Alper Şahin
Ana Sayfa
Kimya
=> Temel Kavramlar
=> Atomun Yapısı
=> Kimyasal Bağlanma
=> Bileşikler ve Mol Kavramı
=> Kimyasal Reaksiyonlar ve Hesaplamalar
=> Gazlar
=> Maddenin Yoğun Hali (Sıvılar ve Katılar)
İletişim
Link listesi
Slaytlar
 

Kimyasal Reaksiyonlar ve Hesaplamalar

1. Giriş
Maddenin özelliklerinin ve bileşiminin değişmesine neden olan değişmelerin
kimyasal değişmeler olduğunu öğrendiniz. Bir kimyasal değişime sebep olan
olay ise "kimyasal reaksiyon" olarak adlandırılır. Doğal gazın, odunun, alkolün
yanması, sütün ekşimesi, demirin paslanması, çinkonun asitte çözünmesi gibi
olaylar gözlediğimiz kimyasal reaksiyon örnekleridir. Milyonlarca farklı kimyasal
reaksiyon vardır. Ancak bunların hepsi, çok az sayıdaki ana reaksiyon türlerinden
veya gruplarından birine girerler. Kimyacılar, kimyasal reaksiyonları ortak bir dille
ifade etmek için standart bir yol izlerler.
Bu ünitede önce, kimyasal reaksiyonların formülleri ve sembolleri kullanarak
kimyasal denklemlerle nasıl gösterildiklerini ve ardından kimyasal denklemlerin
denkleştirilmelerini öğreneceğiz. Kimyasal hesaplamalar (stokiyometri) konusunda
ise reaksiyona girenler (reaktantlar) ile reaksiyondan çıkan maddeler
(ürünler) arasındaki sayısal ilişkileri açıklayarak kimyasal hesaplamaların nasıl
yapılacağını göreceğiz.
2. Kimyasal Reaksiyonlar ve Kimyasal Denklemler
Kimyasal reaksiyonlar; iki veya daha fazla maddenin birbirleri ile etkileşerek kendi özelliklerini
kaybedip, yeni özellikte madde veya maddeler oluşturmasıdır.
Bir kimyasal reaksiyon "kimyasal bağların kırılması ve yeni bağların oluşumu"
ile meydana gelir. Bunun için atomların veya moleküllerin bağları kırmaya ve yeni
bağlar yapmaya yetecek enerji ile birbirleriyle etkileşmeleri gerekir.
Bir kimyasal reaksiyon süresince atomlar kendi aralarında yeniden düzenlenerek
yeni bileşimler meydana getirirler.
Örneğin hidrojen gazı ile oksijen gazının reaksiyonundan su oluşmasını top ve
çubuk modeli ile göstererek (Şekil 5.1) bu durumu açıklayalım.

Burada şekilden de görüldüğü gibi hidrojen ve oksijen molekülleri arasındaki eski
bağlar (H — H ve O = O) koparken, hidrojen ve oksijen atomları arasında yeni
bağlar oluşmaktadır. Sonuçta ise, hidrojen ve oksijen özelliklerini kaybedip farklı
özellikte olan su oluşmaktadır.
Kimyasal reaksiyonları kısaca ifade edebilmek için, kimyasal formüller ve semboller
kullanılarak kimyasal denklemler yazılır.
Yukarıdaki hidrojen ve oksijen gazlarının su oluşturmak üzere reaksiyona girmelerini
kimyasal denklemle ifade etmeye çalışacak olursak, bu reaksiyon

olarak yazılabilir. Burada artı (+) işareti "ile reaksiyona girer" ok
işareti "oluşturur" (reaksiyon sağa doğru ilerler) anlamını taşırlar.
Buna göre yazılan sembolik ifade, "Moleküler hidrojen ile moleküler oksijen su oluşturmak
üzere reaksiyona girerler." cümlesi ile okunur.
Yukarıdaki denklem tam bir ifade değildir! Neden?
Çünkü ok işaretinin sol tarafında iki oksijen atomu varken, ok işaretinin sağ
tarafında bir oksijen atomu vardır.
Bir kimyasal reaksiyonda atomların yoktan var edilmediğini ve var olan atomların
yok olmadığını kabul ederiz. Yani atomlar sadece eşlerini değiştirirler. Bu kabulü
açıklayan temel kanıt, kapalı bir kapta yapılan bir kimyasal reaksiyonda kütlece
herhangi bir değişikliğin olmamasıdır. Kimyasal bir reaksiyon sırasında kütlenin
korunması, "Kütlenin Korunumu Yasası" olarak ifade edilir.
Kütlenin Korunumu Yasasına göre, yazılan denklemdeki ok işaretinin her iki tarafında
(yani reaksiyondan önce ve reaksiyon sona erdikten sonra), her atomdan
aynı sayıda yer alması gerekir. Buna göre bu ifadeyi, H2 ve H2 O 'nun önüne
uygun katsayı (burada 2) koyarak denkleştirebiliriz. [Denklem denkleştirme konusu
ünitede ilerledikçe (2.1) ayrıntılı olarak anlatılmıştır.]

Bu denkleştirilmiş kimyasal denklem "İki hidrojen molekülü, bir oksijen molekülü
ile reaksiyona girerek iki su molekülü oluşturur." cümlesi olarak okunur.
Molekül sayıları oranının, mol sayıları oranına eşit olduğu düşünülecek olursa,
alternatif olarak denklem şöyle de okunabilir:
"İki mol hidrojen molekülü, bir mol oksijen molekülü ile reaksiyona girerek iki mol
su molekülü oluşturur."
Bu maddelerin her birinin mol kütlelerini de bildiğimize göre bu denklemi, mol
kütleleri cinsinden de ifade edebiliriz.
4.04 gram H2 ile 32.00 gram O2 reaksiyona girerek 36.04 gram H2 O oluşturur.
Bu üç ifade şekli aşağıdaki gibi özetlenebilir:

Yukarıdaki denklemde H2 ve O2 "reaktantlar", H2 O ise "ürün" olarak adlandırılırlar.
Bir kimyasal reaksiyonda başlangıç maddesi "reaktant", kimyasal reaksiyonun sonucu
olarak oluşan madde "ürün" olarak tanımlanır. Bir kimyasal reaksiyonun kısaca ifadesi
olan bir kimyasal denklemde reaktantlar ok işaretinin soluna, ürünler ise sağına gelecek
şekilde yazılırlar.

