çözünmez ve ka‹ NDT‹Ek›sm›nda b›n alt toplan›r. Yemek tuzu ise suda çözünür. Oluflan kat›-s›v› KRKNAETT kar›fl›m›n› ay›rmak için süzme ifllemi uygulan›r. Bir süzgeç yard›m› ile ö¤ütülmemifl bu¤day s›v› fazdan ayr›l›r. Yemek tuzu ise buharlaflt›rma ile aySIRA S‹ZDE r›l›p saflaflt›r›l›r.
N N
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
53
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
SIVI-SIVI HETEROJEN KARIfiIMLAR S›v›-s›v› heterojen kar›fl›mlarda, yo¤unluk fark›ndan yararlanarak ay›rma ve saflaflt›rma ifllemi gerçeklefltirilir (s›v› ya¤ ve su kar›fl›m›nda oldu¤u gibi). Yo¤unluk fark› olan iki s›v› kar›fl›m›n› (dietil eter’in 20°C’deki yo¤unlu¤u 0,714 g cm–3 ve suyun 20°C’deki yo¤unlu¤u ise 0,998 g cm–3) ay›rma hunisi kullanarak birbirinden ay›rabilir ve saflaflt›rabiliriz. Bir ay›rma hunisine konulan dietil eter-su kar›fl›m›, fazlar›n ayr›lmas› için bir süre beklendikten sonra, ay›rma hunisinin alt muslu¤undan su al›n›r, üstteki dietil eter ise ay›rma hunisinin üstünden baflka bir kaba aktar›larak ayr›l›r (fiekil 3.2).
fiekil 3.2 SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
Ay›rma hunisi ile s›v›-s›v› heterojen bir kar›fl›m›n D Ü fi Ü N E L ‹ M birbirinden ayr›lmas›.
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
N N
SIRA S‹ZDE Bir beherdeki dietil eter-su kar›fl›m›nda neden eter üst faz›, su ise alt faz› oluflturur? TELEV‹ZYON D Ü fi ÜS‹ZDE NEL‹M SIRA
3 4
TELEV‹ZYON DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M S O R U T D‹ ÜN fiT ÜE NRENLE‹ M
S O R U
D‹KKAT S O R U
SIRA S‹ZDE
N N N N
D ‹ K K(dekantasyon), AT Kat›-s›v› heterojen kar›fl›mlar› ay›rmak ve saflaflt›rmak için aktarma süzme ve santrifüjleme yöntemleri s›kl›kla kullan›lmaktad›r.
Aktarma (Dekantasyon)
SIRA S‹ZDE
S O R U
“Kar›fl›mlar”, “Heterojen Kar›fl›mlar”, “Kat›-Kat› ve S›v›-S›v› Heterojen ile ilD‹ NÜ fiT ÜEKar›fl›mlar” NR ENLE‹ TM gili olarak daha fazla bilgiye ve görsel malzemeye bilgisayar›n›zdaki arama motorlar›ndan birisine bu sözcükleri anahtar sözcük olarak yazarak ulaflabilirsiniz.D ‹ K K A T
KATI-SIVI HETEROJEN KARIfiIMLAR
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
K ‹ T A P
S›v› ya¤ ve su kar›fl›m›n› nas›l ay›rabilirsiniz?
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE
Aktarma (dekantasyon) ifllemi, kat›-s›v› kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir K ‹ T A P tamamen yöntemdir. Beher içerisindeki kar›fl›mda, kat› faz ile s›v› faz AMAÇLARIMIZ birbirinden ayr›lm›fl olmal›d›r. Di¤er bir deyiflle, kat› faz iri taneli olmal› ve kar›fl›m çalkalama ile kar›flmamal›d›r (çak›l tafl›-su kar›fl›m›nda oldu¤u gibi). Kimyasal bir tepkime sonucunda oluflan çökelek bahsetti¤imiz ise TKE L‹E VT ‹ özelliklerde ZA Y OP N aktarma ile ayr›labilir. Aktarma iflleminde, içinde kar›fl›m bulunan beherdeki s›v›, ikinci bir behere dökülerek kat› ve s›v› fazlar birbirinden ayr›l›r (fiekil 3.3). TELEV‹ZYON
fiekil‹ N3.3 TERNET Dekantasyon (aktarma) ifllemi.‹ N T E R N E T
SIRA S‹ZDE D‹KKAT
Aktarma (dekantasyon): Yo¤unluklar› farkl› kat›-s›v› heterojen sistemlerde AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE aktarma ifllemi uygulan›r. Kat› k›s›m iyice çöktükten sonra, üstteki s›v› k›sm›n aktar›larak al›nmas›na AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P aktarma (dekantasyon) denir.
T‹ ZAY OPN Çökelek: Kimyasal T KE L ‹E Vbir tepkime sürecinde, iki bileflik kar›flt›r›ld›¤›nda kat› bir ürün oluflursa bu kat› ürüne çökelek T Ebu L Eolaya V ‹ Z YdaO N çöktürme denir. ‹NTERNET
‹NTERNET
54
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Süzme Kat›-s›v› ay›rma yöntemlerinden birisi olan süzme ifllemi ile kat› faz ile s›v› faz birbirinden ayr›l›r. Çöktürme veya deney sonunda oluflan çökelek küçük taneli ve çalkalama ile çökelek da¤›lmaya bafll›yorsa, bu tür kar›fl›mlar› süzme yöntemi ile ay›rabiliriz. Süzme, normal süzme ve vakum yard›m› ile süzme olmak üzere farkl› iki yöntemle gerçeklefltirilir. Süzme ifllemine, süzülecek kar›fl›m›n türüne ve miktar›na uygun malzeme seçimi ile bafllan›r, daha sonra süzmenin, normal süzme veya vakum yard›m› ile süzme yöntemlerinden hangisi ile yap›laca¤›na karar verilir.
Normal Süzme Süzgeç k⤛tlar› de¤iflik gözeneklere sahip ve yuvarlak olarak üretilmifl özel k⤛tlard›r. Gözenek büyüklü¤üne göre farkl› renkte olan üç tipi vard›r. Mavi bant süzgeç k⤛d› s›k gözeneklidir ve çok küçük taneli çökelekler için; beyaz bant süzgeç k⤛d› orta s›kl›kta gözenekli ve orta boy taneli çökelekler için; siyah bant süzgeç k⤛d› ise genifl gözeneklidir ve iri taneli çökelekler için kullan›lmaktad›r.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
Normal süzme iflleminde önce çökele¤in tanecik büyüklü¤üne uygun süzgeç k⤛d› türü seçilir, sonra madde miktar›na uygun beher ve huni seçilerek fiekil 3.4’deki gibi süzme düzene¤i kurulur. fiekil 3.4 Normal süzme düzene¤i.
Süzme iflleminde; • Beherdeki dibe çökmüfl çökelek, bir baget yard›m› ile önce s›v› k›s›m sürekli ve azar azar aktar›larak süzülür. • Ard›ndan çökelek süzgeç k⤛d›n›n tam ortas›na aktar›l›r. • Beherde kalan çökelek, içerisinde y›kama için kullan›lacak uygun bir s›v› bulunan bir piset (Piset kullan›m› için Ünite 2’ye bak›n›z.) yard›m› ile süzSIRA S‹ZDE geç k⤛d›na aktar›l›r. • Süzgeç k⤛d›ndaki çökelek piset içindeki s›v› ile birkaç kez y›kan›r. D Ü fi Ü N E L ‹ M • Süzgeç k⤛d›ndaki maddenin kurumas› için bir süre beklenir. • Süzgeç k⤛d› ve madde dikkatlice bir saat cam› üzerine al›n›r ve uygun bir S O R U yöntemle kurutulur. D ‹ K K A neden T Madde kay›plar›na olmamak için süzme ifllemi çok dikkatli bir flekilde yap›lmal›d›r.
N N
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
55
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
Vakum Yard›m› ile Süzme Vakum yard›m› ile süzme iflleminde amaç, süzme ifllemini h›zland›rmakt›r. Bu ifllemde normal süzmeden farkl› olarak, vakuma dayan›kl› özel malzemeler kullan›l›r. Vakum yard›m› ile süzme için fiekil 3.5’deki gibi bir düzenek kurulur. Süzme ifllemi, normal süzme ifllemindeki gibi yap›l›r. Süzme ifllemi tamamland›ktan sonra, süzgeç k⤛d› ve çökele¤in biraz kurumas› için bir süre beklenir. Daha sonra süzgeç k⤛d› ve üzerindeki madde, dökülmeden dikkatlice bir saat cam› üzerine al›n›r ve uygun bir yöntem ile kurutularak ay›rma ve saflaflt›rma ifllemi gerçeklefltirilmifl olur. fiekil 3.5 Vakum yard›m› ile süzme düzene¤i.
Mavi bant süzgeç ka¤›d› hangi durumlarda kullan›l›r?
Santrifüjleme
SIRA S‹ZDE
5
D Ü fi Ü S‹ZDE NEL‹M SIRA
Kat›-s›v› ay›rma yöntemlerinin sonuncusu olan santrifüjlemede süzme ve aktarma yöntemlerinde oldu¤u gibi kat› faz ile s›v› faz birbirinden ayr›l›r. Di¤er de¤inilen S O R U yöntemlerden farkl› olarak çöktürme veya deney sonunda oluflan çok küD Ü fi Üçökelek NEL‹M çük taneli ise, bulundu¤u s›v› içerisinde as›l› kal›yorsa (çökelek çok hafif ise) bu tür kar›fl›mlar› santrifüjleme yöntemi ile ay›rabiliriz. Santrifüjleme kar›fl›D ‹ K yöntemi, KAT S O R U ma merkezkaç kuvveti uygulamas›na dayanmaktad›r. SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P
DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M Santrifüjleme ifllemi için, madde miktar›na ve özelli¤ine uygunSsantrifüj O R U cihaz› ile santrifüj ve D Ü fi Ütüpleri NEL‹M tüplük seçilmelidir.
N N N N
D ‹ K K Acihaz›n›n T Santrifüj tüpü tamamen doldurulmamal›d›r, aksi taktirde kar›fl›m santrifüj içine dökülebilir.
SIRA S‹ZDE
D‹KKAT S O R U
SIRA S‹ZDE D‹KKAT AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P
TKE L‹E VT ‹ ZAY OP N
T EK L E‹ VT‹ ZAY OPN
TELEV‹ZYON ‹NTERNET
TELEV‹ZYON ‹NTERNET
56
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Santrifüjleme ifllemi s›ras›nda, ayr›lacak kar›fl›m santrifüj tüplerine aktar›l›r. Santrifüj tüpleri cihaza (fiekil 3.6) yerlefltirilir. Cihaz›n kapa¤› kapat›larak istenilen h›zda ve sürede döndürerek santrifüjleme ifllemi gerçeklefltirilir. Santrifüj cihaz›n›n dönmesi durduktan sonra kapa¤› aç›l›r ve santrifüj tüpleri ç›kart›larak tüplü¤e (Tüplük için Ünite 2’ye bak›n›z.) dizilir. Kar›fl›mlardaki kat› ile s›v› fazlar aktarma yöntemi ile baflka santrifüj tüplerine aktar›larak ay›rma ve saflaflt›rma ifllemi tamamlan›r.
fiekil 3.6 Santrifüj cihaz›.
SIRA S‹ZDE
6
HOMOJEN KARIfiIMLAR
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Homojen kar›fl›mlar› ay›rma ve saflaflt›rmada; kristallendirme, buharlaflt›rma, süblimlefltirme, özütleme (ekstraksiyon) ve dam›tma (distilasyon) yöntemleri kullan›lO R U d›¤›na daha Sönceden Çizelge 3.1’de de¤inilmiflti. Burada ise bu yöntemler ayr›nt›l› olarak incelenecektir.
S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
S‹ZDE Santrifüj ile SIRA ay›rma hangi durumlarda kullan›l›r?
Kristallendirme Kristallendirme, homojen kar›fl›mlar› ay›rma ve saflaflt›rma yöntemlerinden birisiSIRA S‹ZDE dir. Bu yöntem, saf olmayan ve oda s›cakl›¤›nda kat› olan bileflikler için uygulan›r. Yöntemin esas›, saf olmayan kat› bilefli¤in belli miktar bir çözücüde, ›s›t›ld›¤›nda çok iyi çözünmesi ve so¤utuldu¤unda ise çözünürlü¤ünün az olmas›na dayan›r. AMAÇLARIMIZ Kristallendirme yönteminde en önemli parametrelerden birisi uygun bir çözücü seçimidir. Kristallendirme K ‹ T A Pçözücüsü; • Tek bir saf çözücü olabildi¤i gibi iki veya daha fazla saf çözücünün kar›flt›r›lmas› ile de haz›rlanabilir. • Kristallenecek T E L E V ‹ Z Y O N bilefli¤i s›cakta çok iyi, so¤ukta ise az çözmelidir. • Saflaflt›r›lacak maddedeki safs›zl›klar› hiç çözmemelidir. • Saflaflt›r›lacak maddede veya safs›zl›klar ile tepkimeye girmemelidir. • Çökelekten kolayca uzaklaflt›r›labilmelidir (Kolay uçucu olmal› yani kaynaTERNET ma‹ Nnoktas› düflük olmal›d›r.). Bir kristallendirme iflleminde genellikle afla¤›daki ifllem s›ras› izlenir. • Öncelikle kristallendirme çözücüsü belirlenir. • Çözücünün olas› en az miktar› ile kristallendirilecek çözelti ›s›t›larak çözme ifllemi gerçeklefltirilir. • Çözeltide renkli safs›zl›klar var ise çözeltiye renk giderici özelli¤i olan ve yüzey alan› oldukça genifl olan aktif karbon eklenmelidir. • Kar›fl›m so¤utulmadan s›cak süzme yöntemi ile süzülür (fiekil 3.7). • Toplanan süzüntüden uygun kristal elde edilmesi için süzüntü oda s›cakl›¤›nda bir süre bekletilir. • Oluflan saf kristaller süzme yöntemi ile tekrar ayr›l›r. • Elde edilen saf kristaller uygun yöntemlerle (oda s›cakl›¤›nda, vakum desikatöründe, etüvde vb.) kurutulur (Vakum desikatörü için “Kurutma” konusunu inceleyiniz, etüv için ise Ünite 2’de daha detayl› bilgiyi bulabilirsiniz.).
N N
K ‹ T A P
S›cak süzmede; süzüntünün
Tbulundu¤u E L E V ‹ Z Ybehere O N bir miktar kristallendirme çözücüsünden konularak alttan ›s›t›l›r. Is›nan ve buharlaflan kristallendirme çözücüsü ‹ N T E R Nhuni E T ve süzgeç k⤛d›n›n so¤umas›na engel olarak buradaki kristallenmeyi engeller.
Uygun kristal: So¤utma h›z› kristal oluflumunda etkilidir. Çok yavafl so¤utmada iri taneli kristaller oluflur, fakat bu s›rada kristaller çözücüyü adsorplarlar. H›zl› so¤utmada, küçük taneli kristaller oluflur. Çok yavafl ve h›zl› so¤utma süzmeyi zorlaflt›r›r. Bu zorlu¤u yenmek için uygun h›zda so¤utma yap›l›r ve dolay›s›yla sonuçta orta büyüklükte kristaller elde edilir ve bunlar›n süzülmesi daha kolay olur.
57
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
fiekil 3.7 S›cak süzme düzene¤i.
(S›cak)
Manyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c›
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü S‹ZDE NEL‹M SIRA
DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M
S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M
D‹KKAT S O R U
D‹KKAT S O R U
SIRA S‹ZDE
N N N N
‹ K K A T sürtülerek Süzüntü kristallenmiyorsa, bir baget ile çözelti kar›flt›r›l›r ve beher Dduvar›na afl›lama yap›l›r. E¤er madde ya¤ halinde ayr›lm›flsa, ›s›t›larak ya¤›ms› k›sm›n çözünmesi sa¤lan›r ve içerisine manyetik bal›k at›larak, manyetik kar›flt›r›c›l›AMAÇLARIMIZ ›s›t›c› ile h›zla kar›flt›SIRA S‹ZDE r›larak so¤umaya b›rak›l›r.
AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P“Denel OrgaKristallendirme ifllemini daha iyi kavrayabilmek için Erdik ve arkadafllar›n›n nik Kimya” (2000) kitab›ndaki “Kristallendirme” konusu incelenebilir. SIRA S‹ZDE
Kristallendirme Deneyi
SIRA S‹ZDE D‹KKAT AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P SIRA S‹ZDE
TKE L‹E VT ‹ ZAY OP N
T EK L E‹ VT‹ ZAY OPN
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler
E L E V ‹ Z Y O Nve labora“Kristallendirme” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal Tmaddeler ‹ NST OE RRNUE T tuvar malzemeleri gereklidir.
TELEV‹ZYON ‹ NST EO RRN UE T
D‹KKAT Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlem‹ N T E R Ngereken ET ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
D‹KKAT ‹NTERNET
Benzoik asit (C6H5COOH) Aktif karbon Saf su Manyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c› Beyaz bantl› süzgeç k⤛d› Terazi Erime noktas› tayin cihaz›
N N
Manyetik bal›k AMAÇLARIMIZ Baget Beher Huni K ‹ T A P Mezür Saat cam› Kapiler (Erime noktas› tayini için) TELEV‹ZYON
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
Deney Düzene¤i “Kristallendirme” deneyi ile ilgili olarak s›cak süzme ifllemindeki deney düzene¤i fiekil 3.7’de, vakum yard›m›yla süzme deney düzene¤i ise fiekil 3.5’de ‹ N T E Rgösterilmifltir. NET
‹NTERNET
58
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Deneyin Yap›l›fl› SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
1. 3 g saf olmayan benzoik asit terazide tart›larak bir behere konulur (Tart›m SIRA S‹ZDE iflleminin nas›l yap›laca¤› ile ilgili bilgiyi Ünite 2’de bulabilirsiniz.), üzerine 75 mL saf su mezür ile ölçülerek aktar›l›r. 2. Oluflan 1 g aktif karbon konulur. Behere düzenli kar›flt›rma sa¤laD Ü fi Ükar›fl›ma NEL‹M mak için manyetik bal›k at›l›r. 3. Beher,S Omanyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c› üzerine yerlefltirilir. Benzoik asit ›s›t›larak R U tamamen çözünmesi sa¤lan›r. 4. Çözünme sa¤land›ktan sonra beyaz bantl› süzgeç ka¤›d› kullan›larak s›cak K K A T (fiekil 3.7) gerçeklefltirilir. süzmeD ‹ifllemi 5. Süzüntü, kristallenmesi için so¤umaya b›rak›l›r. So¤uyan süzüntüde benzoik asit kristallendikten sonra, yine beyaz bantl› süzgeç ka¤›d› kullan›larak SIRA S‹ZDE vakumda süzme yöntemiyle madde süzülür. 6. Oluflan kristaller saat cam› üzerine al›narak yaklafl›k 90-95°C’ye ayarlanm›fl AMAÇLARIMIZ etüvde kurutulur. 7. Kurutulan kristaller terazide tart›larak miktar› belirlenir ve kaydedilir.
N N
K ‹ T A P
A P Sonuçlar Kve‹ TYorum
TELEV‹ZYON
Saflaflt›rd›¤›n›z benzoik asidin erime noktas›n›, erime noktas› tayin cihaz› (Erime noktas› tayin cihaz› için Ünite 2’ye bak›n›z.) ile belirleyiniz. Gözledi¤iniz benzoik TELEV‹ZYON asidin erime noktas› ile katalogdan buldu¤unuz benzoik asidin erime noktalar›n› karfl›laflt›r›n›z (Benzoik asidin erime noktas›: 121-123°C).
‹NTERNET
“Kristallendirme” ‹ N T E R Nile E T ilgili daha fazla bilgiye ve görsel malzemeye bilgisayar›n›zdaki arama motorlar›ndan birisine “crystallization” veya “kristallendirme” yazarak ulaflabilirsiniz.
Vakumlu döner buharlaflt›r›c› cihaz›nda; ›s›tma banyosu, vakum düzene¤i, dönmeyi sa¤layan motor ve buharlaflan çözücüyü toplama kab› bulunmaktad›r. Ayr›ca buharlaflt›r›lacak çözücünün türüne göre vakum, ›s› ve dönme ayarlar› yap›labilmektedir. Buharlaflan çözücü saflaflt›r›larak tekrar kullan›labilmektedir.
fiekil 3.8 Vakumlu döner buharlaflt›r›c› cihaz›.
Buharlaflt›rma Buharlaflt›rma, homojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir di¤er yöntemdir. Yöntemin esas›, saf olmayan bir kar›fl›m›n buharlaflt›r›larak ayr›lmas›na dayan›r. Saf olmayan bir kar›fl›mda; • Çözücü düflük kaynama noktas›na sahipse yani kolay uçucu ise (eter gibi) genifl a¤›zl› bir kapta üstü kapat›lmadan çeker ocak (Çeker ocak kullan›m› için Ünite 2’ye bak›n›z.) içinde çözücü buharlafl›ncaya kadar kar›fl›m bekletilir. • Çözücünün kaynama noktas› çok düflük de¤il ise çeker ocak içinde haz›rlanan uygun bir ›s›tma banyosu (Is›tma banyosu için daha detayl› bilgiyi Ünite 2’de bulabilirsiniz.) içinde genifl a¤›zl› bir kapta çözücü buharlaflt›r›l›r (buharlaflt›rma kaplar› cam veya porselen olabilir). • Buharlaflt›rma yönteminde en çok vakumlu döner buharlaflt›r›c› (rotary evaporator) cihaz› kullan›lmaktad›r (fiekil 3.8).
S O R U
S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
N N
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
• Vakumlu döner buharlaflt›r›c› ile buharlaflt›rma iflleminde, çözücünün kayAMAÇLARIMIZ nama noktas›n›n düflük veya yüksek olmas› önemli de¤ildir. Özel bir balona konulan saf olmayan kar›fl›m›n çözücüsü, döner buharlaflt›r›c›da buK ‹ Tayarlamalar› A P harlaflt›r›lacak çözücünün türüne göre, s›cakl›k ve bas›nç yap›ld›ktan sonra belli bir dönme h›z›nda buharlaflt›r›l›r. Çözücü, toplama balonunda toplan›r. Bu flekilde saf olmayan madde ayr›l›p saflaflt›r›l›r.
7
“Vakumlu döner buharlaflt›r›c›” ile ilgili daha fazla bilgiye ve görselD‹malzemeye NÜ fiT ÜE NR ENLE‹ TM bilgisayar›n›zdaki arama motorlar›ndan birisine “rotary evaporator” yazarak ulaflabilirsiniz.
AMAÇLARIMIZ
TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE
D‹ ÜN fiT ÜE NRENLE‹ M T
S O R U
Süblimlefltirme
59
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON SIRA vard›r? S‹ZDE Vakumlu döner buharlaflt›r›c›n›n (rotary evaporator) ne tür avantajlar›
SIRA S‹ZDE
S O R U
Süblimlefltirme, homojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan yöntemlerden birisiD ‹ Koda K A T s›cakl›¤›nda dir. Süblimlefltirme yöntemi tüm bilefliklere uygulanamamakta, buhar bas›nc› çok yüksek olan kat› maddelere uygulanmaktad›r. Yöntemde, buhar bas›nc› yüksek olan kat› madde düflük s›cakl›klarda s›v› hali atlayarak SIRA S‹ZDEkat› halden do¤rudan gaz haline geçer, gaz faz›ndaki madde ise so¤uk bir yüzeyde tekrar s›v›laflmadan do¤rudan kat› hale geçerek yüzeyde kristaller halinde toplan›r. Bu olaAMAÇLARIMIZ ya süblimlefltirme denir. Süblimlefltirme ifllemi için iki yöntem önerilebilir. Bunlar; • Buhar bas›nc› çok yüksek olan maddelerin süblimlefltirme ifllemi ile ayr›K ‹ T A P l›p saflaflt›r›lmas›nda fiekil 3.9 (a)’daki gibi bir düzenek kullan›l›r. • Buhar bas›nc› çok yüksek olmayan maddeler için vakum ve so¤utma sistemi olan fiekil 3.9 (b)’deki gibi bir süblimatör ile süblimlefltirme ifllemi TELEV‹ZYON gerçeklefltirilir. Süblimlefltirme iflleminde maddenin özelli¤ine uygun olarak düzenek kurulur ve düzene¤in içerisine madde konulduktan sonra düflük ›s›tma ile maddenin süblimleflmesi sa¤lan›r. ‹fllem tamanland›ktan sonra saf kristaller ‹ Ntemiz T E R N Ebir T saat cam› üzerine yüzeyden kaz›narak aktar›l›r. Böylece madde süblimlefltirme yöntemiyle ayr›l›p saflaflt›r›lm›fl olur.
D‹KKAT
N N
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
fiekil 3.9
Buz parçalar› Saat cam›
Su
Su
Su
Su Vakum
Vakum Beher Saflaflt›r›lacak madde
Is›tma (a)
(b)
(a) Basit süblimlefltirme düzene¤i, (b) Vakumlu ve so¤utuculu süblimlefltirme düzenekleri.
S O R U
S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE 60
AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE
N N
SIRA S‹ZDE Kimya Laboratuvar› Teknikleri
8
Süblimlefltirme TN EAL ‹PM daha iyi kavrayabilmek için Erdik ve arkadafllar›n›n “Denel OrgaDK Ü fi‹ Üifllemini nik Kimya” (2000) kitab›ndaki “Süblimlefltirme” konusu incelenebilir.
KD Ü‹ fi TÜ NAE LP‹ M SIRA S‹ZDE S O R U TELEV‹ZYON D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT ‹ NS TOE RR NUE T SIRA S‹ZDE D‹KKAT AMAÇLARIMIZ
SIRA S‹ZDE K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON K ‹ T A P
AMAÇLARIMIZ
SIRA Buhar bas›nc› çokS‹ZDE yüksek olmayan maddeler için hangi süblimlefltirme düzene¤i kullan›l›r?
SIRA S‹ZDE S O R U Süblimlefltirme TELEV‹ZYON
Deneyi
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D‹KKAT Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler
“Süblimlefltirme” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve laboratuUE T ‹ NSTOE RRNgereklidir. var malzemeleri SIRA S‹ZDE
N N
KKAT Kimyasallar›nD ‹kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemler ile ilgiliAMAÇLARIMIZ olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
N N
NaftalinK(C‹ 10T HA8)P AMAÇLARIMIZ Saat cam› Terazi T E L E V ‹ Z Ytayin O N cihaz› Erime noktas›
Buz Beher Kapiler (Erime noktas› tayini için)
K ‹ T A P
Deney Düzene¤i ‹NTERNET TELEV‹ZYON
“Süblimlefltirme” deneyi ile ilgili olarak kurulan deney düzene¤i fiekil 3.9. (a)’da ‹NTERNET TELEV‹ZYON gösterilmifltir.
Deneyin Yap›l›fl› ‹NTERNET
1. 2 g saf olmayan naftalin (C10H8) terazide tart›larak bir behere konulur. ‹NTERNET 2. Beherin üzerine saat cam› yerlefltirilir. Saat cam›n›n üstüne taflmayacak flekilde küçültülmüfl buz parçalar› konularak fiekil 3.9. (a)’daki düzenek haz›rlan›r. 3. Is›tma ifllemi, oldukça düflük bek alevinde ve yavaflça yap›l›r. 4. Saflaflt›r›lacak maddenin buharlaflt›¤› ve so¤uk olan saat cam›n›n yüzeyinde kristallendi¤i, kirliliklerin ise beherde kald›¤› gözlenir. 5. Oluflan saf naftalin kristalleri saat cam›n›n yüzeyinden temiz baflka bir saat cam› üzerine kaz›narak al›n›r. 6. Saf kristaller terazide tart›larak miktar› belirlenir ve kaydedilir.
Sonuçlar ve Yorum
Çözücülerden birinin su, di¤erinin ise organik bir çözücü oldu¤u bir durumda, madde her iki çözücüde çözünürlükleri oran›nda da¤›lacakt›r. Bu da¤›lma oran›na da¤›lma katsay›s› denir ve (KD) ile belirtilir (KD s›cakl›¤a ba¤l› bir sabittir). Her çözücü çifti için sabit bir s›cakl›kta da¤›lma katsay›s› da sabittir.
Saflaflt›rd›¤›n›z naftalinin erime noktas›n›, erime noktas› tayin cihaz› ile belirleyiniz. Gözledi¤iniz naftalinin erime noktas› ile katalogdan buldu¤unuz naftalinin erime noktalar›n› karfl›laflt›r›n›z (Naftalinin erime noktas›: 79-82°C).
Özütleme (Ekstraksiyon) Özütleme, homojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir di¤er yöntemdir. Yöntem; çözünürlük fark›na dayan›r ve saf olmayan kar›fl›mdan saflaflt›r›lacak madde genellikle çok çözündü¤ü ikinci bir çözücü içine çekilir. Bu yöntemde iki faz oluflturulur, fazlardan biri maddeyi genellikle daha çok çözer ve çözünürlü¤ü oran›nda madde iki çözücü aras›nda da¤›l›r. Bu da¤›lma oran› da¤›lma katsay›s› olarak bilinir.
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
Özütleme yönteminin matematiksel ifadesi için Eflitlik (3.1 - 3.6) yaz›labilir. KD = KD = Cs = Co =
Maddenin su fazındaki derişimi Maddenin organik fazdaki derişimi
(Eflitlik 3.1)
Cs
Co
(Eflitlik 3.2)
Vs
(Eflitlik 3.3)
Vo
(Eflitlik 3.4)
ms
mo
m o = m top − m n
(Eflitlik 3.5)
Burada; Co : Maddenin organik fazdaki deriflimi, Cs : Maddenin su faz›ndaki deriflimi, ms : Sulu çözeltideki madde miktar› (g), mo : Organik çözeltideki madde miktar› (g), mt : Toplam kütle (g), mn : Su faz›nda n ifllem sonunda kalan madde miktar› (g), n : Özütleme ifllem say›s›, Vs : Sulu çözeltinin hacmi (mL), Vo : Bir özütleme iflleminde kullan›lan çözücünün hacmidir (mL). Eflitlik 3.2’yi yeniden düzenledi¤imizde; K V D s m n = m t K D Vs + Vo
n
(Eflitlik 3.6)
elde edilir. Özütleme, saflaflt›r›lacak maddenin türüne göre; • S›v›-s›v› özütlemesi, • Kat›-s›v› özütlemesi fleklinde ikiye ayr›l›r.
S›v›-S›v› Özütleme ‹fllemi S›v›-s›v› özütlemesi için, fiekil 3.2’deki gibi bir düzenek haz›rlan›r ve afla¤›daki s›ra izlenerek ifllem gerçeklefltirilir. • S›v›-s›v› özütleme ifllemi için uygun bir ay›rma hunisi kullan›l›r. • Özütleme iflleminde genellikle fazlardan biri sudur, di¤er faz ise organik bir çözücüdür. Organik çözücülerin yo¤unluklar› sudan farkl› olmal›d›r. Örne¤in; eter, kloroform, vb. gibi. • ‹çerisinde organik madde bulunan saflaflt›r›lacak sulu kar›fl›m önce ay›rma hunisine konulur, daha sonra üzerine belli bir miktar özütleme çözücüsü eklenir. • Kar›fl›m ay›rma hunisine konuldu¤unda yo¤unlu¤u az olan çözücü üst faz›, yo¤unlu¤u fazla olan çözücü ise alt faz› oluflturacak flekilde iki faz meydana gelir. • Su içindeki organik maddeyi, organik çözücü faz›na alabilmek için ay›rma hunisi çalkalan›r, çalkalad›kça oluflan gaz›n ç›kmas› için ay›rma hunisi yan tutularak musluk hafifçe aç›l›r. Bu ifllem birkaç kez tekrarlan›r.
61
62
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
• Fazlar›n ayr›lmas› için ay›rma hunisinin kapa¤› hafifçe aç›larak beklenir. • ‹ki çözücünün yo¤unluklar› birbirine yak›n oldu¤unda fazlar tam olarak ayr›lamaz. SIRA S‹ZDE • Böyle bir durumda su faz›na NaCl eklenerek suyun yo¤unlu¤u artt›r›l›r ve böylece fazlar›n tam olarak ayr›lmas› sa¤lan›r. D Ü fi Ü N E L ‹ M • Faz ayr›m› tamamland›ktan sonra alt faz musluk aç›larak dikkatli bir flekilde bir behere aktar›l›r, üstteki faz muslu¤un hizas›na gelince musluk kapat›l›r. S Ofaz, R U ay›rma hunisinin üstünden baflka bir behere aktar›l›r. • Üstteki
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
Fazlar›n birbiriyle için daima alt faz ay›rma hunisinin muslu¤undan, üst faz T D ‹ K K A kar›flmamas› ise ay›rma hunisinin üstünden al›nmal›d›r.
D‹KKAT
N N
SIRA S‹ZDE Soxhlet; özellikle bitkilerden çok az çözücü kullanarak fazla miktarlarda kimyasal bilefli¤i izole etmede AMAÇLARIMIZ kullan›lan en basit ve en ucuz düzeneklerden birisidir. ‹zolasyon; genellikle K ‹ T A veya P bitkilerden hayvanlardan baz› do¤al kimyasal maddelerin elde edilmesi sürecinde Tkullan›lan E L E V ‹ Z YbirO Nifadedir.
SIRA S‹ZDE ‹NTERNET
9
Kat›-S›v› Özütleme ‹fllemi
K ‹ T A P Kat›-s›v› özütleme ifllemi için fiekil 3.10’daki gibi bir Soxhlet düzene¤i kurulur ve afla¤›daki s›ra izlenerek özütleme ifllemi uygulan›r. • Kat›-s›v› özütleme ifllemi genellikle bitkilerden veya hayvanlardan baz› doTELEV‹ZYON ¤al maddelerin izolasyonunda kullan›lan bir yöntemdir.
Çaydan kafein’i etmek için hangi yöntemi kullan›rs›n›z? SIRAelde S‹ZDE ‹NTERNET
• Kat›-s›v› özütleme ifllemi genellikle s›v›-s›v› özütleme ifllemine göre daha D Ü fi Ü N E L ‹ M uzun sürede gerçekleflir. • Özütlemede kullan›lacak kat› madde iyice ö¤ütülür (Bitki ise önce kuruS O R U tulur.).
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
SIRA D ‹ KS‹ZDE KAT
SIRA S‹ZDE
• Özütleme ifllemi birkaç kez tekrar edildikten sonra organik fazlar birlefltirilir. • Organik fazdaki çözücü buharlaflt›r›larak madde ayr›l›r ve böylece saflaflt›r›lm›flAMAÇLARIMIZ olur.
10
SIRA D Ü fi ÜS‹ZDE NEL‹M S O R U AMAÇLARIMIZ D‹KKAT K ‹ T A P
SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON AMAÇLARIMIZ
SIRA Soxhlet cihaz›n›n özütleme iflleminde bitkinin neden önceden kurutulmas› D ‹ K S‹ZDE K Akullan›ld›¤› T istenir?
N N
DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M
• Ö¤ütülen kat› madde selülozdan yap›lm›fl olan ekstraksiyon kartufluna doldurulur ve Soxhlet cihaz›n›n içine yerlefltirilir. S Oise R Uözütleme çözücüsü eklenir ve ›s›tma ifllemine bafllan›r. AMAÇLARIMIZ • Balona • Buharlaflan özütleme çözücüsü geri so¤utucudan dönerek Soxhlet düzene¤indeki toplanmaya bafllar, bu s›rada kat› fazdan özütlenmek isteD ‹ Kbalonda KAT K ‹ T A P nen madde çözücü faz›na geçer. Soxhlet çözücü ile doldu¤u zaman sifon yaparak SIRA çözücü S‹ZDE tekrar balonda toplan›r. • Bu flekilde 2-3 kez özütleme iflleminden sonra, balonda toplanan çözücü ve TELEV‹ZYON madde kar›fl›m›ndan çözücünün buharlaflt›r›lmas›yla istenen madde izole AMAÇLARIMIZ edilmifl olur.
