Kimya I · 5. Ünite: Gazlar
Kısmi Basınçlar (Dalton Yasası)
Gerçek dünyada gazlar nadiren saf hâlde bulunur: hava, dalgıç tüpleri, solunum gazları ve endüstriyel reaktörler gaz karışımlarıdır. Dalton'un kısmi basınçlar yasası, ideal gaz karışımında her bileşenin kabı tek başına doldurmuş gibi davrandığını ve toplam basıncın bileşenlerin katkılarının toplamı olduğunu söyler. Bu konuda yasayı ideal gaz denkleminden türetecek, mol kesri ile kısmi basınç arasındaki $P_i = X_iP_{top}$ bağıntısını kuracak, su üzerinde toplanan gazların ve solunum gazı karışımlarının hesabını yapacaksın.
Öğrenme hedefleri
- Dalton yasasını ideal gaz denklemini her bileşene ayrı ayrı uygulayarak türetir ve $P_{top} = \sum P_i$ olduğunu gösterir.
- Mol kesri $X_i$ ve kısmi basınç $P_i = X_iP_{top}$ ilişkisini kullanarak bileşen basınçlarını ve karışım bileşimini hesaplar.
- İdeal gazlarda hacimce yüzde, mol yüzdesi ve basınç yüzdesinin eşitliğini gerekçelendirir; kütle yüzdesinden mol kesrine geçer.
- Su üzerinde toplanan gazın kuru gaz basıncını su buharı basıncını çıkararak bulur ve toplanan gazın mol sayısını hesaplar.
- Gaz karışımlarının sabit sıcaklıkta birleştirilmesi ve tepkimeye sokulması durumlarında kısmi ve toplam basınç değişimini hesaplar.
- Solunum gazı örneklerinde (dalış, yükseklik) kısmi basıncın, bileşim yüzdesinden daha belirleyici olduğunu açıklar.
Konu anlatımı
1. Bağlam: Havada Nefes Almak ve Dalış
2. Kısmi Basınç Kavramı ve Dalton Yasası
3. Su Üzerinde Gaz Toplanması
4. Çözümlü Örnekler
5. Tepkime Yoluyla Değişen Karışımlar
6. Simülasyon Yorumu
7. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları
Anahtar terimler
- Kısmi basınç (partial pressure)
- Bir gazın kabı tek başına doldurduğunda yapacağı basınç; $P_i = n_iRT/V$.
- Dalton yasası
- İdeal gaz karışımının toplam basıncı, bileşenlerin kısmi basınçları toplamına eşittir.
- Mol kesri (mole fraction)
- $X_i = n_i/n_{top}$; boyutsuzdur ve toplamı $1$'dir.
- $P_i = X_iP_{top}$
- Kısmi basıncı mol kesriyle toplam basınca bağlayan bağıntı; ideal gazlarda hacim yüzdesi de $X_i$'dir.
- Doygun buhar basıncı
- Bir sıvıyla dengede olan buharın yaptığı basınç; yalnızca sıcaklığa bağlıdır (su için $25\,^\circ\text{C}$'de $23{,}8\,\text{mmHg}$).
- Ortalama mol kütlesi
- Karışım için $\overline{M} = \sum X_iM_i$; havada $\approx 28{,}96\,\text{g/mol}$.
- Su üzerinde gaz toplama
- Suda çözünmeyen gazın ters kapta toplanması; kuru gaz basıncı $P_{top} - P_{\text{H}_2\text{O}}$.
Örnek soru
Toplam basıncı $3{,}00\,\text{atm}$ olan bir gaz karışımı hacimce $\%21$ $\text{O}_2$ içermektedir. $\text{O}_2$'nin kısmi basıncı kaç atm'dir?
- 0,21
- 2,37
- 6,30
- 0,63
- 14,3
Doğru cevap: D
Çözüm
1. İdeal gazda hacim yüzdesi mol kesridir: $X_{\text{O}_2} = 0{,}21$.
2. $P_{\text{O}_2} = X_{\text{O}_2}\,P_{top} = 0{,}21 \times 3{,}00 = $ 0,63 atm.
$2{,}37$ atm, $\text{O}_2$ dışındaki gazların toplam kısmi basıncıdır ($0{,}79 \times 3{,}00$). $0{,}21$ yüzdenin kendisidir, $14{,}3$ ise bölme hatasıdır ($3{,}00/0{,}21$). $6{,}30$ ise yüzdeyi kesre çevirmeyi unutmanın bir biçimidir ($21 \times 3{,}00 = 63$) ve ondalık kayma yapar.