Kimyasal denklemlerin yazılmalarında şu hususlara dikkat etmelidir:
• Kimyasal reaksiyonlarda, reaktantlar ve ürünler katı, sıvı veya gaz halinde
olabilirler. Bu fiziksel haller, kimyasal denklemde formüllerden sonra parantez
içinde yazılan k, s, g harfleriyle belirtilir. Buna göre, katı potasyum klorat
(KClO3 ) tan oksijen (O2) gazının elde edildiği reaksiyon denklemi, aşağıdaki
şekilde yazılabilir.

• Katı potasyum klorat'ın ısıl bozunma reaksiyonu katalizör görevi üstlenen
mangan dioksit eşliğinde yürütülürse, daha kısa sürede gerçekleşir. Bu duruma
ilişkin koşullar, denklemdeki okun altında ve üstünde belirtilir. Genel anlamda
ısıtma işlemi "delta" sözcüğü veya "Ä" sembolu ile belirtilir. Isıtmanın
gerçekleştiği sıcaklığın kesin bilinmesi gereken durumlarda ise, "°C"
veya "°K" cinsinden sıcaklık belirtilir. Benzer şekilde, okun üstüne (veya altına)
"katalizör" sözcüğünün veya formülünün yazılması da, reaksiyonun "katalize
koşullarda" yürüdüğünü ifade eder. Buna göre potasyum klorat'ın
(KClO3) katalizör olarak mangan dioksit (MnO2 ) varlığında yürüyen ısıl
bozunma reaksiyonu, aşağıdaki gibi ifade edilmelidir.

veya

Çözümlü Soru 1
Hidrojen (H2) ve azot (N2) gazlarından, amonyak (NH3 ) gazı elde etmek
için katalizör (Fe + KAlO2 ) kullanılır ve reaksiyonda sıcaklık 500°C, basınç
ise, 1000 atmosfer olmalıdır. Buna göre reaksiyon denklemini yazınız.
Cevap

Burada reaksiyon koşulları okun üzerinde belirtilmiştir.
• Kimyasal denklemler, bir takım fiziksel olayları göstermek üzere de yazılabilir.
Örneğin suyun donması ve buharlaşması

şeklinde gösterilebilir.
• Kimyasal denklemlerde, reaktantların ve ürünlerin fiziksel hallerinin belirtilmesi
deney yaparken oldukça yararlıdır. Örneğin potasyum bromür (KBr)
ile gümüş nitrat (AgNO3) reaksiyona girdiğinde, katı gümüş bromür (AgBr)
oluşturmasına ilişkin reaksiyon denklemini yazalım.

Bu nedenle herhangi bir kişi katı potasyum bromür ile katı gümüş nitratı
karıştırarak bu reaksiyonu gerçekleştirmeye uğraşabilir. Oysa katı KBr ve
AgNO3 karıştırıldığında, ya çok yavaş veya hiç reaksiyona girmeyecektir.
Bu durumu mikroskopik seviyede gözden geçirecek olursak, gümüş bromür
oluşumu için Ag+ ve Br- iyonlarının oluşmalarının ve biraraya gelmelerinin
gerekli olduğunu vurgulayabiliriz. Aynı reaksiyona ilişkin denklemi suda
iyonlarına ayrışmış halde, yani

iyon denklemi şeklinde de yazılır. Burada Ag+ ve Br- iyonları kimyasal
değişikliğe uğrayıp AgBr katısı olarak çökerken K+ ve NO3 - iyonları
kimyasal değişikliğe uğramamaktadırlar. Buna göre net reaksiyonu ifade etmek
üzere, aşağıdaki denklem yeterli olur.

Laboratuarda bir kimyasal reaksiyonu gerçekleştirmek ve bununla ilgili denklemi
yazmak istediğimizi düşünelim. Bunu nasıl yapabiliriz?
Reaktantları ve özelliklerini bilebiliriz ve kimyasal formüllerini yazabiliriz. Ancak
ürünleri ve özelliklerini bilmek biraz daha güç olabilir. Basit reaksiyonlarda
ürünü yazabilmek daha kolaydır. Karmaşık reaksiyonlarda ise üç veya daha fazla
ürün olabilir ve özel bileşiklerin varlığını test etmek gerekebilir. Bu bakımdan bize
yardımcı olacak ilave bilgiler gerekebilir. İleriki ünitelerde daha ayrıntılı olarak
açıklanacağı gibi, reaktantların tipini bilmek genellikle hangi ürünlerin oluşacağını
bilebilmemizi sağlayabilir. Örneğin asit-baz, çökelme, redoks gibi temel reaksiyon
türlerinde, ürünlerin önceden tahmini mümkündür.
Ayrıca reaksiyon süresince gözlem yaparak reaksiyon hakkında bilgi edinebilir
ve reaksiyonun gerçekleşip gerçekleşmediğine karar verebiliriz. Bu gözlemler;
gaz çıkışı, renk değişimi, çözeltide katı madde oluşumu, ısı değişimi gibi olaylardır.
(Bazı reaksiyonlarda bu gibi olaylar gözlenmeyebilir, ürün oluşup oluşmadığını
anlamak için reaksiyon karışımının ayrıntılı analizi gerekebilir.)
Reaktantları ve ürünleri tanımladıktan sonra, artık onları formülleri ile doğru bir
sırada yazabiliriz. Burada yazdığımız kimyasal reaksiyon denklemi genellikle
denkleştirilmemiştir, yani denklemin her iki tarafından atom sayıları eşit olmayabilir.
Atomların yoktan var olmadığını veya varken yok olmadığını biliyoruz. Bu durumda, yazılan
reaksiyon denkleminin uygun katsayılar kullanarak denkleştirmemiz gerekecektir.
Şimdi reaksiyon denkleminin nasıl denkleştirileceğini görelim.
2.1. Kimyasal Denklemlerin Denkleştirilmeleri
Bir kimyasal reaksiyon denkleminde; reaksiyona giren ve çıkan atom sayılarının, (reaktantların
veya ürünlerin) önüne uygun katsayılar yazılarak eşitlenmesine "denkleştirme"
işlemi denir.
Bu işlem yapılırken asla formül değiştirilmez. Basit reaksiyonlar denkleme bakılarak
kolayca denkleştirilebilir. Örneğin, azot ve hidrojen gazlarının birleşerek
amonyak oluşturduğu reaksiyon denklemini denkleştirelim:

Yukarıdaki denklemde; reaktantlarda iki azot atomu (N2 molekülünde), üründe
ise bir azot atomu (NH3 molekülünde) görülmektedir. NH3 formülünün önüne
2 katsayısı yazılarak azot atom sayısı denkleştirilir. Bu durumda üründe 6 hidrojen
atomu (2NH3 şeklinde), reaktantlarda ise 2 hidrojen atomu (H2 molekülünde)
yer alır. Hidrojen atom sayılarını denkleştirmek üzere H2 formülünün
önüne 3 katsayısı yazılır. Buna göre,

şeklinde denkleştirilmiş denklem yazılır.
Kimyasal denklemleri denkleştirmek amacıyla, reaktant veya ürün formüllerindeki alt
indislerin olmaları gerekenden farklı bir sayı ile ifade edilmelerinden kaçınılmalıdır. Örneğin
azot ve hidrojen gazlarının birleşerek amonyak oluşturmalarına ilişkin reaksiyonun
denklemi, aşağıdaki gibi ifade edilemez.

Bu ifade denkleşmiş olmasına rağmen doğru değildir. Zira söz konusu reaksiyonun
ürününü amonyak (NH3) olduğundan, reaksiyonda N2 H2 oluşumundan
söz edilemez.
Denkleştirilmiş denklemlerde, reaktant ve ürünlerin gerçek durumunu (atomik, moleküler,
iyonik) belirtmek gereklidir. Örneğin amonyak oluşumuna ilişkin reaksiyon aşağıdaki
gibi ifade edilemez.

Çünkü bu reaksiyon; azot ve hidrojen atomları arasındaki reaksiyonu göstermekte,
gerçek başlangıç maddeleri olan N2 ve H2 moleküllerini göstermemektedir.
Yukarıda konu edilen amonyak oluşumuna ilişkin reaksiyonun denklemini deneme-
yanılma yolu ile denkleştirmeye çalıştık. Bu yöntemde deneme ile uygun katsayılar
bulununcaya kadar "deneme-yanılma" yapılır. Ancak bazı kimyasal denklemlerin
denkleştirilmesi buradaki gibi kolay olmayabilir. Elementler herhangi
bir sıra ile denkleştirilirken, formül bir katsayı ile çarpıldığında formüldeki diğer
elementlerin de denklikleri bozulabilir. Bu bakımdan deneme-yanılma işlemini en
aza indirebilmek için aşağıdaki iki öneriyi uygulamak yararlı olabilir:
• Denklemin her iki tarafında, girdiği formül sayısı en az olan elementi öncelikle
denkleştiriniz.
• Denklemin her iki tarafında girdiği formül sayısı en çok olan elementi en
son denkleştiriniz.
Çözümlü Soru 2
Etan (C2H6 ) 'ın oksijen (O2 ) 'le yanarak, karbon dioksit (CO2 ) ve su (H2O)
oluşturmasına ilişkin denkleştirilmiş kimyasal denklem nasıl yazılır?
Cevap
• Öncelikle reaksiyonun kimyasal denklemi aşağıdaki gibi yazılır.

• Bu ifadede C ve H "iki formülde" ve O, "üç formülde" yer aldığından,
öncelikle C ve H atom sayıları denkleştirilir.
• Karbon sayısını denkleştirmek üzere CO2 formülünün önüne 2 katsayısı,
H sayısını denkleştirmek üzere de H2 O formülünün önüne 3 katsayısı
yazılır.

• Şimdi sadece O denkleşmeden kalmıştır. Sağ tarafta yedi O atomu olduğundan,
O2 'nin önüne 7/2 katsayısı yazılır. Sonuçta denkleştirilmiş denklem,
ortaya çıkar.

Reaktantlarda ve ürünlerde yer alan her bir elementin atomlarını sayarak
denkleştirilmiş denklemi kontrol edelim.

Yukarıdaki denkleştirilmiş denklemde, kesirli katsayı (7/2) kullandık. Kesirli
katsayıların kullanılması kabul edilebilir, ancak genelde uygun bir sayı
ile denklemi çarparak, kesirli sayıdan kurtulmak istenir.
Bir kimyasal denklemin tüm katsayılarını aynı sayı ile çarpmak ya da bölmek atomların
denkliklerini bozmaz.
Buna göre, aşağıdaki şekilde söz konusu denklemi 2 ile çarparak, 7/2 kesirli sayısı,
tam sayıya dönüştürülür.

Denkleştirilmiş denklemi kontrol edelim:

Çözümlü Soru 3
Aşağıdaki reaksiyona ilişkin denkleştirilmiş denklem nasıl yazılmalıdır?