N N
‹NTERNET K ‹ T A P
‹NTERNET K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
63
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
fiekil 3.10 Soxhlet düzene¤i (. K›rm›z› renkli noktalar buhar›n izledi¤i yolu göstermektedir.).
Manyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c›
Özütleme ifllemi yukar›da de¤inildi¤i gibi uygulanmas›n›n yan›nda; • Kimyasal etkileflime dayanan özütleme, • Sürekli özütleme olarak iki farkl› yöntem ile de yap›lmaktad›r. Sürekli özütlemeye, bu ders kapsam›nda ileri düzey bilgi oldu¤u için de¤inilmeyecektir. Özütleme iflleminde belirli bir miktar çözücüyü tek seferde kullanmay›p birkaç farkl› miktara bölerek (iki veya üçe) kullanmak, su faz›ndaki maddenin organik faza daha fazla miktarda özütlenmesine neden olur. Bu ifadeyi bir örnek üzerinde aç›klayal›m. 150 mL sulu kar›fl›mda yaklafl›k 5 g saflaflt›r›lacak maddenin oldu¤unu düflünelim. Su faz›ndan maddeyi özütlemek için 150 mL benzen çözücüsünü kullanal›m. Maddenin benzen ve su kar›fl›m›ndaki da¤›l›m katsay›s›, KD=1/3 olsun.
ÖRNEK
SIRA S‹ZDE kullanarak Özütleme ifllemini ilk önce benzenin tamam›n› (150 mL) tek seferde yapt›¤›m›z› düflünelim ve hesaplamay› buna göre yapal›m. n=1 D Ü fi Ü N E L ‹ M Vs = 150 mL Vo = 150 mL S O R U mt = 5 g mn = ? Bu verileri Eflitlik 3.6’da yerine koyup ifllemi çözdü¤ümüzdeD ‹mK nK=1,250 g madAT denin sulu fazda kald›¤›n› görürüz. Bu kez ifllemi 50 mL çözücü ile üç kez (n=3) tekrarlad›¤›m›z› düflünerek hesapSIRA S‹ZDE lamay› yapal›m. ‹fllemin sonunda ise mn=0,625 g maddenin su faz›nda kald›¤›n› buluruz. Görüldü¤ü gibi ifllemi tek seferde de¤il de üç kez tekrarlad›¤›m›zda su faz›nda daha az madde kalmaktad›r. Di¤er bir deyiflle, organik AMAÇLARIMIZ faza daha fazla madde özütlenmektedir.
SIRA S‹ZDE
N N
K ‹ T “Denel A P Özütleme ifllemini daha iyi kavrayabilmek için Erdik ve arkadafllar›n›n Organik Kimya” (2000) kitab›ndaki “Özütleme” konusu incelenebilir.
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
64
‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
‹ N T E R Nherhangi ET Bilgisayar›n›zdaki bir arama motoruna “Extraction” veya “Ekstraksiyon (Özütleme)” anahtar sözcüklerinden birisini yazarak, daha fazla bilgiye ve görsel malzemeye ulaflabilirsiniz. SIRA S‹ZDE
Özütleme (Ekstraksiyon) Deneyi D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Özütleme (Ekstraksiyon)” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve S O R U laboratuvar malzemeleri gereklidir. D ‹kullan›m›nda KKAT Kimyasallar›n dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
N N
Dietil eter (CH3CH2OCH2CH3) ToluenAMAÇLARIMIZ (C6H5CH3) Benzoik asit (C6H5COOH) % 20’lik NaOH K ‹ T A tayin P Erime noktas› cihaz›
Ay›rma hunisi Beher Seyreltik HCl Kapiler (Erime noktas› tayin için) Vakumlu döner buharlaflt›r›c›
Deney Düzene¤i
LEV‹ZYON “ÖzütlemeT E(Ekstraksiyon)” deneyi ile ilgili olarak kullan›lan deney düzene¤i fiekil 3.2’de gösterilmifltir.
Deneyin ‹Yap›l›fl› NTERNET
1. 25 mL Eter içerisine, 3 mL toluen ve 2 g benzoik asit eklenerek saf olmayan bir kar›fl›m oluflturulur. 2. Kar›fl›m 250 mL’lik ay›rma hunisine al›n›r. 3. Bu kar›fl›ma 25 mL % 20’lik NaOH çözeltisi eklenerek iyice çalkalan›r. 4. Fazlar›n ayr›lmas› için belli bir süre beklenir. 5. Ay›rma hunisinin muslu¤undan su faz› bir behere al›n›r. Eter faz› (organik faz) ise üstten baflka bir behere aktar›l›r. 6. Su faz›na benzoik asidin sodyum tuzu (sodyum benzoat) geçmifltir. Organik fazda ise toluen kalm›flt›r. 7. Organik faz›n çözücüsü döner buharlaflt›r›c›da buharlaflt›r›larak saf toluen elde edilir. 8. Su faz›ndaki sodyum benzoat tuzu, seyreltik HCl asit eklenmesiyle tekrar benzoik asit haline dönüfltürülür. 9. Sulu faz ay›rma hunisine al›n›p ve üzerine 25 mL eter eklenerek çalkalan›r. Bu ifllem ile benzoik asit eter faz›na geçer. 10. Fazlar›n ayr›lmas› için belli bir süre beklenir. 11. Fazlar ayr›ld›ktan sonra su faz› ay›rma hunisinin muslu¤undan, organik faz ise ay›rma hunisinin üstünden al›n›r. 12. Eter çözücüsü döner buharlaflt›r›c›da buharlaflt›r›larak saf benzoik asit elde edilir. 13. Ayr›lan maddeler kurutulur.
65
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
Sonuçlar ve Yorum Deney sonucunda, saf olmayan kar›fl›m halindeki iki madde saf halde elde edilmifltir. Saflaflt›rd›¤›n›z benzoik asidin erime noktas›n›, erime noktas› tayin cihaz› ile belirleyiniz. Gözledi¤iniz benzoik asidin erime noktas› ile katalogdan buldu¤unuz benzoik asidin erime noktalar›n›z karfl›laflt›r›n›z (Benzoik asidin erime noktas›: 121-123°C).
Dam›tma (Distilasyon) Dam›tma, homojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda en çok kullan›lan yöntemlerden birisidir. Bu yöntemin temelini saf haldeki maddelerin kaynama noktalar›n›n (buhar bas›nçlar›n›n) farkl› olmas› oluflturur. Dam›tmada, dam›t›lacak s›v› ›s›t›larak buharlaflt›r›l›r, oluflan buharlar so¤uk bir yüzeyde so¤utularak yo¤unlaflt›r›l›r ve yo¤unlaflan s›v› farkl› bir kapta toplan›r. Bu iflleme dam›tma denir. Dam›tma ifllemi s›ras›nda, kar›fl›mdaki maddelerden önce kaynama noktas› düflük olan› (A maddesi) buhar fazda bileflence zenginleflir, bu zenginleflme süreSIRA S‹ZDE ci buhar›n so¤uk yüzeyine ulafl›ncaya kadar sürekli artar ve so¤uk yüzeye geldi¤inde art›k A maddesi % 100 safl›ktad›r ve so¤uk yüzeyde yo¤unlaflarak saf halde ayr›l›r. Ayn› zamanda da kaynama noktas› yüksek olan (BDmaddesi) Ü fi Ü N E L ‹ M s›v› fazda bileflence zenginleflir. A maddesinin dam›t›lmas›ndaki ayn› süreç B maddesi için ifllemeye bafllar ve bu flekilde B maddesi saflaflt›r›l›r. Sonra C maddesi, varsa di¤er S O R U maddeler de yine belirtilen süreçle dam›t›l›rlar.
“Dam›tma” sözcü¤ü için, farkl› kaynaklarda “destilasyon” ve “distilasyon” sözcükleri de kullan›lmaktad›r. Kaynama noktas›; saf s›v› maddenin buhar bas›nc›n›n atmosfer bas›nc›na SIRA eflit S‹ZDE oldu¤u noktadaki s›cakl›¤a denir.
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
K K A T verilen ›s›, Kaynama noktas›ndaki s›cakl›k madde tükeninceye kadar sabit kal›r.D ‹Sisteme maddenin buharlaflmas›nda kullan›l›r.
SIRA S‹ZDE
D‹KKAT
N N
Kar›fl›m›n veya kar›fl›m› oluflturan bileflenlerin özelliklerine göre de¤iflik dam›tma yöntemleri gelifltirilmifltir. Bu dam›tma yöntemleri laboratuvarlarda s›kl›kla AMAÇLARIMIZ kullan›lmaktad›r. En çok kullan›lan dam›tma yöntemleri; • Basit dam›tma (normal dam›tma), • Ayr›msal (fraksiyonlu) dam›tma, K ‹ T A P • Vakumda dam›tma, • Su buhar› dam›tmas›d›r. Her bir dam›tma yönteminde farkl› dam›tma düzene¤i kullan›l›r. Dam›tma yönTELEV‹ZYON temleri genel olarak afla¤›daki gibi uygulanmaktad›r. • Ay›rma ve saflaflt›rma ifllemi yap›lacak maddeye uygun bir balon (maddenin hacmine ve iflleme uygun) seçilir. • Dam›t›lacak s›v›n›n miktar›, balon hacminin 3/4’ü kadar olmal›d›r. ‹NTERNET • Hangi dam›tma yöntemi uygulanacak ise o dam›tma düzene¤i haz›rlan›r (Her bir yöntemde kullan›lacak dam›tma düzene¤i izleyen sayfalarda gösterilmektedir.). • Dam›tma balonuna, kaynaman›n düzenli bir flekilde gerçekleflmesi için kaynama tafl› veya manyetik kar›flt›r›c› (bal›k) eklenir. • So¤utucunun ba¤l› oldu¤u musluk aç›larak so¤utma sistemi çal›flt›r›l›r. • Haz›rlanan dam›tma düzene¤inin ›s›t›c›s› aç›larak dam›t›lacak balon ›s›t›l›r ve bir süre sonra maddelerin dam›t›lmas›na bafllan›r. • Dam›tma iflleminde kaynama düzenli olmal› ve fliddetli bir kaynamadan kaç›n›lmal›d›r. Is›tma h›z› genellikle dakikada 5-6 damla gelecek flekilde ayarlanmal›d›r. • Dam›t›lan saf maddeler (dam›t›k veya distilat) toplama balonunda biriktirilir.
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
Kaynama tafl›; genellikle camdan yap›lm›fl küçük bilye fleklindeki malzemedir. Manyetik kar›flt›r›c› (bal›k); de¤iflik boyutlarda ve flekillerde m›knat›slar›n teflon vb. bir malzemeyle kaplanmas›yla oluflturulur. Dam›tma iflleminde, dam›t›lan s›v›ya dam›t›k veya distilat denir.
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
66 AMAÇLARIMIZ
N N
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
SIRA S‹ZDE
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
AMAÇLARIMIZ
Dam›tma ifllemini K ‹ T Adaha P iyi kavrayabilmek için Erdik ve arkadafllar›n›n “Denel Organik Kimya” (2000) kitab›ndaki “Dam›tma” konusu incelenebilir.
Basit Dam›tma Dam›tma) T E L E V ‹ Z Y O(Normal N Basit dam›tma (normal dam›tma) ifllemi için fiekil 3.11’deki gibi bir düzenek kurulur. Dam›tma yukar›da de¤inildi¤i gibi gerçeklefltirilir.
‹ N T E fiekil R N E T 3.11
‹NTERNET
Basit dam›tma düzene¤i.
Basit dam›tma (normal dam›tma) yöntemi; • Saf s›v›n›n kaynama noktas›n›n belirlenmesinde, • Kaynama s›cakl›¤›na yak›n s›cakl›klarda bozunmayan maddelerin ayr›lmas›nda, • Kaynama noktalar› aras›nda en az 80°C fark olan iki bileflenli kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda, • Kat› bir bilefli¤in s›v› bir madde içinde çözünmüfl oldu¤u kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›l›r.
Ayr›msal (Fraksiyonlu) Dam›tma Ayr›msal (fraksiyonlu) dam›tma bafll›¤› (kolonu) kullan›larak tek bir seferde defalarca dam›tma ifllemi gerçeklefltirilebilir.
Ayr›msal (fraksiyonlu) dam›tma ifllemi için fiekil 3.12’deki gibi bir düzenek kurulur. Basit dam›tma düzene¤indeki dam›tma bafll›¤› ile balon aras›na ayr›msal dam›tma bafll›¤› (kolonu) veya fraksiyon bafll›¤› (kolonu) yerlefltirilerek ayr›msal (fraksiyonlu) dam›tma düzene¤i haz›rlanm›fl olur. Dam›tma yukar›da de¤inildi¤i gibi gerçeklefltirilir. Ayr›msal (fraksiyonlu) dam›tma yöntemi; • En az iki veya daha fazla bileflenli kar›fl›mlar›n, • Kaynama s›cakl›¤›na yak›n s›cakl›klarda bozunmayan maddelerin,
67
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
• Maddelerin kaynama noktalar› aras›ndaki fark 80°C’den az olan s›v› kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda s›kl›kla uygulanmaktad›r. Ayr›msal dam›tma kolonunda dam›tma süreci afla¤›da belirtilen flekilde ilerler. • Is›tma s›ras›nda balondan buharlaflan madde kolonda ilerlerken so¤uk yüzeye geldi¤inde yo¤unlafl›r. • Yo¤unlaflan madde s›cakl›¤›n artmas› ile tekrar buharlafl›r ve tekrar so¤uk yüzeyde yo¤unlafl›r. • Kar›fl›mdaki madde kolonda defalarca buharlafl›p-yo¤unlaflarak kaynama noktas› en düflük maddece zenginleflir. • Kaynama noktas› en düflük madde kolonda belli bir yüksekli¤e geldi¤inde art›k saf haldedir. • Dam›tma bafll›¤›na gelen saf madde buharlar› so¤utucuda yo¤unlafl›r ve toplama kab›nda biriktirilir. • Dam›tma s›ras›nda s›cakl›k sabit kal›r ve ilk bileflen tamamen dam›t›l›ncaya kadar de¤iflmez. • E¤er termometrenin s›cakl›¤› artmaya bafllarsa, ilk bileflenin dam›t›lmas›n›n bitti¤i anlafl›l›r. • S›cakl›k art›fl› ikinci bileflen dam›tma balonuna gelinceye kadar devam eder. • ‹kinci bileflen dam›tma balonuna gelmeye bafllay›nca s›cakl›k sabit kal›r. • Bu s›rada toplama balonu de¤ifltirilerek ikinci bileflenin dam›t›lmas› için bir süre beklenir. • Bu ifllem bileflenlerin tümü ayr›l›ncaya kadar belirtilen flekilde devam eder. fiekil 3.12 Ayr›msal dam›tma düzene¤i.
68
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Vakumda Dam›tma Vakumda dam›tma ifllemi için fiekil 3.13’deki gibi bir düzenek kurulur. Düzene¤in, basit dam›tma düzene¤inden fark›, toplama balonu ile so¤utucu aras›na vakum adaptörü tak›lmas›d›r. Dam›tma yukar›da de¤inildi¤i gibi gerçeklefltirilir. Vakumda dam›tma yöntemi; • Kaynama noktas› çok yüksek (buhar bas›nc› çok düflük) olan maddelerin, • Kaynama s›cakl›¤›na yak›n s›cakl›klarda bozunan maddelerin, • Mol kütlesi yüksek olan maddelerin ayr›lmas›nda s›kl›kla kullan›l›r. Vakumda dam›tma sürecinde, vakum uygulaman›n dam›tma sürecini nas›l etkiledi¤ini afla¤›da belirtildi¤i flekilde aç›klayabiliriz. • Kaynama noktas›n›n, saf maddenin buhar bas›nc›n›n atmosfer bas›nc›na eflit oldu¤u nokta oldu¤una daha önce de¤inmifltik. Maddenin buhar bas›nc› çok düflükse, atmosfer bas›nc›na ulaflmak ve maddeyi buharlaflt›rmak için çok yüksek s›cakl›k gerekir. • Saf haldeki maddenin kaynama noktas›n› düflürmek için atmosfer bas›nc› de¤ifltirilmelidir. • Dam›tman›n yap›ld›¤› ortamdaki atmosfer bas›nc› düflürülürse, maddenin buhar bas›nc› atmosfer bas›nc›na daha kolay ulafl›r. Bu durum kaynaman›n dolay›s›yla buharlaflman›n oldukça düflük s›cakl›klarda gerçekleflmesine neden olur. • Bu yöntemde vakum, dam›tma balonundaki atmosfer bas›nc›n› istenilen seviyeye düflürmek için kullan›lmaktad›r. • Vakum uyguland›¤›nda dam›tma balonundaki de¤iflen atmosfer bas›nc› maddenin de¤iflik s›cakl›klarda kaynamas›na neden olur (Çizelge 3.1). Çizelge 3.1 De¤iflik atmosfer bas›nçlar›nda suyun kaynama s›cakl›klar›
fiekil 3.13 Vakumda dam›tma düzene¤i.
Kaynama noktas› (°C)
Bas›nç (mmHg)
100
760,0
75
300,0
35
42,0
25
23,8
20
17,5
15
12,8
10
9,2
5
6,5
69
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
Vakumda dam›tma yönteminde, bas›nc› düflürmek neden önemlidir?SIRA S‹ZDE
11
Su Buhar› Dam›tmas›
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü NDüzenek, EL‹M Su buhar› dam›tmas› için fiekil 3.14’deki gibi bir düzenek kurulur. basit dam›tma düzene¤ine benzerdir. Su buhar›; buhar üreten baflka bir dam›tma düzene¤inden gelebildi¤i gibi, saflaflt›r›lacak kar›fl›m ile su ayn› balona S O R Ukonularak da üretilebilir. Su buhar› dam›tma yöntemi; SIRA S‹ZDE D ‹ Kolan K A T suda kar›fl• Kaynama noktas› çok yüksek (buhar bas›nc› çok düflük) mayan maddelerin, D Ü fikar›flmayan ÜS‹ZDE NEL‹M • Kaynama s›cakl›¤›na yak›n s›cakl›klarda bozunan suda madSIRA delerin, • Mol kütlesi yüksek olan suda kar›flmayan maddelerin ayr›lmas›nda s›kl›kS O R U la uygulan›r. AMAÇLARIMIZ
S O R U AMAÇLARIMIZ
Su buhar› dam›tma yönteminde, vakumda dam›tma yönetiminde oldu¤u D ‹ Kgibi K A T atmosfer bas›nc›n›n düflürülmedi¤ine dikkat ediniz. K ‹ T A P
K ‹ T A P
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
SIRA S‹ZDE D‹KKAT
N N N N
SIRA nas›l S‹ZDEetkiledi¤ini Su buhar› dam›tma sürecinde, su buhar›n›n dam›tma sürecini afla¤›da gibi aç›klayabiliriz. TELEV‹ZYON • Vakumda dam›tma yönteminde oldu¤u gibi atmosfer bas›nc› düflürülmez. AMAÇLARIMIZ • Su buhar› dam›tma yönteminde, dam›t›lacak kar›fl›m›n buhar bas›nc› artt›r›l›r. Kar›fl›m›n buhar bas›nc›n›n artmas› kar›fl›m›n heterojen olmas› durumunda gerçekleflir. Heterojen kar›fl›m su ile oluflturulur. K‹ N ‹T ETR NA EPT • Saflaflt›r›lacak maddenin kaynama noktas› ne olursa olsun kaynama daima suyun kaynama noktas›n›n (100°C’nin) alt›nda gerçekleflir. • Dam›tmada kar›fl›m› oluflturan maddelerin k›smi bas›nc›, toplam bas›nca TELEV‹ZYON eflit oldu¤unda kaynama bafllar. • Heterojen kar›fl›mlarda saflaflt›r›lacak bileflenin k›smi bas›nc› ile suyun buhar bas›nçlar› toplam› atmosfer bas›nc›na eflit oldu¤unda kaynama gerçekleflir. • Heterojen kar›fl›mlardaki her bir bileflenin (su ve saflaflt›r›lacak madde) ›s›tma ‹NTERNET ile kendi buhar bas›nc› oran›nda bas›nc› artar, heterojen kar›fl›m›n toplam bas›nc› atmosfer bas›nc›na eflit oldu¤unda kar›fl›m kaynamaya yani dam›t›lmaya bafllar.
DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON AMAÇLARIMIZ
‹KN T‹ E TR NAE TP
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
fiekil 3.14 Su buhar› dam›tma düzene¤i: (a) Su buhar› üreten düzenek, (b) Dam›tma düzene¤i.
N N
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
70
AMAÇLARIMIZ
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
K ‹ T A P
K ‹ T A P
Dam›tma ifllemi, basit dam›tma yönteminde belirtildi¤i gibi uygulan›r, fakat dam›t›lan kar›fl›m saf de¤ildir ve su ile kar›flm›fl haldedir. Su ile kar›flm›fl haldeki bileflen, s›v›-s›v› heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan yöntem ile ayr›l›r. TELEV‹ZYON Dam›tma iflleminde kullan›lan yöntemlerden biri de moleküler dam›tma yöntemidir, bu yöntem bu kitab›n kapsam› d›fl›ndad›r.
TELEV‹ZYON
Bilgisayar›n›zdaki bir arama motoruna “Distillation” veya “Dam›tma” anahtar ‹ N T E R N Eherhangi T sözcüklerinden birisini yazarak daha fazla bilgiye ve görsel malzemeye ulaflabilirsiniz.
‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
12
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M Dam›tma (Distilasyon) Deneyleri
Dam›tma deneylerinde; basit dam›tma, ayr›msal dam›tma, vakumda dam›tma ve S O R U su buhar› dam›tmas› gerçeklefltirilecektir.
S O R U SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
Basit Dam›tma Deneyi D‹KKAT
D‹KKAT D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE S O R U AMAÇLARIMIZ D‹KKAT SIRA K ‹ TS‹ZDE A P
AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON
Su buhar› dam›tmas›, SIRA S‹ZDEbaflka bir ortamda üretilen su buhar›n› kullanmadan do¤rudan saflaflt›r›lacak madde, su ile kar›flt›r›larak yap›labilir mi?
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler
N N
SIRA S‹ZDE “Basit Dam›tma” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve laboraS O R U tuvar malzemeleri gereklidir. AMAÇLARIMIZ
D ‹kullan›m›nda KKAT Kimyasallar›n dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA K ‹ TS‹ZDE A P
N N
K ‹ T A P ‹NTERNET TELEV‹ZYON
Potasyum permanganat (KMnO4) Saf su AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON So¤utucu Manyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c› AdaptörK ‹ T A P Spor ‹ N T E R N E T Terazi
Termometre Dibi yuvarlak balon (dam›tma balonu) Manyetik bal›k Erlen (toplama kab›) K›skaç ve ba¤lant› parçalar› Mezür
TELEV‹ZYON
Deney Düzene¤i “Basit Dam›tma” deneyi ile ilgili olan deney düzene¤i fiekil 3.11’de gösterilmifltir. ‹NTERNET
Dam›t›k (distile) su, saf su olarak bilinir ve laboratuvarlarda ve bir çok endüstri dal›nda kullan›m alan› bulmaktad›r. Günümüzde saf su eldesi için su ar›tma cihazlar› kullan›lmaktad›r.
‹NTERNET
Deneyin Yap›l›fl›
1. 1 g KMnO4 terazide tart›larak 50 mL saf su ile bir beherde çözülür ve böylece saf olmayan su haz›rlan›r. 2. fiekil 3.11’deki deney düzene¤i kurulur. 3. Beherdeki kar›fl›m dam›tma balonuna eklenir. 4. Is›t›c› aç›larak kar›fl›m ›s›t›l›r ve bir süre sonra dam›tma ifllemi bafllar. 5. Toplama kab›nda 25 mL dam›t›k (distilat) elde edildi¤inde dam›tma ifllemi durdurulur. 6. Elde edilen dam›t›k (distile) saf sudur.
71
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
Sonuçlar ve Yorum Deney sonucunda bafllang›çta KMnO4 ile kirletilmifl saf su dam›t›larak, KMnO4’›n neden oldu¤u renklilik giderilmifl ve yeniden saf su elde edilmifltir. Dam›tma balonundaki kar›fl›m ile saflaflt›rd›¤›n›z kar›fl›m› karfl›laflt›r›n›z. SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Ayr›msal (Fraksiyonlu) Dam›tma Deneyi Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Ayr›msal Dam›tma” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve S O R U laboratuvar malzemeleri gereklidir. D ‹ K Kgereken AT Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
Dietil eter (CH3CH2OCH2CH3) Benzen (C6H6) Toluen (C6H5CH3) So¤utucu Manyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c› Adaptör Spor Laboratuvar krikosu
N N
Termometre Dibi yuvarlak balonAMAÇLARIMIZ (dam›tma balonu) Ayr›msal dam›tma bafll›¤› (Vigreux) Manyetik bal›k K ‹ T A P Dibi yuvarlak balon (toplama kab›) K›skaç ve ba¤lant› parçalar› Mezür TELEV‹ZYON
S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
Deney Düzene¤i “Ayr›msal Dam›tma” deneyi ile ilgili olan deney düzene¤i fiekil 3.12’de ‹ N T E R N Egösterilmifltir. T
Deneyin Yap›l›fl› 1. 25 mL Dietil eter, 25 mL benzen ve 25 mL toluenden 75 mL’lik saf olmayan bir kar›fl›m haz›rlan›r. 2. fiekil 3.12’deki deney düzene¤i kurulur. 3. Is›t›c› aç›larak kar›fl›m ›s›t›l›r ve bir süre sonra dam›tma ifllemi bafllar. 4. S›cakl›k denetlenerek sabit kald›¤› nokta gözlenir ve bu s›cakl›k kaydedilir. 5. Bu s›rada ilk faz (dietil eter) toplan›r. 6. S›cakl›k yükselmeye bafllay›nca toplama kab› yenisi ile de¤ifltirilir. 7. S›cakl›k denetlenerek sabit kald›¤› nokta gözlenir ve bu s›cakl›k kaydedilir. 8. Bu s›rada ikinci faz (benzen) toplan›r. 9. S›cakl›k yükselmeye bafllay›nca toplama kab› yenisi ile de¤ifltirilir. 10. S›cakl›k denetlenerek tekrar sabit kald›¤› s›cakl›k kaydedilir ve dam›tma ifllemi durdurulur. 11. Bu s›rada üçüncü faz (toluen) dam›tma balonunda kal›r. 12. Toplanan fazlar ve dam›tma balonundaki kalan maddenin hacimleri ölçülerek kaydedilir. 13. Maddelerin her biri ayr› ayr› kurutularak saflaflt›rma ifllemi tamamlan›r.
Sonuçlar ve Yorum Bafllang›çta, 75 mL’lik saf olmayan kar›fl›m, saflaflt›rma iflleminden sonra yine saf halde ve yaklafl›k ayn› miktarlarda elde edilir. Bafllang›çta saf olmayan kar›fl›m ile saflaflt›rd›¤›n›z maddeleri karfl›laflt›r›n›z. Ayr›ca saflaflt›rma iflleminde gözledi¤iniz
‹NTERNET
72
SIRA S‹ZDE
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
kaynama noktalar›n›, saf haldeki maddelerin kaynama noktalar› ile karfl›laflt›r›n›z. Kar›fl›mdaki bileflenlerin kaynama noktalar› dietil eter, benzen ve toluen için s›ras›yla; 34,6°C; 80°C ve 111°C’dir. SIRA S‹ZDE
Vakumda Dam›tma Deneyi D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Vakumda Dam›tma” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve S O R U laboratuvar malzemeleri gereklidir. D ‹kullan›m›nda KKAT Kimyasallar›n dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
N N
Nitro benzen (C6H5NO2) BromoAMAÇLARIMIZ benzen (C6H5Br) So¤utucu Mezür K ‹kar›flt›r›c›l› T A P Manyetik ›s›t›c› Vakum adaptörü Spor
Termometre Dibi yuvarlak balon (dam›tma balonu) Vakum motoru Manyetik bal›k Dibi yuvarlak balon (toplama kab›) K›skaç ve ba¤lant› parçalar›
TELEV‹ZYON
Deney Düzene¤i ‹NTERNET
“Vakumda Dam›tma” deneyi ile ilgili olarak tasarlanan deney düzene¤i fiekil 3.13’de gösterilmifltir. ‹NTERNET
Deneyin Yap›l›fl› 1. 25 mL Nitro benzen ve 25 mL bromo benzen kar›flt›r›larak 50 mL’lik saf olmayan kar›fl›m haz›rlan›r. 2. fiekil 3.13’deki deney düzene¤i kurulur. 3. Vakum motoru çal›flt›r›larak, sisteme vakum uygulan›r. 4. Sisteme uygulanan vakum kaydedilir. 5. Is›t›c› aç›larak kar›fl›m ›s›t›l›r ve bir süre sonra dam›tma ifllemi bafllar. 6. S›cakl›k denetlenerek sabit kald›¤› nokta gözlenir ve bu s›cakl›k kaydedilir. 7. Bu s›rada ilk faz (bromo benzen) toplan›r. 8. S›cakl›k denetlenerek tekrar sabit kald›¤› nokta kaydedilir ve dam›tma ifllemi durdurulur. 9. Bu s›rada ikinci faz (nitro benzen) dam›tma balonunda kal›r. 10. Nitro benzen ve bromo benzenin hacimleri ölçülerek kaydedilir. 11. Maddelerin her biri ayr› ayr› kurutularak saflaflt›rma ifllemi tamamlan›r.
Sonuçlar ve Yorum Dam›tma iflleminde her bir bilefli¤in saf haldeki kaynama noktas› ile uygulanan bas›nçtaki kaynama noktalar›n› karfl›laflt›r›n›z. Her iki maddenin gerçek kaynama noktalar›ndan daha düflük s›cakl›klarda dam›t›ld›¤› görülecektir. Uygulad›¤›n›z bas›nçtan düflük ve yüksek bas›nçlar uygulanmas› durumunda dam›tma s›cakl›¤›nda nas›l bir de¤ifliklik olmas›n› beklersiniz? Deney sonucunda buldu¤unuz de¤er ile karfl›laflt›r›n›z. Kar›fl›mdaki bileflenlerin kaynama noktalar› nitro benzen ve bromo benzen için s›ras›yla 210°C ve 156°C’dir.
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
73
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Su Buhar› Dam›tmas› Deneyi Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Su Buhar› Dam›tmas›” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve S O R U laboratuvar malzemeleri gereklidir. D ‹ K K gereken AT Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
Bromo benzen (C6H5Br) Saf su Ay›rma hunisi So¤utucu Manyetik kar›flt›r›c›l› ›s›t›c› Adaptör Spor
N N
Termometre AMAÇLARIMIZ Dibi yuvarlak balon (dam›tma balonu) Manyetik bal›k Dibi yuvarlak balon (toplama kab›) K ‹ T A P Mezür K›skaç ve ba¤lant› parçalar› Beher TELEV‹ZYON
S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
Deney Düzene¤i “Su Buhar› Dam›tmas›” deneyi ile ilgili olarak tasarlanan deney düzene¤i fiekil 3.14’de, fazlar›n ayr›lmas› ile ilgili olarak kullan›lan deney düzene¤i ‹ N T E R Nise E T fiekil 3.2’de gösterilmifltir.
Deneyin Yap›l›fl› 1. 2. 3. 4. 5.
Buhar üretilecek balona (a), balonun 3/4’ü kadar saf su ile doldurulur. Dam›tma balonuna (b) 25 mL saf olmayan bromo benzen eklenir. fiekil 3.14’deki deney düzene¤i kurulur. ‹lk önce buhar üreten ›s›t›c› aç›l›r (a). Buharlar, dam›tma düzene¤ine (b) gelmeye bafllay›nca, dam›tma düzene¤inin ›s›t›c›s› da (b) aç›larak dam›tma ifllemine bafllan›r. 6. S›cakl›k denetlenerek sabit kald›¤› nokta gözlenir ve bu s›cakl›k kaydedilir. 7. Bu s›rada bromo benzen su ile birlikte dam›t›larak, toplama kab›nda bromo benzen-su, kar›fl›m halinde toplan›r. 8. Dam›tma düzene¤indeki (b) bromo benzen bitti¤inde saflaflt›rma ifllemi durdurulur. 9. Toplama kab›ndaki bromo benzen-su, heterojen kar›fl›m halindedir. 10. Kar›fl›m› ay›rmak için fiekil 3.2’deki düzenek kurularak iki faz birbirinden ayr›l›r. 11. Saflaflt›r›lm›fl bromo benzen kurutularak saflaflt›rma ifllemi tamamlan›r.
Sonuçlar ve Yorum Dam›tma iflleminde, bromo benzenin kaynama noktas› 156°C ve suyun kaynama noktas› ise 100°C’dir. Buna karfl›n dam›tma 100°C’nin alt›nda gerçeklefltirilmifltir. Deneyde gözledi¤iniz kaynama noktas› ile maddelerin saf haldeki kaynama noktalar›n› karfl›laflt›r›n›z.
‹NTERNET
74
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
KURUTMA
Kurutma, asl›nda kurutulacak maddenin yap›s›ndaki suyun uzaklaflt›r›lmas› ifllemidir.
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
Laboratuvar çal›flmalar›nda kimyasal bir deney sürecinden önce ve sonra maddelerin mutlaka kurutma yöntemlerinden birisiyle kurutulmas› gerekir. Ay›rma ve saflaflt›rma yöntemlerinin herhangi biri ile saflaflt›r›lm›fl madde kurutulmad›¤› sürece hala tam saf de¤ildir. Bir maddenin tam olarak saf olabilmesi için yap›lan en son ifllem kurutmad›r. Kurutma sürecinde suyun uzaklaflt›r›lmas› üç flekilde gerçeklefltirilir. Bunlar; • Is› kullanarak kurutma, • Vakum kullanarak kurutma, • Nem çekici kimyasal maddeler kullanarak kurutmad›r. SIRA S‹ZDE Is› ve vakum ile kurutma yönteminde kurutulacak maddedeki su, ›s›tma ve vakum yapan sistemler yard›m›yla uzaklaflt›r›l›r. Nem çekici maddeler, suyu iki farkl› flekilde yap›lar›na D Ü fi Ü N E L ‹ M çekerler. Bunlar; • Suyu, maddenin kristal yap›s›na çeken; CaCl2, CuSO4, Al2O3, NaOH, Na2SO4 ve silikajel gibi maddelerdir. S O R U • Su ile tepkimeye giren; Na, CaO ve P2O5 gibi kimyasal maddelerdir. D ‹ Kçekici K A T maddeler, kurutulacak kimyasal maddeler ile reaksiyona girmemeKullan›lan nem lidir.
