Kimyasal Tepkimeler Ve Denklemler

Kimyasal Tepkimeler ve Denklemler

Kimyasal denklemler kimyasal değişmeleri simgelerle göstermenin ötesinde anlamlar içeren eşitliklerdir Önce kimyasal denklemlerin yazımına ve eşitlenmesine ilişkin temellere göz atalım

Kimyasal denklemlerin yazılmasında bazı kurallar izlenir

1 Kimyasal denklemler bir yandan tepkimeye giren maddeler karşı tarafta da ürünler araya bir ok konularak yazılır:

tepkimeye girenler (tepkenler) > ürünler

2 Çok kere tepkenlerdeki ve ürünlerdeki maddelerin tepkime koşullarındaki fiziksel halleri önlerindeki parantez içinde belirtilir: katılar (k); sıvılar (s); gazlar (g) ve sulu çözeltideki maddeler (aq) ile gösterilir Örneğin demir metali ile hidroklorik asitin tepkimesi sonucunda demir klorür çözeltisi oluşur vöe hidrojen gazı açığa çıkar Bu tepkimenin denklemi aşağıdaki gibi yazılır:

Fe (k) + 2HCl(aq) > FeCl2(aq) + H2(g)

3 Tepkime denklemleri ?kimyasal değişmelerde kütlenin korunumu?nun uygulamasıdır Kimyasal değişmelerde atomların sayısı ve türü korunur

4 Tepkimeler denkleştirilirken ilke olarak bileşiklerin başına (kat sayşı olarak) kesirli sayı getirilmez; ama elementlerin kat sayısı kesirli olabilir:

CO (g) + ½ O2 (g) > CO2 (g)

5 Tepkimeler denkleştirilerken öncelikle H ve O dışındaki element atomlarının eşitlemesi yapılır Sonra H ve O atomları eşitlenir

NH3(g) + O2(g) > NO2(g) + H2O(g)

Bu tepkimede öncelikle N atomlarının eşitliği sağlanmalıdır Bileşiklerin başına kesirli sayı getirmemek için NH3 ün kat sayısı 2 olmalıdır

2NH3(g) + O2(g) > 2NO2(g) + H2O(g)

Sonra H ve sonunda da O eşitliği sağlanırsa

2NH3(g) + 7/2O2(g) > 2NO2(g) + 3H2O(g)

sonucu elde edilir

Kimyasal tepkimeler yanma yer değiştirme çökelme nötürleşme gibi adlarla belirtilebilir Biz burada tepkimeleri üç ana grubta inceleyeceğiz:

Tepkime Türleri

1 İndirgenme-Yükseltgenme (Redoks) Tepkimeleri

Bu tepkimelerde elektron alış verişi sonucu atomların değerlikleri değişir Yanma tepkimeleri elementlerinden oluşum ve elementlerine ayrışma tepkimeleri tek yer değiştirme tepkimeleri aynı zamanda redoks tepkimesidir

CH4(g) + 2O2(g) > CO2(g) + 2H2O(g)

Tepkimesi metanın yanma tepkimesidir Bu tepkimede O2 nin değerliği sıfır metandaki karbonun -4 hidrojenin +1?dir Tepkime sonunda CO2 deki karbonun değerliği +4 CO2 ve H2O?daki oksijenin değerliği -2 dir Kısacası tepkimede metan karbonu yükseltgenmiş (electron vermiş) oksjien ise indirgenmiştir (elektron almış)

N2(g) + 3H2(g) > 2NH3(g)

Tepkimesi amonyak bileşiğinin elementlerinden oluşumunu;

2H2O(s) >2H2(g) + O2(g)

tepkimesi suyun elementlerine ayrışmasını gösteren tepkimelerdir ve bu tepkimelerde de atomların değerlikleri değişmektedir

Zn (k) + CuSO4 (aq) > ZnSO4(aq) + Cu(k)

Tepkimesi tek yer değiştirmeye örnektir (Asit-baz tepkimeleri ve çökelme tepkimeleri ise çift yer değiştirmeye örnek oluşturur)

Yanma Tepkimeleri

Yanma bir maddenin ısı ve ışık çıkararak çok hızlı olarak oksijenle tepkimeye girmesidir Kağıdın kömürün odununmumun doğal gazın yanması gibi? Her yanma bir oksitlenmedir; ama her oksitlenme yanma değildir Örneğin paslanmalar da oksitlenmedir ve bir tür yavaş yanma olarak belirtilebilir

51 Örnek:

1 kükürt dioksit + oksijen > kükürt trioksit

2 magnezyum + oksijen > magnezyum oksit

3 metan (CH4) + oksijen > karbon dioksit + su

4 propan (C3H8) + oksijen > karbon dioksit + su

5 etanol (C2H5OH ) + oksijen > karbon dioksit + su

6 glukoz (C6H12O6) + oksijen > karbon dioksit + su

7 nitrometan (CH3NO2) + oksijen > karbon dioksit + azot dioksit + su

Çözüm: Verilen Tepkimelerin Denklemlerinin Simgilerle Yazımı

1 SO2 + 1/2O2 > SO3 ya da 2SO2 + O2 > 2SO3

2 Mg + ½ O2 > MgO ya da 2Mg + O2 > 2MgO

1 CH4 + 2O2 > CO2 + 2H2O

2 C3H8 + 5O2 > 3CO2 + 4H2O

3 C2H5OH +3O2 > 2CO2 + 3H2O

4 C6H12O6 +6O2 > 6CO2 + 6H2O

5 2CH3NO2 +1/7O2 > 2CO2 + 3H2O+2NO2

Örnek:
2H2 (g) + O2 (g) >2H2O(s)

tepkimesi hangi biçimlerde adlandırılabilir?

Çözüm

Verilen tepkime öncelikle suyun elementlerinden oluşum (sentez) tepkimesidir Yani iki elementten bir bileşik oluşmaktadır Buna bağlı olarak tepkime ?hidrojenin yanma tepkimesi? olarak da belirtilebilir Yanma tepkimeleri aynı zamanda redoks tepkimeleridir: Bu tepkimede hidrojen ve oksijen atomlarının başlangıçtaki değerlikleri sıfır olduğu halde bileşikteki değerlikleri sıfır değildir Yani atomların değerliği değişmektedir

Örnek:

Alüminyum metali bakır sülfat çözeltisinden bakır metalini açığa çıkarır Tepkimenin denkleştirilmiş şekli aşağıdaki gibidir:

2Al(k) + 3CuSO4(aq) > Al2(SO4)3 + 3Cu(k)

Tepkimeyi yorumlayınız

Çözüm

Bir kere tepkimede Al atomları ile Cu atomları yer değiştirmektedir Buna gore tepkime tek yer değiştirme örneğidir Öte yandan Alüminyum atomunun değerliği sıfırdır; buna karşın alüminyum sülfatta +3 yüklü alüminyum iyonları vardır Yine bakır sülfatta bakır iyonları +2 yüklü (sülfat iyonlarının da -2 yüklü olduğunu anımsayınız) iken sonuçta sıfır değerlikli olmaktadır Kısacası tepkime bir redoks tepkimesidir

2 Asit ve Baz Tepkimeleri:

Bu tepkimeler asit-baz metal- asit metal oksit-asit metal oksit-ametal oksit tepkimelerini içerir Bu tepkimeler sonucunda bir tuzun yanısıra su ya da hidrojen gazı açığa çıkar Asitler ve bazları ileride daha ayrıntısıyla inceleyeceğiz

Asit adını alan bileşikler HX ile simgeleyebileceğimiz moleküler yapılı bileşiklerdirHCl HBr HNO3 H2SO4 CH3COOH gibi

Halojen asitlerinde özel adlandırma olduğunu anımsatalım:

Hidroflorik asit = hidrojen florürün (HF) sulu çözeltisi

Hidroklorik asit = hidrojen klorürün (HCl) sulu çözeltisi

Hidrobromik asit = hidrojen bromürün (HBr) sulu çözeltisi

Hidroiyodik asit = hidrojen iyodürün (HI) sulu çözeltisi

Nitrik asit (HNO3) sülfürik asit(H2SO4) asetik asit (etanoik asit): CH3COOH

Baz deyince öncelikle metal hidroksitler akla gelir (Baz kavramının daha geniş olduğunu ileride inceleyeceğiz) En önemli bazlar alkali ve toprak alkali metallerin oksit ve hidroksitleridir (Berilyumunkiler hariç)

Sodyum hidroksit NaOH; potasyum hidroksit KOH; baryum hidroksit Ba(OH)2 stronsiyum hidroksit Sr(OH)2 gibi?

Tuz bir metal iyonu ya da amonyum iyonu ile bir asit kökünden oluşan iyonik bağlı bileşiklerin genel adıdır Asiti HX ile gösterirsek buradaki X (iyonu) asit köküdür Buna gore NaCl BaCl2 NH4Br MgCO3 BaSO4 Mg(NO3)2 bileşikleri birer tuzdurTuzların tümü saf iken oda koşullarında katı durumdadır

54 Örnek:

Aşağıdaki tepkimelerin denklemlerini simgeleriyle yazınız:

1 magnezyum + hidroklorik asit > magnezyum klorür + hidrojen gazı

2 çinko oksit + sülfürik asit > çinko sülfat + su

3 kalsiyum oksit + nitrik asit > kalsiyum nitrat + su

4 bakır(II) karbonat + sülfürik asit > bakır(II) sulfat + su + karbon dioksit

5 kalsiyum hidroksit + hidroklorik asit > kalsiyum klorür + su

6 magnezyum oksit + nitrik acit > magnezyum nitrat + su

7 çinko + sulfürik asit > çinko sulfat + hidrojen

8 magnezyum hidroksit + hidroklorik asit > magnezyum klorür + su

9 magnezyum karbonat + hidroklorik asit > magnezyum klorür + su + karbon dioksit

10 magnezyum hidroksit + sülfürik asit > magnezyum sülfat + su

11 bakır(II) oksit + nitrik asit > bakır(II) nitrot + su

12 çinko + hidroklorik asit > çinko klorür + hidrojen

13 magnezyum oksit + sülfürik asit > magnezyum sülfat + su

14 magnezyum karbonat + sülfürik asit > magnezyum sülfat + su + karbon dioksit

15 çinko hidroksit + hidroklorik asit > çinko klorür + su

16 magnezyum + sülfürik asit >magnezyum sülfat + hidrojen

17 çinko oksit + hidroklorik asit > çinko klorür + su

18 bakır(II) karbonat + hidroklorik asit > bakır(II) klorür + su + karbon dioksit

19 kalsiyum hidroksit + sülfürik asit > kalsiyum sülfat + su

20 alümniyum + hidroklorik asit > alüminyum klorür + hidrojen

21 bakır(II) oksit + sülfürik asit > bakır(II) sülfat + su

=

22 çinko karbonat + sülfürik asit > çinko sülfat + su + karbon dioksit

23 magnezyum + nitrik asit > magnezyum nitrat + hidrojen

24 sodium hidroksit + hidroklorik asit > sodium klorür + su

25 alüminyum + sülfürik asit > alüminyum sülfat + hidrojen

26 magnezyum oksit + hidroklorik asit > magnezyum klorür + su

27 sodium karbonat + hidroklorik asit > sodium klorür + su + karbon dioksit

28 sodyum hidroksit + sülfürik asit > sodyum sülfat + su

29 demir + hidroklorik asit > demir (II) klorür + hidrojen

30 demir + sülfürik asit > demir (II) sülfat + hidrojen

31 amonyak + nitrik asit > amonyum nitrat

32 sodium karbonat + sülfürik asit > sodium sülfat + su + karbon dioksit

33 çinko hidroksit + hidroklorik asit > çinko klorür + su

34 magnezyum hidroksit + hidroklorik asit > magnezyum klorür + su

35 çinko karbonat + hidroklorik asit > çinko klorür + su + karbon dioksit

36 sodyum hidrojenkarbonat + hidroklorik asit > sodyum klorür + su + karbon dioksit

37 amonyak + hidroklorik asit > amonyum klorür

38 amonyak + sulfuric asit > amonyum sülfat

39 asetik asit + kalsiyum > kalsiyum asetat + hidrojen

40 kalsiyum karbonat + nitrik asit > kalcium nitrat +su + karbon dioksit

41 sodyum hidroksit + asetik asit > sodyum asetat + su

42 magnezyum hidroksit + asetik asit > magnezyum asetat + su

Çözüm: Verilen Tepkimelerin Kimyasal Simgeleriyle Yazımı

1 Mg(k) + 2HCl(aq) > MgCl2(aq) + H2(g)

2 ZnO(k) + H2SO4(aq) > ZnSO4(aq) + H2O(s)

3 CaO(k) + 2HNO3(aq) > Ca(NO3)2(aq) + H2O(l)

4 CuCO3(k) + H2SO4(aq) > CuSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g)

5 Ca(OH)2(k) + 2HCl(aq) > CaCl2(aq) + 2H2O(l)

6 Zn(k) + H2SO4(aq) > ZnSO4(aq) + H2(g)

7 NH3(aq) + HNO3(aq) > NH4NO3(aq)

8 CuO(k) + 2HCl(aq) > CuCl2(aq) + H2O(s)

9 MgCO3(k) + 2HCl(aq) > MgCl2(aq) + H2O(s) + CO2(g)

10 Mg(OH)2(k) + H2SO4(aq) > MgSO4(aq) + 2H2O(s)

11 CuO(k) + 2HNO3(aq) ==> Cu(NO3)2(aq) + H2O(s)

12 Zn(k) + 2HCl(aq) > ZnCl2(aq) + H2(g)

13 MgO(k) + H2SO4(aq) > MgSO4(aq) + H2O(s)

14 MgCO3(k) + H2SO4(aq) >MgSO4(aq) + H2O(s) + CO2(g)

15 Zn(OH)2(k) + 2HCl(aq) > ZnCl2(aq) + 2H2O(s)

16 Mg(k) + H2SO4(aq) > MgSO4(aq) + H2(g)

17 ZnO(k) + 2HCl(aq) > ZnCl2(aq) + H2O(s)

18 CuCO3(k) + 2HCl(aq) > CuCl2(aq) + H2O(s) + CO2(g)

19 Ca(OH)2(k) + H2SO4(aq) > CaSO4(aq) + 2H2O(s)

20 2Al(k) + 6HCl(aq) > 2AlCl3(aq) + 3H2(g)