Cevap
 
2.2. Denkleştirilmiş Denklem Katsayılarının Yorumu
Bilindiği gibi, elementin en küçük birimi atom, bileşiğin en küçük birimi ise moleküldür.
Buna göre, atom ve moleküller maddenin en küçük parçacıkları olup, bir kimyasal
denklemdeki maddenin miktarlarının belirtilmesinde birim olarak kullanılabilirler.
Örneğin azot ve hidrojen gazlarının reaksiyonundan amonyak gazı oluşumu reaksiyonunu
ele alalım.

Denkleştirilmiş denkleme göre, 1 tane N2 molekülü ile, 3 tane H2 molekülü reaksiyona
girmekte ve 2 tane NH3 molekülü oluşmaktadır. Reaksiyona farklı miktarlarda
azot ve hidrojen girseydi oluşan amonyak da ona bağlı olurdu. Örneğin 2
molekül N2 ile 6 molekül H2 'nin reaksiyonundan 4 molekül amonyak oluşur.
Anlaşılacağı gibi reaksiyona giren N2 ve H2 'nin sayıları arttıkça oluşan NH3
'ığın sayısı da aynı oranda artar. Bu artış oranları denklem katsayıları ile orantılıdır.
Denklemdeki katsayılar atom veya molekül sayılarını belirtir, ancak tahmin edileceği
gibi, reaksiyonlarda sadece birkaç atom veya molekül yer almaz. Çok küçük miktardaki maddelerle
yapılan deneylerde bile çok fazla sayıda atom veya molekül reaksiyona girer.
Bilindiği gibi kimyacılar çok büyük sayılarla uğraşmamak için 6.02 x 1023 taneciği, "1
mol" olarak tanımlamışlardır.
Buna göre yukarıdaki denklemi tekrar ifade edecek olursak;

şeklinde yazabiliriz. Buradan "1 mol N2 'un, 3 mol H2 ile reaksiyonundan 2 mol
amonyak oluşur" ifadesini kullanabiliriz.
Buna göre, denkleştirilmiş denklem katsayılarının, reaktantların ve ürünlerin tanecik
sayıları (atom, molekül) veya mol sayıları arasındaki ilişkiyi göstermelerine karşın,
maddelerin kütleleri arasındaki oranı göstermediklerini belirtmeliyiz.
Bu durumda "1 gram N2 ile 3 gram H2 'nin reaksiyonundan 2 gram NH3 oluşur" ifadesi
kesinlikle yanlıştır. Kütle ile ifade edilecek doğru yorum ise "28 gram N2 ile 6
gram H2 'nin reaksiyonundan 34 gram NH3 oluşur" şeklinde olmalıdır.
Öte yandan reaktantların ve ürünlerin gaz halinde olduğu reaksiyonlarda katsayılar
yukarıdaki ifadelerden farklı olarak "hacim" ile ifade edilebilir. Zira gazlar konusunda ayrıntılı
olarak görüleceği gibi, ideal gazlarla ilgili PV = nRT bağıntısı dikkate alındığında;
basıncı (P) ve sıcaklığı (T) aynı olan gazlar için hacim (V) ile mol sayısı (n) doğru
orantılıdır.
Buna göre, denkleştirilmiş denklemdeki katsayılar aynı zamanda hacimler arasındaki
oranı da belirtir. Yukarıdaki denklemde maddeler gaz halinde olduğuna göre,
katsayıları hacim olarak "Aynı sıcaklık ve basınç şartlarında, 1 hacim N2 ile 3 hacim
H2 'nin reaksiyonundan 2 hacim NH3 oluşur." şeklinde ifade edebiliriz.
Çözümlü Soru 4
Aşağıdaki denklemde katsayıları hacim olarak ifade edebilir miyiz?

Cevap
Denklemde Cl2 haricindeki maddeler gaz halinde olmadığı için, denklem katsayılarını
hacim olarak düşünemeyiz.
Özetle denkleştirilmiş bir denklemin katsayıları arasındaki oranın, reaktantların
ve ürünlerin
Atom ve molekül sayıları arasındaki oranı,
Mol sayıları arasındaki oranı,
Gazların aynı koşullardaki hacim oranını
doğrudan gösterdiğini belirtebiliriz. Katsayıların bu şekilde ayrıntılı olarak açıklanmaları,
bir sonraki bölümde öğreneceğimiz kimyasal hesaplamaların, daha kolay
kavranmasına yardımcı olacaktır.
3. Kimyasal Denklemlere Dayanan Hesaplamalar
Bu bölümde; daha önceki bölümlerde gördüğümüz denkleştirilmiş denklemler
ve mol sayısı kavramlarını birleştirerek, kimyasal hesaplamaların nasıl yapıldığını
göreceğiz.
Hepimiz hidrojenin oksijen ile reaksiyona girdiğini biliyoruz. Bu bizim reaksiyon
hakkındaki nitel (kalitatif) bilgimizdir. Belli miktardaki hidrojen ve oksijenden ne
kadar su elde edileceği konusu da, reaksiyon hakkındaki nicel (kantitatif) bilgimizin
bir kısmıdır. Bir kimyasal reaksiyonda, reaktantlar ve ürünler arasındaki
kütle bağıntısı, reaksiyonun stokiyometrisi* ile ilgilidir. Bu reaksiyonu nicel
(kantitatif) yorumlayabilmek için molar kütle ve mol kavramı bilgilerine gereksinim
vardır. Çoğu stokiyometrik hesaplamalarda temel soru; "Bir reaksiyonda başlangıç
maddelerinin miktarı belli ise ne kadar ürün oluşacaktır?" şeklindedir. Bazı
durumlarda da tersi sorunun, yanı "Belli miktardaki ürünü elde etmek için ne
kadar başlangıç maddesine gereksinim vardır?" cevaplanması gerekebilir. Pratikte
reaktantlar (veya ürünler) için, mol, gram, litre (gazlar için) v.b. birimler kullanılır.
Hangi birimin kullanıldığına bakılmaksızın, bir reaksiyonda oluşan ürünün miktarını belirleme
yaklaşımı "mol yöntemi" olarak bilinir.
Bu yöntem "bir kimyasal denklemdeki stokiyometrik katsayılar her bir maddenin
mol sayısı olarak yorumlanabilir." gerçeğine dayandırılmıştır. Mol yöntemi,
aşağıda belirtilen basamaklar takip edilerek uygulanır:
• Tüm reaktantlar ve ürünler için doğru formüller ile denklem yazılır ve
denkleştirilir.
• Verilen maddelerin (genellikle reaktantlar) miktarları mol'e çevrilir.
• Problemde aranan veya bilinmeyen miktarların (genellikle ürünler) mol
sayılarını hesaplamak için denkleştirilmiş denklemdeki katsayılar kullanılır.
Hesaplanan mol sayıları ve molar kütleler kullanılarak, aranan miktar hesaplanır.
Mol yöntemine dayanan stokiyometrik hesaplamaların en çok kullanılan üç şekli,
aşağıdaki gibi şematik olarak özetlenebilir:

Reaksiyonlarda kantitatif bağıntıları incelerken " @" işaretini "stokiyometrik olarak
eşdeğer" veya basitçe "eşdeğer" anlamında kullanacağız. Örneğin,

denkleminde su oluşumu için, 2 mol H2 'nin 1 mol O2 ile reaksiyona girdiğini
görüyoruz. Bu durumda 2 mol H2 , 1 mol O2 'e eşdeğerdir. Bunu aşağıdaki gibi
yazabiliriz:
2 mol H2 @1 mol O2
Buna göre mol dönüşüm faktörü;

şeklinde yazılabilir ve bu faktör "mol oranı" adını alır.
Benzer şekilde, 2 mol H2 (veya 1 mol O2 ), 2 mol H2 O oluşturur, buna göre 2
mol H2 (veya 1 mol O2 ) nin 2 mol H2 O 'ya eşdeğer olduğunu aşağıdaki
2 mol H2 @2 mol H2 O
1 mol O2 @2 mol H2 O
gibi belirtebiliriz ve dönüşüm faktörlerini, aşağıdaki ifadelerle yazabiliriz:

Mol dönüşüm faktörü, reaksiyondaki iki maddenin mol sayıları ile ilgili bir kesir olup,
"mol oranı" olarak da adlandırılır.
Çözümlü Soru 5
Aşağıda denklemi verilen reaksiyonda, alüminyum (Al) ile oksijen (O2 ) reaksiyona
girerek alüminyum oksit (Al2 O3) oluşturmaktadırlar.

(a) 0,370 Mol Al, yeteri kadar O2 ile reaksiyona girdiğinde, kaç mol Al2 O3
oluştuğunu hesaplayınız.
(b) 5,00 Gram Al yeteri kadar oksijenle reaksiyona girdiğinde, kaç gram Al2
O3 oluştuğunu hesaplayınız.
Cevap
(a) 1. Basamak: Denkleştirilmiş denklem problemde verilmiştir.
2. Basamak: Madde miktarının mole çevrilmesine gerek yoktur, çünkü başlangıç
maddesi Al, 0,370 mol olarak verilmiştir.
3. Basamak: Al2 O3 'in mol sayısını bulmak üzere, denklemdeki katsayıları
kullanarak stokiyometrik bağıntıyı ve mol dönüşüm faktörünü yazalım.
4 mol Al, 2 mol Al2 O3 oluşturduğuna göre; 4 mol Al @2 mol Al2 O3
yazılabilir. Dönüşüm faktörleri;

şeklindedir. Hangi dönüşüm faktörünün kullanılacağı, problemde bulunmak
istenene göre belirlenir. Burada bulunmak istenen Al2 O3 'ün mol sayısıdır.
O halde Al mol'leri birbirini götürecek, Al2 O3 molünü verecek şekilde
olan sağdaki dönüşüm faktörü uygundur.
Oluşan Al2O3 mol sayısı = 0,370 mol Al x (2 mol Al2O3
/4 mol Al)
= 0,185 mol
4. Basamak: Bu problemde gerekmemektedir.
(b) 1. Basamak: Denkleştirilmiş denklem problemde verilmiştir.
2. Basamak: 5,00 gram Al'un mol sayısını hesaplayalım.
Al'un mol sayısı = 5,00 g Al x 1 mol Al/
27,0 g Al
= 0,185 mol Al
3. Basamak: 4 mol Al, 2 mol Al2O3 oluşturduğuna göre, 4 mol Al @2 mol
Al2O3 yazılır ve (a) şıkkında olduğu gibi Al2O3 mol sayısı hesaplanır.
Oluşan Al2O3 mol sayısı = 0,185 mol Al x 2 mol Al2O3
/4 mol Al
= 0,0925 mol Al2O3
4. Basamak: Al2O3 'in molar kütlesi (101,96 g) ile hesaplanan Al2O3 'in mol
sayısını kullanarak kaç gram Al2O3 oluşacağını bulalım.
Oluşan Al2O3 kütlesi = 0,0925 mol Al2O3 x 101,96 g Al2O3
/1 mol Al2O3
= 9,43 g Al2O3
Yukarıdaki örnekte yaptığımız hesaplamaları, aşağıda verilen şema ile özetleyebiliriz.

Örnek problemdeki (Çözümlü Soru 5),
(a) şıkkı, stokiyometri problemlerinin en basit tipi olup, "mol-mol" problemine
örnektir. Reaksiyonda yer alan bir maddenin mol sayısı ile istenen maddenin mol
sayısını bulmayı içerir.
(b) şıkkı, "kütle-kütle" problemlerine örnektir. Burada reaksiyondaki bir maddenin
kütlesi verilerek, diğer maddenin kütlesinin bulunması istenir.
Çözümlü Soru 6
Soru 5'de verilen probleme göre; 5,00 g Al ile kaç mol O2 reaksiyona girer? Kaç
gram O2 'e gereksinim vardır?
Cevap
Problemin cevabı, "0,139 mol O2 ile reaksiyona girer ve 4.45 g O2 'e gereksinim
vardır" şeklinde verilmelidir.
Çözümlü Soru 7
Aşağıda denklemi verilen reaksiyonda, etan (C2 H6 ) havada yandığı zaman karbon
dioksit (CO2 ) ve su (H2 O) oluşmaktadır.

