Kimya I · 5. Ünite: Gazlar

İdeal Gaz Denklemi

İdeal gaz denklemi $PV = nRT$, basınç, hacim, sıcaklık ve madde miktarını tek bir bağıntıda toplar ve gazlarla yapılan hemen her nicel hesabın temelidir. Bu konuda denklemi Boyle, Charles ve Avogadro yasalarından türetecek, gaz sabiti $R$'yi farklı birim sistemlerinde elde edecek, molar hacim, yoğunluk ve mol kütlesi hesaplarını yapacak ve gaz hâlindeki ürün ya da girenlerin bulunduğu stokiyometri problemlerini çözeceksin. Birim tutarlılığı ve Kelvin kullanımı bu konunun en kritik disiplinidir.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. 1. Bağlam: Gaz Miktarını Basınçla Tartmak

  2. 2. Denklemin Türetilmesi ve R Gaz Sabiti

  3. 3. Standart Koşullar ve Molar Hacim

  4. 4. Gaz Yoğunluğu ve Mol Kütlesi

  5. 5. Gaz Stokiyometrisi

  6. 6. Çözümlü Örnekler

  7. 7. Grafik Yorumu ve Simülasyon

  8. 8. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları

Anahtar terimler

İdeal gaz (ideal gas)
Moleküllerinin hacmi ihmal edilebilen ve aralarında çekim ya da itme olmayan model gaz; $PV = nRT$'ye uyar.
Evrensel gaz sabiti ($R$)
$PV/(nT)$ oranının gazdan bağımsız değeri; $0{,}082057\,\text{L·atm/(mol·K)} = 8{,}314\,\text{J/(mol·K)}$.
Molar hacim
Bir mol gazın hacmi, $V_m = RT/P$. $0\,^\circ\text{C}$ ve $1\,\text{atm}$'de $22{,}414\,\text{L/mol}$.
STP
Standart sıcaklık ve basınç. Bu konuda $273{,}15\,\text{K}$ ve $1\,\text{atm}$ (IUPAC'ta $1\,\text{bar}$).
Gaz yoğunluğu
$d = PM/(RT)$; $P$ ile doğru, $T$ ile ters orantılı, aynı koşulda $M$ ile orantılı.
Dumas yöntemi
Uçucu bir sıvının buharının hacim, $T$, $P$ ve kütle ölçülerek mol kütlesinin $M = mRT/(PV)$ ile bulunması.
Gaz stokiyometrisi
Tepkime katsayılarını $n = PV/RT$ ile birleştirerek gaz miktarlarını hesaplama.

Örnek soru

$5{,}00\,\text{L}$'lik bir kapta $2{,}00\,\text{atm}$ ve $300\,\text{K}$'de bulunan ideal gaz kaç mol'dür? ($R = 0{,}082057\,\text{L·atm/(mol·K)}$)

  1. 0,0406
  2. 0,406
  3. 2,46
  4. 4,06
  5. 24,6

Doğru cevap: B

Çözüm

1. $PV = nRT$ ⟹ $n = \dfrac{PV}{RT}$.
2. $n = \dfrac{2{,}00 \times 5{,}00}{0{,}082057 \times 300} = \dfrac{10{,}0}{24{,}62} =$ 0,406 mol.
$2{,}46$ değeri $RT/(PV)$ oranını (ters çevirme) verir; $24{,}6$ ise $RT$ çarpımının kendisidir. $\text{L·atm}$ birimine uygun $R$ ile hesap yapıldığından doğrudan sonuç mol cinsinden çıkar.

Kimya I: tüm konular