N N
SIRA S‹ZDE
Kat› Maddelerin Kurutulmas›
Kat› maddelerin kurutulmas› iflleminde; AMAÇLARIMIZ • Desikatör veya vakum desikatörü, • Etüv veya vakum etüvü, • Vakum kullan›l›r. K ‹ T A P Desikatör ile kurutma yöntemi, en s›k kullan›lan ve uygulanmas› kolay bir yöntemdir. Normal desikatörde kurutma iflleminde desikatörün alt bölmesine etüv veE L E V ‹ Zkurutulmufl YON ya f›r›ndaT iyice nem çekici kimyasal maddelerden (desikant) biri konulur. Kurutulacak kat› madde uygun bir kap içinde desikatörün içerisine yerlefltirilerek desikatörün ‹ N T E R Na¤z› E T kapat›l›r. Kurutulacak maddedeki suyun, nem çekici madde taraf›ndan çekilmesi için belli bir süre beklenir. Vakum desikatöründe kurutma, normal desikatörden farkl› olarak, vakum uygulayabilen bir sistem tak›lmas›yla oluflturulmufl bas›nca dayan›kl› camdan üretilmifl desikatördeki kurutma ifllemidir. Etüvde kurutulacak madde etüve konulur. Etüvün s›cakl›¤› kurutulacak maddenin erime noktas›n›n 15-20°C alt›nda olacak flekilde ayarlan›r. Belli bir süre beklenerek madde kurutulur. Vakum etüvde kurutmada ise vakum düzene¤i bulunan ve vakuma dayan›kl› malzemeden yap›lm›fl etüv kullan›lmaktad›r. Vakum ile kurutmada, kurutulacak madde bir balona konulur ve do¤rudan vakuma ba¤lanarak madde kurutulur.
S›v› Maddelerin Kurutulmas› S›v› maddeler, saf s›v› olabildi¤i gibi çözelti halinde de olabilirler. Nem çekici kimyasal madde (maddenin kristal yap›s›na su çeken maddeler veya su ile tepkimeye giren kimyasal maddeler), kurutulacak maddeye do¤rudan konularak s›v› maddeler kurutulur. Kurutma için belli bir süre beklendikten sonra, kurutucu süzülür veya dam›t›larak kurutma ifllemi tamamlan›r.
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
75
Özet
N A M A Ç
1
N A M A Ç
2
N AM A Ç
3
Ay›rma ve saflaflt›rman›n temellerini aç›klamak. Kar›fl›mlar›n ayr›lma ve saflaflt›rmas›n›n temelinde, maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin farkl› olmas› yatar. Bu özellikler dikkate al›narak maddenin homojen ve heterojen olmas›na göre ay›rma ve saflaflt›rma yöntemleri s›n›fland›r›l›r. Ay›rma ve saflaflt›rma yöntemlerini kullanarak saf olmayan kat›-kat›, s›v›-s›v› ve kat›-s›v› heterojen kar›fl›mlar bileflenlerine ayr›labilir. Kat›-kat› ay›rma ve saflaflt›rma yönteminde maddenin fiziksel özelliklerinden yararlan›l›r. S›v›-s›v› heterojen kar›fl›mlar› ay›rmak ve saflaflt›rmak için genellikle iki s›v›n›n yo¤unluk fark› dikkate al›n›r ve bu ifllem için ço¤unlukla bir ay›rma hunisi kullan›l›r. Kat›-s›v› heterojen kar›fl›mlar› ay›rmak ve saflaflt›rmak için; aktarma (dekantasyon), süzme ve santrifüjleme yöntemleri kullan›l›r.
N A M A Ç
4
N AM A Ç
5
Ay›rma ve saflaflt›rma yöntemlerinde kullan›lan kimyasal bileflik ve malzemeleri tan›mak. Ay›rma ve saflaflt›rma yöntemlerinin her biri, kimya laboratuvarlar›nda bulunan bir çok cam malzeme, kimyasal madde, de¤iflik malzemeler ve cihazlar kullan›larak uygulan›r. Ay›rma ve saflaflt›rma, maddenin özellikleri gözönüne al›narak en uygun yöntemin seçilmesiyle yap›l›r. Saf olmayan kat› bir kar›fl›m› kristallendirme ile saflaflt›rmak. Kristallendirme yönteminin temelini, kat› bir bilefli¤in belli miktar bir çözücüde, s›cakta çok iyi çözünmesi ve so¤ukta ise çözünürlü¤ünün az olmas› veya hiç çözünmemesi oluflturur. Saf olmayan bir kar›fl›m uygun bir çözücüde ›s›t›larak çözülür, bu s›rada sadece saflaflt›r›lacak madde çözünür fakat safs›zl›klar çözünmez. Oluflan kar›fl›m s›cak süzülür, çözünen madde süzgeç ka¤›d›ndan geçer ve süzüntü olarak isimlendirilen k›sm› oluflturur. Çözünmeyen safs›zl›klar ise süzgeç k⤛d›nda kal›r. Süzüntü; saf madde ve çözücü içerir. Saf madde içeren süzüntü so¤umaya b›rak›ld›¤›nda madde tekrar kristallenir. Kristaller oda s›cakl›¤›nda tekrar süzme yöntemi ile ayr›l›r. Sonuçta oluflan kristaller saf haldedir.
N A M A Ç
6
Kat› bir maddeyi süblimlefltirme ile saflaflt›rmak. Süblimlefltirme, buhar bas›nc› çok yüksek olan kat› bir maddenin ›s›t›lmas› durumunda kat› maddenin erimeden (s›v› faz› atlayarak) do¤rudan buhar faz›na geçmesidir. ‹çerisinde safs›zl›k bulunan ve saflaflt›r›lacak maddenin buhar bas›nc›n›n çok yüksek oldu¤u bir kar›fl›m›n denetimli bir flekilde ›s›t›lmas› durumunda, buhar bas›nc› çok yüksek olan madde erimeden do¤rudan buhar faz›na geçer. Bu s›rada safs›zl›klarda herhangi bir de¤ifliklik olmaz ve safs›zl›klar kapta kal›r. Buharlaflan madde so¤uk bir yüzeyde tekrar kristallenir. Sonuçta oluflan kristaller saf haldedir. Bir kar›fl›mdan saflaflt›r›lacak maddeyi bir çözücü içine özütleyerek maddeyi saflaflt›rmak. Maddelerin çözünürlükleri de¤iflik çözücülerde farkl›l›k gösterir ve her bir çözücü maddeyi farkl› oranda çözer. Maddenin iki farkl› çözücü içerisindeki davran›fl› ise daha çok çözündü¤ü çözücüye geçme e¤ilimindedir. Özütleme (ekstraksiyon) iflleminde, iki faz oluflturulur ve saflaflt›r›lacak bilefli¤in bu iki faz aras›nda çözünürlükleri oran›nda da¤›lmas› sa¤lan›r. Madde az çözünen fazdan daha çok çözünen faza geçer ve belli bir süre sonra dengeye ulafl›r. Sonuçta madde çok çözündü¤ü ortamda toplan›r ve çözücü uzaklaflt›r›larak saf madde elde edilir. Saf olmayan bir kar›fl›mdan saflaflt›r›lacak bilefli¤i dam›tma yöntemleriyle ay›r›p saflaflt›rmak. Basit dam›tma yönteminin temelini saf haldeki maddelerin kaynama noktalar›n›n farkl› olmas› oluflturur. Ayr›msal (fraksiyonlu) dam›tma ifllemi ayr›msal dam›tma kolonu ile gerçeklefltirilir ve ifllem s›ras›nda, tek bir kolon içerisinde basit dam›tma süreci defalarca tekrarlan›r. Vakumda dam›tma, kaynama noktas› çok yüksek olan ve kaynama s›cakl›¤›na yak›n s›cakl›klarda bozunan maddeleri güvenli bir flekilde dam›tmak için kullan›lan bir yöntemdir. Su buhar› dam›tmas› yönteminde, kaynama noktas›n› düflürmek ve maddeleri güvenli bir flekilde ay›rmak için dam›t›lacak maddenin buhar bas›nc› düflürülerek ayr›m gerçeklefltirilir.
76
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kendimizi S›nayal›m 1. Heterojen kar›fl›mlarla ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. Ay›rma hunisi, s›v›-s›v› heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir cam malzemedir. b. Kat›-kat›, heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kar›fl›m›n baz› fiziksel özelliklerinden yararlan›l›r. c. Ay›rma hunisi, kat›-kat› heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lmaz. d. Zeytinya¤› ile su heterojen bir kar›fl›m oluflturmaz. e. S›v›-s›v› heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas› iflleminde yo¤unluk önemlidir. 2. Kar›fl›mlar için afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. Aktarma, heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir yöntemdir. b. Süzme, heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir yöntemdir. c. Santrifüjleme, homojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir yöntemdir. d. Buharlaflt›rma, homojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir yöntemdir. e. Kristallendirme, homojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›lan bir yöntemdir. 3. Afla¤›dakilerden hangisi özütleme iflleminde kullan›l›r? a. Dam›tma b. Soxhlet c. Santrifüjleme d. Kurutma e. Aktarma 4. Özütleme ifllemi ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. S›v›-s›v› özütleme ifllemi için uygun bir ay›rma hunisi kullan›l›r. b. Özütlemede iki faz oluflturulur. c. Özütleme iflleminde genellikle fazlardan biri sudur. d. Kar›fl›m ay›rma hunisine konuldu¤unda yo¤unlu¤u az olan çözücü üstte, yo¤unlu¤u fazla olan altta olacak flekilde iki faz oluflur. e. Özütleme ifllemini h›zland›rmak için vakum kullan›l›r.
5. Basit dam›tma ifllemi ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. Saf s›v›n›n kaynama noktas›n› belirlemede kullan›l›r. b. Kaynama s›cakl›¤›na yak›n s›cakl›klarda bozunmayan maddelerin ayr›lmas›nda kullan›l›r. c. Kaynama noktalar› aras›nda en az 80°C fark olan iki bileflenli kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›l›r. d. Homojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›l›r. e. Heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kulllan›l›r. 6. Ayr›msal dam›tma ifllemi ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. En az iki veya daha fazla bileflenli kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›l›r. b. Kaynama s›cakl›¤›na yak›n s›cakl›klarda bozunmayan maddelerin ayr›lmas›nda kullan›l›r. c. Ayr›msal dam›tmada fraksiyon bafll›¤› kullan›l›r. d. Kaynama noktalar› aras›ndaki fark 80°C’den fazla olan s›v› kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›l›r. e. Kullan›lan düzenek basit dam›tma düzene¤inden farkl›d›r. 7. Dam›tma ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi do¤rudur? a Ayr›msal dam›tma, vakum kullan›larak gerçeklefltirilir. b. Su buhar› dam›tmas› heterojen kar›fl›mlar›n ayr›lmas›nda kullan›l›r. c. Dam›tma iflleminde kar›fl›m›n bulundu¤u balona düzgün kaynamay› sa¤lamak için kaynama tafl› konulur. d. Vakum ile dam›tma iflleminde kar›fl›m mutlaka iki faz halinde olmal›d›r. e. Dam›tma yöntemi daima saf maddelere uygulan›r. 8. Kristallendirme ifllemi ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. Kristallendirme çözücüsü, tek bir saf çözücü olabildi¤i gibi iki veya daha fazla saf çözücünün kar›flt›r›lmas› ile de haz›rlanabilir. b. Kristallendirme çözücüsü, kristallenecek bilefli¤i s›cakta çok iyi çözmeli, so¤ukta ise az çözmelidir. c. Kristallendirme çözücüsü, saflaflt›r›lacak maddedeki safs›zl›klar› hiç çözmemelidir. d. Kristallendirme çözücüsü, saflaflt›r›lacak maddede veya safs›zl›klar ile tepkimeye girmelidir. e. Kristallendirme çözücüsü, çökelekten kolayca uzaklaflt›r›labilmelidir.
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
“
9. Afla¤›dakilerden hangisi bir ay›rma yöntemi de¤ildir? a. Süzme b. Aktarma c. Santrifüjleme d. Kristallendirme e. Kurutma
10. Kurutma sürecinde suyun uzaklaflt›r›lmas› için afla¤›dakilerden hangisi kullan›lmaz? a. Su b. Is› c. Vakum d. Nem çekici kimyasal maddeler e. Silikajel
77
Yaflam›n ‹çinden Dam›tman›n Tarihçesi Mezopotamya’da M.Ö. 2000’li y›llarda koku elde etmek için dam›tma iflleminin uyguland›¤› dam›tma ile ilgili en eski bilgidir. Arkelojik kaz›lardan M.Ö. 500’lü y›llarda Pakistan’›n kuzey-bat›s›nda ilk kez alkolün dam›t›ld›¤›na dair bulgulara rastland›. Gerçek anlamda dam›tma düzene¤i ilk defa 4 y.y.’da Panapolis taraf›ndan tasarland›. Oldukça saf alkolün dam›tma ile eldesi 9. y.y.’da Arap kimyac› Al-Kindi taraf›ndan; hampetrolün gazya¤› elde etmek için dam›t›lmas› ise ilk defa ‹ranl› kimyac› Muhammed ibn Zakariya Razi taraf›ndan gerçeklefltirildi. Esanslardaki uçucu ya¤lar› elde etmek için 11. y.y. bafllar›nda dam›tma ifllemi için ilk defa suyla so¤utulmufl yo¤unlaflt›r›c› Avicenna taraf›ndan kullan›ld›. Daha sonra Araplar ve ‹ranl›lar bu yo¤unlaflt›r›c›y› kullanarak dam›tma yöntemiyle bitki özlerindeki çeflitli uçucu ya¤lar› dam›tarak tat verici ve parfüm olarak kulland›lar. Dam›tma, Avrupa’da 12. y.y.’da kullan›lmaya bafllad›. Dam›tma ile ilgili ilk kitab› 1500 y›l›nda Alman kimyac› Braunschweig yay›mlad›. Dam›tma yöntemiyle alkollü içki yap›m›n›n kökeni eski ça¤lara dayan›r. Dam›tman›n ilk bafllad›¤› zamanlarda ispirto daha çok hekimlikte kullan›lm›fl ve hayat suyu (aqua vitae) olarak adland›r›lm›flt›r. 13. y.y'da Avrupa'da dam›tma ifllemi geliflmifl ve alkol üretimi ticari bir önem kazanm›flt›r. Dam›tma ifllemi günümüzde bir çok alanda kullan›lmaktad›r. Örne¤in; flaraptan konyak, mayalanm›fl arpa tanesi ezmesinden viski, mayalanm›fl fleker kam›fl›ndan rom, çavdar veya patatesten votka, flarab›n ard›ç meyvesiyle tatland›r›lmas›ndan cin, hampetrolden; benzin, mazot, gazya¤› vb. petrol ürünleri eldesi için dam›tma iflleminden yararlan›lmaktad›r. Kaynaklar: http://en.wikipedia.org/wiki/Distillation#History http://www.forumfood.net/showthread.php?t=6335 http://www.nuveforum.net/727-kimya-muhendisligibolumu/54341-damitma-islemi-tarihcesi-dogrudanayrimsal-su-buhari-dusuk-basincta-molekulerdamitma/
”
78
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. d
2. c
3. b 4. e 5. e 6. d 7. c 8. d 9. e 10. a
Yan›t›n›z yanl›fl ise, Kat›-Kat› Heterojen Kar›fl›mlar”, “S›v›-S›v› Heterojen Kar›fl›mlar” ve “Kat›-S›v› Heterojen Kar›fl›mlar” konular›n› yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kat›-S›v› Heterojen Kar›fl›mlar” ve “Homojen Kar›fl›mlar” konular›n› yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Homojen Kar›fl›mlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Homojen Kar›fl›mlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Homojen Kar›fl›mlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Homojen Kar›fl›mlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Homojen Kar›fl›mlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Homojen Kar›fl›mlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Homojen Kar›fl›mlar” ve “Kurutma” konular›n› yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise, “Kurutma” konusunu yeniden gözden geçiriniz.
S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Ö¤ütülmüfl un ile bu¤day, tanecik boyutlar›n›n farkl›l›¤›ndan yararlanarak ayr›l›p saflaflt›r›labilir. Basit bir süzgeç veya elek kullanarak un ve bu¤day birbirinden ayr›labilir.
mas› için bir süre beklendikten sonra ay›rma hunisinin alt muslu¤undan su al›nacak, üstteki ya¤ ise ay›rma hunisinin üstünden baflka bir kaba aktar›larak ay›rma ifllemi gerçeklefltirilecektir. S›ra Sizde 5 Mavi bant süzgeç k⤛d›ndaki gözenekler s›kt›r ve çok küçük taneli çökelekler için kullan›lmaktad›r. S›ra Sizde 6 Çökelek çok küçük taneli ise bulundu¤u s›v› içerisinde as›l› kal›yorsa (çökelek çok hafif ise) veya çalkalama ile çökelek da¤›lmaya bafll›yorsa bu tür kar›fl›mlar› santrifüjleme yöntemi ile ay›rabiliriz. S›ra Sizde 7 Vakumlu döner buharlaflt›r›c›da, çözücünün kaynama noktas›n›n düflük veya yüksek olmas› önemli de¤ildir, her türlü madde buharlaflt›r›labilir. Bunun için buharlaflt›r›lacak çözücünün türüne göre s›cakl›k ve bas›nç ayarlamalar› yap›ld›ktan sonra belli bir dönme h›z›nda çözücü buharlaflt›r›l›r. Ayr›ca kullan›lan çözücü tekrar geri kazan›l›r. S›ra Sizde 8 Buhar bas›nc› çok yüksek olmayan maddeler için vakum ve so¤utma sistemi olan bir süblimatör kullan›lmal›d›r. S›ra Sizde 9 Çaydan kafein’i elde etmek için Soxhlet düzene¤inin kullan›ld›¤› kat›-s›v› özütleme yöntemi uygulan›r.
S›ra Sizde 2 Demir ile kükürt tozlar›ndan oluflan bir kar›fl›m birbirinden, demirin manyetik özelli¤inden yararlanarak bir m›knat›s arac›l›¤› ile kolayca ayr›labilir ve saflaflt›r›labilir.
S›ra Sizde 10 Soxhlet cihaz› ile özütleme iflleminde bitki, neminin giderilmesi için özütlemeden önce kurutulur.
S›ra Sizde 3 Eter ve suyun yo¤unluklar›na bakt›¤›m›zda, su eterden daha yo¤undur, dolay›s›yla su alt faz›, eter ise üst faz› oluflturur.
S›ra sizde 11 Vakum, dam›tma balonundaki atmosfer bas›nc›n› istenilen seviyeye düflürerek daha düflük s›cakl›klarda dam›tma yap›labildi¤i için önemlidir.
S›ra Sizde 4 S›v› ya¤ ve su kar›fl›m›nda, bildi¤iniz gibi ya¤ ile su kar›flmaz ve iki faz oluflur. Yo¤unlu¤u fazla olan su alt faz›, yo¤unlu¤u az olan ya¤ ise üst faz› oluflturacakt›r. Kar›fl›m uygun bir ay›rma hunisine konulup, fazlar›n ayr›l-
S›ra Sizde 12 Evet yap›labilir. Su buhar›; buhar üreten baflka bir dam›tma düzene¤inden gelebildi¤i gibi, su ve saflaflt›r›lacak kar›fl›m ayn› balona konularak da üretilebilir.
3. Ünite - Ay›rma ve Saflaflt›rma Yöntemleri-1
Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Coetzee, J.F. (1982). Recommended Methods for Purification of Solvents and Tests for Impurities. Oxford: Pergamon Press. Erdik, E., Obal›, M., Yüksek›fl›k, N., Öktemer, A. ve Pekel, T. (2000). Denel Organik Kimya (3. Bask›). Ankara: Ankara Üniv., Fen Fakültesi Döner Sermaye ‹flletmesi Yay›nlar›, Yay›n No: 44. Harwood, L.M., Moody, C.J. and Percy, J.M. (1999). Experimental Organic Chemistry: Standard and Microscale. Oxford: Wiley-Blackwell. Miller, J.A. and Neuzil, E.F. (1982). Modern Experimental Organic Chemistry. Lexington, Mass.: D.C. Heath & Co. Palleros, D.R. (2000). Experimental Organic Chemistry. New York: J. Wiley. Smart, L. (2002). Separation, Purification and Identification. Cambridge: Royal Society of Chemistry. Varnal›, T. (1987). Introduction to Experimental Organic Chemistry. ‹stanbul: Bo¤aziçi Üniversitesi Yay›nlar›, Yay›n No: 435. Zubrick, J.W. (1988). The Organic Chem Lab Survival Manual, A Student’s Guide to Techniques. New York: John Wiley&Sons.
79
4
K‹MYA LABORATUVARI TEKN‹KLER‹
Amaçlar›m›z
N N N N N N
Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Maddeleri özelliklerine göre de¤erlendirilebilecek, Kimyasal tepkimelerde kütlenin korunumunu hesaplayabilecek, Maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini s›n›fland›rabilecek, Kat› ve s›v›lar›n yo¤unluklar›n› hesaplayabilecek, Bir maddenin erime ve kaynama noktalar›n› grafikler yard›m›yla belirleyebilecek, Maddenin çözünürlü¤ünü hesaplayabilecek ve s›cakl›¤›n çözünürlü¤e etkisini yorumlayabileceksiniz.
Anahtar Kavramlar • • • •
Madde Kütlenin korunumu Fiziksel özellikler Kimyasal özellikler
• • • •
Yo¤unluk Erime noktas› Kaynama noktas› Çözünürlük
‹çerik Haritas›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
• MADDEN‹N ÖZELL‹KLER‹NE GENEL BAKIfi • KÜTLEN‹N KORUNUMU DENEY‹ • MADDEY‹ F‹Z‹KSEL VE K‹MYASAL ÖZELL‹KLER‹NDEN YARARLANARAK TANIMA • KATI VE SIVILARIN YO⁄UNLU⁄UNUN BEL‹RLENMES‹ • ER‹ME VE KAYNAMA NOKTALARININ BEL‹RLENMES‹ • B‹R MADDEN‹N ÇÖZÜNÜRLÜ⁄ÜNÜN BULUNMASI VE SICAKLI⁄IN ÇÖZÜNÜRLÜ⁄E ETK‹S‹
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
MADDEN‹N ÖZELL‹KLER‹NE GENEL BAKIfi
N N
‹ T A P saf madMadde, kütlesi ve hacmi olan tanecikli yap›d›r. Genel olarak Kmaddeler; deler ve kar›fl›mlar olmak üzere ikiye ayr›l›rlar. Saf madde, element veya bilefliklerden oluflur. Maddenin özellikleri fiziksel veya kimyasal olaylarla aç›klanabilir. T E L E V ‹ kimyasal ZYON Fiziksel olaylarda; maddenin yap›s› ve atom düzeni de¤iflmezken, olaylarda; maddenin yap›s› tümüyle de¤iflir.
Maddeler kat›, s›v› veya gaz halinde bulunabilirler. Kat› haldeki maddeleri oluflÜ fi Übunlar N E L ‹ M birbirlerituran taneciklerin aralar›nda boflluk yok denecek kadar azd›r Dve ne çok yak›n dururlar. Bu sebeple kat›lar s›k›flt›r›lamaz. Kat› haldeki maddeler beS O R U aras›nda çok lirli bir hacme ve flekle sahiptir. S›v› maddeleri oluflturan moleküller SIRA S‹ZDE küçük boflluklar vard›r. S›v›lar da s›k›flt›r›lamaz veya k›smen s›k›flt›r›l›r ve konuldu¤u kab›n fleklini al›rlar. Gaz halindeki maddeler ise çok ak›flkand›r ve bunlar›n beD‹KKAT lirli bir hacmi veya flekli yoktur. Gazlar›n hacimlerini ve yo¤unluklar›n› D Ü fi Ü N E L ‹ M bas›nç ve s›cakl›k çok etkiler. Maddelerin genel olarak sahip olduklar› özellikler; atomlardan SIRA S‹ZDE oluflmas›, kütlelerinin, hacimlerinin ve çözünürlüklerinin olmas›d›r. S O R U Kütle; yerçekimi etkisiyle de¤iflmeyen ve maddenin yap›s›ndaki niceliklerin ölçüsü olarak tan›mlan›r. Maddenin kütlesi onu oluflturan atomlar›n mol kütleleri AMAÇLARIMIZ D‹KKAT kullan›larak hesaplan›r. Hesaplama yap›l›rken bilinen bütün elementlerin artan atom numaralar›na göre s›raland›¤› Periyodik Çizelge kullan›l›r (Periyodik Çizelge KSIRA ‹ T S‹ZDE A P için kitab›n sonuna bak›n›z.). Hacim, bir cismin uzayda kaplad›¤› yere denir. Bir cismin birim hacminin kütlesine ise yo¤unluk denir. Çözünürlük, belirli koflullar alt›nda, bir çözücü içeriAMAÇLARIMIZ sinde belli bir miktar çözünenin çözünmesi olarak tan›mlan›r.T E L E V ‹ Z Y O N
‹NTERNET
1
N N N N
Maddenin özellikleri ile ilgili daha fazla bilgiyi Fine ve Beall’in (1997) KimyaK ‹ “Üniversite T A P s›” Çev. H. Beyenal adl› kitapta bulabilirsiniz. ‹NTERNET
AMAÇLARIMIZ
Kumafl›n y›rt›lmas›, K ‹ tuzun T A P suda çözünmesi, kar ya¤mas›, demirden eflya yap›lmas› fiziksel olaylara; pamu¤un yanmas›, yumurtan›n piflmesi, TELEV‹ZYON ekmeklerin küflenmesi ise kimyasal olaylara örnek olarak verilebilir.
Fiziksel ve kimyasal olaylarla ilgili olarak http://www.fenveteknoloji.gen.tr/v2/ Ko‹NTERNET nu.asp?mdakid=64 adresinden de yararlanabilirsiniz. Bir mumun yanmas›n›n kimyasal olay olup olmad›¤›n› nas›l anlars›n›z? SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U SIRA S‹ZDE D‹KKAT D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE S O R U AMAÇLARIMIZ D‹KKAT KSIRA ‹ T S‹ZDE A P
TAMAÇLARIMIZ ELEV‹ZYON
K ‹ T A P ‹NTERNET
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
S O R U
82D ‹ K K A T
S O R U Kimya Laboratuvar› AT D ‹ K KTeknikleri
D‹KKAT SIRA S‹ZDE
KÜTLEN‹N KORUNUMU DENEY‹ SIRA S‹ZDE
N N N N
Bir kimyasal tepkimede SIRA S‹ZDE bafllang›çta tepkimeye giren maddelerin kütleleri AMAÇLARIMIZ toplam›, tepkime sonunda oluflan maddelerin kütleleri AMAÇLARIMIZ toplam›na eflittir.
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON SIRA ‹ N T E RS‹ZDE NET
K ‹ T A P
Kütlenin korunumu ‹SIRA N T E RS‹ZDE N E Tile ilgili olarak daha fazla kuramsal bilgiyi http://tr.wikipedia.org/wiki/K%C3%BCtlenin_korunumu_kanunu adresinde bulabilirsiniz.
‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M
‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Kütlenin Korunumu Deneyi” için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve O R U laboratuvar Smalzemeleri gereklidir.
S O R U
Kimyasallar›nD ‹kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemKKAT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz.
D‹KKAT
AMAÇLARIMIZ
Lavoisier Yasas›, kimyasal bir tepkimede maddelerin yok edilemeyece¤ini veya S‹ZDE yoktan var SIRA olamayaca¤›n› yani, kütlenin korundu¤unu aç›klar. Di¤er bir deyiflle, AMAÇLARIMIZ kütlenin durumu yeniden düzenlenebilir fakat kütle yarat›lamaz veya yok edilemez. Sonuç olarak, kimyasal tepkimelerde reaktantlar›n kütlesi, ürünlerin kütlesiAMAÇLARIMIZ ne eflit olmal›d›r. “Kütlenin korunumu” K ‹ T A P konusunu daha iyi kavrayabilmek için Ed. H. Türk’ün “Genel Kimya” kitab›ndaki (2009) Yasemin Çimen taraf›ndan yaz›lm›fl olan “Madde, Atomlar, Moleküller ELEV‹ZYON ve ‹yonlar”T bafll›¤›ndaki Ünite 1’i ve Deniz Hür taraf›ndan yaz›lm›fl olan “Kimyasal Tepkimeler ve Stokiyometri” bafll›¤›ndaki Ünite 2’yi inceleyebilirsiniz. TELEV‹ZYON
K ‹ T A P
SIRA S‹ZDE
D‹KKAT
N N
SIRA S‹ZDE
Na2CO3 (Sodyum karbonat) CaCl2 (Kalsiyum AMAÇLARIMIZklorür) H2SO4 (Sülfürik asit) Balon joje Erlen K ‹ T A P
K ‹ T A P
Pipet Puar Spatül Terazi T›pa
Deney Düzene¤i T E L E Vfiekil ‹ Z Y O N4.1
TELEV‹ZYON
Kütlenin korunumu deneyi için kurulan deney ‹ Ndüzene¤i. TERNET
‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
“Kütlenin Korunumu Deneyi” ile ilgili olarak tasarlanan deney düzene¤i fiekil 4.1’de gösterilmektedir.
Deneyin Yap›l›fl› 1. 100 mL hacimli temiz bir balon jojeye 10,6 g Na2CO3 tart›ld›ktan sonra, üzeri iflaretli yere kadar saf suyla tamamlan›r. 2. 100 mL hacimli temiz baflka bir balon jojeye 11,1 g CaCl2 tart›ld›ktan sonra, üzeri iflaretli yere kadar saf suyla tamamlan›r. 3. Temiz bir erlene haz›rlanan Na2CO3 çözeltisinden 20 mL al›n›r ve t›pa ile kapatt›ktan sonra tart›l›r.
Deney süresince tüm tart›m sonuçlar›n› defterinize kaydediniz. D ‹ K Kyapaca¤›n›z AT 4. Baflka bir temiz erlene haz›rlanan CaCl2 çözeltisinden 20 mL al›n›r ve t›pa ile SIRA S‹ZDE kapatt›ktan sonra tart›l›r.
N N
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
83
4. Ünite - Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
5. Tart›lan 20 mL CaCl2 çözeltisine, haz›rlanan 20 mL Na2CO3 çözeltisi eklenir ve t›pas›yla birlikte tekrar tart›l›r. De¤iflim olup-olmad›¤› gözlenir. 6. Temiz bir erlene önceden haz›rlanm›fl 1 M H2SO4 çözeltisinden 12 mL al›narak t›pas›yla birlikte tart›l›r. 7. Tart›lan 12 mL 1 M H2SO4 çözeltisi, önceden haz›rlanan Na2CO3 ve CaCl2 çözeltisi kar›fl›m›na eklenir ve erlen oda s›cakl›¤›na kadar so¤uduktan sonra t›pas›yla birlikte tart›l›r. 8. Bofl kalan erlenler t›palar›yla birlikte tart›l›r.
Sonuçlar ve Yorum Deney sonucunda elde etti¤iniz verilere göre Çizelge 4.1’i doldurunuz. Kütle
Çizelge 4.1 Kütlenin korunumu deneyinden elde edilen deneysel veriler
Veri
20 mL Na2CO3 çözeltisi ve erlenin kütlesi 20 mL CaCl2 çözeltisi ve erlenin kütlesi 12 mL 1 M H2SO4 çözeltisi ve erlenin kütlesi Bofl erlenlerin toplam kütlesi
Bu verilere göre; • Oluflan kimyasal tepkimeleri yaz›n›z. • Oluflan kimyasal tepkimelerin sonunda kütleler korunur mu? Aç›klay›n›z. • Yapt›¤›n›z hesaplamada kütleler korunmam›flsa nedenini aç›klay›n›z. Afla¤›daki tepkimeye göre;
SIRA S‹ZDE
2
Cu2(OH)2CO3(k) → 2CuO(k) + H2O(g) + CO2(g) D Ü fi Ü N E L ‹ M
Bafllang›çta 2,21 g madde al›n›p ›s›t›ld›¤› zaman, 0,18 g su buhar› ile 0,44 g karbondioksit gaz› (CO2) oluflmufltur. Tepkimede kütlenin korundu¤u kabul edilirse, tepkime sonunS O R U da kaç gram kat› madde (CuO) elde edilir?
MADDEY‹ F‹Z‹KSEL VE K‹MYASAL ÖZELL‹KLER‹NDEN D‹KKAT YARARLANARAK TANIMA Duyu organlar›yla alg›lanamayan fakat ölçülebilen yo¤unluk, k›r›lma indisi, manSIRA S‹ZDE yetizma, erime noktas› ve kaynama noktas› gibi fiziksel özellikler maddenin kimyas›n› de¤ifltirmez. Maddeler manyetik özelliklerine göre üç gruba ayr›labilir. Genellikle manyetik alandan etkilenmeyen, maddelere diyamanyetik, manyetik alaAMAÇLARIMIZ na do¤ru çekilen maddelere de paramanyetik maddeler denir. Ayr›ca demir, kobalt, nikel ve bunlar›n alafl›mlar› gibi maddeler paramanyetik maddelerden en az K ‹maddelere T A P bin kez daha fazla bir kuvvetle manyetik alana çekilirler. Bu tür de ferromanyetik maddeler denir. Kimyasal özellikler maddenin bir baflka madde veya baflka maddelere dönüflümleri s›ras›nda gözlenebilen ve maddenin yap›s› ile ilgili olan MadT E Lözelliklerdir. EV‹ZYON denin yan›c› olup olmamas›, su ile tepkime verip vermemesi, oksitlerinin asidik veya bazik olmas›, asit veya bazla tepkime verip vermemesi, kararl›l›k, indirgeme ve yükseltgeme e¤ilimi vb. özellikler maddenin kimyasal özellikleridir.
N N
‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
84
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Maddeyi Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinden Yararlanarak Tan›ma” deneyi için aflaS O R U ¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir.
S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
Kimyasallar›n dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemD ‹kullan›m›nda KKAT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
N N
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
Demir tozu CuSO4 AMAÇLARIMIZ (Bak›r sülfat) Na2SO4 (Sodyum sülfat) H2SO4 (Sülfürik asit) K ‹ T Aasit) P HNO3 (Nitrik fieker
Maddeyi fiziksel ve özelliklerini kullanarak tan›ma deneyi için kurulan deney düzene¤i.
Puar Saat cam› Spatül Terazi Tüplük Saç ayak (Üç ayak)
ELEV‹ZYON Deney TDüzene¤i
fiekil 4.2 ‹ Nkimyasal TERNET
Amyant tel Deney tüpü Kum Mafla M›knat›s Pipet
‹NTERNET
“Maddeyi Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinden Yararlanarak Tan›ma” deneyi için tasarlanan deney düzene¤i fiekil 4.2’de gösterilmektedir.
Deneyin Yap›l›fl› 1. Bir kar›fl›mdaki maddeleri manyetik özelliklerine göre ay›rmak için, bir saat cam›na, eldeki kar›fl›mdan yaklafl›k olarak 1 g tart›l›r. 2. Ald›¤›n›z kar›fl›mda metal olup olmad›¤›n› anlamak için üzerine m›knat›s tutulur ve gözlemler deftere not edilir. 3. Maddeyi fiziksel ve kimyasal özelliklerini kullanarak tan›mak için temiz deney tüplerinin üç tanesine ayr› ayr› bak›r sülfat, sodyum sülfat ve fleker al›n›r. 4. Her bir deney tüpü s›ras›yla ›s›t›l›r. Is›tma ifllemi gerçeklefltirilirken oluflan fiziksel de¤iflimler gözlemlenip, gözlemler deftere not edilir. 5. Temiz deney tüplerinden üçüne bir miktar su konulur ve her birinin üzerine ayr› ayr› daha önceden ›s›t›lan kimyasal maddelerden eklenir. Çözünmeyle ilgili gözlemler deftere not edilir. 6. Temiz deney tüplerinden üçüne bir miktar nitrik asit konulur. Her bir deney tüpüne ayr› ayr› bak›r sülfat, sodyum sülfat ve fleker eklenir. Çözünen ve çözünmeyen maddelerle ilgili gözlemler deftere not edilir. 7. Nitrik asitte çözünen maddelerin üzerine sülfürik asit eklenir. Çökelek oluflup oluflmad›¤› gözlemlenerek, gözlemler deftere not edilir. 8. Bilinmeyen madde için tüm yukar›daki ifllemler tekrarlanarak bilinmeyen maddenin hangisi oldu¤una karar verilir.