Bir etan örneği yeteri kadar oksijenle yakıldığında 3,22 g su oluşmaktadır. Buna
göre, örnekte kaç gram etan vardır?
Cevap
1. Basamak: Denkleştirilmiş denklem problemde verilmiştir.
2. Basamak: 3,22 g H2 O 'un mol sayısını hesaplayalım.

3. Basamak: 0,179 mol H2 O 'yu oluşturmak için, gereken C2H6 'nın mol sayısını
hesaplayalım. Yukarıdaki denkleme göre, 2 mol C2 H6 'dan 6 mol H2O oluştuğuna
göre 2 mol C2 H6 @6 mol H2 O yazılabilir. İlgili dönüşüm faktörleri,

şeklindedir. Bu durumda, C2H6 'nın mol sayısını, sağdaki dönüşüm faktörünü
kullanarak hesaplayalım.
C2H6 'nın mol sayısı = 0,179 mol H2 O x 2 mol C2H6
/6 mol H2O
= 0,0597 mol C2H6
4. Basamak: C2H6 'nın mol kütlesi (30,0 g) ile hesaplanan C2H6 'nın mol sayısını
kullanarak kaç gram C2H6 olduğunu bulalım.
C2H6 'nın kütlesi = 0,597 mol C2H6 x 30,0 g C2H6
/1 mol C2H6
= 1,79 g C2H6
Problemin cevabı, "1,79 g C2H6 yeteri kadar oksijenle yanarak 3,22 g H2O
oluşturur", şeklinde verilebilir. Problemin çözümünü aşağıdaki gibi şematik olarak
özetleyebiliriz:

Çözümlü Soru 8
Soru 7'de verilen probleme göre; 3,22 g su oluşturmak üzere kaç mol ve kaç gram
oksijene gereksinim vardır?
Cevap
Problemin cevabı "0,209 mol ve 6,69 gram oksijene gereksinim vardır" şeklinde verilmelidir.
Çözümlü Soru 9
Soru 7'de verilen probleme göre, kaç mol ve kaç gram karbon dioksit oluşur?
Cevap
Problemin cevabı, "0,119 mol ve 5.24 g CO2 oluşur" şeklinde verilmelidir.
4. Sınırlayıcı Reaktif
Bir kimyasal reaksiyon gerçekleştirilirken, reaktantlar denkleştirilmiş denklemdeki
oranlarda bulunmayabilir. Bir reaksiyonda ilk tüketilen reaktant oluşacak ürünün maksimum
miktarını belirleyeceğinden "sınırlayıcı reaktif" adını alır. Bu reaktif tüketildiğinde
artık ürün oluşmayacaktır.
Sınırlayıcı reaktif kavramını, bir fabrikadaki parçalardan biri gibi düşünerek
açıklayabiliriz. Örneğin bir bisiklet fabrikasında 1500 tekerlek ve 900 direksiyon
varsa, bisikletlerin maksimum sayısını mevcut tekerlek sayısı belirler, çünkü bir
bisiklet için iki tekerlek gerekir ve 1500 tekerlek ile ancak 750 bisiklet yapılabilir.
Burada tekerlekler sınırlayıcı reaktif gibi düşünülebilir. Tüm tekerlekler kullanıldığında
150 direksiyon artar.
Çözümlü örneklerde açıklandığı gibi, etan'ın yanma reaksiyonunda;

1,79 g etan, 6,69 g oksijenle yandığında 3,22 g su oluşmaktadır. Ancak elimizdeki
etan miktarı daha az olduğunda ise, daha az miktarda su oluşacaktır. Etanın sınırlı
miktarı, oluşacak ürün miktarını sınırlamaktadır. Etan burada sınırlayıcı
reaktife örnektir.
Çözümlü Soru 10
Aşağıda denklemi verilen reaksiyonda, amonyak (NH3 ) ile karbon dioksit (CO2)
reaksiyona sokulduğunda üre [ ( NH2 )2 CO ] elde edilmektedir.

Bu durumda 212,2 g NH3 ile 380,7 g CO2 reaksiyona girdiğini varsayalım ve
aşağıdaki sorulara cevap arayalım.
a) İki reaktanttan hangisi sınırlayıcı reaktiftir?
b) Oluşan ürenin gram miktarı ne kadardır?
c) Reaksiyonun sonunda artan (aşırı miktardaki) reaktifin miktarı ne kadardır?
Cevap
(a) Öncelikle verilen miktarların mol sayısına çevrilmesi gerekir. NH3 'ığın molar
kütlesi 17,03 g mol-1 , CO2 'in molar kütlesi 44,01 g mol-1 olduğuna göre,
NH3'ığın mol sayısı = 212,2 g NH3 x 1 mol NH3
/17,03 g NH3
= 12,46 mol NH3
CO2'in mol sayısı = 380,7 g CO2 x 1 mol CO2
/44,01 g CO2
= 8,65 mol CO2
Denkleştirilmiş denklemden, 2 mol NH3 1 mol CO2 olduğuna göre 8,65 mol
CO2 ile reaksiyona girecek NH3 mol sayısı,
8,65 mol CO2 x 2 mol NH3
/1 mol CO2
= 17,3 mol NH3
olarak bulunur. Burada, CO2 ile tam olarak reaksiyona girmesi için 17,3 mol NH3
gerekmesine karşın 12,46 mol NH3 bulunmaktadır. Dolayısıyla "NH3" sınırlayıacı
reaktif, "CO2" ise aşırı reaktiftir.
 
