Kimya I · 3. Ünite: Stokiyometri
Bileşiklerin Kütlece Yüzde Bileşimi
Bir bileşiğin formülü, hangi elementten kaç atom içerdiğini söyler; terazi ise gram okur. Kütlece yüzde bileşim (percent composition by mass), bu iki bilgiyi birbirine çeviren hesaptır: formülden yüzdelere ve yüzdelerden formüle. Bu konuda sabit oranlar yasasının neden yüzde bileşimi bir "parmak izi" yaptığını, formülden yüzde ve yüzdeden basit formül hesaplarını, molar kütleyle molekül formülüne geçişi ve yanma analizinin türetilişini öğreneceksin. Sonunda saf bir bileşiğin ya da cevher ve gübre gibi bir karışımın element içeriğini, ayrıca bilinmeyen bir bileşiğin formülünü deneysel veriden bulabileceksin.
Öğrenme hedefleri
- Verilen formülden her elementin kütlece yüzdesini ve verilen kütledeki örnekte bulunan element kütlesini hesaplar.
- Sabit oranlar ve katlı oranlar yasalarını yüzde bileşim verisiyle açıklar; aynı elementlerin farklı bileşiklerini karşılaştırır.
- Yüzde bileşimden mol oranlarını bulup tam sayıya ulaştırarak basit (en basit) formülü belirler; 1,5 ve 1,33 gibi oranları doğru çarpanla düzeltir.
- Molar kütle verildiğinde $n=M_{\text{molekül}}/M_{\text{basit}}$ ile molekül formülünü bulur.
- Yanma analizi verisinden ($\text{CO}_2$ ve $\text{H}_2\text{O}$ kütleleri) C, H ve farkla O kütlelerini hesaplayıp basit formül çıkarır.
- Hidratlarda, gübrelerde ve cevherlerde yüzde bileşim hesabını saflık ve karşılaştırma bağlamında uygular.
Konu anlatımı
1. Bağlam: Sabit Oranlar Yasası
2. Formülden Kütlece Yüzde: Türetme ve Hesap
3. Yüzde Bileşimden Basit Formül
4. Molekül Formülü: Molar Kütle Bilgisiyle
5. Yanma Analizi: C, H, O İçeren Bileşiklerde
6. Katlı Oranlar, Tablo Yorumu ve Simülasyonda Deneyler
7. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
8. Özet ve Bağlantılar
Anahtar terimler
- Kütlece yüzde bileşim
- Bir bileşikteki her elementin kütlesinin bileşiğin toplam kütlesine yüzde oranı.
- Sabit oranlar yasası
- Bir bileşikte elementlerin kütlece oranı kaynağa bağlı olmaksızın sabittir (Proust).
- Katlı oranlar yasası
- İki element birden çok bileşik yaparsa, birinin sabit kütlesiyle birleşen diğerinin kütleleri küçük tam sayı oranındadır (Dalton).
- Basit (en basit) formül
- Bileşikteki atomların en küçük tam sayı oranını gösteren formül.
- Molekül formülü
- Bir molekülde gerçek atom sayılarını veren formül; basit formülün tam sayı katıdır.
- Yanma analizi
- Örneği yakıp oluşan $\text{CO}_2$ ve $\text{H}_2\text{O}$ kütlelerinden C ve H miktarını bulma yöntemi.
- Hidrat
- Kristal yapısında belirli sayıda su molekülü bulunduran tuz (ör. $\text{CuSO}_4\cdot5\text{H}_2\text{O}$).
- Mol oranı
- Formülde atom sayılarının oranı; kütleyi atom kütlesine bölerek elde edilir.
Örnek soru
Amonyum nitrat $\text{N}\text{H}_{4}\text{N}\text{O}_{3}$ bir gübredir. Kütlece yüzde azot oranı kaçtır? (H = 1,008; N = 14,01; O = 16,00 g/mol)
- $\%17{,}5$
- $\%35{,}0$
- $\%22{,}2$
- $\%70{,}0$
- $\%28{,}0$
Doğru cevap: B
Çözüm
1. Molar kütle: $M=2(14{,}01)+4(1{,}008)+3(16{,}00)=80{,}05$ g/mol.
2. Formülde $2$ azot atomu vardır: $m_\text{N}=28{,}02$ g/mol.
3. $\%\text{N}=\dfrac{28{,}02}{80{,}05}\times100=35{,}0\%$.
Sonuç: $\%35{,}0$. $\%17{,}5$ yalnızca bir azot atomunu sayar; $\%22{,}2$ atom sayısı oranıdır ($2/9$) ve kütleyi dikkate almaz; $28{,}0$ azotun kütlesidir (g/mol), yüzde değildir; $\%70{,}0$ ise payı $4$ ile çarpar.