85
4. Ünite - Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
Sonuçlar ve Yorum • Size verilen kat› kar›fl›mda demir tozu olup-olmad›¤›na karar veriniz. • Çizelge 4.2’yi gözlemlerinize göre kulland›¤›n›z maddeler için doldurunuz. • Kulland›¤›n›z tüm kimyasal maddeler için; ›s›tma, çözünürlük ve asitte çözünme basamaklar› için oluflan tepkimeleri yaz›n›z. • Bilinmeyen maddenizin ne oldu¤u konusunda yorum yap›n›z. Madde ad›
Is› etkisi
Suda çözünme Nitrik asitte çözünme Sülfürik asitte çökme
Çizelge 4.2 Maddelerin özelliklerinden yararlanarak tan›nmas› deneyi için elde edilen deneysel veriler
KATI VE SIVILARIN YO⁄UNLU⁄UNUN BEL‹RLENMES‹ Bir maddenin kütlesinin birim hacmine oran› yo¤unluk olarak tan›mlan›r. Yo¤unluk birimi olarak genelde g mL–1 veya g cm–3 kullan›l›r. Maddenin gaz, s›v› veya kat› olmas›na göre yo¤unluk de¤ifliklik gösterebilir. Gaz faz›ndaki maddeler yo¤unlu¤u en az olan maddelerdir. S›v›lar›n yo¤unlu¤u gazlardan daha fazla ancak kat›lardan azd›r. Molekülleri aras›nda çok az uzakl›k oldu¤u için kat›lar›n yo¤unlu¤u fazlad›r. Kat›lar›n yo¤unlu¤u metallere göre daha azd›r. Bunun nedeni ço¤unlukla metallerin hacimce kaplad›klar› kütlenin büyük olmas›d›r. Yo¤unluk; bas›nç ve s›cakl›¤a ba¤l› olarak de¤iflebilir. Kat›larda bu etki çok az görülür ancak gazlar›n yo¤unlu¤u bas›nçla büyük de¤ifliklikler gösterir. Farkl› s›cakl›klarda, farkl› yo¤unluk de¤erleri oldu¤u için çal›fl›lan ortam›n s›cakl›¤› deneysel hesaplamalarda önemlidir. Hesaplamalar›n›zda kullanmak için, çal›flt›¤›n›z ortam s›cakl›¤›na göre Çizelge 4.3’den yararlanarak suyun yo¤unlu¤unu bulunuz. t (°C)
Yo¤unluk (g cm–3)
t (°C)
Yo¤unluk (g cm–3)
20
0,99823
25
0,99708
21
0,99802
26
0,99682
22
0,99780
27
0,99655
23
0,99757
28
0,99627
24
0,99733
29
0,99598
Çizelge 4.3 Suyun farkl› s›cakl›klardaki yo¤unluklar› (g cm–3)
Yo¤unlu¤u bulmak için önce maddelerin hacimlerinin bulunmas› gereklidir. Kat›lar›n hacmi belirli bir flekli varsa matematiksel yöntemlerle hesaplanabilir. Belirli bir flekli olmayan kat›lar›n hacmi ise bulunduklar› s›v›n›n hacminde meydana SIRA S‹ZDE getirdikleri art›flla bulunabilir. S›v›lar›n hacim ölçümü ise derecelendirilmifl cam malzemeler yard›m›yla yap›l›r. D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Kat› ve S›v›lar›n Yo¤unlu¤unun Belirlenmesi” deneyi için afla¤›da listesi verilen S O R U kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir. D ‹ K Kgereken AT Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
N N
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
86
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
fieker Demir tel Bak›r tel Alüminyum tel Çelik tel Cam levha
Büret Erlen Mezür Terazi Termometre
Deney Düzene¤i “Kat› ve S›v›lar›n Yo¤unlu¤unun Belirlenmesi” için tasarlanan deney düzene¤i fiekil 4.3’de gösterilmektedir.
fiekil 4.3 Kat› ve s›v›lar›n yo¤unlu¤unun belirlenmesi deneyi için kurulan deney düzene¤i.
Deneyin Yap›l›fl› 1. Bir kat›n›n yo¤unlu¤unu belirlemek için, 50 mL hacimli temiz bir mezüre, 10 mL saf su doldurulur. Suyun s›cakl›¤› bir termometre ile ölçülür. 2. Verilen kat› cisimlerden bir tanesi tart›l›r. 3. Tart›lan kat› cisim mezüre yavaflça b›rak›l›r. Hacimdeki de¤iflim deftere not edilir. 4. Bu ifllem tüm kat›lar için tekrarlan›r. 5. Her bir bilinen kat› madde için yo¤unluk hesaplan›r. 6. Size verilecek olan bilinmeyen madde için ayn› ifllemler tekrarlan›r. 7. Bir s›v›n›n yo¤unlu¤unun belirlenmesi için 50 mL hacimli temiz bir bürete saf su doldurulur. 8. Temiz ve kuru bir erlen tart›l›r ve erlene, sudan tam olarak 20 mL al›n›r ve tart›l›r. Tart›m sonuçlar› deftere kaydedilir. 9. Temiz bir bürete flekerli sudan 50 mL doldurulur. 10. Saf su için yap›lan ifllemler flekerli su için tekrarlan›r. Tart›m sonuçlar› deftere kaydedilir.
Sonuçlar ve Yorum Kat› maddenin yo¤unlu¤unun bulunmas› için deney s›ras›nda yapt›¤›n›z ölçüm sonuçlar›n› Çizelge 4.4’e her bir madde için ayr› ayr› yaz›n›z. Çizelge 4.4 Kat› maddelerin yo¤unlu¤unun bulunmas› için elde edilen deneysel veriler
Madde
Kuru maddenin kütlesi Bofl mezürün hacmi Madde eklenmesinden (g) (mL) sonraki mezürün hacmi (mL)
87
4. Ünite - Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
• Her bir bilinen kat› madde için deney ortam›ndaki s›cakl›kta yo¤unlu¤u hesaplay›n›z. • Bilinmeyen madde için deney ortam›ndaki s›cakl›kta yo¤unlu¤u hesaplay›n›z. • Bilinmeyen maddeniz hakk›nda yorum yap›n›z. • S›v› maddenin yo¤unlu¤unun bulunmas› için deney s›ras›nda yapt›¤›n›z ölçümleri Çizelge 4.5’e saf su ve flekerli su için yaz›n›z. • Saf su ve flekerli su için deney ortam›ndaki s›cakl›kta yo¤unlu¤u hesaplay›n›z. S›v› madde
Bofl erlenin kütlesi
S›v› eklenmesinden sonraki erlenin kütlesi
SIRAhaz›rlanan S‹ZDE 250 mL suya mol kütlesi 58,5 g mol–1 olan tuzdan 0,1 mol eklenerek çözeltinin yo¤unlu¤unu hesaplay›n›z.
Çizelge 4.5 S›v› maddelerin yo¤unlu¤unun bulunmas› için elde edilen deneysel veriler
3
D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE
ER‹ME VE KAYNAMA NOKTALARININ BEL‹RLENMES‹
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Kat› bir maddenin buhar bas›nc›n›n, s›v›n›n buhar bas›nc›yla dengesinin kurulduO R U ¤u s›cakl›¤a erime noktas› denir. Bir s›v›n›n buhar bas›nc›n›n Satmosfer bas›nc›na eflit oldu¤u s›cakl›¤a kaynama noktas› denir. Ayn› madde için yaklafl›k olarak ayn› s›cakta s›v›-kat› dengesinin kuruldu¤u s›cakl›¤› da donma noktas› D ‹ K K A T denir. Verilen bir s›cakl›kla s›v› moleküllerinin s›v› ortamdan ayr›larak gaz faz›na geçmesine buharlaflma denir. E¤er sabit s›cakl›kta buhar hacmi küçültülürse buhar bas›nc› SIRA S‹ZDE artar ve gaz faz›ndan tekrar s›v› faza geçifl gerçekleflir. Bu olaya yo¤unlaflma denir. Bir kat›n›n s›v› hale geçmeden do¤rudan gaz faz›na geçmesine ise süblimleflme denir. Maddenin fazlar› aras›nda meydana gelen bu de¤iflimler afla¤›daki diAMAÇLARIMIZ yagramda özetlenmektedir.
Buhar bas›nc›, verilen s›cakl›ktaki s›v›s›yla dengede S O R U olan buhar›n bas›nc›d›r.
Erime KATI
N N
Buharlaflma
K ‹ T AGAZ P
SIVI Donma
D‹KKAT
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
Yo¤unlaflma Süblimleflme
K›fl aylar›nda otomobil radyatörüne neden antifiriz eklenir?
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE ‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE ‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler
4
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
“Erime ve Kaynama Noktalar›n›n Belirlenmesi” deneyi için afla¤›da listesi verilen S O R U kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir. Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlemD ‹ K Kgereken AT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak Dda‹ KÜnite 2’yi yeniden KAT gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
Amyant tel Balon Beher Büret
SIRA S‹ZDE
Deney tüpü Kaynama tafl› K›skaç Termometre
N N N N
SIRA S‹ZDE Termometre adaptörü T›paAMAÇLARIMIZ Saç AMAÇLARIMIZ ayak (Üç ayak) Üre K ‹ T A P
S O R U
D‹KKAT D‹KKAT
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P
K ‹ T A P
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
88
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Deney Düzene¤i “Erime ve Kaynama Noktalar›n›n Belirlenmesi” için tasarlanan deney düzene¤i fiekil 4.4’de gösterilmektedir.
fiekil 4.4 Erime ve kaynama noktalar›n›n belirlenmesi deneyi için kurulan deney düzene¤i.
Deneyin Yap›l›fl› 1. Kaynama noktas›n›n belirlenmesi için amyant tel ve saç aya¤› ›s›tma ifllemi için haz›rlan›r. 2. Temiz bir bürete 50 mL saf su doldurulur. 3. 50 mL hacimli temiz bir balona, bürete doldurulan saf sudan 20 mL al›n›r. 4. Balonun içine kaynama tafl› at›ld›ktan sonra, üzerine termometre adaptörü ve termometre yerlefltirilir. 5. Su kaynamaya bafllad›ktan sonra termometreden 30 s aral›klarla s›cakl›k okunur. 6. S›cakl›k sabit kal›nca bu s›cakl›k kaydedilir. 7. Erime noktas›n›n belirlenmesi için temiz bir behere su doldurulur. 8. Deney tüpüne 2 cm yüksekli¤e kadar üre doldurulur. Tüpün a¤z›na t›pa ve termometre yerlefltirilir. 9. Ürenin tümü eriyene kadar ›s›tma ifllemi yap›l›r. Üre tümüyle eridikten sonra ›s›tma durdurulur. 10. 20 s aral›klarla termometreden s›cakl›k okunur ve okunan de¤erler deftere kaydedilir. Ürenin tümü kat›laflana kadar bu iflleme devam edilir. 11. Kat›laflan üre tekrar ›s›t›l›r ve yine 20 s aral›klarla termometreden s›cakl›k okumas› yap›l›r.
Sonuçlar ve Yorum • Saf suyun deney ortam›ndaki ve bulundu¤unuz bas›nçtaki kaynama noktas›n› belirleyiniz. • Belirledi¤iniz kaynama noktas›na göre buhar bas›nc›n› Çizelge 4.6’y› kullanarak bulunuz. • Kat› madde için zamana karfl› ölçtü¤ünüz s›cakl›k de¤erlerini so¤utma ve ›s›tma ifllemleri için kaydediniz. • Kaydetmifl oldu¤unuz de¤erleri kullanarak so¤utma ve ›s›tma ifllemleri için zaman (s)’a karfl› s›cakl›k (°C) grafiklerini çiziniz. • Üre için erime noktas›n› belirleyiniz. Bulunan de¤eri literatürdeki de¤er ile karfl›laflt›rarak sonucu yorumlay›n›z. Çizelge 4.6 Erime ve kaynama noktalar›n›n belirlenmesi için literatür verileri
S›cakl›k (°C)
Buhar bas›nc› (mmHg)
S›cakl›k (°C)
Buhar bas›nc› (mmHg)
90
525,76
96
657,62
91
546,05
97
682,07
92
566,60
98
707,27
93
588,60
99
733,24
94
610,90
100
760,00
95
633,90
101
787,57
89
4. Ünite - Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
B‹R MADDEN‹N ÇÖZÜNÜRLÜ⁄ÜNÜN BULUNMASI VE SICAKLI⁄IN ÇÖZÜNÜRLÜ⁄E ETK‹S‹ Belirli bir s›cakl›kta 100 g suda çözünmüfl olan madde miktar›, o maddenin çözünürlü¤ü olarak tan›mlan›r. Çözücü çözeltide miktar olarak çok oland›r ve genellikle s›v›d›r ancak kat› ya da gaz olanlar› da vard›r. Çözünen madde ise çözeltide miktar olarak az oland›r ve gaz, s›v› veya kat› olabilir. Çözünürlük maddenin polaritesine ba¤l›d›r. Polar maddeler polar çözücülerde, apolar maddeler apolar çözücülerde çözünürler. Su, alkol, amonyak, kloroform ve diklorometan gibi çözücüler polar çözücülerdir. Hekzan, karbon tetraklorür ve eter gibi çözücüler ise apolar çözücülerdir. Bir maddeyi çözerken eklenen madde miktar› çözücünün çözemeyece¤i kadar fazla olursa çözeltinin dibinde bir miktar çökme olay› görülür ki bu tür çözeltilere afl›r› doygun çözelti denir. E¤er çözücünün çözebilece¤inden az madde eklenmiflse bu tür çözeltilere ise doymam›fl çözelti denir. Çözünürken çevreden ›s› alan maddeler ›s›t›l›rsa çözünürlü¤ü artar. Çözünürlük ölçülebilen bir özellik oldu¤u için s›cakl›¤›n etkisi de ölçülebilir. Çözünürlü¤ün ölçülmesi için laboratuvarda iki farkl› yöntem kullan›lmaktad›r. Bunlar; kütle ve hacim ölçüm yöntemleridir. Bu deneyde hacim ölçüm yöntemi kullan›lacakt›r. SIRAbir S‹ZDE Bir bardak s›cak suya afl›r› miktarda fleker eklenip kar›flt›r›ld›¤›nda, miktar flekerin SIRA S‹ZDE çözünmeden kalmas› nas›l yorumlan›r?
Polar maddelerin molekülleri aras›nda dipoldipol etkileflimi sonucu moleküller aras› kuvvetler sözkonusudur. Apolar maddelerde ise herhangi bir polarlaflma olmad›¤› için bunlar›n dipol momentleri s›f›rd›r.
5
D Ü fi Ü N E L ‹ M Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M
“Bir Maddenin Çözünürlü¤ünün Bulunmas› ve S›cakl›¤›n Çözünürlü¤e Etkisi” deS O malzemeleri R U neyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve laboratuvar geS O R U reklidir.
S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT
D‹KKAT
D ‹ K Kgereken AT Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden SIRA S‹ZDE gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
KNO3 (Potasyum nitrat) Amyant tel Beher Deney tüpü
Huni Pipet Puar Terazi
N N N N
Termometre AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ T›pa
Deneyin Yap›l›fl› 1. 250 mL hacimli temiz bir behere 150 mL su doldurulur. 2. Beher, ›s›tma ifllemi için saç aya¤› ve amyant telin üzerine yerlefltirilir. 3. Temiz bir deney tüpünde 10 mL suya, 10 g potasyum nitrat eklenerek afl›r› doygun çözelti haz›rlan›r.
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ
Süzgeç ka¤›d›
K Saç ‹ T ayak A P (Üç ayak) K ‹ T A P
Deney Düzene¤i “Bir Maddenin Çözünürlü¤ünün Bulunmas› ve S›cakl›¤›n Çözünürlü¤e Etkisi” deneyi için tasarlanan deney düzene¤i fiekil 4.5’de gösterilmektedir.
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE
TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON
‹NTERNET ‹NTERNET
K ‹ T A P K ‹ T A P
fiekil 4.5
Bir maddenin TELEV‹ZYON çözünürlü¤ünün T E ve LEV‹ZYON bulunmas› s›cakl›¤›n çözünürlü¤e etkisi deneyi için ‹NTERNET kurulan deney ‹NTERNET düzene¤i.
90
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
4. Deney tüpünün a¤z› t›pa ile kapat›larak tutturulur. 5. Deney tüpünde çözünmeyen kat› olmal›d›r. Bu kat› maddenin yüksekli¤ini ölçmek için beherin üzerine milimetrik ka¤›t yap›flt›r›l›r. 6. Beherin içerisine tutturulmufl olarak termometre yerlefltirilir. 7. Oda s›cakl›¤›nda ›s›tmaya bafllamadan önce kat› maddenin yüksekli¤i ve suyun s›cakl›¤› okunur. Bu veriler deftere kaydedilir. 8. Is›tma ifllemine bafllad›ktan sonra 30°C, 40°C, 50°C, 60°C, 70°C, 80°C ve 90°C s›cakl›klar için ayr› ayr› kat› maddenin yükseklikleri ölçülür ve deftere kaydedilir. 9. Is›tma ifllemi bittikten sonra düzenek so¤utulur. Maddenin yüksekli¤ini ölçme ifllemi so¤uma s›ras›nda da 10°C aral›klarla kaydedilir. 10. Oda s›cakl›¤›nda, kalan s›v› ile kat›y› ay›rmak için süzme ifllemi gerçeklefltirilir. Süzme iflleminden önce bofl süzgeç ka¤›d› tart›l›r. 11. Kat› madde kurumas› için etüve konulur. 12. Kat› madde kururken önceden ölçülmüfl olan her bir yükseklik için deney tüpüne su doldurulur ve su hacimleri pipet yard›m›yla ölçülür. Bu hacimler deftere kaydedilir. 13. Kuruyan kat› madde tart›l›r. 14. Tüm kaydedilen de¤erler Çizelge 4.7’ye aktar›l›r.
Sonuçlar ve Yorum • • • •
Çizelge 4.7 Bir maddenin çözünürlü¤ünün bulunmas› ve s›cakl›¤›n çözünürlü¤e etkisi deneyi için elde edilen deneysel veriler
Çözünen ve çözünmeyen potasyum nitrat›n kütlesini hesaplay›n›z. Potasyum nitrat›n çözünürlü¤ünü hesaplay›n›z. Okuma yap›lan her bir s›cakl›k için çözünen tuz miktar›n› bulunuz. Potasyum nitrat›n çözünürlü¤üne s›cakl›¤›n etkisinin nas›l oldu¤u konusunda yorum yap›n›z.
S›cakl›k (°C)
Okunan yükseklik (cm)
Okunan yüksekli¤e ait hacim (mL)
4. Ünite - Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
91
Özet
N A M A Ç
1
N A M A Ç
2
N AM A Ç
3
N A M A Ç
4
Maddeleri özelliklerine göre de¤erlendirmek. Madde, kütlesi ve hacmi olan tanecikli yap›d›r. Genel olarak maddeler saf maddeler ve kar›fl›mlar olarak ikiye ayr›l›rlar. Saf madde, element veya bilefliklerden oluflur. Maddelerin genel olarak sahip olduklar› özellikler; atomlardan oluflmas›, kütlesinin ve hacminin olmas›, çözünür olmas›, manyetik özelli¤inin olmas› veya olmamas›, yo¤unlu¤unun ve kütlesinin olmas›d›r. Kimyasal tepkimelerde kütlenin korunumunu hesaplamak. Lavoisier Yasas›, kimyasal bir tepkimede maddelerin yok edilemeyece¤i veya yoktan var olamayaca¤›n› yani, kütlenin korundu¤unu aç›klar. Bir kimyasal tepkimede bafllang›çta tepkimeye giren maddelerin toplam kütlesi, tepkime sonunda oluflan maddelerin toplam kütlesine eflittir. Maddelerin kütle hesab› mol kütlelerinden yararlan›larak yap›l›r. Maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini s›n›fland›rmak. Fiziksel olaylarda maddenin yap›s› ve atom düzeni de¤iflmezken, kimyasal bir olayda maddenin yap›s› tümüyle de¤iflir. Kumafl›n y›rt›lmas› fiziksel bir olay iken, kumafl›n yanmas› kimyasal bir olayd›r. Duyu organlar›yla alg›lanamayan ama ölçülebilen fiziksel özelliklerde vard›r. Yo¤unluk, k›r›lma indisi, manyetizma, erime noktas› ve kaynama noktas› gibi özellikler ölçülebilir ama maddenin kimyas›n› de¤ifltirmez. Kat› ve s›v›lar›n yo¤unluklar›n› hesaplamak. Bir maddenin kütlesinin birim hacmine bölünmesi yo¤unluk olarak tan›mlanmaktad›r. Yo¤unluk birimi olarak genelde g mL–1 veya g cm–3 kullan›l›r. Her maddenin farkl› s›cakl›klar için yo¤unlu¤u hesaplanabilir. Maddenin gaz, s›v› veya kat› olmas›na göre yo¤unluk de¤ifliklik gösterebilir. Gaz faz›ndaki maddeler yo¤unlu¤u en az olan maddelerdir. S›v›lar›n yo¤unlu¤u gazlardan fazla ancak kat›lardan azd›r. Molekülleri aras›nda çok az uzakl›k oldu¤u için kat›lar›n yo¤unlu¤u fazlad›r. Kat›lar›n yo¤unlu¤u metallere göre daha azd›r. Bunun nedeni genelde metallerin hacimce kaplad›klar› kütlenin büyük olmas›d›r.
N A M A Ç
5
N A M A Ç
6
Bir maddenin erime ve kaynama noktalar›n› grafikler yard›m›yla belirlemek. Kat› bir maddenin buhar bas›nc›n›n, s›v›n›n buhar bas›nc›yla dengesinin kuruldu¤u s›cakl›¤a erime noktas› denir. Bir s›v›n›n buhar bas›nc›n›n atmosfer bas›nc›na eflit oldu¤u s›cakl›¤a kaynama noktas› denir. S›cakl›¤a karfl› zaman grafikleri kullan›larak farkl› maddeler için erime ve kaynama noktalar› hesaplanabilir. Verilen bir s›cakl›kla s›v› moleküllerinin s›v› ortamdan ayr›larak gaz faz›na geçmesine buharlaflma denir. E¤er sabit s›cakl›kta buhar hacmi küçültülürse buhar deriflimi artar ve yo¤unlaflma olur. Bir kat›n›n s›v› hale geçmeden do¤rudan gaz faz›na geçmesine süblimleflme denir. Maddenin çözünürlü¤ünü hesaplamak ve s›cakl›¤›n çözünürlü¤e etkisini yorumlamak. Çözünürlük, belli bir çözelti içerisinde gerçekleflir. Çözücü, çözeltide miktar olarak çok oland›r ve genellikle s›v›d›r ancak kat› ya da gaz olanlar› da vard›r. Çözünen madde ise çözeltide miktar olarak az oland›r ve gaz, s›v› veya kat› olabilir. Çözünürlük çözücüdeki madde miktar›ndan hesaplanabilir. Çözünürken çevreden ›s› alan maddeler ›s›t›ld›¤›nda çözünürlü¤ü artar. Çözünürlük ölçülebilen bir özellik oldu¤u için s›cakl›¤›n etkisi de ölçülebilir. Çözünürlü¤ün ölçülmesi için genel olarak iki farkl› yöntem kullan›labilir. Bunlar; kütle ve hacim ölçüm yöntemleridir. Bir madde için ›s›ya karfl› madde miktar› grafi¤i çizilerek maddenin çözünürlü¤ü hakk›nda yorum yap›labilir.
92
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi maddenin sahip olabilece¤i genel özelliklerinden biri de¤ildir? a. Kütle b. Hacim c. Yo¤unluk d. Çözünürlük e. Bas›nç
5. Afla¤›dakilerden hangisi fiziksel bir olay de¤ildir? a. Bir maddenin ›s›t›l›nca renginin de¤iflmesi b. Bir maddenin ›s›t›l›nca koku ç›karmas› c. Bir maddenin ›s›t›l›nca çözünürlü¤ünün artmas› d. Bir maddenin ›s›t›l›nca baflka bir madde haline dönüflmesi e. Bir maddenin ›s›t›l›nca erimesi
2. Kütle ile ilgili olarak afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. Kütle cismin içerdi¤i madde miktar› olarak tan›mlan›r. b. Kütle terazi ile ölçülür. c. Herhangi bir cismin kütlesi evrenin her yerinde sabittir. d. Bir maddenin birim alan›n›n yo¤unlukla çarp›m› kütleyi verir. e. Kütle birimi kilogramd›r.
6. Afla¤›dakilerden hangisi kimyasal bir olay de¤ildir? a. Yanma b. ‹ndirgenme c. Yükseltgenme d. Paramanyetizm e. Oksitlenme
a. b. c. d. e.
0,22 0,44 1,22 1,44 4,44
g g g g
4. Ca(ClO)2 + 4HCl → CaCl2 + 2H2O + 4Cl– Yukar›daki tepkimede 14,3 g kalsiyum hipoklorit [Ca(ClO2)2] ile 14,6 g hidroklorik asit (HCl) tepkimeye girerek 11,1 g kalsiyum klorür (CaCl2) ve 3,6 g su (H2O) oluflturmufltur. Klorür’ün mol kütlesi 35,5 g mol–1 oldu¤una göre bu tepkimede kaç mol klorür iyonu oluflmufltur? a. 0,1 mol b. 0,2 mol c. 0,3 mol d. 0,4 mol e. 0,5 mol
8. Afla¤›daki zaman-s›cakl›k grafi¤ine göre kat› bir madde için erime kaç dakika sürmüfltür? a. 1,67 dk b. 2,67 dk c. 3,30 dk d. 4,11 dk e. 5,01 dk 80 70 60 S›cakl›k (°C)
3. 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 Yukar›daki tepkimede bafllang›çta bulunan 1,68 g sodyum bikarbonat (NaHCO3)’dan 1,06 g sodyum karbonat (Na2CO3) ve 0,18 g su (H2O) olufltu¤una göre oluflan karbondioksit (CO2) gaz›n›n kütlesi kaç g’d›r? (Bu tepkime için kütlenin korundu¤u kabul edilir.)
7. 150 mL su dolu mezüre kütlesi 10 g olan bir cisim at›ld›¤› zaman mezürdeki suyun hacmi 155 mL oldu¤una göre cismin yo¤unlu¤u nedir? c. 1 g mL–1 b. 2 g mL–1 d. 3 g mL–1 a. 4 g mL–1 e. 5 g mL–1
50 40 30 20 10 0
0
1,67
3,33
5,00 6,67 8,33 Zaman (dk)
10,00 11,67 13,33
4. Ünite - Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
“
9. Bir balon jojenin içerisinde 50 mL suya 15 g tuz eklenerek bir çözelti haz›rland›¤›nda, dipte bir miktar kat› kald›¤› gözlenmifltir. Süzülüp kurutulan kat› madde miktar› 1,75 g oldu¤una göre tuzun çözünürlü¤ü ne kadar olur? a. 13,5 b. 18,4 c. 26,5 d. 30,2 e. 40,5 10. Afla¤›daki ifadelerden hangisi bir maddenin çözünürken çevreden ›s› ald›¤›n› gösteren bir olayd›r? a. Madde ile haz›rlanan afl›r› doygun çözeltiye ›s› verildi¤inde çözünürlü¤ü azalmaktad›r. b. Madde ile haz›rlanan doygun çözeltiye ›s› verildi¤inde çözünürlü¤ü azalmaktad›r. c. Madde ile haz›rlanan afl›r› doymam›fl doygun çözeltiye ›s› verildi¤inde çözünürlü¤ü azalmaktad›r. d. Madde ile haz›rlanan afl›r› doygun çözeltiye ›s› verildi¤inde çözünürlü¤ü artmaktad›r. e. Madde ile haz›rlanan doygun çözeltiye ›s› verildi¤inde çözünürlü¤ü artmaktad›r.
93
Yaflam›n ‹çinden Cam›n Belirli Bir Erime Noktas› S›cakl›¤› Var m›d›r? Sodyum karbonat (Na2CO3) ve kalsiyum karbonat (CaCO3) kar›fl›m›, ana bilefleni SiO2 (silisyum dioksit) olan kum ile iyice kar›flt›r›l›p 1500°C dolaylar›nda s›v›laflt›r›ld›¤›nda, sodyum ve kalsiyum silikatlar›n s›v› haldeki kar›fl›m› elde edilir. Bu s›v› kar›fl›m yavaflça so¤utuldu¤unda önce daha yap›flkan bir al›r, daha sonra da 1300°C dolaylar›nda ›fl›¤a karfl› saydam ve cam olarak adland›r›lan bir kat› haline döner. Kristal yap›l› kat›larda tanecikler düzenli bir flekilde dizildikleri (manav reyonundaki elmalar›n dizilmesi gibi) halde, camlar›n tanecikleri geliflgüzel dizilmifltir. Bu tür dizilifl gösteren kat›lara amorf yap›l› kat›lar ad› verilir. Amorf yap›daki cam›n ana yap›s›nda bulunan silikat iyonlar› karmafl›k bir flekilde dizilmifllerdir. Cam›n amorf yap›s›ndan dolay› erime davran›fl› da kristal yap›l› kat›lardan farkl›l›k gösterir. Amorf yap›l› cam›n tek bir erime s›cakl›¤›ndan söz edilemez, fakat kristal yap›l› kat›lar›n belirli bir erime noktas› vard›r. Cam, genifl bir s›cakl›k aral›¤›nda yumuflayarak yavafl yavafl erir. Piyasada sat›lan camlar›n hepsinde ortak olan bileflen SiO2’dir. Silisyum dioksite farkl› kimyasal maddeler, örne¤in; Fe2O3 eklenirse flifle cam›, MnO2 (mangan dioksit) eklenirse renksiz cam, Ca3(PO4)2 (kalsiyum fosfat) eklenirse donuk (buzlu) cam, B2O3 (bor trioksit) eklenirse borosilikat (Pyrex) cam vb. elde edilir.
”
Kaynaklar: Atkins, P. ve Jones L. (1997). Chemistry: Molecules, Matter and Change (3rd ed.). New York: W.H.Freeman & Co Ltd. Petrucci, R.H. ve Harwood, W.S. (1997). General Chemistry: Principles and Modern Applications (7th ed.). Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall. http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz.
94
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›
S›ra Sizde Yan›t Anahtar›
1. e
S›ra Sizde 1 Yanma olaylar› kimyasal olaylard›r. Mumun yanmas›nda içindeki ipin yanmas› kimyasal bir olayd›r ancak d›fl›ndaki parafin k›s›m yanmaz, s›cakl›¤›n etkisi ile s›v› faza geçer ve bu fiziksel bir olayd›r.
2. d 3. b
4. d
5. d
6. d
7. b
8. a
9. c
10. d
Yan›t›n›z yanl›fl ise “Maddenin Özelliklerine Genel Bak›fl” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Maddenin Özelliklerine Genel Bak›fl” konusunu yeniden gözden geçiriniz. 1,68 g = 1,06 g + 0,18 g + X g ⇒ X = 0,44 g. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kütlenin Korunumu” konusunu yeniden gözden geçiriniz. 14,3 g + 14,6 g = 11,1 g + 3,6 g su + mCl– mCl– = 14,2 g olur. Buradan CI–’ün mol miktar›; molCl– = 14,2 g × (1 mol/35,5 g) molCl– = 0,4 mol bulunur. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kütlenin Korunumu” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Maddeyi Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinden Yararlanarak Tan›ma” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Maddeyi Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinden Yararlanarak Tan›ma” konusunu yeniden gözden geçiriniz. d= m/V ( d=10 g/(155 mL – 150 mL) ⇒ d= 2 g mL–1’dir.Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kat›lar›n ve S›v›lar›n Yo¤unlu¤unun Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Erime noktas› 40°C’d›r. Grafikte, 40°C’da sabit kal›nan süre 3,33 – 5,00 dk aras›ndad›r, yani erime 1,67 dk sürmüfltür. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Erime ve Kaynama Noktalar›n›n Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. 50 mL suda çözünen madde miktar› = 15 g – 1,75 g = 13,25 g olur. Çözünürlük 100 g maddede çözünen madde miktar›d›r. Suyun yo¤unlu¤u 1 g mL–1 oldu¤u için 50 mL su, 50 g olur. 50 g maddede 13,25 g madde çözündü¤üne göre tuzun çözünürlü¤ü 26,5 g olur. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bir Maddenin Çözünürlü¤ünün Bulunmas› ve S›cakl›¤›n Çözünürlü¤e Etkisi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Madde ile haz›rlanan afl›r› doygun çözeltiye ›s› verildi¤inde çözünürlü¤ü artmaktad›r. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bir Maddenin Çözünürlü¤ünün Bulunmas› ve S›cakl›¤›n Çözünürlü¤e Etkisi” konusunu yeniden gözden geçiriniz.
S›ra Sizde 2 Soruda verilen tepkimede kütlenin korundu¤u kabul edildi¤ine göre bafllang›ç maddesinin kütlesi tepkime sonunda oluflan maddelerin kütlelerinin toplam›na eflit olmal›d›r. Buna göre oluflan kat› madde miktar›; 2,21 g = mCuO + 0,18 g + 0,44 g mCuO = 1,59 g olmal›d›r. S›ra Sizde 3 Yo¤unluk çözünen maddenin kütlesinin toplam çözücü hacmine bölünmesiyle bulundu¤una göre ilk önce tuzun kütlesi hesaplan›r. Tuzun mol kütlesi 58,5 g mol–1 oldu¤una göre 0,1 mol tuzun kütlesi; mtuz = 58,5 g mol–1 × 0,1 mol = 5,85 g olarak bulunur. Çözeltinin yo¤unlu¤u (d) d = m/V eflitli¤inden; d = 5,85 g/250 mL d= 0,0234 g mL–1 bulunur. S›ra Sizde 4 Otomobil radyatörlerinde bulunan su dondu¤unda motoru çatlat›r. Bunu önlemek için radyatör suyuna antifiriz denilen etilen glikol [C2H4(OH)2] eklenerek suyun donma noktas› düflürülür. S›ra Sizde 5 Eklenen fleker miktar› bardaktaki suyun çözemeyece¤i kadar fazla oldu¤u için kimyasal olarak afl›r› doygun çözeltiden bahsedilir.
4. Ünite - Maddelerin Özelliklerinden Yararlanarak Tan›nmas›
Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Alexander, J.J. (1976). Chemistry in the Laboratory. New York: Harcourt Brace Javanovich, Inc. Chang, R. ( 2007). Chemistry (8th ed.). Boston: McGraw-Hill Higher Education. Çimen, Y. (2009). Genel Kimya. (Türk, H. (Ed.)). Madde, Atomlar, Moleküller ve ‹yonlar. Eskiflehir: Anadolu Üniv. Yay›nlar›. Fine, L.W. ve Beall, H. (1997). Üniversite Kimyas›. Çev. H. Beyenal. Ankara: Alk›m Yay›nevi. http://www.fenveteknoloji.gen.tr/v2/Konu.asp?mdakid=64, Eriflim Tarihi: 14/04/2009. http://tr.wikipedia.org/wiki/K%C3%BCtlenin_korunumu_kanunu, Eriflim Tarihi: 14/04/2009. Hür, D. (2009). Genel Kimya. (Türk, H. (Ed.)). Kimyasal Tepkimeler ve Stokiyometri. Eskiflehir: Anadolu Üniv. Yay›nlar›. Jones, M.M., Netterville, J.T., Johnston, D.O. and Wood, J.L. (1976). Laboratory Manual for Chemistry, Man and Society. Philadelphia: W.B. Saunders Company. Sienko, M.J., Plane, R.A. and Marcus, S.T. (1984). Experimental Chemistry (6th ed.). Aucland: McGrawHill International Book Co. Timberlade, K.C. (2007). Laboratory Manual for General, Organic and Biological Chemistry. San Francisco: Pearson/Benjamin Cummings. van Koppen, A.M. (2003). General Chemistry: Laboratory Manual. Boston: McGraw-Hill.