(b) Oluşan üre [ (NH2)2 CO ] miktarı, sınırlayıcı reaktif ile belirlenir.
(NH2)2CO'in miktarı = 12,46 mol NH3 x (1 mol (NH2)2CO
/2 mol NH3)x (60,06 g (NH2)2CO/1 mol (NH2)2CO)
= 374,17 g (NH2)2CO
 
(c) Reaksiyonda artan reaktant, yani aşırı reaktif CO2 'dir.
 
Artan CO2'in mol sayısı = 8,65 mol CO2 - 12,46 mol NH3 x 1 mol CO2
/2 mol NH3
= 2,42 mol CO2
 
Artan CO2'in g miktarı = 2,42 mol CO2 x44,01 g CO2
/1 mol CO2
= 106,50 g CO2
 
Çözümlü Soru 11
20,0 g Sodyum (Na) ve 40,0 g klorun (Cl2 ) reaksiyona girerek, NaCl oluşturmalarında,
sınırlayıcı reaktif hangi reaktanttır?
Cevap
Bu sorunun cevabı "sodyum sınırlayıcı reaktiftir" şeklinde verilmelidir.
5. Reaksiyon Verimleri
Bir reaksiyondan elde edilecek ürün miktarı, reaksiyon başlangıcında bulunan sınırlayıcı
reaktifin miktarına bağlıdır. Bu ürün miktarı "reaksiyon verimi" olarak adlandırılır.
Kimyasal reaksiyon hesaplamalarında başlıca üç tip verim kullanılır:
Teorik verim; sınırlayıcı reaktifin hepsinin reaksiyona girdiği düşünülerek,
denkleştirilmiş denklem ile hesaplanan ürün miktarıdır. Teorik verim, elde
edilebilecek maksimum verimdir.
Gerçek verim ise uygulamada elde edilebilen ürün miktarıdır ve hemen
hemen her zaman teorik verimden daha düşüktür. Bunun için bir çok neden
vardır. Örneğin birçok reaksiyon tersinirdir (tersinir yani geri dönüşümlü reaksiyonlar,
denge konusunda görülecektir) ve yüzde yüz soldan sağa doğru
ilerlemezler. Reaksiyonun yüzde yüz tamamlandığı durumda bile, gerçek
verim düşük olabilir. Çünkü reaksiyon ortamından, ürünün tamamını saf
halde elde etmek güç olabilir. Bazı reaksiyonlar ise karmaşık olabilir veya yan
ürünler oluşabilir, oluşan ürünler kendi aralarında veya reaktantlarla başka
ürünler oluşturmak üzere reaksiyona girebilirler. Bu tür reaksiyonlar verimi
düşürürler.
Bu durumda kimyacılar yüzde verim (% verim) terimini kullanmayı uygun
bulmuşlardır.
Yüzde verim, gerçek verimin, teorik verime oranı olup aşağıdaki formülle
hesaplanır.
 
Yüzde verim = (Gerçek verim/Teorik verim) x 100 %
 
Yüzde verim, yüzde 1 ile yüzde 100 arasında değerler alabilir. Genellikle
bir reaksiyonda, ürünün yüzde veriminin maksimum yapılması amaçlanır.
Çözümlü Soru 12
 
Yukarıdaki reaksiyonu gerçekleştirmek üzere 6,00 kg CaF2 , aşırı miktarda
H2 SO4 ile reaksiyona sokulduğunda, 2,86 kg HF elde edilmektedir. (a)
Teorik, (b) gerçek, (c) yüzde verimi hesaplayınız?
Cevap
(a) Öncelikle Ca F2 (mol kütlesi: 78,075 g mol-1)'ün mol sayısını, 1 kg = 1000 g
olduğunu göz önünde bulundurarak hesaplayalım.
Ca F2 'ün mol sayısı = 6,00 x103 g Ca F2 x 1 mol Ca F2
/78,075 g Ca F2
= 76,85 mol Ca F2
Yukarıdaki denkleştirilmiş denklemde 1 mol Ca F2 'den 2 mol HF oluştuğuna
göre 1 mol CaF2 @2 mol HF yazılabilir ve HF'ün mol sayısı aşağıdaki bulunur.
HF'ün mol sayısı = 76,85 mol Ca F2 x 2 mol HF
/1 mol Ca F2
 = 153,7 mol HF
Teorik olarak oluşması beklenen HF miktarı molar kütle (19,99 g mol-1) kullanılarak
hesaplanır.
Teorik HF miktarı = 153, 7 mol HF 19,99 g
/1 mol HF
= 3072,46 g HF
Teorik verim = 3,07 kg
(b) Gerçek verim: 2,86 kg
(c) % verim = (2,86 kg / 3,07kg) x 100 %
= 93,16 %