95
5
K‹MYA LABORATUVARI TEKN‹KLER‹
Amaçlar›m›z
N N N N N
Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Kimyasal hesaplamalar ile ilgili kuramsal bilgileri aç›klayabilecek, Kimyasal tepkimelerde mol iliflkilerini ve tepkime verimini belirleyebilecek, Bir bilefli¤in formülünü belirleyip, bir kar›fl›m›n kütle bileflimini hesaplayabilecek, Hidrat içeren bir bilefli¤in formülünü bulabilecek, Bir metal oksitin formülünü belirleyebileceksiniz.
Anahtar Kavramlar • • • •
Kimyasal denklem Atom kütlesi Mol Mol kütlesi
• • • •
Kimyasal formül Kütle yüzdesi Stokiyometri Tepkime verimi
‹çerik Haritas›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kimyasal Hesaplamalar
• G‹R‹fi • SODYUM B‹KARBONATIN ISIL BOZUNMA TEPK‹MES‹NDEK‹ MOL ‹L‹fiK‹LER‹N‹N VE TEPK‹ME VER‹M‹N‹N BEL‹RLENMES‹ • POTASYUM KLORATIN FORMÜLÜNÜN BEL‹RLENMES‹ VE POTASYUM KLORAT-POTASYUM KLORÜR KARIfiIMININ KÜTLE B‹LEfi‹M‹N‹N ANAL‹Z‹ • H‹DRAT ‹ÇEREN BaCI2.xH2O’UN FORMÜLÜNÜN BEL‹RLENMES‹ • MAGNEZYUM OKS‹T‹N FORMÜLÜNÜN BEL‹RLENMES‹
Kimyasal Hesaplamalar G‹R‹fi Bir kimyasal tepkime, kimyasal de¤iflim sürecidir. Kimyasal de¤iflim oldu¤u zaman, hem madde hem de enerji yeniden düzenlenir. Ancak evrendeki madde ve enerjinin toplam miktar› sabit kal›r. Herhangi bir kimyasal tepkimede atomlar ne oluflur ne de yok olurlar. Kimyasal tepkimede meydana gelen de¤iflimler sadece SIRA S‹ZDE atomlar›n yeniden düzenlenmeleridir. Kimyasal tepkimeler, k›saca kimyasal denklemler arac›l›¤›yla gösterilirler. ÖrD Ü fi(O Ü N2E)L ‹ile M tepkimene¤in; hidrojen (H2), su (H2O) oluflturmak için havadaki oksijen ye girer. Bu tepkimenin kimyasal denklemi afla¤›daki gibi yaz›l›r. 2H2 + O2
Reaktantlar
2H2O
Ürün
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
N N
Kimyasal denklemlerde, reaktant (reaktif, tepkimeye giren) denen bafllang›ç maddelerinin kimyasal formülleri okun sol taraf›nda gösterilir. Ürün veya ürünler AMAÇLARIMIZ denen ve tepkimede üretilen madde veya maddeler ise okun sa¤›nda gösterilirler.
Kimyasal tepkime türleri ve tepkime denklemi yazma ile ilgili daha detayl› K ‹ T Abilgi P için Ed. H. Türk’ün Genel Kimya kitab›ndaki (2009) Deniz Hür taraf›ndan yaz›lm›fl olan “Kimyasal Reaksiyonlar ve Stokiyometri” bafll›¤›ndaki Ünite 2’yi inceleyebilirsiniz. TELEV‹ZYON
Kimyasal denklemde her bir elementin atomlar› tepkime okunun her iki taraf›nda eflit say›da olmal›d›r. Bu nedenle kimyasal denklemde yer alan maddelerin kimyasal formüllerinin önünde belli say›lar bulunur. Kimyasal denklemde ‹NTERNET yer alan bu say›lara stokiyometrik katsay› denir. Kullan›lan katsay›lar madde miktar›n› de¤ifltirir. Kimyasal denklemi denklefltirmek için asla kimyasal formüllerdeki alt indisler de¤ifltirilemez. Alt indisler de¤ifltirilmeden denklemin her iki taraf›ndaki atom say›lar›n› eflitlemek için e¤er gerekiyorsa maddelerin kimyasal formüllerinin önünde yer alan tamsay›lar de¤ifltirilir ve sonuçta denklem denklefltirilmifl olur.
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
Stokiyometrik katsay›: Kimyasal formüllerin önünde yer alan say›lara denir.
98
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Atom Kütlesi
Çevirme faktörü, ayn› miktar›n farkl› birimlerde ifade edildi¤i pay ve paydadan oluflan bir orand›r ve de¤eri 1’dir.
Atom veya molekülleri do¤rudan sayamamam›za karfl›n, atomlar›n kütlesini bildi¤imiz zaman say›lar›n› dolayl› olarak belirleyebiliriz. Bu nedenle, kimyasal tepkimelerin nicel durumunu incelemeden önce, atom ve molekül kütlesi kavramlar›na de¤inelim. Günümüzde her atomun kütlesi oldukça do¤ru olarak belirlenebilmektedir. Örne¤in; hidrojen–1 (1H) atomunun kütlesi 1,6735×10–24 g, oksijen–16 (16O) atomunun kütlesi 2,6569×10–23 g ve karbon–12 (12C) atomunun kütlesi 1,9927×10–23 g olarak hesaplanm›flt›r. Hesaplamalarda basit say›sal de¤erleri kullanmak daha kullan›fll› oldu¤undan, atom kütlesi ço¤unlukla atomik kütle birimi (akb) olarak ifade edilir. Atom kütle birimi (akb), bir karbon–12 atomunun kütlesinin 1/12’sine eflittir. 1 akb, bir karbon–12 atomunun (12C izotopu) kütlesinin tam olarak 12 akb olarak kabul edilmesi ile tan›mlanm›flt›r. Buna göre yukar›da da belirtildi¤i gibi bir karbon–12 atomunun kütlesi 1,9927×10–23 g olarak belirlenmifltir. Bu durumda akb’nin tan›m›ndan; 1 akb’nin 1,66058×10–24 g’a ve 1 g’›n 6,02214×1023 akb’ne eflit oldu¤u bulunur. Herhangi bir atomun gram olarak kütlesi, ilgili çevirme faktörünün kullan›lmas›yla atomik kütle biriminde ifade edilebilir. Örne¤in; bir hidrojen atomunun kütlesi akb olarak afla¤›daki flekilde hesaplanabilir. 1
SIRA S‹ZDE
S O R U Kütle numaras›, bir atomun çekirde¤inde bulunan proton ve Dnötron ‹ K K say›lar›n›n AT toplam›d›r.
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
(
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE
1 akb H atomunun kütlesi = 1, 6735×10−24 g 1, 66058 ×10−24
)
= 1, 0078 akb g
Bu durumda hidrojen–1 atomunun kütlesi 1,0078 akb veya 1,6735×10–24 g olarak ifade Benzer flekilde oksijen–16 atomunun kütlesi 15,9949 akb D Ü fiedilebilir. ÜNEL‹M veya 2,6569×10 –23 g, karbon–12 atomunun kütlesi tam olarak 12 akb veya 1,9927×10–23 S Og’d›r. R U Bir atomun kütlesi içerdi¤i proton ve nötron say›s›na ba¤l› oldu¤undan, herhangi bir atomun atomik kütle birimindeki kütlesi yaklafl›k olarak onun kütD‹KKAT le numaras›na eflittir. Ço¤u element do¤ada izotoplar›n›n kar›fl›m› olarak bulunur. Bu nedenle ayn› elemente ait atomlar›n kütleleri farkl› olabilir. Bu durumSIRA S‹ZDE da bir elemente ait atomlar›n kütlesini ortalama atom kütlesi ile belirtmek daha do¤ru bir yaklafl›md›r. Bir elementin ortalama atom kütlesi, izotoplar›n›n kütlelerinden ve onlar›n ba¤›l bolluklar›ndan (bulunma olas›l›klar›n›n) yararlaAMAÇLARIMIZ n›larak bulunur.
N N
Çevirme faktörü, K ‹ T Aatom P ve kütle numaralar› ile ilgili daha ayr›nt›l› bilgiler için, Ed. H. Türk’ün Genel Kimya Kitab›ndaki (2009) Yasemin Çimen taraf›ndan yaz›lm›fl olan “Madde, Atomlar, Moleküller ve ‹yonlar” bafll›¤›ndaki Ünite 1’i inceleyebilirsiniz. TELEV‹ZYON
Bilefliklerin molekül kütlesi, bilefli¤in kimyasal formülünde bulunan atomlar›n hepsinin atom kütleleri toplanarak elde edilir. Bilefli¤in bir molekülünde bulunan atomlar›n hangi izotop oldu¤u belirtilmiflse, o molekülün kütlesi afla¤›daki flekilde ‹NTERNET belirlenir. 12C16O’in
molekül kütlesi = 12,0000 akb + 15,9949 akb = 27,9949 akb
99
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
Ancak bilefliklerin molekül kütlesine de¤inirken genelde bileflikteki atomlar›n ortalama atom kütleleri dikkate al›narak bulunan de¤er kastedilir. Buna göre karbon monoksit bilefli¤inin molekül kütlesi afla¤›daki flekilde belirlenir. CO’in molekül kütlesi = 12,0110 akb +15,9949 akb = 28,0059 akb
Mol Çok küçük örnekler bile oldukça büyük say›da atom, iyon veya molekül içerir. Bu nedenle yap›lan çal›flmalarda madde miktar›n› atom (iyon veya molekül) say›s› olarak vermek uygulama aç›s›ndan zor oldu¤undan kimya bilimi ile u¤raflanlar bu çok büyük say›daki atom, molekül ve iyonlar›n say›s›n› veren bir birim belirlemifller ve bu birimi mol olarak isimlendirmifllerdir. Yap›lan deneyler ile 12 g 12C’deki atom say›s›n›n, 6,02214199×1023 mol–1 oldu¤u belirlenmifltir. Bu say›ya Avogadro say›s› denir ve NA ile gösterilir. 12
C atom sayısı =
12 g
−23
1, 9926 ×10
g
Tam olarak 12 g 12C’de bulunan atom say›s› kadar tanecik (atom, molekül, veya di¤er tanecikler) içeren madde miktar›na mol denir. Baflka bir ifadeyle 1 mol, tam olarak 12 g karbon–12’deki atom say›s›d›r.
= 6, 022 ×1023 (1 mol ' deki)
1,000 mol madde denildi¤inde her zaman o maddeyi oluflturan en küçük birimden 6,022×1023 tane oldu¤u anlafl›l›r. SIRAmolekül S‹ZDE veya iyonBir örne¤in kütlesi kolayca belirlenebilir, fakat kütle; örnekteki atom, lar›n mol say›s›na nas›l dönüfltürülür?
Mol Kütlesi
1
D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Bir maddenin bir molünün (gram olarak) kütlesine mol kütlesi denir. Atomik S Oatom R U kütlelerine maddelerin gram olarak mol kütlesi, atomik kütle birimindeki say›sal olarak eflittir. Örne¤in; bir 12C atomunun kütlesi 12 akb, 1 mol 12C kütlesi 12 g’d›r. Yine bir 1H atomunun kütlesi 1,0078 akb, 1 molD1‹ H 1,0078 K K kütlesi AT g’d›r. Bir bilefli¤in gram olarak mol kütlesi, atomik kütle birimindeki molekül kütlesine eflittir. Örne¤in; bir H2O molekülünün kütlesi 18,0 akb, 1 mol H2O’un SIRA S‹ZDE kütlesi 18,0 g ve bir NaCl formül biriminin kütlesi 58,5 akb, 1 mol NaCl’ün kütlesi ise 58,5 g’d›r. Elementlerin ço¤u farkl› izotoplar›n kar›fl›m›ndan oluflur. Bu nedenle hesapAMAÇLARIMIZ lamalarda, ortalama mol kütlesi kullan›l›r. Ortalama mol kütleleri genellikle Periyodik Çizelge ve kitaplardaki çizelgeler ile verilirler (Periyodik Çizelge için Kitab›n›z›n sonuna bak›n›z.). K ‹ T A P
S O R U
D‹KKAT
N N
SIRA S‹ZDE
‹yonik bileflikler için mol veya molekül kütlesi yerine formül biriminin kütlesi AMAÇLARIMIZ kullan›l›r.
K ‹ T A P
Bilefliklerin Yüzde Bileflimi Bir kimyasal bilefli¤in bileflimi; atom, mol, atomik kütle birimi olarak T E L Eveya V ‹ Z Y Ogram N belirtilebilir. Bu bilgiler bilefli¤in molekül formülünden yararlan›larak elde edilir. Örne¤in; etil alkolün molekül formülünden (C2H5OH), Etil alkol %52,14 C; %34,73 O; %13,13 H NTERNET 46,07 g etil alkol 24,02 g C; 16,00 g O; 6,05 g ‹H 46,07 akb etil alkol 24,02 akb C; 16,00 akb O; 6,05 akb H 1 mol etil alkol 2 mol C, 1 mol O, 6 mol H atomu 1 molekül etil alkol 2 C atomu, 1 O atomu, 6 H atomu bilgileri edinilebilir.
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
100
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Bir bilefli¤in basit formülünü belirlemek için örnekteki her elementin kütlesinin bilinmesi gerekir. Örnek bileflimi genellikle kütle yüzdesi olarak verilir ve bileflikteki bir elementin kütle yüzdesi afla¤›daki flekilde belirlenir. Elementin kütle yüzdesi =
Element kütlesi ×100 Örneğin kütlesi
( Eşitlik 5.1)
Basit Formülün Belirlenmesi Bir maddede bulunan her elementi ve bu elementlerin ba¤›l atom say›s›n› gösteren formüle basit formül denir. Bir baflka ifade ile bir bilefli¤in basit formülü, bileflikteki atomlar›n en küçük tamsay›l› oran›n› veren formüldür. Bu nedenle bilefli¤in basit formülündeki alt indisler her zaman tamsay›d›r. Örne¤in; H 2O formülü, suyun her O atomu için 2 H atomu içerdi¤ini ifade eder. Bu oran ayn› zamanda mol seviyesinde de uygulan›r, yani 1 mol H 2O; 2 mol H atomu ve 1 mol O atomu içerir. Bir bilefli¤in basit formülü, bileflikte bulunan elementlerin kütlece yüzde bileflimleri ve mol kütlelerinden belirlenir.
Yakma Analizi ile Basit Formülün Belirlenmesi Yakma analizi; karbon, hidrojen ve oksijen içeren organik bilefliklerin basit formüllerini belirlemede oldukça yayg›n kullan›lan bir yöntemdir. Bu yöntemde organik bir bileflik afl›r› oksijen ile yak›l›r ve sonuçta oluflan su ve karbon dioksit kütleleri belirlenir. Bu nedenle yakma analizi, s›n›rlay›c› bileflen (s›n›rlay›c› bileflen kavram›na “Stokiyometrik Hesaplamalar” konusunda daha detayl› olarak de¤inilecektir.) kavram›na ba¤l› bir yöntemdir. Yakma analizi sadece tam yanma oldu¤u durumlarda kullan›l›r. Tam yanma durumunda bileflikteki bütün karbonun CO2’e ve bütün hidrojenin de H2O’ya dönüfltü¤ü düflünülür. Bileflik + O2 → CO2 + H2O Tepkime sonucu oluflan CO2 ve H2O miktarlar›ndan, bafllang›çta bileflikte bulunan C ve H’in mol say›lar› belirlenir ve böylece bilefli¤in basit formülü bulunur. Bilefli¤in bafllang›çtaki kütlesinden, karbon ve hidrojenin kütlelerinin ç›kart›lmas›yla ise bileflikte bafllang›çta bulunan oksijenin kütlesi hesaplan›r. C, H ve O elementlerinin kütleleri belirlendikten sonra ilgili hesaplamalar yap›larak bilefli¤in basit formülü bulunur.
Molekül Formülünün Belirlenmesi Molekül formülü, bir moleküldeki atomlar›n türünü ve gerçek say›lar›n› belirten formüldür.
Bileflikte bulunan elementlerin kütlece yüzde bileflimlerinden her zaman basit formül elde edilir. Kimyasal bir bilefli¤in molekül formülü ise ya basit formülü ile ayn›d›r ya da basit formülün katlar›d›r. Basit formülden molekül formülü elde edilebilmek için bilefli¤in mol kütlesi ve mol say›s›n›n bilinmesi gerekir. Bir maddenin (bilefli¤in) molekül formülündeki alt indisler her zaman basit formülündeki alt indislerin tamsay›l› katlar›d›r. Bu katsay›n›n de¤eri bilefli¤in molekül kütlesi veya mol kütlesi ile basit formülün molekül veya mol kütlesinin karfl›laflt›r›lmas›yla bulunur. Örne¤in; askorbik asidin basit formülü C3H4O3’dür. Basit formülün molekül kütlesi afla¤›da gösterildi¤i gibi 88,0 akb olarak hesaplan›r. Molekül kütlesi = 3×(12,0 akb) + 4×(1,0 akb) + 3×(16,0 akb) = 88,0 akb
101
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
Askorbik asidin deneysel olarak bulunan molekül kütlesi 176 akb’dir. Bilefli¤in bulunan molekül kütlesi ile basit formülün molekül kütlesi oranland›¤›nda (176/88=2), bilefli¤in molekül kütlesinin basit formülün molekül kütlesinin 2 kat› oldu¤u görülür. Bu sonuca göre molekülde, basit formüldekinin iki kat› atom bulunmaktad›r. Askorbik asidin molekül formülünü elde etmek için basit formülündeki alt indisler 2 ile çarp›lmal›d›r. Bu durumda askorbik asidin molekül formülü (C2×3H2×4O2×3)’den C6H8O6 olarak bulunur.
Stokiyometrik Hesaplamalar Kimyasal de¤iflim nicel iliflkilerin hesaplanmas›na stokiyometri denir. Denklefltirilmifl kimyasal denklem, reaktant ve ürünlerin formüllerini ve bu maddeler aras›ndaki stokiyometrik iliflkileri belirtir. Hidrojen ve oksijen aras›ndaki tepkimeyi incelersek; 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(s) Denklemdeki katsay›lar iki molekül H2O oluflturmak için, her bir O2 molekülü ile iki H2 molekülünün tepkimeye girdi¤ini gösterir. Denklefltirilmifl kimyasal denklemdeki katsay›lar, hem tepkimede bulunan moleküllerin ba¤›l say›s› (veya formül birimi) hem de ba¤›l mol say›s› olarak de¤erlendirilebilir. 2H2(g) + 2 molekül 2×(6,02×1023 molekül)
O2(g) → 1 molekül 6,02×1023 molekül
2H2O(s) 2 molekül 2×(6,02×1023 molekül)
Yukar›daki denklemde katsay›larla verilen 2 mol H2, 1 mol O2 ve 2 mol H2O miktarlar›na stokiyometrik olarak eflde¤er miktarlar denir. Bu miktarlar aras›ndaki iliflki afla¤›daki gibi gösterilebilir: 2 mol H2 ≅ 1 mol O2 ≅ 2 mol H2O
≅ sembolü stokiyometrik olarak 2 mol H2, 1 mol O2’e eflde¤er diye okunur.
Bu stokiyometrik iliflkiler, kimyasal tepkimelerdeki reaktant ve ürünlerin ilgili miktarlar› için çevirme faktörleri oluflturmada kullan›l›r. Örne¤in; 1,57 mol oksijenden (O2) üretilen suyun (H2O) mol say›s› afla¤›daki gibi hesaplanabilir. 2 mol H O 2 = 3, 14 mol H O n H O = (1, 57 mol O 2 ) × 2 2 1 mol O 2
Kütle-Kütle Dönüflümleri
SIRA S‹ZDE Bir maddenin verilen kütle miktar›ndan, kimyasal tepkime içindeki di¤er türlerin kütlelerini hesaplamada, • Önce verilen kütle mole çevrilir. D Ü fi Ü N E L ‹ M • Ard›ndan istenen molü elde etmek için molden-mole çevirme faktörü kullan›l›r. • En sonunda da istenen kütleye çevrim gerçeklefltirilir. S O R U
Bu hesaplamalar yap›l›rken tepkimenin denklefltirilmifl denklemi dikkate D ‹ K Kal›nmal›d›r. AT SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
N N
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
102
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
S›n›rlay›c› Bileflen
Kimyasal tepkimelerde ilk tükenen reaktife s›n›rlay›c› bileflen denir.
Genelde kimyasal tepkimelerde bileflenler, denklefltirilmifl denklemde belirtilen oranlarda yani stokiyometrik miktarlarda bulunmazlar. Bazen kimyasal bir tepkime için gereken bileflenlerden birinin s›n›rl› miktar› bulunur. Bazen de bileflenlerden birinin afl›r›s›n› eklemeyle tepkime daha kolay oluflturulur. Ürünün oluflabilecek maksimum miktar›, ilk önce tüketilen bileflenin (s›n›rlay›c› bileflen) miktar›yla belirlenir. Örne¤in; 10 mol H2 ve 7 mol O2 kar›fl›m›nda, önce bu kimyasal tepkimenin denklefltirilmifl denklemi yaz›l›r. 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(s) Tepkimenin denklefltirilmifl kimyasal denkleminden 2 mol H2 ≅ 1 mol O2’dir. Bu durumda elimizdeki bütün H2’in tepkimeye girmesi için gereken O2’in mol say›s›n› afla¤›daki flekilde hesaplarsak, 10 mol H2’in tepkimeye girmesi için 5 mol O2’in kullan›lmas› gerekti¤i anlafl›l›r.
1 mol O 2 = 5 mol O nO = (10 mol H 2 ) × 2 2 2 mol H 2
Denklefltirilmifl kimyasal denkleme göre olmas› gereken madde miktar›na stokiyometrik miktar denir. Ortamda tepkime için gerekli olan miktardan daha fazla bulunan maddelere afl›r› bileflen denir.
Bafllang›çta 7 mol O2 vard›. Bu durumda H2’in tamam›n›n tepkimeye girebilmesi için gereken oksijen miktar›n›n elimizde var oldu¤u görülür. Bafllang›çtaki oksijen miktar›ndan (7 mol), tepkimede kullan›lan oksijen miktar› (5 mol) ç›kar›larak hidrojenin tamam› tükendi¤inde 2 mol O2 kald›¤› bulunur. Bu durumda, H2 s›n›rlay›c› bileflendir, çünkü H2 tamamen tükendi¤i zaman tepkime sonunda sol tarafta stokiyometrik aç›dan afl›r› miktarda O2 bulunur. S›n›rlay›c› bileflen olan madde tükendi¤inde art›k daha fazla ürün oluflmaz. S›n›rlay›c› bileflen problemlerinde iki bileflenin ortamda bulunan madde miktarlar›, hangi maddenin s›n›rlay›c› bileflen oldu¤unu belirlemek için gereklidir. Bu durumda önce her iki bileflenin mol say›lar› bulunur. Ard›ndan, bir bileflen (B) için gereken di¤er bileflenin (A) stokiyometrik miktar› hesaplan›r. E¤er eldekinden daha fazla A bilefleni gerekiyorsa, A’ya s›n›rlay›c› bileflen denir. E¤er eldekinden daha az A bilefleni gerekiyorsa, bu durumda A’ya afl›r› bileflen denir.
Tepkime Verimi Denklefltirilmifl kimyasal denklem ve stokiyometri kullan›larak bir tepkimede oluflan ürün miktar› kolayca belirlenebilir. Kimyasal tepkimelere iliflkin hesaplamalarda bafllang›ç maddesinin tamam›n›n tepkimeye girdi¤i ve bunun maksimum miktarda ürün oluflturdu¤u yani tepkimenin %100 verim ile gerçekleflti¤i varsay›l›r. Ancak pratikte durum bu flekilde olmayabilir. Bafllang›ç maddesinin bir k›sm› yan tepkimeler diye adland›r›lan baflka tepkimelerde tükenebilir ve/veya bafllang›ç maddesinin bir k›sm› ölçüm yapt›¤›m›z zaman tepkimeye girmemifl olabilir. Baflka bir ifadeyle, ölçüm yap›lan anda tepkime henüz tamamlanmam›fl olabilir. Ayr›ca her zaman tepkime kar›fl›m›ndan ürünlerin tamam› geri kazan›lamayabilir. Bu gibi durumlar sebebiyle tepkimeler %100 verim ile gerçekleflmeyebilir.
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
103
Bir tepkimenin kuramsal verimi, s›n›rlay›c› bileflenin tamam› tepkimeye girdi¤inde denklefltirilmifl denkleme göre elde edilebilecek ürün miktar›d›r. Bir tepkimenin gerçek verimi ise oluflan ürünün ölçülen hacmi veya kütlesidir. Oluflan ürüS‹ZDEverimin kunün miktar› yüzde verim olarak verilir. Yüzde verim (% verim),SIRA gerçek ramsal verime oran› ile elde edilir (Eflitlik 5.2).
Kuramsal verim; denklefltirilmifl kimyasal denkleme göre reaktantlar›n bilinen miktar›ndan elde edilebilecek bir ürününSIRA maksimum S‹ZDE miktar›d›r.
Gerçek verim Yüzde verim = ×100 Kuramsal verim
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
( Eşitlik 5.2)
SODYUM B‹KARBONATIN ISIL BOZUNMA ‹KKAT TEPK‹MES‹NDEK‹ MOL ‹L‹fiK‹LER‹N‹N VE DTEPK‹ME VER‹M‹N‹N BEL‹RLENMES‹
N N
Kimyasal tepkimelerin basit bir flekilde kimyasal denklemler ile ifade SIRA S‹ZDEedilebildi¤ini “Girifl” bölümünde belirtmifltik. Kimyasal denklemlerdeki stokiyometrik iliflkiler kullan›larak bir maddenin verilen miktar›ndan kimyasal tepkimedeki baflka bir AMAÇLARIMIZ maddenin miktar›, bilefliklerin formülleri, kar›fl›mlar›n analizi ve tepkimenin verimi gibi konularla ilgili hesaplamalar yap›labilir. Bu deneyde, sodyum bikarbonat (NaHCO3) bilefli¤inin ›s›lK bozunma tepkime‹ T A P sinde yer alan maddeler aras›ndaki mol iliflkileri ve tepkime verimi deneysel olarak belirlenecektir. Sodyum bikarbonat bilefli¤i ›s›t›ld›¤›nda gerçekleflen tepkimenin denklemi afla¤›daki gibidir. TELEV‹ZYON ∆ 2NaHCO3(k) Na2CO3(k) + CO2(g) + H2O(g) Sodyum bikarbonat ile ilgili daha detayl› bilgiyi http://en.wikipedia.org/wiki/Baking_soda ‹NTERNET SIRA S‹ZDE adresinde bulabilirsiniz.
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler D Ü fi Ü N E L ‹ M
“Sodyum Bikarbonat›n Is›l Bozunma Tepkimesindeki Mol ‹liflkilerinin ve Tepkime Veriminin Belirlenmesi” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve S O R U laboratuvar malzemeleri gereklidir. Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlemD ‹ K K gereken AT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE Porselen kroze ve kapa¤› Halka Kil üçgen Kroze maflas› Desikatör
Deney Düzene¤i
N N
Terazi AMAÇLARIMIZ Bunzen beki Saç ayak (Üç ayak) Sodyum bikarbonat (NaHCO3)
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
“Sodyum Bikarbonat›n Is›l Bozunma Tepkimesindeki Mol ‹liflkilerinin ve Tepkime Veriminin Belirlenmesi” deneyi için tasarlanan deney düzene¤i fiekil 5.1’de gösterilmektedir.
104
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Deneyin Yap›l›fl› fiekil 5.1 Sodyum bikarbonat›n ›s›l bozunma tepkimesindeki mol iliflkilerinin ve tepkime veriminin belirlenmesi deneyi için kurulan deney düzene¤i.
1. Üzerindeki nem ve uçucu bileflenleri uzaklaflt›rmak için porselen kroze kil üç gen üzerine yerlefltirilip 23 dakika ›s›t›l›r (Porselen kroze ile ilgili daha detayl› bilgiyi Ünite 2’de bulabilirsiniz.). 2. Daha sonra kroze, kroze maflas› ile tutularak desikatör (Desikatör ve kullan›m› için Ünite 3’ü inceleyiniz.) içerisine yerlefltirilir ve desikatörde oda s›cakl›¤›na kadar so¤utulup, ard›ndan tart›l›r. 3. Krozeye 2-3 g NaHCO3 konur ve kroze, içindeki madde ile birlikte tart›l›r. 4. Kroze tekrar kil üçgen üzerine yerlefltirilip, önce hafif alev ile 5 dakika, ard›ndan kuvvetli alev ile 5 dakika daha ›s›t›l›r. 5. Kroze, kroze maflas› ile tutularak desikatör içerisine yerlefltirilir. Desikatörde oda s›cakl›¤›na kadar so¤utulup, ard›ndan tart›l›r. 6. Tepkimenin tamamland›¤›ndan emin olmak için kroze, tekrar kuvvetli alev ile 5 dakika daha ›s›t›l›p, so¤utulur ve ard›ndan tekrar tart›l›r.
Sonuçlar ve Yorum “Sodyum Bikarbonat›n Is›l Bozunma Tepkimesindeki Mol ‹liflkilerinin ve Tepkime Veriminin Belirlenmesi” deneyinden elde edilen deneysel verilerle Çizelge 5.1’i doldurunuz. Çizelge 5.1 Sodyum bikarbonat›n ›s›l bozunma tepkimesindeki mol iliflkilerinin ve tepkime veriminin belirlenmesi deneyinden elde edilen deneysel veriler
Krozenin kütlesi Kroze ve NaHCO3 bilefli¤inin kütlesi 1. Is›tma sonras› kroze ve maddenin kütlesi 2. Is›tma sonras› kroze ve maddenin kütlesi
Bu verilere göre; • Çizelge 5.2’de istenen niceliklerle ilgili hesaplamalar› yap›n›z. • Kuramsal Na2CO3 kütlesi ile deneysel olarak belirlenen Na2CO3 kütlesi ayn› m›? Ayn› de¤il ise nedenini aç›klay›n›z. • Tepkime verimi %100’den az ise nedenlerini tart›fl›n›z.
105
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
Çizelge 5.2 Sodyum bikarbonat›n ›s›l bozunma tepkimesindeki mol iliflkilerinin ve tepkime veriminin belirlenmesi deneyi verileri kullan›larak yap›lan hesaplama sonuçlar›
NaHCO3 bilefli¤inin kütlesi Oluflan sodyum karbonat›n (Na2CO3) kütlesi NaHCO3’›n mol say›s› Oluflan Na2CO3’›n mol say›s› Kuramsal olarak oluflmas› gereken Na2CO3’›n mol say›s› Tepkime sonucu a盤a ç›kan CO2 ve H2O’un toplam kütlesi NaHCO3’›n bozunma tepkimesinin verimi
1,00 g glikozun (C6H12O6) yanmas›yla kaç g su oluflur? C6H12O6(k) + 6O2(g) → 6CO2(g) + 6H2O(g)
SIRA S‹ZDE
2
SIRA D Ü fi Ü S‹ZDE NEL‹M
25,0 g salisilik asidin (SA) afl›r› miktarda asetik anhidritle tepkimesi sonucu 24,3 g SIRA S‹ZDE asetilsalisilik asit (aspirin) olufltu¤una göre bu tepkimenin verimini hesaplay›n›z. HOC6H4COOH(k) + (CH3CO)2O(s) → CH3COOC6H4COOH(k) + CH3COOH(s) D SÜ fiOÜ RN EUL ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Salisilik asit asetilsalisilik asit (SA) (aspirin)
3
DS ‹OK KR AUT S O R U
N N N N
Bir bilefli¤in formülünün ve bir kar›fl›m›n kütle bilefliminin belirlenmesi SIRA S‹ZDEdeneyi için AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE potasyum, klor ve oksijen elementlerinden oluflan bir bileflik seçilir. Basit formülünü KClO× fleklinde ifade edebildi¤imiz bu bileflik ›s›t›ld›¤›nda afla¤›daki gibi boAMAÇLARIMIZ zunmaya u¤rar. K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ ∆ 2KClO× 2KCl + xO2 K ‹ T A P
TKE L‹E VT ‹ ZAmangan Y OP N Yukar›daki tepkime çok yavafl gerçekleflti¤inden dolay›, ortama dioksit (MnO2) katalizörü eklenerek tepkimenin daha çabuk gerçekleflmesi sa¤lan›r. Bu deneyin ilk bölümünde KClO× bilefli¤inin ›s›l bozunma tepkimesi sonucu TELEV‹ZYON T E L E V ‹ Z Y O N bileflenyap›s›ndaki oksijen say›s›, ikinci bölümünde ise KClO3–KCl kar›fl›m›ndaki ‹NTERNET lerin kütle bileflimleri belirlenecektir.
Potasyum klorat›n ›s›l bozunmas› ile ilgili daha detayl› bilgi‹ Niçin T E R Nhttp://www.usET ‹NTERNET na.edu/ChemDept/plebeChem/manual/Ex9B%20KClO3%20and%20gas%20law.pdf adresinden de yararlanabilirsiniz.
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Potasyum Klorat›n Formülünün Belirlenmesi ve Potasyum Klorat-Potasyum Klorür Kar›fl›m›n›n Kütle Bilefliminin Analizi” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir.
DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M SIRA S‹ZDE D ÜS fiOÜ NREUL ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M
DS ‹OK RK AUT S O R U
POTASYUM KLORATIN FORMÜLÜNÜN SIRA D ‹ KS‹ZDE KAT BEL‹RLENMES‹ VE POTASYUM KLORAT-POTASYUM D‹KKAT KLORÜR KARIfiIMININ KÜTLE B‹LEfi‹M‹N‹N ANAL‹Z‹
SIRA S‹ZDE
SIRA D ‹ K S‹ZDE KAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P T KE L ‹E VT‹ ZAY OPN Katalizör; tepkimede tükenmeden, kimyasal bir tepkimenin h›z›n› T E L Eart›ran V‹ZYON maddedir. T E L E V ‹ Z Y O N
‹NTERNET
‹NTERNET ‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
106
Kimya Laboratuvar› Teknikleri S O R U
S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
Kimyasallar›nD ‹kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemKKAT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
N N
K ‹ T A P
Deney tüpü Bunzen beki AMAÇLARIMIZ Tahta mafla Terazi
Spatül MnO2 KClO× KClO×-KCl kar›fl›m›
K ‹ T A P
Deney Düzene¤i TELEV‹ZYON
fiekil 5.2
‹NTERNET
“Potasyum Klorat›n Formülünün Belirlenmesi ve Potasyum Klorat-Potasyum KloT E L E V ‹ Kütle Z Y O N Bilefliminin Analizi” deneyi ile ilgili olarak tasarlanan deney rür Kar›fl›m›n›n düzene¤i fiekil 5.2’de gösterilmektedir. ‹NTERNET
Potasyum klorat›n formülünün belirlenmesi ve potasyum kloratpotasyum klorür kar›fl›m›n›n kütle bilefliminin analizi deneyi için kurulan deney düzene¤i.
Deneyin Yap›l›fl› A-KClO× bilefli¤indeki oksijen miktar›n›n belirlenmesi: 1. Temiz ve kuru bir deney tüpü içerisine bir spatül yard›m›yla 0,2 g MnO2(k) konur. 2. Deney tüpü Bunzen beki üzerinde 45°’lik aç› ile tahta maflayla tutulur ve tüp sürekli hareket ettirilerek 3-5 dakika ›s›t›l›r (Bunzen beki ve bek ile deney tüpünün ›s›t›lmas› ile ilgili daha fazla bilgiyi Ünite 2’de bulabilirsiniz.). 3. Daha sonra deney tüpü oda s›cakl›¤›na kadar so¤utulup, tart›l›r. 4. Deney tüpü içerisine 1-1,5 g KClO× örne¤i konup, deney tüpü, içindeki bileflen ile birlikte tart›l›r. 5. Deney tüpü hafifçe sallanarak içindeki bileflenlerin kar›flmas› sa¤lan›r. 6. Ard›ndan deney tüpü, bir noktadan ›s›tmamaya dikkat edilerek, hafif alev ile köpürme görüntüsü sonlanana kadar ›s›t›l›r. Bundan sonra kuvvetli alevle 5 dakika daha ›s›t›lmaya devam edilir. 7. Daha sonra deney tüpü oda s›cakl›¤›na kadar so¤utulup, tart›l›r.