Yukarıdaki denkleme göre, 5.00 g Al'dan 9,44 g Al2 O3 elde edilmiştir. Yüzde
verimi hesaplayınız.
Özet
Kimyasal reaksiyonlar, iki veya daha fazla maddenin birbirleri ile etkileşerek
kendi özelliklerini kaybedip, yeni özellikte madde veya maddeler oluşturmasıdır.
Kimyasal reaksiyonlar, kimyasal formüller ve semboller kullanılarak kimyasal
denklemlerle gösterilir. Kimyasal denklemde, reaktantlar, ürünlerden bir ok
ile ayrılır ve bu ok kimyasal değişmenin yönünü belirtir.
Kimyasal reaksiyon denklemleri denkleştirilmiş olmalıdır. Denkleştirme, reaktantların
veya ürünlerin önüne uygun katsayılar yazılarak yapılır. Bu işlem yapılırken
asla formül değiştirilmez.
Denkleştirilmiş bir denklemde her tür elementin atom sayısı denklemin her iki
yanında aynıdır. Denkleştirilmiş denklem sadece hangi elementlerin veya bileşiklerin
kullanıldığını ifade etmekle kalmayıp, aynı zamanda bağıl miktarları da gösterir.
Denkleştirilmiş denklemler, atom, molekül, mol hacim (gazlar için) sayısı terimleri
ile yorumlanabilirler.
Kimyasal hesaplamalar, reaktantların ve ürünlerin mol sayıları terimi ile kimyasal
denklemin yorumuna dayandırılır ve denkleştirilmiş denklemden çıkarılan dönüşüm
faktörleri kullanılır. Kimyasal hesaplamalarda mol-mol, mol-kütle dönüşümleri
yapılır.
Kimyasal hesaplamalarda, sınırlayıcı reaktifin belirlenmesi gerekir. Bir reaksiyonda
ilk tüketilen reaktant oluşacak ürünün maksimum miktarını belirleyeceğinden
"sınırlayıcı reaktif" adını alır.
Sınırlayıcı reaktif miktarına göre belirlenen ürün miktarı "reaksiyon verimi" olarak
bilinir. Bazı reaksiyonların verimleri % 100 olduğu halde, bazıları daha az verimle
gerçekleşir. Gerçek verimin, teorik verime bölünüp, 100'le çarpılmasıyla % verim bulunur.
Değerlendirme Soruları
Aşağıdaki soruların yanıtlarını verilen seçenekler arasından bulunuz.
1. Kimyasal reaksiyonlarda aşağıdakilerden hangisinde bir değişme olur.
A. Molekül sayısı
B. Toplam kütle
C. Atom sayısı ve türü
D. Atomların çekirdek yapısı
E. Toplam elektron sayısı
2.
Yukarıdaki denklemde, C2 H5 OH bir mol alınarak denkleştirildiğinde, O2
'nin kat sayısı aşağıdakilerden hangisidir?
A. 7/2
B. 3/2
C. 5/2
D. 2
E. 3
3. 2Cr I3 + 64Y + 27Cl2 à 2K2 CrO4 + 54KCl + 6 KIO4 + 32 H2 O
Yukarıdaki reaksiyonda Y yerine gelecek olan maddenin formülü aşağıdakilerden
hangisidir?
A. KOH
B. KClO3
C. KI
D. KIO3
E. K2 CO3
4. 2H2S + SO2à3S + 2H2 O
Yukarıdaki reaksiyon düşünüldüğünde, aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A. H2 S'ün bir molüne karşılık 3 mol kükürt oluşur.
B. Tüketilen 1 mol H2 S'e karşılık 1 mol H2 O oluşur.
C. Tüketilen her bir gram SO2 'e karşılık 3g S oluşur.
D. Ürünleri toplam mol sayısı, reaktantların moy sayısına eşittir.
E. 2 gram H2S ile 1 gram SO2 'ten 2 gram H2 O oluşur.
5. HNO3 + C à CO2 + H2 O + NO2
Yukarıdaki reaksiyon denklemini ilkin denkleştiriniz ve ardından 12,6 g
HNO3 kullanıldığında oluşan CO2 miktarını (g) hesaplayınız.
A. 10
B. 7,7
C. 6,6
D. 3,3
E. 2,2
6. Fe2 O3 + 3CO à 2Fe + 3CO2
Yukarıdaki reaksiyona göre 1,6 gram Fe2 O3'ün tamamen Fe'e dönüştürmek
için kaç mol CO'e gereksinim vardır?
A. 0,01
B. 0,03
C. 0,06
D. 0,09
E. 0,12
7. 6Na + Al2 O3à2Al + 3Na2 O
Yukarıdaki reaksiyona göre 5,52 g Sodyum ile 5,10 g Al2 O3 reaksiyona girdiğinde
sınırlayıcı reaktif aşağıdakilerden hangisidir?
A. Al
B. Al2 O3
C. Na
D. Na2 O
E. O2
8. 7. Soruda verilen problemde, reaksiyonun sonunda aşırı miktarda bulunan
reaktiften geriye ne kadar kalır?
A. 1,02 g Al2 O3
B. 1,02 g Na2 O
C. 2,3 g Al
D. G g Na
E. 9,0 g Na2 O
9. Ti Cl 4 + 2Mg à Ti + 2 MgCl2
Yukarıdaki reaksiyona göre; 3,54 x 107 kg Ti ile 1,13 x 104 kg Mg reaksiyona
girdiğinde, 7,91 x 103 kg Ti oluşmaktadır. Buna göre % verim nedir?
A. % 20,1
B. % 40,2
C. % 57,8
D. % 88,6
E. 93,4
10. C4 H9OH + Na Br + H2 SO4àC4 H9 Br + Na HSO4 + H2 O
Yukarıdaki reaksiyona göre; 13,0 g C4H9OH, 21,6 g NaBr ve 33,8 g H2
SO4'ten 16,8 g C4H9 Br elde ediliyor. Bu reaksiyonun teorik, gerçek, yüzde
verimleri nedir?
Teorik V.          Gerçek V.         Yüzde V.
A. 24,0 g          16,8 g              % 70
B. 12,0 g          6,8 g                % 68
C. 12,5 g          5,7 g                % 55
D. 8,2 g            4,1 g                % 40
E. 3,5 g            1,72 g              % 25
Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar
Atkins, P., Jones, L. Temel Kimya, Bilim Yayıncılık, Ankara, 3 rd ed. New York:
Freeman and Company, 1998.
Brady, J. E, Holum J. R. Fundamentals of Chemistry, New York: Wohn Wiley El
Sons, 1981.
Chang, R. Chemistry, 4 th ed. USA: Mc Graw-Hill Inc, 1991.
Petrucci, R. H. and Harwood, W.S., Genel Kimya, Palme Yayıncılık, Ankara, 1994.
Değerlendirme Sorularının Yanıtları
1. A 2. E 3. A 4. B 5. E 6. B 7. C 8. A 9. D 10. A

BugŁn 13 ziyaretçi (24 klik) kişi burdaydı!
=> Sen de ücretsiz bir internet sitesi kurmak ister misin? O zaman burayı tıkla! <=