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
107
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar S O R U
S O R U
Deney süresince yapaca¤›n›z tüm tart›m sonuçlar›n› defterinize kaydediniz. D‹KKAT
D‹KKAT
B-KClO3–KCl kar›fl›m›ndaki bileflenlerin kütle bileflimlerinin belirlenmesi: SIRA S‹ZDE 1. Deneyin A bölümündeki 1. - 3. basamaklar tekrarlan›r. 2. Deney tüpü içerisine 1-1,5 g KClO3–KCl örne¤i konup, deney tüpü, içindeki bileflen ile birlikte tart›l›r. AMAÇLARIMIZ 3. Deney tüpü hafifçe sallanarak içindeki bileflenlerin kar›flmas› sa¤lan›r. 4. Ard›ndan deney tüpü, bir noktadan ›s›tmamaya dikkat edilerek, hafif alev ile K ‹ Tkuvvetli A P köpürme görüntüsü sonlanana kadar ›s›t›l›r. Bundan sonra alevle 5 dakika daha ›s›t›lmaya devam edilir. 5. Daha sonra deney tüpü oda s›cakl›¤›na kadar so¤utulup, tart›l›r.
N N
Sonuçlar ve Yorum
TELEV‹ZYON
“Potasyum Klorat›n Formülünün Belirlenmesi ve Potasyum Klorat-Potasyum Klorür Kar›fl›m›n›n Kütle Bilefliminin Analizi” deneyi sonucu elde etti¤iniz verilere gö‹NTERNET re Çizelge 5.3’ü doldurunuz. 1-A
Tüp ve MnO2 kütlesi
3-A
Isıtma sonrası tüpün kütlesi
2-A
Tüp, MnO2 ve KClO× kütlesi
1-B
Tüp ve MnO2 kütlesi
3-B
Isıtma sonrası tüpün kütlesi
2-B
Tüp, MnO2 ve KClO3–KCl kütlesi
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
Çizelge 5.3 Potasyum klorat›n formülünün belirlenmesi ve potasyum kloratpotasyum klorür kar›fl›m›n›n kütle bilefliminin analizi deneyi için deneysel veriler
Bu verilere göre; • Çizelge 5.4 ve Çizelge 5.5’de istenen niceliklerle ilgili hesaplamalar› yap›n›z. • KClO× tuzunun formülü belirlendikten sonra bafllang›çta al›nan tuz miktar›na göre hesaplanan kuramsal KCl kütlesi ile deneysel belirlenen KCl kütlesi ayn› m›? Ayn› de¤il ise nedenini aç›klay›n›z. • Deneysel olarak belirlenen kar›fl›m›n yüzdesi laboratuvar sorumlusundan ö¤rendi¤iniz gerçek de¤eri ile ayn› m›? Ayn› de¤il ise nedenini tart›fl›n›z. KClO× kütlesi
KClO× bozunması sonucu oluşan KCl’ün kütlesi
KClO× bozunması sonucu oluşan oksijenin kütlesi KClO× bileşiğindeki oksijen atomunun mol sayısı Tepkime sonucu oluşan KCl’ün mol sayısı
KClO× bileşiğindeki potasyum atomunun mol sayısı KClO× bileşiğindeki klor atomunun mol sayısı KClO× bileşiğinin basit formülü
Çizelge 5.4 Potasyum klorat›n formülünün belirlenmesi ve potasyum kloratpotasyum klorür kar›fl›m›n›n kütle bilefliminin analizi deneyinin A k›sm›ndan elde edilen veriler kullan›larak yap›lan hesaplama sonuçlar›
108
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Çizelge 5.5 Potasyum klorat›n formülünün belirlenmesi ve potasyum kloratpotasyum klorür kar›fl›m›n›n kütle bilefliminin analizi deneyinin B k›sm›ndan elde edilen veriler kullan›larak yap›lan hesaplama sonuçlar›
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
SIRA S‹ZDE S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT S O R U
SIRA S‹ZDE D‹KKAT
AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON K ‹ T A P
T E‹ NL TEEVR‹ ZNYEOT N
4
KClO3-KCl kar›fl›m›n›n kütlesi KClO3 bozunmas› sonucu oluflan oksijenin kütlesi KClO3 bozunmas› sonucu oluflan oksijen molekülünün mol say›s› KClO3-KCl kar›fl›m›ndaki KClO3’in mol say›s› KClO3-KCl kar›fl›m›ndaki KClO3’in kütlesi KClO3-KCl kar›fl›m›ndaki KCl’ün kütlesi KClO3-KCl kar›fl›m›ndaki bileflenlerin kütle bileflimi
SIRA S‹ZDE Afla¤›daki tepkimeye göre %94,5 safl›ktaki 250,0 kg sodyum klorürün (NaCl) sülfürik asit (H2SO4) ile tepkimeye girmesi sonucu %83,4 safl›kta oluflabilecek sodyum sülfat (Na2SO4) kar›fl›m›n›n kütlesi nedir? D Ü fi Ü N E L ‹ M 2NaCI + H2SO Na2SO4 + 2HCI 4 SIRA S‹ZDE
O R U H‹DRATS ‹ÇEREN BaCI2xH2O’UN FORMÜLÜNÜN BEL‹RLENMES‹ D Ü fi Ü N E L ‹ M
Baz› iyonik Dbileflikler, kendi iyonlar›n›n yan› s›ra, belirli miktarda su moleküllerini ‹KKAT yap›lar›nda bulunduracak flekilde kristaller olufltururlar. Bu bilefliklere hidratlar S O R U denir. Hidrat bilefliklerinin birço¤u her bir formül birimi belli say›da su molekülü SIRA S‹ZDE ile birleflmifl kat› tuzlard›r. CuSO4•5H2O, Na2CO3•10H2O ve NaBr•2H2O bilefliklerini hidratl› Dtuzlara ‹ K K A T örnek olarak verebiliriz. Hidrat suyu içeren bilefliklerdeki su, yap›ya zay›f olarak ba¤land›¤›ndan dolay› ›s›tma ile bileflikten ayr›labilir. Her bileAMAÇLARIMIZ flikte suyunSIRA yap›dan S‹ZDE uzaklaflma s›cakl›¤› farkl›d›r. Su yap›dan uzaklaflt›ktan sonra kalan susuz madde ›s›t›lmaya devam edilirse, daha yüksek s›cakl›klarda, susuz madde de bozunur. K ‹ T A P Susuz maddenin bozunmad›¤› varsay›l›rsa, ›s›tma ile yap›dan uzaklaflan AMAÇLARIMIZ su miktar› hidrat örne¤inin kütlesi ve ›s›tma sonras› kalan susuz maddenin kütlesinin fark›ndan bulunur. Bir mol susuz madde ile birleflen suyun mol say›s› bulunarak T E L E Vhidrat›n ‹ Z Y O N formülü belirlenir. K ‹ T hidrat A P içeren bir bilefli¤in formülünün belirlenmesinde BaCl •×H O Bu deneyde, 2 2 hidrat›nda her mol BaCl2 ile birleflen suyun mol say›s› belirlenecektir. Bu madde ›s›t›ld›¤›nda gerçekleflen tepkimenin denklemi afla¤›daki gibidir.
N N N N
T ‹ENLTEEVR‹ ZN YE OT N
BaCl2•×H2O SIRA S‹ZDE ‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
∆
BaCl2 + ×H2O
SIRA S‹ZDE Yap›s›nda hidrat bilefliklerle ilgili daha detayl› bilgiyi http://en.wikipedia.org/wi‹ N T E R içeren NET ki/Hydrate adresinde bulabilirsiniz. D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Hidrat ‹çeren BaCl2•×H2O’un Formülünün Belirlenmesi” deneyi için afla¤›da listesi S O R U verilen kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir. KKAT Kimyasallar›nD ‹kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
N N
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
109
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
Porselen kroze Halka Kil üçgen Bunzen beki
Deney Düzene¤i
BaCl2•×H2O Saç ayak (Üç ayak) Desikatör Terazi SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
“Hidrat ‹çeren BaCl2•×H2O’un Formülünün Belirlenmesi” deneyi ile ilgili olarak tasarlanan deney düzene¤i fiekil 5.1’de gösterilmifltir.
Deneyin Yap›l›fl› 1. Üzerindeki nemi ve uçucu bileflenleri uzaklaflt›rmak için porselen kroze, kil S O R U üçgen üzerine yerlefltirilip 2-3 dakika ›s›t›l›r. 2. Daha sonra kroze, kroze maflas› ile tutularak desikatör içerisine yerlefltirilir ‹KKAT ve desikatörde oda s›cakl›¤›na kadar so¤utulup, ard›ndanD tart›l›r. 3. Krozeye 2-3 g hidrat örne¤i konup, kroze içindeki bileflen ile birlikte tart›l›r. SIRA ile S‹ZDE 4. Kroze tekrar kil üçgen üzerine yerlefltirilip, önce hafif alev 5 dakika, ard›ndan kuvvetli alev ile 15-20 dakika ›s›t›l›r. 5. Kroze, kroze maflas› ile tutularak desikatör içinde oda s›cakl›¤›na kadar soAMAÇLARIMIZ ¤utulur ve tart›l›r. 6. Bileflikteki suyun tamamen uzaklaflt›r›ld›¤›ndan emin olmak için kroze tekrar kuvvetli alev ile 5 dakika daha ›s›t›l›p, so¤utulur ve ard›ndan tart›l›r. K ‹ T A P 7. ‹fllem sonunda geride kalan susuz maddedeki de¤ifliklikleri gözleyiniz.
S O R U
D‹KKAT
N N
Sonuçlar ve Yorum
TELEV‹ZYON
“Hidrat ‹çeren BaCl2•×H2O’un Formülünün Belirlenmesi” deneyi sonucu elde etti¤iniz verilere göre Çizelge 5.6’y› doldurunuz. Hidrat içeren bir bilefli¤in formülünün belirlenmesi ile ilgili daha ‹ N T Edetayl› R N E T bilgi için http://web.lemoyne.edu/~giunta/chm151L/hydrate.html adresinden yararlanabilirsiniz. Krozenin kütlesi Kroze ve hidrat bilefli¤inin kütlesi
1. Is›tma sonras› kroze ve susuz maddenin kütlesi 2. Is›tma sonras› kroze ve susuz maddenin kütlesi
Bu verilere göre; • Çizelge 5.7’de istenen nicelikler ile ilgili hesaplamalar› yap›n›z. • Hidrat bilefli¤inin formülü belirlendikten sonra bafllang›çta al›nan miktara göre, hesaplanan kuramsal baryum klorür (BaCl2) kütlesi ile deneysel olarak belirlenen BaCl2 kütlesi ayn› m›? Ayn› de¤il ise nedenini aç›klay›n›z. • Deneysel olarak belirlenen molekül formülü ile laboratuvar sorumlusundan ö¤rendi¤iniz formül ayn› m›? Ayn› de¤il ise nedenini tart›fl›n›z.
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
Çizelge 5.6 Hidrat içeren BaCl2•×H2O’un formülünün belirlenmesi deneyinden elde edilen deneysel veriler
110
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Çizelge 5.7 Hidrat içeren BaCl2•×H2O’un formülünün belirlenmesi deneyi verileri kullan›larak yap›lan hesaplama sonuçlar›
Hidrat bilefli¤inin kütlesi Susuz maddenin kütlesi Uzaklaflan suyun kütlesi Uzaklaflan suyun mol say›s› Susuz BaCl2’ün mol say›s› Bir mol susuz BaCl2 ile birleflen suyun mol say›s› Hidrat bilefli¤inin molekül formülü
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M K ‹ T A P S O R U
T E LDE‹ VK ‹KZAY TO N SIRA S‹ZDE ‹NTERNET AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
5
12,5 g bak›r(II) SIRA sülfat S‹ZDE pentahidrat›n (CuSO4.5H2O) ›s›t›lmas› sonucu 8,0 g bak›r(II) sülfat olufltu¤una göre bak›r(II) sülfat pentahidrat›n yap›s›ndaki suyun kütlesini ve mol say›s›n› hesaplay›n›z. D Ü fi Ü N E L ‹ M
MAGNEZYUM OKS‹T‹N FORMÜLÜNÜN BEL‹RLENMES‹ S O R U Bir bileflik oluflturmak için tepkimeye giren elementlerin kütleleri aras›nda her zaman sabit bir oran vard›r. Buna sabit oranlar yasas› denir. Bir tepkimede birleD‹KKAT flen her elementin kütlesi bilinirse bunlar›n mol say›lar› hesaplanabilir. Mol say›lar› aras›ndaki oranlar kullan›larak da bilefli¤in basit formülü belirlenebilir. SIRA S‹ZDE formülünün bulunmas› için orta derecede reaktiviteye sahip Bir metal oksitin SIRA S‹ZDEile oksijen aras›ndaki tepkime deneysel olarak incelenecek ve magnezyum metali oluflan magnezyum oksitin basit formülü belirlenecektir. Magnezyum ve oksijen AMAÇLARIMIZ aras›nda gerçekleflen tepkimenin denklemi afla¤›daki gibidir. D Ü fi Ü N E L ‹ M
N N
T (g) A P 2Mg(k) K+S ‹O O 2R U
∆
2MgO(k)
Magnezyum metali aç›k havada ›s›t›lacak ve oksijen kayna¤› olarak hava kullan›lacakt›r. THava yaklafl›k olarak %78 azot ve %21 oksijen içeren bir kar›fl›md›r. Bu E DL E‹ KV ‹KZAYTO N nedenle magnezyum ve oksijen aras›ndaki tepkime gerçekleflirken magnezyum ve azot aras›nda da afla¤›daki gibi bir yan tepkime oluflur.
N N
SIRA S‹ZDE
‹NTERNET
3Mg(k) + N2(g)
AMAÇLARIMIZ
∆
Mg3N2(k) Magnezyum nitrit
Bu durumda magnezyumun hepsi magnezyum oksite (MgO) dönüflmez. Bir K ‹ T A nitrite P k›sm› magnezyum (Mg3N2) dönüflür. Ancak afla¤›daki denklemde gösterildi¤i gibi magnezyum nitrit su eklenerek magnezyum oksite dönüfltürülebilir. ∆ Mg3N2(k) 3MgO(k) + 2NH3(g) T E L E+V 3H ‹ Z Y2OO(s) N Sonuçta magnezyumun tamam› magnezyum oksite dönüfltürülmüfl olur.
‹NTERNET
Bir metal oksitin belirlenmesi deneyi ile ilgili olarak daha detayl› bilgiye ‹ N T E R Nformülünün ET http://www.chem.leeds.ac.uk/delights/texts/expt_20.html ve http://www.cerlabs.com/ experiments/10875406068.pdf adreslerinden ulaflabilirsiniz.
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Magnezyum Oksitin Formülünün Belirlenmesi” deneyi için afla¤›da listesi verilen S O R U kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir. Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlemD ‹ K Kgereken AT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE Kapakl› porselen kroze Halka Kil üçgen Bunzen beki Kroze maflas› Desikatör
N N
Terazi Saç ayak (Üç ayak) AMAÇLARIMIZ Baget Damlal›k MgKflerit ‹ T A P
Deney Düzene¤i
T E L Eolarak V ‹ Z Y O Ntasarlanan “Magnezyum Oksitin Formülünün Belirlenmesi” deneyi ile ilgili deney düzene¤i fiekil 5.1’de gösterilmifltir.
Deneyin Yap›l›fl›
‹NTERNET
1. Üzerindeki nem ve uçucu bileflenleri uzaklaflt›rmak için porselen kroze, kil üçgen üzerine yerlefltirilip 2-3 dakika ›s›t›l›r. 2. Daha sonra kroze, kroze maflas› ile tutularak desikatör içerisine yerlefltirilir ve desikatörde oda s›cakl›¤›na kadar so¤utulup, ard›ndan tart›l›r. 3. fierit magnezyum halka flekline getirilip, bundan 0,4-0,5 g tart›l›p krozeye konur, ard›ndan kroze, kapa¤› ve içindeki bileflen birlikte tart›l›r. 4. Kroze, tekrar kil üçgen üzerine yerlefltirilip, kapa¤› aral›k durumda iken önce hafif alev ile ›s›t›l›r. Bu ifllem s›ras›nda duman ç›k›fl› gözlenirse ›s›tma durdurulup, kroze kapa¤› kapat›l›r. Sonra kroze kapa¤› aralan›r ve tekrar hafif alevde 10 dakika ›s›tmaya devam edilir. Bu ifllem yap›l›rken yine duman oluflumu gözlenirse önceki ifllem tekrarlan›r. 5. Krozenin kapa¤› aç›l›r ve 2 dakika so¤utulur. Magnezyumun tamam› oksitlenmifl ise kroze içindeki maddenin mat gri olmas› gerekir. E¤er parlakl›k sözkonusu ise krozenin kapa¤› aral›k olacak flekilde yerlefltirilir ve 5 dakika daha ›s›t›l›r. Metal yeniden incelenir. Parlak metal yüzey kalmay›ncaya kadar ›s›tmaya devam edilir. 6. Kroze içindeki madde, mat gri görünüm ald›ktan sonra hafif alevde 5 dakika daha ›s›t›l›r. Ard›ndan alevin fliddeti artt›r›l›r ve 5 dakika daha ›s›t›l›p, sonra so¤utulur. 7. So¤uyan krozedeki madde bir baget ile kar›flt›r›l›r ve krozeye 0,5 mL (10 damla) su eklenir. 8. Kroze, kapa¤› yar› aral›k olacak flekilde tekrar kil üçgen üzerine yerlefltirilir. Su buharlafl›ncaya kadar yavaflça ›s›t›l›r. Bu s›rada s›çrama olmamas›na dikkat edilir. 9. Su buharlaflt›ktan sonra fliddetli alev ile 10 dakika daha ›s›t›l›p ard›ndan oda s›cakl›¤›na kadar so¤utulur. So¤uyan kroze, kapa¤› ve içindeki bileflen birlikte tart›l›r. 10. Tepkimenin tamamland›¤›ndan emin olmak için kroze tekrar kuvvetli alev ile 5 dakika daha ›s›t›l›p, so¤utulur ve ard›ndan yeniden tart›l›r.
111 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
112
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Sonuçlar ve Yorum “Magnezyum Oksitin Formülünün Belirlenmesi” deneyi sonucu elde etti¤iniz verilere göre Çizelge 5.8’i doldurunuz. Çizelge 5.8 Magnezyum oksitin formülünün belirlenmesi deneyinden elde edilen deneysel veriler
Kroze ve kapa¤›n›n kütlesi Kroze, kapak ve magnezyum kütlesi 1. Is›tma sonras› kroze, kapak ve maddenin kütlesi 2. Is›tma sonras› kroze, kapak ve maddenin kütlesi
Bu verilere göre; • Çizelge 5.9’da istenen nicelikler ile ilgili hesaplamalar› yap›n›z. • Bileflenlerin deneysel olarak belirlenen kütle yüzdeleri ile MgO formülüne göre hesaplanan kütle yüzde de¤erleri ayn› m›? Ayn› de¤il ise nedenini tart›fl›n›z. Çizelge 5.9 Magnezyum oksitin formülünün belirlenmesi deneyi verileri kullan›larak yap›lan hesaplama sonuçlar›
Magnezyumun kütlesi Oluflan bilefli¤in kütlesi Bileflikteki oksijenin kütlesi Bileflikteki magnezyumun mol say›s› Bileflikteki oksijenin mol say›s› Oluflan oksitin basit formülü Bileflikteki oksijenin kütle yüzdesi (deneysel verilere göre) Bileflikteki magnezyumun kütle yüzdesi (deneysel verilere göre) MgO formülüne göre magnezyumun kütle yüzdesi Mg miktar›ndaki hata yüzdesi
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
6
‹zopropil alkol SIRA sadece S‹ZDE C, H ve O elementlerinden oluflan bir bilefliktir. 0,255 g izopropil alkol yand›¤›nda, 0,561 g CO2 ve 0,306 g H2O olufltu¤una göre izopropil alkolün basit formülünü bulunuz. D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
N N
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
113
Özet
N A M A Ç
1
N A M A Ç
2
Kimyasal hesaplamalar ile ilgili kuramsal bilgileri aç›klamak. Bir kimyasal tepkime kimyasal de¤iflim sürecidir. Kimyasal bir tepkimede, atomlar›n oluflma ve yok olmas› sözkonusu de¤ildir, sadece atomlar yeniden düzenlenirler. Kimyasal tepkimeler k›saca kimyasal denklemler ile ifade edilirler. Kimyasal denklemler ile tepkimeye giren maddelerin hangilerinin reaktant, hangilerinin ürün oldu¤u anlafl›l›r. Bunun yan› s›ra stokiyometrik katsay›lar kullan›larak denklefltirilmifl yani denklemin her iki taraf›ndaki atom say›lar› eflitlenmifl bir kimyasal denklem ile tepkimeye yönelik nicel hesaplamalar yap›labilir. Atom kütlesi, mol ve mol kütlesi kavramlar› kimyasal tepkimelerin nicel olarak incelenmesine olanak sa¤lar. Bir atomun kütlesi ve Avogadro sabiti kullan›larak mol say›s› belirlenebilir. Ayr›ca bir bilefli¤i oluflturan atomlar›n say›s› ve atom kütleleri kullan›larak bilefli¤in mol kütlesi belirlenebilir. Kimyasal tepkimelerde mol iliflkilerini ve tepkime verimini belirlemek. Denklefltirilmifl tepkime denkleminden belirlenen stokiyometrik iliflkiler kullan›larak bir tepkimede yer alan türler aras›ndaki nicel iliflkiler belirlenebilir. Bu flekilde istenen maddenin miktar› hesaplanabilir. Ayr›ca deneysel olarak elde edilen madde miktarlar› ve stokiyometrik hesaplamalar sonucu elde edilen madde miktarlar› kullan›larak tepkime verimi de hesaplanabilir.
N A M A Ç
3
N AM A Ç
4
N A M A Ç
5
Bir bilefli¤in formülünü belirlemek ve bir kar›fl›m›n kütle bileflimini hesaplamak. Kimyasal tepkimede yer alan türler kimyasal denklemlerde formülleri ile ifade edilirler. Bir bilefli¤in kimyasal formülünün belirlenmesi için bilefli¤i oluflturan bileflenlerin türlerinin ve bu bileflenlerin bileflimlerinin belirlenmifl olmas› gerekir. C, H ve O içeren bilefliklerin bileflimleri yakma analizi ile belirlenebilir. Bileflikteki elementlerin kütle yüzdeleri belirlendikten sonra ilgili hesaplamalar yap›larak bilefli¤in basit formülü ve bilefli¤in mol kütlesi kullan›larak da molekül formülü belirlenebilir. Ayr›ca kimyasal tepkimeden elde edilen veriler kimyasal hesaplamalarda kullan›larak, kar›fl›mda bulunan bileflenlerin miktarlar› belirlenir. Bu de¤erlerden yararlanarak kar›fl›m›n kütle yüzdesi bulunabilir. Hidrat içeren bir bilefli¤in formülünü bulmak. Kendi iyonlar›n›n yan› s›ra, belirli miktarda su moleküllerini yap›lar›nda bulunduran bilefliklere hidratlar denir. Hidrat suyu içeren bilefliklerdeki su, yap›ya zay›f olarak ba¤land›¤›ndan dolay› ›s›tma ile bileflikten ayr›labilir. Susuz maddenin bozunmad›¤› varsay›l›rsa, ›s›tma ile yap›dan uzaklaflan su miktar› hidrat örne¤inin kütlesi ile ›s›tma sonras› kalan susuz maddenin kütlesi aras›ndaki farktan bulunur. Bir mol susuz madde ile birleflen suyun mol say›s› bulunarak hidrat›n formülü belirlenir. Bir metal oksitin formülünü belirlemek. Sabit oranlar yasas›na göre; bir bileflik oluflturmak için tepkimeye giren elementlerin kütleleri aras›nda her zaman sabit bir oran vard›r. Bir tepkimede birleflen her elementin kütlesi bilinirse bunlar›n mol say›lar› da hesaplanabilir. Mol say›lar› aras›ndaki oranlar kullan›larak da bilefli¤in basit formülü belirlenebilir.
114
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›da verilen tepkimede a, b, c, d stokiyometrik katsay›lar›n›n de¤erleri nedir? a PbS(k) + b O2(g) → c PbO(k) + d SO2(g) a. 2, 3, 2, 2 b. 1, 1, 1, 1 c. 3, 2, 2, 3 d. 1, 3, 1, 2 e. 2, 4, 1, 1 2. 22,4 g (NH4)3PO4 bilefli¤indeki hidrojen atomlar›n›n say›s› afla¤›dakilerden hangisidir? a. 1,09×10–22 b. 10,9 c. 7,53×1021 d. 6,02×1023 e. 1,09×1024 3. Afla¤›dakilerden hangisinde molekül say›s› en fazlad›r? a. 5,0 g NaH b. 5,0 g O3 c. 5,0 g Cl2 d. 5,0 g H2O e. 5,0 g CO2 4. Sülfürik asit ile ilgili afla¤›daki ifadelerden hangisi do¤rudur? a. Bir molekülünün ortalama kütlesi 6x10-23 g’d›r. b. Bir molünün kütlesi 98 g’d›r. c. Molekül formülü H2SO3’dür. d. Bir molü toplam 5 mol atom içerir. e. Bir molü 6,02x1023 tane oksijen atomu içerir. 5. Bir civa atomunun ortalama kütlesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. 3,00×10–25 g b. 6,02×10–23 g c. 3,33×10–22 g d. 0,201 g e. 200,6 g
6. 7,275 g gümüfl içeren bir örnek nitrik asitte çözündükten sonra çözünmüfl gümüflü, gümüfl klorür (AgCl) halinde çöktürmek için afl›r› miktarda sodyum klorür (NaCl) eklenmifltir. Bu ifllem sonunda 9,000 g AgCl (k) çöktü¤üne göre örnekteki gümüfl yüzdesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. %6,28 b. %67,74 c. %75,26 d. %80,83 e. %93,11 7. Sadece karbon (C) ve hidrojen (H) içeren bir bilefli¤in analizi sonucu hidrojenin mol say›s›n›n karbonun mol say›s›na oran›n›n 1,50 oldu¤u belirlenmifltir. Bilefli¤in mol kütlesi 54 g mol–1 ise bu bilefli¤in molekül formülü afla¤›dakilerden hangisidir? a. C4H6 b. C2H3 c. CH3 d. C6H4 e. C3H2 8. Kütlece bileflimi %26,58 K, %35,35 Cr ve %38,07 O olan bilefli¤in basit formülü afla¤›dakilerden hangisidir? a. KCrO3 b. KCrO c. K2Cr2O7 d. KCrO4 e. K2Cr2O4 9. Hidrat suyu içeren 1,144 g Na2CO3•10H2O bilefli¤i ›s›t›larak, yap›s›ndaki hidrat suyu uzaklaflt›r›ld›¤›nda, uzaklaflan suyun kütlesi kaç gramd›r? a. 0,44 b. 0,72 c. 1,22 d. 1,44 e. 4,40 10. 2,793 g demir metalinin afl›r› oksijen ile tepkimesi sonucu oluflan demir(III) oksitin gram olarak kütlesi afla¤›dakilerden hangisidir? 2Fe(k) + 3/2O2(g) a. b. c. d. e.
0,256 1,282 2,564 3,993 4,564
∆
Fe2O3(k)
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
“
115
Yaflam›n ‹çinden
Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›
CO2 ve Sera Etkisi Günümüzde elektrik vb. enerji türlerini üretmek için yak›t olarak en çok kömür ve petrolü kullanmaktay›z. Bu yak›tlar öncelikle hidrokarbon ve di¤er karbon içeren maddelerden oluflurlar. Örne¤in; 1,00 g bütan›n (C4H10) yanmas›ndan 3,03 g karbondioksit (CO2) oluflur. Benzer flekilde bir galon (3,78 L) benzin (yo¤unlu¤u 0,70 g L–1 ve yaklafl›k bileflimi C8H18) yand›¤›nda yaklafl›k 8 kg CO2 oluflur. Bu tür yak›tlar yand›¤› zaman y›ll›k yaklafl›k olarak 20 milyar ton CO2 atmosfere sal›n›r. CO2’in ço¤u okyanuslar veya fotosentez yapan bitkiler taraf›ndan absorplan›r, ancak günümüzde insano¤lu absorplanandan daha fazla CO2 oluflturmaktad›r. Kimyagerler 1958’den beri atmosferdeki CO2 deriflimini izlemektedirler. Antartika ve Greenland’dan al›nan buz parçalar›n›n içinde hapsolmufl havan›n analizi ile geçmifl 160000 y›ll›k periyoda kadar atmosferdeki CO2 miktar› belirlenmifltir. Bu ölçümler CO2 seviyesinin; son buzul ça¤›ndan, geçen 10.000 y›l öncesine, yaklafl›k 300 y›l önce bafllayan Endüstriyel Devrim’in bafllang›c›na kadar neredeyse sabit kald›¤›n› göstermektedir. O zamandan bu yana ise CO2 deriflimi yaklafl›k %25 artm›flt›r. Son 150 y›lda CO2 deriflimi 290 ppm’den 370 ppm’in üzerine ç›km›flt›r. CO2 atmosferin küçük bir bilefleni olmas›na karfl›n, sera cam› gibi davranarak radyasyon ›s›s›n› absorplar. Bu nedenle CO2 ve di¤er ›s› tutan gazlara sera gazlar› denir ve bu gazlar›n sera etkisi ile ›s›nmaya sebep olduklar› söylenir. Atmosfer ile ilgilenen bilim insanlar›n›n ço¤u CO2 ve di¤er ›s› tutan gazlar›n birikmesi ile dünyan›n ikliminin de¤iflmeye bafllad›¤›na inanmaktad›r. Günümüzde halen iklimi etkileyen faktörlerin oldukça karmafl›k ve tamamen anlafl›lamaz oldu¤u düflünülmektedir.
1. a
”
Kaynak: Brown, T.L., LeMay, H.E., Jr. ve Bursten, B.E. (2000). Chemistry: The Central Science, 8th ed., Prentice Hall, Upper Saddle River.
2. e
3. d
4. b
5. c
6. e
7. a
8. c
9.b
10.d
Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümünü yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Kimyasal Tepkimelerde Mol ‹liflkileri ve Tepkime Verimi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Sodyum Bikarbonat›n Is›l Bozunma Tepkimesindeki Mol ‹liflkilerinin ve Tepkime Veriminin Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Sodyum Bikarbonat›n Is›l Bozunma Tepkimesindeki Mol ‹liflkilerinin ve Tepkime Veriminin Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Potasyum Klorat›n Formülünün Belirlenmesi ve Potasyum Klorat-Potasyum Klorür Kar›fl›m›n›n Kütle Bilefliminin Analizi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Potasyum Klorat›n Formülünün Belirlenmesi ve Potasyum Klorat-Potasyum Klorür Kar›fl›m›n›n Kütle Bilefliminin Analizi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Potasyum Klorat›n Formülünün Belirlenmesi ve Potasyum Klorat-Potasyum Klorür Kar›fl›m›n›n Kütle Bilefliminin Analizi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Potasyum Klorat›n Formülünün Belirlenmesi ve Potasyum Klorat-Potasyum Klorür Kar›fl›m›n›n Kütle Bilefliminin Analizi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Hidrat ‹çeren BaCI2.×H2O’un Formülünün Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümü ve “Magnezyum Oksitin Formülünün Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz.
116
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Bir bilefli¤in kütlesi, bir molünün kütlesi belirlenerek bulunur ve sonra örnekteki; atom, molekül veya iyonlar›n mol say›s›na dönüfltürülür. S›ra Sizde 2 mH
2
O
Oksijen elementinin mol say›s›n› hesaplayabilmek için, karbon ve hidrojen elementlerinin kütlelerinin bilinmesi gerekir.
2
12, 0 g C = 0, 154 g C m C = (0, 0128 mol C)× 1 mol C
S›ra Sizde 3 Öncelikle tepkimenin kuramsal verimi hesaplan›r.
1, 01 g H = 0, 0343 g H m H = (0, 0340 mol H ) × 1 mol H
1 mol SA × ? g aspirin = (25, 0 g SA)× 138,13 g SA
1 mol aspirin 180, 17 g aspirin × = 32, 6 g aspirin 1 mol SA 1 mol aspirin
Yüzde verim ise afla¤›daki gibi hesaplan›r. % verim =
24, 3 g Gerçek verim ×100 = %74, 5 ×100 = 32, 6 g Kuramsal verim
m Na
2
SO 4
94, 5 g NaCl = 250, 0 ×10 g karışım × 100 g karışım
(
)
1 mol NaCl 1 mol Na 2SO 4 142, 0 g Na 2SO 4 58, 5 g NaCl × 2 mol NaCl × 1 mol Na SO 2
m Na SO = 287, 0 ×103 g = 287, 0 kg Na 2SO4 2 4
m Na
SO4 2
100 g karışım karışımı = 287 ×103 g Na 2SO4 × 83, 4 g Na 2SO 4
(
)
= 344, 0 ×103 g = 344, 0 kg
S›ra Sizde 5 m H O = 12, 5 g − 8, 0 g = 4, 5 g H 2 O 2 1 mol H O 2 = 0, 25 mol H O n H O = (12, 5 g − 8, 0 g)× 2 2 18, 0 g H 2O
Her iki elementin kütle de¤erleri belirlendikten sonra afla¤›daki flekilde örne¤in miktar› da kullan›larak bileflikte bulunan oksijenin kütlesi hesaplanabilir. O elementinin kütlesi: mO =mörnek – (mC+mH) = 0,255 g – (0,154 g + 0,0343 g) = 0,067 g O Daha sonra oksijen elementinin mol say›s› hesaplan›r. 1 mol O = 0, 0042 mol O nO = (0, 067 g O)× 16, 0 g O
S›ra Sizde 4 3
1 mol CO 1 mol C 2 × = 0, 0128 mol C nC = (0, 561 g CO2 )× 44, 0 g CO 2 1 mol CO 2 1 mol H O 2 mol H 2 × = 0, 0340 mol H n H = (0, 306 g H 2 O) × 18, 0 g H 2O 1 mol H 2O
1 mol C H O 6 12 6 × = (1, 00 g C6 H12 O6 )× 180, 0 g C6 H12O6 6 mol H O 18, 0 g H O 2 2 = 0, 600 g H O × 2 1 mol C H O 1 mol H O 6 12 6
S›ra Sizde 6 Öncelikle oluflan CO2 ve H2O miktarlar›ndan C ve H elementlerinin mol say›s› belirlenir.
4
Basit formülü belirlemek için, örnekteki her elementin ba¤›l mol say›s›n› karfl›laflt›rmak gerekir. Her elementin ba¤›l mol say›s›, her say›n›n elde edilen en küçük say›ya (0,0042) bölünmesi ile hesaplan›r. C 0, 0128 mol H 0, 0340 mol = = 3, 05 ≅ 3, 00; = = 8,10 ≅ 8, 00 O 0, 0042 mol O 0, 0042 mol O 0, 0042 mol = = 1, 00 O 0, 0042 mol
Bu durumda izopropil alkolün basit formülü C3H8O olarak bulunur.
5. Ünite - Kimyasal Hesaplamalar
Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Balahura, R.J. (1985). Mc QUARRIE and Rock General Chemistry. New York: W.H. Freeman and Company. Berlow, P.P. and Routh, J.I. (1982). Laboratory Manual for Introduction to the Chemistry of Life. New York: Saunders College Publishing. Brown, T.L., LeMay, H.E., Jr. and Bursten, B.E. (2000). Chemistry: The Central Science (8th ed.). Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall. Chang, R. (2002). Chemistry (7th ed.). Boston: McGraw-Hill Companies, Inc. Çimen, Y. (2009). Genel Kimya. (Türk, H. (Ed.)). Madde, Atomlar, Moleküller ve ‹yonlar. Eskiflehir: Anadolu Üniv. Yay›nlar›. http://en.wikipedia.org/wiki/Baking_soda, Eriflim Tarihi: 19/05/2009. http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrate, Eriflim Tarihi: 19/05/2009. http://web.lemoyne.edu/~giunta/chm151L/hydrate.html, Eriflim Tarihi: 19/05/2009. http://www.cerlabs.com/experiments/10875406068.pdf, Eriflim Tarihi: 19/05/2009. http://www.chem.leeds.ac.uk/delights/texts/expt_20.html, Eriflim Tarihi: 19/05/2009. http://www.usna.edu/ChemDept/plebeChem/manual/Ex9B%20KClO3%20and%20gas%20law.pdf, Eriflim Tarihi: 19/05/2009. Hür, D. (2009). Genel Kimya. (Türk, H. (Ed.)). Kimyasal Reaksiyonlar ve Stokiyometri. Eskiflehir: Anadolu Üniv. Yay›nlar›. Petrucci, R.H. and Harwood, W.S. (1997). General Chemistry: Principles and Modern Applications (7th ed.). Upper Saddle River, New Jersey: PrenticeHall. Petrucci, R.H., Harwood, W.S. and Herring, F.G. (2005). General Chemitry: Principles and Modern Applications. Genel Kimya (Çev. Editörleri: T. Uyar, S. Aksoy), Ankara: Palme Yay›nc›l›k. Toon, E.R. and Ellis, G.L. (1973). Laboratory Experiments for Foundations of Chemistry. New York, Toronto, London, Syndey: Holt, Rinehard and Winston, Inc.
117
6
K‹MYA LABORATUVARI TEKN‹KLER‹
Amaçlar›m›z
N N N N
Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Bas›nç, s›cakl›k ve hacim terimlerini aç›klayabilecek, Boyle, Charles ve Gay-Lussac yasalar›n›n uygulanabilirli¤ini tart›flabilecek, Bir gaz›n molar hacmini hesaplayabilecek, Uçucu bir s›v›n›n mol kütlesini hesaplayabileceksiniz.
Anahtar Kavramlar • • • • • •
Bas›nç S›cakl›k Hacim Manometre Boyle yasas› Charles yasas›
• • • • • •
Gay-Lussac yasas› Avogadro yasas› ‹deal gaz K›smi bas›nç Mol kütlesi Molar hacim
‹çerik Haritas›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Gazlar ve S›v›lar
• G‹R‹fi • BOYLE YASASI: GAZLARIN HACM‹ ÜZER‹NE BASINCIN ETK‹S‹N‹N ‹NCELENMES‹ • CHARLES VE GAY-LUSSAC YASALARI: GAZIN SAB‹T BASINÇTA HAC‹M-SICAKLIK VE SAB‹T HAC‹MDE BASINÇ-SICAKLIK ‹L‹fiK‹LER‹N‹N ‹NCELENMES‹ • B‹R GAZIN MOLAR HACM‹N‹N BEL‹RLENMES‹ • UÇUCU B‹R SIVININ MOL KÜTLES‹N‹N BEL‹RLENMES‹
Gazlar ve S›v›lar G‹R‹fi
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
Günlük yaflant›m›zda; kat›, s›v› veya gaz olarak tan›mlad›¤›m›z maddeleri atomik ve moleküler boyutta de¤ilde çok fazla miktarda kullan›r›z. Bu ünite kapsam›nda D‹KKAT gazlar ve s›v›lar üzerinde duraca¤›z. Gazlar›n molekülleri gelifligüzel hareket ederler. Kat›larda ise moleküller kristal türüne göre belirli bir düzen içindedirler. S›v›SIRA belirlenmesinde S‹ZDE lar ise bu iki hal aras›nda bulunurlar. S›v›lar›n bir çok özelli¤inin moleküller aras› çekim kuvvetleri etkindir. Gazlar bulunduklar› kab› doldurabilen ve s›k›flt›r›ld›klar›nda hacmi büyük mikAMAÇLARIMIZ tarda küçülebilen yani bast›r›labilen ve s›k›flt›r›labilen ak›flkan maddelerdir. Bu özelliklerinden dolay› gazlar, yüksek bas›nç alt›nda çelik tüplere doldurularak depolanabilir, boru hatlar›ndan tafl›nabilir ve birbirleriyle kolayl›kla kar›flt›r›larak K ‹ T A P kullan›labilir. S›v›larda ise durum farkl›d›r. S›v›lar içinde bulunduklar› kab›n fleklini al›rlar. S›v› molekülleri aras›ndaki çekim kuvvetleri moleküller aras› boflluklar› düflük düTELEV‹ZYON zeyde tuttuklar›ndan s›v› molekülleri üzerine uygulanan bas›nç artt›r›ld›¤›nda s›v›lar›n hacimleri ölçülebilir büyüklükte de¤iflmez.
N N
‹ N T E R N E “http://www. T Gazlar ve s›v›larla ilgili daha detayl› bilgi için “http://itl.chem.ufl.edu/”, chem1.com/” ve “http://ansiklopedi:turkcebilgi.com/Gaz” adreslerinden yararlanabilirsiniz.
Bas›nç Bas›nç, birim alana uygulanan kuvvettir. Baflka bir deyiflle bas›nç, bir yüzeye uygulanan kuvvetin, o yüzeyin alan›na bölünmesiyle bulunan de¤erdir (Eflitlik 6.1). Bir gaz›n bas›nc›, gaz moleküllerinin kab›n yüzeyine uygulad›¤› kuvvetin kab›n yüzey alan›na bölünmesiyle bulunur. Basınç ( P ) =
Kuvvet ( F ) Alan ( A )
(Eflitlik 6.1)
Uluslararas› birim sisteminde (SI); kuvvet (F) birimi, Newton (N) ve alan (A) birimi ise metrekare (m2)’dir. Birim yüzeydeki kuvvetin yani bas›nc›n birimi ise N m–2’dir. Bununla birlikte bas›nç için en çok tercih edilen birimlerden birisi atmosferdir. 1 atmosfer, 25°C’de 760 mmHg yüksekli¤indeki civa (Hg) kolonunun uygulad›¤› bas›nçt›r. Atmosfer bas›nc› ile ilgili ilk denemeler 1600’lü y›llarda
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
120
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Evangelista Torricelli; 16081647 y›llar› aras›nda yaflam›fl ‹talyan bilim adam›d›r. Hava bas›nc›n› ve sürekli bofllu¤u elde eden ilk bilim adam›d›r.
Evangelista Toriçelli taraf›ndan deniz seviyesinde civa kolonunun yüksekli¤i ölçülerek gerçeklefltirilmifltir. Atmosfer bas›nc›, dünyan›n atmosferi taraf›ndan uygulanan bas›nçt›r. Bir gaz›n bas›nc› çeflitli ayg›tlarla ölçülebilir. Kullan›m› en kolay ayg›tlar manometrelerdir.
S›cakl›k S›cakl›k, termometre ile ölçülen ve herhangi bir derece ile verilen niceliktir. Günlük yaflant›m›zda, Celsius ölçe¤iyle s›cakl›¤›n de¤eri belirtilmektedir. Bunun yan›nda tüm dünyada kabul gören Fahrenheit (°F) ve Kelvin (K) s›cakl›k ölçekleri de vard›r. Buzun erimesinde, s›v› kolondaki yükseklik ile suyun kaynamas› s›ras›ndaki s›v› kolondaki yükseklik 100 eflit parçaya ayr›lm›fl ve suyun kaynama noktas› 100, buzun erime noktas› ise 0 olarak kabul edilmifltir. Ancak s›v›lar›n s›cakl›k ile genleflmeleri do¤rusal de¤ildir. Bunun için ayn› s›cakl›k, farkl› de¤erlerde ölçülebilmektedir. Bugün termometrelerde en çok kullan›lan s›v› civad›r. Bunun yan›nda s›cakl›¤› ölçmek için alkol ve di¤er s›v›larda kullan›lmaktad›r. S›cakl›¤› ölçmek için termometrenin yan›nda günümüzde çok düflük ve çok yüksek s›cakl›klar› ölçmek için elektronik ve optik özellikleri olan dijital termometreler gelifltirilmifltir. SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
Hacim Hacim maddelerin ortak özelliklerindendir. Bir maddenin uzayda kaplad›¤› yere D Ü fi Ü N E L ‹ M hacim denir. Kimyada en çok kullan›lan hacim birimleri santimetreküp (cm3), desimetreküp (dm3) ve metreküp (m3)’dür. Ço¤u zaman dm3 yerine litre (L) kullan›lO R U sisteminde hacim birimi m3’dür. Hacim, ölçülebilen bir büyükmaktad›r. SIS birim lüktür ve hacmin sembolü V ile gösterilir. Cisimlerin hacimleri ölçülüp birbiriyle karfl›laflt›r›labilir. D‹KKAT Kat› maddelerin belirli bir flekli ve hacmi vard›r. S›v› maddelerin ise belirli bir flekilleri yoktur ve bulunduklar› kab›n fleklini al›rlar. Gazlar›n ise belirgin hacimleSIRA S‹ZDE ri ve flekilleri yoktur. Bulunduklar› kaplar›n hacmini ve fleklini al›rlar. Gazlar›n hacimlerinin anlaml› olabilmesi için gaz s›cakl›¤›n›n ve gaza uygulanan bas›nc›n bilinmesi gerekir. Bu koflullar alt›nda miktar› belli olan bir gaz›n hacAMAÇLARIMIZ mi bulunabilir.
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
N N
“Bas›nç, s›cakl›k K ‹ T ve A Phacim” kavramlar› ile ilgili daha fazla bilgi için Erdik ve Sar›kaya (2005)’in “Temel Üniversite Kimyas›” kitab›n› inceleyebilirsiniz.
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE
TELEV‹ZYON
1
Boyle Belli bir ÜRNNEEL T‹ M ‹DNÜTfiEYasas›; miktardaki gaz›n hacmi, sabit s›cakl›kta bas›nçla tersS orant›l› O R U olarak de¤iflir. Robert Boyle; 1627-1691 y›llar› aras›nda yaflam›fl D ‹ Kbilim K A Tadam› olan ‹ngiliz Boyle, modern kimyan›n kurucusu say›labilir. Gazlar üzerindeki çal›flmalar› çok SIRA S‹ZDE önemlidir.
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
SIRA S‹ZDE 730 Torr biriminde verilen bas›nc›; atm, pascal, bar ve N m–2 birimlerine dönüfltürünüz.
BOYLE YASASI: GAZLARIN HACM‹ ÜZER‹NE ‹DNÜTfiEÜRNNE EL ‹TM BASINCIN ETK‹S‹N‹N ‹NCELENMES‹ ‹ngiliz bilim adam› Robert Boyle 1661 y›l›nda gazlarla ilgili yapm›fl oldu¤u çal›flmaO R U havan›n hacmi üzerine sabit s›cakl›kta bas›nc›n etkisini inceleda; belli bir Smiktar mifl ve bas›nc› artt›r›lan gaz›n hacminin de buna ba¤l› olarak azald›¤› ve bu de¤iflmenin belirliD ‹oranlarda oldu¤unu bulmufltur. KKAT 1 k V= V = k × SIRA veya S‹ZDE P P
N N
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
veya P × V = k (n ve T sabit)
(Eflitlik 6.2)
121
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
Burada; V gaz›n hacmi, P gaz›n bas›nc›, n gaz›n miktar›, T ortam s›cakl›¤› Kelvin (K) ve k ise gaz›n s›cakl›¤›na ve miktar›na ba¤l› bir sabittir. Eflitlik (6.2) bas›nç ile hacim aras›nda ters orant› oldu¤unu göstermektedir. Sabit s›cakl›k ve madde miktar›nda bas›nç iki kat›na ç›kar›l›nca hacim yar›ya düflmekte, bas›nç yar›ya düflürüldü¤ünde ise hacim iki kat›na ç›kmaktad›r. P1 × V1 =P2 × V2
veya
P1
P2
=
V2 V1
( n ve T sabit)
(Eflitlik 6.3)
Hacim; litre (L), mililitre (mL), metreküp (m3) ve santimetreküp (cm3) gibi çeflitli birimlerle verilebilir. Benzer flekilde bas›nç için de farkl› birimler kullan›labilir ve bu birimler aras›nda dönüflüm yap›labilir. fiekil 6.1’de bas›nç ve hacim aras›ndaki iliflki gösterilmektedir. fiekilden de görüldü¤ü gibi bas›nç ve hacim aras›nda ters orant› olmas› Eflitlik 6.3’deki tart›flmay› desteklemektedir. fiekil 6.2’de ise bas›nç ve bas›nç×hacim (PV) aras›ndaki grafik sunulmaktad›r. fiekil 6.1 ‹deal bir gaz›n bas›nç-hacim iliflkisi.
Bas›nç (atm)
P1
(n ve T sabit)
P2 V1
Hacim (L)
V2
fiekil 6.2 Belli bir miktar ideal bir gaz›n sabit s›cakl›ktaki PV-P iliflkisi.
P (atm)
P3
P2 P1
PV (atm L)
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
122 AMAÇLARIMIZ
N N
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
ÖRNEK 6.1
‹NTERNET
SIRA S‹ZDE
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
AMAÇLARIMIZ
Sabit s›cakl›kta hacmi ile bas›nc› aras›ndaki iliflki ile ilgili daha fazla bilgi için K ‹ Tgazlar›n A P Mortimer’in (1997) “Modern Üniversite Kimyas›” Çev. T. Alt›nata (Ed.) kitab›n› inceleyebilirsiniz. TELEV‹ZYON
30°C s›cakl›kta 760 mmHg bas›nçta ve 18,24 L hacme sahip olan bir ideal gaz›n s›cakl›k ve madde miktar› de¤iflmeden bas›nç uygulayarak bas›nc› 1900 mmHg’ya ç›kar›l›yor. Buna göre ideal gaz›n son halindeki hacmini hesaplay›n›z. ‹NTERNET
Çözüm: T = 30+273 = 303 K P1 = 760 mmHg V1= 18,24 L P2 = 1900 mmHg V2 = ? L Eflitlik (6.3)’den ideal gaz›n son hacmi;
1 atm × (18, 24 L) (760 mmHg ) × P1 × V1 760 mmHg = P1 × V1 = P2 × V2 ⇒ V2 = = 7, 296 L 1 atm P2 (1900 mmHg ) × 760 mmHg
olarak hesaplan›r. Deney için fiekil 6.3’de verilen ideal gaz deney düzene¤i ve deney s›cakl›¤›n›n denetimi için düzene¤e ba¤lanm›fl termostatl› ve sirkülasyonlu su banyosu kullan›lacakt›r. Deney s›ras›nda düzenekteki ölçüm tüpünde hapsedilmifl miktar› sabit hava için P, V ve T de¤iflkenlerinden biri sabit tutularak di¤er ikisi aras›ndaki iliflki incelenecektir. Deneyde gaz s›cakl›¤›, ölçüm tüpünün ceketine konulmufl bir termometre ile ölçülecektir. Gaz hacmi (V), silindirik ölçüm tüpünün l yüksekli¤i kullan›larak, gaz bas›nc› (P) ise deney düzene¤inin rezervuar kolu (sa¤ kol) ile ölçüm tüpündeki civa seviyeleri aras›ndaki h fark› kullan›larak afla¤›daki eflitlikler yard›m›yla hesaplanacakt›r. l de¤eri mm cinsinden ölçüm tüpünün ucundaki kahverengi k›s›m ile civa seviyesi aras›ndaki farkt›r. Ayr›ca tüpün ucu üretim s›ras›nda yar› küresel olarak sonland›r›lm›fl ve bu k›s›m kahverengiye boyanm›flt›r. Bu k›sm›n hacmi VR olup toplam hacme katk›s› 1,01 cm3 ’dür. Ölçüm tüpünün silindirik k›sm›n›n yar›çap› (r) 5,7 mm’dir. Pa ise deney s›ras›ndaki atmosfer bas›nc›d›r. V = π × r 2 × l + VR
(Eflitlik 6.4)
V = π × (5, 7 mm )2 × ( l mm ) × (10−3 cm 3 mm−3 ) + 1,01 cm 3
V = (l mm) × (0,10207 cm 3 mm−1 ) + 1,01 cm 3
P = Pa + ∆P = Pa + hpg −3
∆P = ( h mm ) × (10
m mm
−1
(Eflitlik 6.5) 3
) × (13, 59 ×10 kg m
−3
∆P = ( h mm ) × (133, 318 × 10−3 kPa mm−1 )
−2
) × (9, 81 m sn
−3
) × (10
kPa kg−1 m sn 2 )
P = ( Pa atm ) × (101, 325 kPa atm−1 ) + ( h mm ) × (133, 318 ×10−3 kPa mm−1 )
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
123
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Boyle Yasas›: Gazlar›n Hacmi Üzerine Bas›nc›n Etkisinin ‹ncelenmesi” deneyi için S O R U afla¤›da listesi verilen kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir.
S O R U
Kimyasallar›n kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› önlemD ‹ K Kgereken AT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
Termometre Cam kalemi Cetvel
Deney Düzene¤i
Sirkülasyonlu su banyosu ‹deal gaz deney setiAMAÇLARIMIZ
D‹KKAT
N N
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
K ‹ T A P
“Boyle Yasas›: Gazlar›n Hacmi Üzerine Bas›nc›n Etkisinin ‹ncelenmesi” deneyi ile ilgili deney düzene¤i fiekil 6.3’de gösterilmektedir. TELEV‹ZYON
SIRA S‹ZDE
ELEV‹ZYON fiekilT 6.3
Mantar t›pa ‹NTERNET
Rezervuar kolu
Gazlar›n hacmi üzerine bas›nc›n etkisinin ‹NTERNET incelenmesi deneyi için tasarlanan deney düzene¤i.
Termostatl› su banyosu
Civa
Deneyin Yap›l›fl›
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
Deneylere bafllamadan önce rezervuar kolundaki mantar t›pa yerinden D ‹ ç›kar›lmal›d›r. KKAT 1. Belirli bir miktar gaz›n sabit s›cakl›kta bas›nç-hacim iliflkisini bulabilmek SIRA S‹ZDE için, ilk önce termostatl› su banyosundan ölçüm tüpünün ceketine pompalanan suyun s›cakl›¤›n›n sabit bir de¤ere gelmesi beklenir ve s›cakl›k sabitlenince bu de¤er gaz›n s›cakl›¤› olarak Çizelge 6.1’in üst k›sm›na yaz›l›r. AMAÇLARIMIZ 2. Sabit s›cakl›kta yap›lacak ilk ölçüm için düzene¤in her iki kolundaki civa seviyesi ayn› oluncaya kadar rezervuar kolu yukar›ya veya afla¤›ya do¤ru hareket ettirilerek ayarlan›r (Civa seviyelerinin eflit olup-olmad›¤›n› daha iyi K ‹ T A P görmek için ka¤›t veya cetvel kullan›labilir.).
N N
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
‹NTERNET
124
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
3. Seviyeler eflitlendikten sonra ölçüm tüpündeki l yüksekli¤i mm cinsinden düzene¤e monte edilmifl cetvel kullan›larak belirlenir ve Çizelge 6.1’e kaydedilir. Bu ölçümde civa seviyeleri ayn› oldu¤undan dolay› h = 0 olur. 4. Ard›ndan ölçüm tüpündeki civa seviyesi yaklafl›k 1 cm yükselecek flekilde rezervuar kolu yukar›ya do¤ru kald›r›l›r, ölçüm tüpündeki gaz›n yüksekli¤i (l) ve civa kollar› aras›ndaki seviye fark› (h) ölçülür ve kaydedilir. 5. Bu ifllem her seferinde ölçüm tüpündeki civa seviyesini yaklafl›k 1 cm yükselterek 8-10 kez tekrar edilir ve sonuçlar Çizelge 6.1’e yaz›l›r. T = ........ K Çizelge 6.1 ‹deal bir gaz›n sabit s›cakl›kta hacimbas›nç iliflkisi ile ilgili elde edilen deneysel veriler
l (mm)
h (mm)
V (cm3)
P (kPa)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Sonuçlar ve Yorum Bu verilere göre; • Her bir ölçüm için gaz›n hacmini (V) cm3 cinsinden ve bas›nc› (P) kPa cinsinden hesaplay›n›z ve sonucunuzu yorumlay›n›z. • Ayn› ifllemleri farkl› s›cakl›klar için tekrar ediniz ve sonucunuzu yorumlay›n›z.
Charles Yasas›; sabit bas›nçtaki belli bir miktardaki gaz›n hacminin s›cakl›k ile orant›l› olarak de¤iflmesidir. Jacques A.C. Charles; 1746-1823 y›llar› aras›nda yaflam›fl Frans›z bilim adam›d›r. Elektrik ve havac›l›k üzerine çal›flm›fl ve 1783 y›l›nda ilk hidrojen balonunu yapm›flt›r. Joseph L. Gay-Lussac; 1778-1850 y›llar› aras›nda yaflam›fl bilim adam›d›r. Endüstriyel kimyan›n geliflmesine büyük katk›s› olmufl, hidrometre ve alkol metreyi bulmufltur. Gazlar üzerine yapm›fl oldu¤u çal›flmalar çok önemlidir.
CHARLES VE GAY-LUSSAC YASALARI: GAZIN SAB‹T BASINÇTA HAC‹M-SICAKLIK VE SAB‹T HAC‹MDE BASINÇ-SICAKLIK ‹L‹fiK‹LER‹N‹N ‹NCELENMES‹ Belli bir miktar gaz›n sabit s›cakl›kta hacminin bas›nca ba¤l›l›¤› anlafl›ld›ktan sonra 1787 y›l›nda Jacques Charles ve 1808 y›l›nda Gay-Lussac birbirlerinden ba¤›ms›z olarak belirli bir miktar gaz›n hacminin sabit bas›nç alt›nda s›cakl›kla do¤rusal olarak de¤iflti¤ini göstermifller. V = k × T veya
V = k ( n ve P sabit ) T
(Eflitlik 6.6)
Burada; V gaz›n hacmi (L), T s›cakl›k (K) ve k bas›nç ve gaz miktar›na ba¤l› bir sabittir. Eflitlik 6.6, s›cakl›k ile hacim aras›nda do¤rusal bir orant› oldu¤unu göstermektedir. Belirli bir miktar gaz›n sabit bas›nçta s›cakl›¤›n›n artt›r›lmas›yla ayn› oranda hacminin de artt›¤› ve s›cakl›k düflürüldü¤ünde ise hacminin düfltü¤ü bulunmufltur. V1 T1
=
V2 T2
veya V1 × T2 = V2 × T1 ( n ve P sabit )
(Eflitlik 6.7)
125
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
Belli bir miktardaki gaz›n hacmi, sabit bas›nç alt›nda mutlak s›cakl›kla orant›l›d›r. Ayn› Boyle yasas›nda oldu¤u gibi Gay-Lussac yasas›na da bir çok gaz uyar. Bir gaz›n Gay-Lussac yasas›na uymas› ideal gaz davran›fl› olarak bilinir. fiekil 6.4’de ideal bir gaz›n sabit bas›nçta, s›cakl›¤› ile hacmi aras›ndaki iliflki görülmektedir. fiekil 6.4 ‹deal bir gaz için sabit bas›nçta s›cakl›k-hacim iliflkisi.
Hacim (L)
V2
V1
T1
T2 S›cakl›k (K)
Yukar›da verilen sabit bas›nçta, s›cakl›k–hacim iliflkisine benzer flekilde belli bir miktar gaz için sabit hacimde bas›nç ile s›cakl›k aras›ndaki iliflki araflt›r›lm›fl ve do¤rusal bir orant› oldu¤u ortaya ç›km›flt›r. P P ∝ T ⇒ P = Sabit × T veya = Sabit ( V ve n sabit ) T Buradan; P1
T1
=
P2
T2
elde edilir.
=
P3
T3
= ............. = Sabit ( V ve n sabit)
(Eflitlik 6.8)
‹deal bir gaz›n 1 molünün 1 atmosfer bas›nçta ve 0°C s›cakl›kta hacmi 22,4 L’dir. Bas›nc›n de¤iflmedi¤ini kabul ederek ideal gaz örne¤inin hacmini, 44,8 L’lik bir hacme ç›karmak için s›cakl›k ne olmal›d›r? Çözüm: n = 1 mol T1 = 0+273 = 273 K P1 = 1 atm V1 = 22,4 L V2 = 44,8 L T2 = ? °C Eflitlik (6.7)’den s›cakl›k; V1 T1
=
V2 T2
⇒ T2 =
olarak bulunur.
V2 × T1 V1
=
44, 8 L × 273 K = T2 = 546 K = 546 – 273 = 273°C 22, 4 L
ÖRNEK 6.2
126
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
2
D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M Deneyde Kimyasal Madde ve Malzemeler D Ü fiKullan›lacak ÜNEL‹M
“Charles ve Gay-Lussac Yasalar›: Gaz›n Sabit Bas›nçta Hacim-S›cakl›k ve Sabit HaS O R U cimde Bas›nç-S›cakl›k ‹liflkilerinin ‹ncelenmesi” deneyi için afla¤›da listesi verilen S O R U kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir.
S O R U S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT D‹KKAT
SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ
SIRAgaz› S‹ZDE 20 g argon (Ar) 20°C’de 1 atmosfer bas›nçta 12 L hacim kaplamaktad›r. Madde miktaSIRA S‹ZDE r› ve hacim sabit kalmak kofluluyla bas›nç 2 atmosfere ç›kar›l›rsa s›cakl›k kaç derece olur?
Kimyasallar›nD ‹kullan›m›nda dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemKKAT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden SIRA S‹ZDE gözden geçiriniz.
NN N N
K ‹ T A P K ‹ T A P
TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON
SIRA S‹ZDE
Termometre AMAÇLARIMIZ Cam kalemi AMAÇLARIMIZ Cetvel
Sirkülasyonlu su banyosu ‹deal gaz deney seti
K ‹ T A P
Deney Düzene¤i K ‹ T A P “Charles ve Gay-Lussac Yasalar›: Gaz›n Sabit Bas›nçta Hacim-S›cakl›k ve Sabit Hacimde Bas›nç-S›cakl›k ‹liflkilerinin ‹ncelenmesi” deneyinde, fiekil 6.3’de daha önTELEV‹ZYON ceden kurulmufl T E L E V ‹ Z olan Y O N düzenek kullan›lacakt›r.
Deneyin Yap›l›fl› ‹NTERNET ‹NTERNET
1. Deneyin ‹ N T E Rbu N E Tbölümünde, termostatl› su banyosu arac›l›¤›yla ölçüm tüpünün ‹ N T E R Ncekete ET d›fl›ndaki farkl› s›cakl›klarda su gönderilerek gaz›n s›cakl›¤› de¤ifltirilir ve bu s›cakl›klarda sabit bas›nçta gaz›n hacmi ve sabit hacimde gaz›n bas›nc› belirlenir. 2. ‹lk önce bafllang›ç s›cakl›¤›ndaki (25°C) düzene¤in her iki kolundaki civa seviyeleri bir önceki deneyde de yap›ld›¤› gibi ayn› seviyeye getirilir ve bir cam kalemi yard›m›yla ölçüm tüpündeki seviye iflaretlenir. 3. Bu ölçüm s›ras›nda h=0’d›r. Bu durumda sabit bas›nç de¤eri deney s›ras›nda Pa de¤eri olup, Çizelge 6.2’in üst k›sm›na yaz›l›r. Daha sonra yukar›da gibi ölçüm tüpündeki l yüksekli¤i belirlenir ve Çizelge 6.2’ye not edilir. (P = ........... mmHg = ........... kPa)
Çizelge 6.2 ‹deal gaz›n sabit bas›nçta hacim ve s›cakl›k de¤erleri
T (K) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
l (mm)
V (cm3)
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
127
4. Ard›ndan termostatl› ve sirkülasyonlu su banyosunun kontrol ünitesinden s›cakl›¤› 7-8 °C yükseltilir ve ölçüm tüpünün ceketine pompalanan suyun s›cakl›¤›n›n sabit bir de¤ere ulaflmas› beklenir. 5. S›cakl›k sabit hale gelince sabit bas›nçta, gaz›n hacmi ve sabit hacimde gaz›n bas›nc› belirlenir. Sabit bas›nçta gaz›n hacmini belirlemek için gaz›n bas›nc›n›n atmosfer bas›nc›na eflit olmas› gerekir. Bunun için civa seviyeleri ayn› oluncaya kadar rezervuar kolu yukar›-afla¤› hareket ettirilir. Civa seviyesi ayn› iken ölçüm tüpündeki gaz›n yüksekli¤ini (l) mm cinsinden belirlenir ve Çizelge 6.2’ye not edilir. 6. Ayn› s›cakl›kta sabit hacimde gaz›n bas›nc›n› belirlemek için, ölçüm tüpündeki civa seviyesi ilk ölçümde iflaretlenen seviyeye ulaflana kadar rezervuar kolu yükseltilir ve civa seviyesi ilk ölçüm seviyesine ulafl›nca iki kolondaki civa seviyelerinin aras›ndaki fark (h) mm cinsinden belirlenir ve Çizelge 6.3’e kaydedilir. 7. Bu ifllemler, s›cakl›k her seferinde 7-8 °C artt›r›larak 8-10 kez tekrar edilir. Elde edilen l ve h de¤erlerini kullanarak çeflitli s›cakl›klarda sabit bas›nçtaki gaz›n hacmi ve sabit hacimdeki gaz›n bas›nc› bulunur. (l = ........... mm ve V = ........... cm3) T (K)
h (mm)
P (kPa)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Sonuçlar ve Yorum 1. ‹deal gaz›n farkl› üç s›cakl›¤› için V-P ve P-P × V grafiklerini çiziniz. 2. ‹deal gaz›n sabit bas›nçtaki V-T grafi¤ini çiziniz. 3. ‹deal gaz›n sabit hacimdeki T-P grafi¤ini çiziniz. Çizdi¤iniz grafiklerden yararlanarak sonuçlar›n›z› yorumlay›n›z.
B‹R GAZIN MOLAR HACM‹N‹N BEL‹RLENMES‹ Bu ünite kapsam›nda önceki konularda bir gaz için dört de¤iflkenden (V, P, T ve n) ikisini sabit tutarak di¤er ikisinin aras›ndaki iliflkinin nas›l oldu¤unu tart›flt›k. fiimdi de belli bir miktar gaz›n hacminin hem bas›nç hem de s›cakl›k de¤iflimi ile nas›l de¤iflti¤ini görelim. Boyle ve Charles yasalar› ayr› ayr› gaz hacminin bas›nca ve s›cakl›¤a ba¤l›l›¤›n› aç›klamaktad›r, dolay›s›yla bu yasalardaki hacim, bas›nç ve s›cakl›k aras›ndaki iliflki matematiksel olarak birlefltirilirse; V = Sabit ×
yaz›labilir.
T P
Çizelge 6.3 ‹deal gaz›n sabit hacimde bas›nç ve s›cakl›k de¤erleri
128
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
P×V = Sabit T P1 × V1 P × V2 P × V3 = 2 = 3 = LLL = Sabit T1 T2 T3
(Eflitlik 6.9)
elde edilir. Son eflitlik Birleflik Gaz Yasas› olarak bilinir. Sonuç olarak; belirli miktardaki bir gaz örne¤inin bas›nc›n›, s›cakl›¤›n› ve hacmini ölçerek, ayn› gaz›n farkl› s›cakl›k ve bas›nçtaki hacmi hesaplanabilir.
ÖRNEK 6.3
Belli bir miktar ideal gaz›n, 1,2 atmosfer bas›nçta ve 0°C’de 10 L hacim kaplamaktad›r. Ayn› miktar gaz›n 25°C’de ve 0,8 atmosfer bas›nçta kaplad›¤› hacmi bulunuz. Çözüm: T1 = 273 K P1 = 1,2 atm V1 = 10 L T2 = 298 K P2 = 0,8 atm V2 = ? L Eflitlik (6.9)’dan hacim;
SIRA S‹ZDE
P1 × V1 T1
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
=
SIRA S‹ZDE P × V1 × T2 (1, 2 atm ) × (10 L) × ( 298 K ) P2 × V2 ⇒ V2 = 1 = ⇒ V2 = 16, 37 L ( 273 K ) × (0, 8 attm ) T1 × P2 T2 D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Bir Gaz›n Molar Hacminin Belirlenmesi” deneyi için afla¤›da listesi verilen kimyaS OveR laboratuvar U sal maddeler malzemeleri gereklidir. Kimyasallar›n dikkat edilmesi gereken noktalar ve al›nmas› gereken önlemD ‹kullan›m›nda KKAT ler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz.
N N
SIRA S‹ZDE
Mg HCl AMAÇLARIMIZ Balon Pipet K ‹ T A P
Erlen Mezür Puar Kauçuk hortum
Deney Düzene¤i TELEV‹ZYON
“Bir Gaz›n Molar Hacminin Belirlenmesi” deneyi ile ilgili düzenek fiekil 6.5’de gösTELEV‹ZYON terilmektedir.
Deneyin Yap›l›fl› ‹NTERNET
1. fiekil‹ N6.5’de T E R N E Tgösterildi¤i gibi deney düzene¤i kurulur. 2. Temiz ve kuru bir erlenin içine yaklafl›k 0,2 g Mg metali konulur ve erlenin a¤z› t›pa ile kapat›l›r. 3. Deney düzene¤i kontrol edildikten sonra B borusundaki k›skaç aç›l›r ve A borusundan hava üfleyerek bir miktar suyun behere gelmesi sa¤lan›r. Ard›ndan k›skaç tekrar kapat›l›r.
129
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
4. Beherdeki su seviyesi ile balondaki su seviyelerinin ayn› olmas› için beher yukar› do¤ru kald›r›l›r. K›sa süreli¤ine k›skaç aç›l›r ve balon içindeki bas›nç atmosfer bas›nc›na eflitlenir ve k›skaç tekrar kapat›l›r. 5. Islak beher, temiz ve kuru bir beherle de¤ifltirilir ve k›skaç aç›l›r. fiekil 6.5 Bir gaz›n molar hacminin belirlenmesi deneyi için tasarlanan deney düzene¤i. A B
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
S O R U
S O R U
‹KKAT K›skaç kapal›yken B borusundan behere suyun akmamas› gerekir. SuDgeliyorsa deney düzene¤inde kaçak vard›r ve deney düzene¤i tekrardan kontrol edilmelidir.
SIRA S‹ZDE
N N
6. fi›r›nga yard›m›yla 6 M’l›k HCl çözeltisi damla damla eklenir. 7. Metalin çevresinde gaz ç›k›fl› bafllar. Bu s›rada asit eklenmesi durdurulur. Ç›kan gaz›n bas›nc›yla erlendeki suyun bir k›sm› behereAMAÇLARIMIZ geçer. HCl eklenmesine denetimli bir flekilde gaz ç›k›fl› olmay›ncaya kadar devam edilir. 8. Tepkime ortam›nda metalin bitmesi ve gaz ç›k›fl›n›n kesilmesi tepkimenin bitti¤ini gösterir. K ‹ T A P 9. Tepkime sonunda beher içerisinde toplanan suyun balondaki su seviyesiyle ayn› olmas› için beher yukar› kald›r›l›r, k›skaç aç›l›r ve sonra iç bas›nç atmosfer bas›nc›na eflit olunca k›skaç kapat›l›r. Beherde Ttoplanan E L E V ‹ Z Y O Nsuyun hacmi ölçülür. 10. Oda s›cakl›¤› ölçülür ve Çizelge 6.4’e kaydedilir. Bu s›cakl›ktaki suyun buhar bas›nc› Çizelge 6.5’den bulunur ve Çizelge 6.4’e kaydedilir. Atmosfer ba‹NTERNET s›nc› kaydedilir. 11. Deney sonucunda elde etti¤iniz tüm verileri Çizelge 6.4’e yaz›n›z. Metalin kütlesi Yer de¤ifltiren suyun hacmi (mL) Oda s›cakl›¤› (°C) Atmosfer bas›nc› (mmHg) Suyun buhar bas›nc› (mmHg)
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
‹NTERNET
Çizelge 6.4 Bir gaz›n molar hacminin belirlenmesi deneyi için elde edilen deneysel veriler
130 Çizelge 6.5 Farkl› s›cakl›klarda suyun buhar bas›nçlar›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
S›cakl›k (°C)
Buhar bas›nc› (mmHg)
S›cakl›k (°C)
Buhar bas›nc› (mmHg)
0
4,58
21
18,64
5
6,54
22
19,83
10
9,21
23
21,07
11
9,84
24
22,38
12
10,52
25
23,76
13
11,23
26
25,21
14
11,99
27
26,74
15
12,79
28
28,35
16
13,63
29
30,04
17
14,53
30
31,82
18
15,48
35
42,18
19
16,48
40
55,32
20
17,54
45
71,88
Sonuçlar ve Yorum Bu verilere göre oluflan hidrojen gaz›n›n; • Hacmini, • Bas›nc›n›, • Mol say›s›n›, • Normal koflullardaki hacmini, • Normal koflullardaki molar hacmini bulunuz. • Deneyde gerçekleflen tepkimeyi yaz›n›z.
UÇUCU B‹R SIVININ MOL KÜTLES‹N‹N BEL‹RLENMES‹ Bu ünite kapsam›nda önceki konularda bir gaz›n bas›nç-hacim, hacim-s›cakl›k aras›ndaki matematiksel ba¤›nt›lar›n› yazarken; hacim, bas›nç, s›cakl›k ve madde miktar› de¤iflkenlerinden ikisini sabit tutup, di¤er ikisi üzerinden ifllem yapm›flt›k. fiimdi ise bu dört de¤iflkeni içeren matematiksel bir ifade türetelim. Boyle Yasas›;
Vα
1 P
(sabit n, T)
Charles Yasas›;
VαΤ PαΤ
(sabit n, P) (sabit n, V)
Avogadro Yasas›;
Vαn
(sabit P, T)
Buradan daha genel bir gaz denklemi oluflturmak için bu iliflkiler birlefltirilerek; V α n×
T P
veya
V = Sabit × n ×
T P
yaz›labilir. E¤er orant› sabiti R ise; V =R×n×
T P
veya
P×V = n×R×T
elde edilir. Bu denkleme ideal gaz denklemi denir.
(Eflitlik 6.10)
131
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
Bu denkleme uygun davran›fl gösteren gazlara ise ideal (mükemmel) gaz denir. Gerçek gazlarda ise moleküller aras›nda itme ve çekme kuvvetleri etkindir. Gerçek gazlar, yüksek s›cakl›k ve düflük bas›nçta ideal gaz davran›fl› gösterirler.
‹deal gazlar; moleküllerinin öz hacimlerinin olmad›¤› ve moleküllerinin aras›nda çekme ve itme kuvvetlerinin bulunmad›¤› kabul edilen gazlard›r.
0°C s›cakl›¤›nda 2,4 L hacim kaplayan 380 mmHg bas›nc›ndaki amonyak gaz›n›n mol say›s›n› hesaplay›n›z.
ÖRNEK 6.4
Çözüm: P = 380 mmHg
V = 2,4 L T = 0°C + 273 = 273 K R = 0,082 L atm mol–1 K–1 n = ? mol Eflitlik (6.10)’dan mol say›s›; PV = n × R × T ⇒ n =
P×V = R×T
1 atm × ( 2, 4 L) (380 mmHg ) × 760 mmHg (0, 082 L atm mol−1 K−1 ) × (273 K )
⇒ n = 0, 054 mol
olarak hesaplan›r. 298 K s›cakl›¤›nda 1,6 g oksijen gaz›n›n bas›nc› 760 mmHg oldu¤una göre gaz›n hacmini SIRA S‹ZDE hesaplay›n›z.
3
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE
‹deal gaz denklemi; hacim (V) ve mol say›s› (n) terimlerini SIRA içerdi¤inden ve mol S‹ZDE say›s› da, kütlenin (m) mol kütlesine (MK) oran› oldu¤undan, yo¤unluk (d) ve mol O R U kütlesini içerecek flekilde yeniden düzenlenebilir. Elde edilen Sdenklem bir gaz›n D Ü fi Ü N E L ‹ M yo¤unlu¤unu; bas›nc›, s›cakl›¤› ve mol kütlesi ile iliflkilendirilebilir. Bir mol gaz›n kütlesi ideal gaz denkleminden ve örne¤in belli bas›nç ve s›cakD‹KKAT S O R U l›ktaki yo¤unlu¤undan hesaplanabilir. Mol sayısı ( n ) =
Kütle m = Mol Kütlesi MK
Kütle m Yoğunluk (d ) = = Hacim V
P×V =n×R×T ⇒ P×V = P × MK =
S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT S O R U
N N N N
SIRA S‹ZDE D ‹ K K A(Eflitlik T 6.11) AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE D‹KKAT AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE
(Eflitlik 6.12) m ×R×T MK
K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ
(Eflitlik 6.13)
P × MK m × R × T ⇒ P × MK = d × R × T ⇒ d = 6.14) T KE L‹E VT ‹ ZAY(Eflitlik OP N R×T V
SIRA S‹ZDEs›v› örne¤i 1 Bir s›v›n›n mol kütlesini belirlemek için yap›lan deneyde, 1,2 g kütlesindeki TELEV‹ZYON ‹ N T E R N 100,0ºC ET L lik bir kapta tamamen buharlafl›ncaya kadar ›s›t›l›yor ve oluflan buhar›n s›cakl›ktaki bas›nc› 1162 Torr olarak ölçülüyor. Bu s›v›n›n mol kütlesini hesaplay›n›z.
T EK L E‹ VT‹ ZAY OPN
4
D Ü fi Ü N E L ‹ M
‹ N T E R Nadresinden ET S›v›larla ilgili olarak “http://tr.wikipedia.org/wiki/S%C4%B1v%C4%B1” de S O R U yararlanabilirsiniz.
AMAÇLARIMIZ
SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON ‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M
‹NTERNET S O R U
D‹KKAT
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ
N N
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
SIRA S‹ZDE
SIRA S‹ZDE
132
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
D Ü fi Ü N E L ‹ M
D Ü fi Ü N E L ‹ M
Deneyde Kullan›lacak Kimyasal Madde ve Malzemeler “Uçucu Bir S›v›n›n Mol Kütlesinin Belirlenmesi” deneyi için afla¤›da listesi verilen S O R U kimyasal maddeler ve laboratuvar malzemeleri gereklidir.
S O R U
D‹KKAT
SIRA S‹ZDE
AMAÇLARIMIZ
D ‹ kullan›m›nda KKAT Kimyasallar›n dikkat edilmesi gereken kurallar ve al›nmas› gereken önlemler ile ilgili olarak Ünite 1’i; laboratuvar malzemeleri ile ilgili olarak da Ünite 2’yi yeniden gözden geçiriniz. SIRA S‹ZDE
N N
K ‹ T A P
Bilinmeyen s›v› Mezür AMAÇLARIMIZ Puar Aluminyum folyo
Beher Balon Pipet
K ‹ T A P
Deney Düzene¤i TELEV‹ZYON
“Uçucu Bir S›v›n›n Mol Kütlesinin Belirlenmesi” deneyi için tasarlanan deney düT E L E6.6’da V ‹ Z Y O Ngösterilmektedir. zene¤i fiekil
fiekil 6.6 Uçucu bir s›v›n›n
‹ Nmol T E Rkütlesinin NET be-
‹NTERNET
lirlenmesi deneyi için kurulan deney düzene¤i. K›skaç Balon
Beher
Is›t›c› ve kar›flt›r›c›
Deneyin Yap›l›fl› 1. Kuru ve temiz 250 mL’lik bir balon al›n›r ve balonun a¤z›n› kapatacak büyüklükte alüminyum folyo kesilir ve balonun a¤z›na kapak yap›l›r ve kapa¤›n ortas› bir i¤ne ile delinir. 2. Balonu ve kapa¤› analitik terazi (Analitik terazi kullan›m› için Ünite 2’ye bak›n›z.) ile 0,001 duyarl›l›kla tart›l›r. 3. Bilinmeyen bir s›v›dan 3 mL kadar al›n›r, balona konulur ve balonun kapa¤› kapat›l›r.
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
133
4. Deney balonunun s›¤aca¤› büyüklükte beher al›n›r ve içine bir miktar su doldurulur. 5. Balon beherin içine yerlefltirilir ve k›skaçla sabitlenir. Beherdeki su ›s›t›l›r ve su kaynarken balondaki s›v› gözlemlenir. 6. S›v›n›n tümü buharlafl›ncaya ve balonun kenarlar›nda yo¤unlaflm›fl damla kalmay›ncaya kadar beklenir. 7. Deney sonland›r›l›r, balon beherden ç›kar›l›r ve so¤umaya b›rak›l›r. So¤uyan balon, içindeki s›v› ve kapakla birlikte tart›l›r. 8. Balonun içine su doldurulur ve bu suyun hacmi ölçülür. Elde edilen tüm deneysel veriler Çizelge 6.6’ya eklenir. Balon ve kapa¤›n›n kütlesi Balon, kapak ve s›v›n›n kütlesi Kaynayan suyun s›cakl›¤› Barometre bas›nc› Balonun hacmi Buhar›n kütlesi Buhar›n N.K.A.’daki hacmi Buhar›n mol say›s› Buhar›n mol kütlesi
Sonuçlar ve Yorum Bu verilere göre; • Buhar›n N.K.A.’daki hacmini, • Buhar›n mol say›s›n›, • Buhar›n mol kütlesini, • Gaz›n molar hacmini hesaplay›n›z.
Çizelge 6.6 Uçucu bir s›v›n›n mol kütlesinin belirlenmesi deneyi için elde edilen deneysel veriler
134
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Özet
N AM A Ç
1
N A M A Ç
2
Bas›nç, s›cakl›k ve hacim terimlerini aç›klamak. Bas›nç, birim alana uygulanan kuvvettir. Bir gaz›n bas›nc›, gaz moleküllerinin kab›n yüzeyine uygulad›¤› kuvvetin, kab›n yüzey alan›na bölünmesiyle bulunur. S›cakl›k, termometre ile ölçülen ve herhangi bir derece ile verilen niceliktir. Günlük yaflant›m›zda Celsius ölçe¤iyle s›cakl›¤›n de¤eri belirtilmektedir. Hacim, maddelerin ortak özelliklerindendir. Bir maddenin uzayda kaplad›¤› bölgeye hacim denir. Boyle, Charles ve Gay-Lussac yasalar›n›n uygulanabilirli¤ini tart›flmak. Boyle Yasas›’na göre; belli bir miktardaki gaz›n hacmi sabit s›cakl›kta bas›nçla ters orant›l› olarak de¤iflir. Boyle yasas›nda, bas›nç ile hacim aras›ndaki iliflki incelenir. Bas›nç ile hacim aras›nda ters orant› oldu¤u ilk defa Boyle taraf›ndan öne sürülmüfltür. Charles Yasas›; sabit bas›nçtaki belli bir miktardaki gaz›n hacminin s›cakl›k ile do¤ru orant›l› olarak de¤iflti¤i fleklinde ifade edilir.
N AM A Ç
3
N A M A Ç
4
Bir gaz›n molar hacmini hesaplamak. Birleflik gaz yasas› yard›m›yla belirli bir miktardaki gaz örne¤inin; bas›nc›n›, s›cakl›¤›n› ve hacmini ölçerek, ayn› gaz›n farkl› s›cakl›k ve bas›nçtaki molar hacmi hesaplanabilir. Uçucu bir s›v›n›n mol kütlesini hesaplamak. ‹deal gaz, moleküllerinin öz hacimlerinin olmad›¤› ve molekülleri aras›nda çekme ve itme kuvvetlerinin bulunmad›¤› kabul edilen gazlard›r. Gerçek gazlarda ise moleküller aras›nda itme ve çekme kuvvetleri etkindir. Gerçek gazlar yüksek s›cakl›k ve düflük bas›nçta ideal gaz davran›fl› gösterirler.
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
135
Kendimizi S›nayal›m 1. 20°C’de 1 mol ideal gaz›n hacmi 24,0 L dir. Buna göre gaz›n bas›nc› mmHg cinsinden afla¤›dakilerden hangisidir? a. 580 mmHg b. 760 mmHg c. 780 mmHg d. 800 mmHg e. 900 mmHg 2. 380 Torr bas›nçta bulunan bir gaz›n bas›nc› afla¤›dakilerden hangisine eflittir? a. 1,15 atm b. 760 mmHg c. 860 bar d. 50663 Pa e. 101325 N m–2 3. 313 K s›cakl›¤›nda belli bir miktar azot gaz›n›n 0,14 gram› 2,24 L hacim kaplamaktad›r. Gaz miktar› ve bas›nc› ayn› kalmak kofluluyla s›cakl›¤›n 273 K olmas› için gaz›n hacmi afla¤›dakilerden hangisi olmal›d›r? a. 1,15 b. 1,53 c. 1,77 d. 1,95 e. 2,13 4. Amonyak gaz›n›n 20°C s›cakl›ktaki hacmi 1,2 L’dir. Sabit bas›nç alt›nda gaz›n hacminin 1,6 L olmas› için s›cakl›k derece cinsinden afla¤›dakilerden hangisine eflit olmal›d›r? a. 117,7 b. 124,5 c. 166,3 d. 171,9 e. 189,4 5. 2,4 g helyum gaz›n›n 25°C ve 2,25 atmosfer bas›nçtaki kaplad›¤› hacim afla¤›dakilerden hangisidir? a. 1,05 b. 3,50 c. 4,75 d. 5,63 e. 6,52
6. 273 K s›cakl›kta ve 1 atmosfer bas›nçta bir gaz›n yo¤unlu¤u 0,179 g L–1’dir. Bu gaz›n ayn› s›cakl›k ve bas›nçta 8,24 L’lik hacminin kütlece miktar› afla¤›dakilerden hangisidir? a. 0,53 g b. 1,05 g c. 1,47 g d. 1,89 g e. 2,11 g 7. 25°C s›cakl›¤›nda 0,5 mol amonyak (NH3) gaz›n›n bas›nc› 1,15 atmosferdir. Ayn› koflullarda amonyak gaz›n›n molar hacmi afla¤›dakilerden hangisidir? a. 21,25 b. 27,06 c. 31,22 d. 40,29 e. 47,23 8. 1,15 atmosfer bas›nçta ve 20°C s›cakl›kta, 0,24 L hacim kaplayan klor gaz›n›n kütlesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. 0,24 b. 0,46 c. 0,69 d. 0,82 e. 1,02 9. Helyum gaz›n›n 310 K s›cakl›¤›nda ve 0,75 atm bas›nçtaki yo¤unlu¤u afla¤›dakilerden hangisidir? a. 0,100 g L–1 b. 0,108 g L–1 c. 0,112 g L–1 d. 0,118 g L–1 e. 0,124 g L–1 10. 25°C’de ve 850 Torr bas›nc›nda olan bir gaz›n yo¤unlu¤u 0,092 g L–1’dir. Bu gaz›n mol kütlesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. 2,01 g mol–1 b. 4,20 g mol–1 c. 16,3 g mol–1 d. 24,0 g mol–1 e. 36,8 g mol–1
136
“
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Yaflam›n ‹çinden
Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›
Karbon Monoksit Zehirlenmesi Karbon monoksit (CO); renksiz, kokusuz, tats›z ve zehirli bir gazd›r. Belirlenebilen bir kokusu olmamas›na karfl›n CO genellikle di¤er gazlar ile kar›flt›r›ld›¤›nda bir kokuya sahip olur. Karbon monoksit do¤al gaz›n tam yanmamas› (yeterli oksijen olmamas›ndan) sonucunda ortaya ç›kmaktad›r. Karbonun tam yanmad›¤› ara yükseltgenme basama¤›ndaki karbon monoksit gaz› indirgendir ve tepkime vermeye yatk›nd›r. Ayr›ca canl›larda solunum s›ras›nda akci¤erlere al›n›rsa oksijenden daha fazla (yaklafl›k 250 kat daha fazla) hemoglobine ba¤lanarak kan ve kalbin oksijensiz kalmas›yla zehirlenmeler sonucu canl›n›n ölümüne sebep olur. Yak›tlardaki karbonun tam yanmamas› sonucu karbon monoksit halinde at›lmas› sa¤l›¤› tehdit ederek ölümlere sebep olmaktad›r. Tam yanma sonucu; C + O2 → CO2 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O tepkimeleri gere¤i karbon dioksit (CO2) oluflur. Tam yanma gerçekleflmedi¤inde ise; C + 1/2O2→ CO CH4 + 3/2O2 → CO + 2H2O C3H8 + 7/2O2 → 3CO + 4H2O tepkimeleri gere¤i karbon dioksit yerine karbon monoksit oluflur. Yukar›da verilen kimyasal tepkimelerle organik yak›tlar›n yanmas› sonucu yanma ortam›nda yeteri kadar oksijen olmazsa, karbon dioksit yerine çok daha zehirli olan karbon monoksit a盤a ç›kar. Ortamda fazla miktarda olan karbon monoksit kandaki hemoglobine ba¤l› oksijen ile yer de¤ifltirir ve böylece kan›n oksijen tafl›mas› engellenir. Son y›llarda karbon monoksit zehirlenmeleri ile ilgili birçok haber ç›km›flt›r. 2008 y›l› Aral›k ay›nda y›lbafl› akflam› Ankara’da meydana gelen “karbon monoksit zehirlenmesi” sonucunda 7 üniversite ö¤rencisi yaflam›n› kaybetmifltir. Bu olay sonunda yetkililer taraf›ndan ö¤rencilerin kald›¤› dairede zehirli ve tam yanmayan gazlar› tahliye etmek için bulunmas› gereken havaland›rma bacas›n›n, baca ile ba¤lant›s›n› sa¤layan borunun delik oldu¤u aç›klanm›flt›r. Ölümlerin nedeninin oldukça zehirli olan ve kandaki hemoglobin molekülüne ba¤lanarak oksijen tafl›mas›n› engelleyen ve do¤al gaz›n yukar›da da de¤inildi¤i gibi tam yanmamas› sonucu oluflan CO gaz› zehirlenmesi oldu¤u da yetkililerce belirtilmifltir.
1. b
Kaynaklar: http://yunus.hacettepe.edu.tr/~dogan/62.html. http://www.karbonmonoksit.com/info.html.
”
2. d 3. d
4. a
5. e
6. c
7. a
8. d
9. d
10. a
Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümünü ve “Uçucu Bir S›v›n›n Mol Kütlesinin Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” bölümünü yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Charles ve Gay-Lussac Yasalar›: Gaz›n Sabit Bas›nçta Hacim-S›cakl›k ve Sabit Hacimde Bas›nç-S›cakl›k ‹liflkisi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Charles ve Gay-Lussac Yasalar›: Gaz›n Sabit Bas›nçta Hacim-S›cakl›k ve Sabit Hacimde Bas›nç-S›cakl›k ‹liflkisi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Charles ve Gay-Lussac Yasalar›: Gaz›n Sabit Bas›nçta Hacim-S›cakl›k ve Sabit Hacimde Bas›nç-S›cakl›k ‹liflkisi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bir Gaz›n Molar Hacminin Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bir Gaz›n Molar Hacminin Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Uçucu Bir S›v›n›n Mol Kütlesinin Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Uçucu Bir S›v›n›n Mol Kütlesinin Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Uçucu Bir S›v›n›n Mol Kütlesinin Belirlenmesi” konusunu yeniden gözden geçiriniz.
6. Ünite - Gazlar ve S›v›lar
137
S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 1 atm P = 730 Torr × 760 Torr
= 0, 96053 atm 1 atm 101325 Pa × P = 730 Torr × 760 Torr 1 atm = 97325, 3 Pa
1 atm 1, 01325 bar × P = 730 Torr × 760 Torr 1 atm
S›ra Sizde 4 V = 1,0 L m = 1,2 g T = 100+273 = 373 K R = 0,082 L atm mol–1 K–1 MK = ? g mol–1 Eflitlik (6.13)’ den mol kütlesi;
1 atm = 1, 53 atm P = 1162 torr × 760 torr
= 0, 97325 bar
MK =
1 atm 101325 N m−2 × P = 730 Torr × 760 Torr 1 atm
=
P = 97325, 3 N m−2
olarak hesaplan›r.
1 mol Ar = 0,5 mol Ar n Ar = (20 g Ar) × 40 g Ar
T1 = 20 + 273 = 293 K V = 12 L
P1 = 1 atm
P2 = 2 atm
T1 = ?
Eflitlik (6.8)’den s›cakl›k; P1
=
P2
T2
⇒ T2 =
P2 × T1 P1
=
( 2 atm ) × ( 293 K ) 1 atm
T2 = 586 K = 586 – 27 73 = 313°C
olarak hesaplan›r. S›ra Sizde 3 P = 760 mmHg m = 1,6 g MK = 32,0 g mol–1 T = 298 K R = 0,082 L atm mol–1 K–1 V=?L Eflitlik (6.13)’den hacim;
Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar Bettelheim, F.A. and Landesberg, J.M. (2000). Laboratory Experiments for General, Organic, and Biochemistry (4th ed.). ABD: Brooks Cole. Bilgiç, O., Ünal, P. ve Gürbüz, E. (1986). Genel Kimya Laboratuvar Teksiri. Eskiflehir: Anadolu Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi Kimya Bölümü Yay›nlar›. Chang, R. (2007). Chemistry (8th ed.). Boston: McGraw-Hill Higher Education. Erdik, E. ve Sar›kaya, Y. (2005). Temel Üniversite Kimyas›. Ankara: Gazi Kitabevi. http://ansiklopedi.turkcebilgi.com/Gaz, Eriflim Tarihi: 04/06/2009. http://itl.chem.ufl.edu/, Eriflim Tarihi: 25/05/2009. http://tr.wikipedia.org/wiki/S%C4%B1v%C4%B1, Eriflim Tarihi: 04/06/2009. http://www.chem1.com/, Eriflim Tarihi: 25/05/2009. Mortimer, C.E. (1997). Temel Üniversite Kimyas›. Çev. T. Alt›nata (Ed.). ‹stanbul: Ça¤layan Kitabevi.
n×R×T P 1 mol O 2 × (0, 082 L attm mol −1 K −1 ) × ( 298 K ) (1, 6 g O 2 ) × 32, 0 g O 2
PV = n × R × T ⇒ V = V=
V = 1, 22 L
bulunur.
(1, 2 g ) × (0, 082 L atm mol−1 K−1 ) × (373 K ) (1, 53 atm ) × (1, 0 L)
MK = 24 g mol−1
S›ra Sizde 2
T1
m×R×T P×V
1 atm (760 mmHg ) × 760 mmHg
7
K‹MYA LABORATUVARI TEKN‹KLER‹
Amaçlar›m›z
N N N N N
Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Kat› ve s›v›lardan çözelti, deriflik çözeltilerden de seyreltik çözelti haz›rlayabilecek, Tuzlar›n çözünürlü¤ünü tayin edebilecek ve s›cakl›¤›n çözünürlü¤e etkisini inceleyebilecek, Asit içeren bir örnekteki asit miktar›n› volumetrik yöntemle tayin edebilecek, Uçucu olmayan bir kat›n›n yaklafl›k mol kütlesini donma noktas› alçalmas› yöntemiyle belirleyebilecek, Spektrofotometrik yöntemle bir tepkimenin denge sabitini hesaplayabileceksiniz.
Anahtar Kavramlar • • • • • • •
Çözelti Çözücü Çözünen Deriflim Çözünürlük Molarite Yüzde deriflim
• • • • • •
Molalite Titrasyon Eflde¤erlik noktas› Kolligatif özellikler Kompleks bileflik Spektrofotometre
‹çerik Haritas›
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Çözeltiler
• ÇÖZELT‹LERLE ‹LG‹L‹ TEMEL KAVRAMLAR • ÇÖZELT‹ HAZIRLAMA DENEY‹ • TUZLARIN ÇÖZÜNÜRLÜ⁄ÜNÜN TAY‹N‹ VE SICAKLI⁄IN ÇÖZÜNÜRLÜ⁄E ETK‹S‹ • AS‹T-BAZ T‹TRASYONU • DONMA NOKTASI ALÇALMASI YÖNTEM‹ ‹LE MOL KÜTLES‹ TAY‹N‹ • SPEKTROFOTOMETR‹K YÖNTEMLE DENGE SAB‹T‹N‹N BEL‹RLENMES‹
Çözeltiler ÇÖZELT‹LERLE ‹LG‹L‹ TEMEL KAVRAMLAR ‹ki veya daha fazla say›da maddenin bir kurala uymaks›z›n biraraya gelerek oluflturdu¤u sisteme kar›fl›m denir. Kar›fl›m› oluflturan her bir maddeye de bileflen ad› verilir. Bileflenler kat›, s›v› veya gaz olabilir. Günlük yaflant›m›zda kulland›¤›m›z eflyalar birer kar›fl›md›r. Çevremizde do¤al olarak gördü¤ümüz maddelerden; hava, su ve toprak birer kar›fl›md›r. Kar›fl›mlar› oluflturan bileflenlerin birbirlerine göre ba¤›l miktarlar› çok farkl› oranlarda olabilir. Kimyac›n›n görevlerinden biri de kar›fl›mlar› oluflturan bu bileflenlerin nicelik ve nitelik olarak kimyasal tayinlerini yapmakt›r. Yo¤unluk, bas›nç, s›cakl›k, deriflim, dielektrik sabiti ve k›r›lma indisi gibi fliddet özelliklerinin çözeltinin her noktas›nda ayn› oldu¤u sistemlere faz denir. Tek fazl› kar›fl›mlara homojen kar›fl›m (çözelti), çok fazl› kar›fl›mlara ise heterojen kar›fl›m ad› verilir. Bu ünite kapsam›nda homojen kar›fl›mlar olan çözeltileri inceleyece¤iz. Çözelti, çözücü ve çözünen diye adland›rd›¤›m›z iki bileflenden oluflur. Çözücü, çözeltinin miktarca fazla olan› ya da fiziksel halini (kat›, s›v› ve gaz) belirleyen bileflenidir. Çözünen ise çözücüye göre az oranda bulunan çözelti bileflenidir. Bu adland›rmalar tamam›yla keyfidir ve baz› durumlarda çözücü olan daha az veya çözünen maddeler aras›ndaki kütlesel oran çok az olabilir. Gaz çözeltileri buna örnek olarak verilebilir. En s›k kulland›¤›m›z çözeltiler s›v› çözeltiler olsa da, kat› ve gaz çözeltiler de bulunmaktad›r. Çizelge 7.1’de çözelti kar›fl›mlar›na baz› örnekler verilmektedir. Çözelti türü
Gaz çözeltiler: Hava Doğal gaz
Sulu Çözeltiler: Sirke Deniz suyu Soda
Katı Çözeltiler: Sarı pirinç Lehim Palladyum-hidrojen
Bileşenler O2, N2 ve diğer gazlar CH4, C2H6 ve diğer gazlar H2O, HC2H3O2 (asetik asit) NaC1, H2O ve diğer bileşenler H2O, CO2, C12H22O11 (şeker) ve diğerleri Cu, Zn Sn, Pb Pd-H2
Homojen kar›fl›mlar çözelti olarak adland›r›l›r. Çözelti, çözücü ve çözünen olmak üzere iki bileflenden oluflur.
Çizelge 7.1 Çözelti kar›fl›mlar›na baz› örnekler
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
140
‹NTERNET
K ‹ T A P
TELEV‹ZYON
Kimya Laboratuvar› Teknikleri
Çözeltilerle‹ N T Eilgili R N E T olarak http://tr.wikipedia.org/wiki/%C3%87%C3%B6zelti http://www.chemtutor.com/solution.htm adreslerinden de yararlanabilirsiniz.
ve
Çözünme Moleküller aras› etkileflimler çözünmede önemli rol oynarlar. Bu etkileflim türleri; iyon-iyon, iyon-dipol, dipol-dipol, indüklenmifl dipol-iyon, indüklenmifl dipol-dipol ve indüklenmifl dipol-indüklenmifl dipol etkileflimi fleklinde s›n›fland›r›l›rlar. Genel Kimya dersi kapsam›nda bu konular ayr›nt›l› olarak incelenecektir. Temel olarak çözünme, bir maddenin baflka bir madde içinde homojen olarak da¤›lmas› fleklinde tan›mlanabilir. Bu da¤›l›mda moleküller aras› etkileflimler rol oynar. Kovalent ba¤l› (apolar) moleküller aras› etkileflim kuvvetleri sadece London kuvvetleri olarak bilinir. ‹yonik ve polar kovalent ba¤lara (polar) sahip moleküller aras›ndaki etkileflimler iyon-iyon, iyon-dipol, dipol-dipol etkileflimleridir. Polar ve apolar moleküller genellikle birbirleriyle kar›flmazlar, yani çözünme olay› çok düflük oranlarda gerçekleflir. Örne¤in; apolar yap›l› karbon tetraklorür, oldukça polar olan su içinde neredeyse hiç çözünmez. Bunun temel sebebi, su molekülleri aras›ndaki etkileflimin çok kuvvetli olmas› nedeniyle apolar yap›l› CCl4 moleküllerinin bu etkileflimleri yenerek su molekülleri aras›na girmeyi baflaramamas›d›r. Su ve CCl4 molekülleri iki ayr› faz halinde kal›r, yo¤unlu¤u daha fazla olan CCl4 alt fazda, su ise üst fazda yer al›r. Apolar yap›l› iyot molekülü karbon tetraklorür ile kar›flt›r›ld›¤›nda, çözünme gerçekleflir. Burada, iyot molekülleri aras›ndaki etkileflim türü CCl4 molekülleri aras›ndaki etkileflim türüne benzer ve enerji bak›m›ndan birbirine yak›nd›r. Böylece, iyot molekülleri CCl4 molekülleri aras›ndaki etkileflimi yenerek CCl4 molekülleri aras›na girmeyi baflar›r ve homojen da¤›l›m gerçekleflir, yani çözünür. ‹yonik ve polar kovalent yap›l› bileflikler polar s›v›larda (su gibi) iyi çözünürler. ‹yonik yap›l› maddelerde iyonlar, polar kovalent yap›l› maddelerde ise oluflmufl dipoller, polar yap›l› su molekülleri ile elektrostatik etkileflime girerek çözünmeyi gerçeklefltirir. Yap›dan ayr›lan iyonlar, çözücü molekülleri ile iyon-dipol etkileflimi sonucu çözücü molekülleri ile çevrilirler. Bu olaya solvatasyon denir. Çözücü su oldu¤unda bu ifllem hidratasyon olarak adland›r›l›r. Çözeltide bulunan bütün iyonlar solvatasyona u¤rar ve böylece çözelti içerisinde k›smen kararl› hale gelirler. Çözünme olay›nda temel olarak iki faktör etkilidir. Birincisi, enerjidir ve çözünme olay›n›n endotermik mi yoksa ekzotermik mi oldu¤unu aç›klar. ‹kincisi, kendili¤inden olan bütün do¤al olaylarda gözlenen düzensizli¤e (entropi) do¤ru olan e¤ilimdir. Kat› halde düzenli bir flekilde dizilmifl molekül veya iyonlar›n, çözünme olay› ile düzeninin bozulmas› sa¤lan›r. Bu nedenle düzensizli¤in artmas› daima çözünme olay›n› destekler ve çözünme ifllemi enerji bak›m›ndan endotermik olsa bile, sistemin düzensizli¤indeki art›fl çözünmeyi artt›r›r.
Çözünürlü¤e Etki Eden Faktörler Çözünürlük, belli bir s›cakl›kta, belirli bir miktar çözücüde ne kadar maddenin çözünebilece¤ini gösteren bir ölçü olarak tan›mlan›r. Maddelerin çözünürlü¤üne etki eden iki ana faktör s›cakl›k ve bas›nçt›r. Bunlar›n yan› s›ra çözünürlü¤ü; ortak iyon, yabanc› iyon, hidrojen iyon deriflimi (pH) ve kompleksleflmede etkiler. S›cakl›¤›n maddelerin çözünürlü¤üne etkisi doymufl bir çözelti haz›rlan›rken al›nan veya verilen ›s›ya ba¤l›d›r.
141
7. Ünite - Çözeltiler
Dengede olan doymufl çözeltinin s›cakl›¤› artt›r›l›rsa denge hangi yöne SIRAkayar? S‹ZDE
1
Ço¤u iyonik bileflikler ›s› alarak çözünür. Is› alarak çözünen maddelerin doyD Ü fi Ü N E L ‹ M gunlu¤a yak›n olduklar›nda çözünürlükleri s›cakl›¤›n artmas›yla artar, fakat pek çok iyonik yap›l› bilefli¤in sonsuz seyreltik çözeltilerinin çözünme ›s›s› ekzotermik S O›s› R Ualarak çözünolsa da, ayn› bilefli¤in doygunlu¤a yak›n çözeltilerinde d›flar›dan me gerçekleflir. Is› alarak çözünen bir madde için çözünürlük dengesi afla¤›daki gibi yaz›labilir. D‹KKAT
Enerji + çözünen + çözücü doymuş çözelti
SIRA S‹ZDE
Saf çözücü ayr›lm›fl çözücü molekülleri Saf çözünen ayr›lm›fl çözünen molekülleri Ayr›lm›fl çözücü + çözünen molekülleri çözelti Saf çözücü + saf çözünen
çözelti
D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U
D‹KKAT
N N
Bu denge için Le Chatelier ilkesi gere¤i s›cakl›¤›n artmas› çözünürlü¤ü artt›r›r, s›cakl›¤›n düflmesi ise çözünürlü¤ü azalt›r. Baz› çözeltiler oluflurken çevreden ›s› al›r (endotermik), baz›lar› da çevreye ›s› AMAÇLARIMIZ verir (ekzotermik). Çözünme entalpisi ∆Hç olarak bilinen bu ›s› kalorimetre kab›yla deneysel olarak ölçülebilir. Çözünme olay›n› basit olarak üç basamakl› bir iflK ‹ T A P birbirinden lem olarak düflünülebilir. Birinci basamakta çözücü moleküllerinin uzaklaflarak çözünen moleküllere yer açmas›d›r ve bu olay enerji gerektirir. ‹kincisi çözünen moleküllerin de çözücünün açt›¤› bu boflluklar› doldurmak için birbirlerinden ayr›lmalar› gerekir. Bu olay da enerji gerektirir. Böylece T E L E V ‹ Z Ybu O Niki aflamada, toplam enerji de¤iflimi s›f›rdan büyük (∆H>0) olur. Son aflamada çözücü ve çözünen molekülleri etkileflerek birbirlerine yaklafl›rlar ve olay s›ras›nda enerji a盤a ç›kar (∆H0 ∆H2>0 ∆H3>1 olmas› tepkimenin sa¤a do¤ru (ürünler taraf›na), K