21 CuO(s) + H2SO4(aq) > CuSO4(aq) + H2O(s)

22 ZnCO3(s) + H2SO4(aq) > ZnSO4(aq)+ H2O(s) + CO2(g)

23 Mg(s) + 2HNO3(aq) > Mg(NO3)2(aq) + H2(g)

24 NaOH(aq) + HCl(aq) > NaCl(aq) + H2O(s)

25 2Al(k) + 3H2SO4(aq) > Al2(SO4)3(aq) + 3H2(g)

26 MgO(k) + 2HCl(aq) > MgCl2(aq) + H2O(s)

27 Na2CO3(aq) + 2HCl(aq) > 2NaCl(aq) + H2O(s) + CO2(g)

28 2NaOH(aq) + H2SO4(aq) > Na2SO4(aq) + 2H2O(s)

29 Fe(k) + 2HCl(aq) > FeCl2(aq) + H2(g)

30 Fe(k) + H2SO4(aq) > FeSO4(aq) + H2(g)

31 NH3(aq) + HNO3(aq) > NH4NO3(aq)

32 Na2CO3(aq) + H2SO4(aq) > Na2SO4(aq) + H2O(s) + CO2(g)

33 Zn(OH)2(k) + 2HCl(aq) > ZnCl2(aq) + 2H2O(s)

34 Mg(OH)2(k) + 2HCl(aq) > MgCl2(aq) + 2H2O(s)

35 ZnCO3(k) + 2HCl(aq) > ZnCl2(aq)+ H2O(s) + CO2(g)

36 NaHCO3(k) + HCl(aq) > NaCl(aq) + H2O(s) + CO2(g)

37 NH3(aq) + HCl(aq) > NH4Cl(aq)

38 2NH3(aq) + H2SO4(aq) > (NH4)2SO4(aq)

39 2CH3COOH(aq)+ Ca (k)> (CH3COO)2Ca(aq)+ H2(g)

40 CaCO3(aq)+ 2CH3COOH(k)> (CH3COO)2Ca (aq)+H2O (s) + CO2 (g)

41 NaOH(aq) + CH3COOH (aq) > CH3COONa (aq) + H2O(s)

3 Çökelme Tepkimeleri:

Asit-baz tepkimeleri ve redoks tepkimelerinin çoğunluğu gibi çökelme tepkimeleri de sulu çözeltideki tepkimelerdendir Sodyum klorürün sulu çözeltisi ile gümüş nitratın sulu çözeltisi karıştırılırsa beyaz peynir görünümünde bir çökelme gözlenir Çökeltiyi oluşturan madde gümüş klorürdür Gümüş klorür suda az çözündüğü için iyonları (gümüş ve klor iyonları) buluşunca hemen çökelme gözlenir Bu tepkimenin denklemi şöyledir:

AgNO3 (aq) + NaCl (aq) > AgCl (k) + NaNO3 (aq)

Tepkimenin üzerinde düşündüğümüz zaman şu sonuçlara varabiliriz:

Birinci olarak çökelme tepkimesi çift yer değiştirme tepkimesidir Gümüş nitrat ve sodium klorür maddeleri eş değiştirmektedir!

İkinci olarak gümüş nitrat sodium klorür ve sodium nitrat maddeleri suda çok çözünen maddelerdir Yani bu maddelerin iyonları suda yüzmektedir Gümüş klorür kolayca çöktüğüne gore onun iyonları arasındaki çekim kuvveti ötekilere gore fazla olmalıdır

Üçüncü olarak bu örneğin çökelen iyonları gümüş ve klor iyonları olduğuna gore yukarıdaki tepkime şöyle de yazılabilir:

Ag+(aq)+ NO3-(aq)+ Na+(aq)+Cl-(aq)>AgCl(k)+ Na+(aq)+ NO3- (aq)

İşte bu noktada yeni bir kavramla tanışıyoruz: net iyon denklemi

Burada gümüş nitrat yerine gümüş florür ya da sodium klorür yerine potasyum klorür de kullanabilirdik Sonuçta buluşan ve çökelen iyon çifti gümüş ve klordür Bunun için yukarıdaki çökelme tepkimesinin net iyon denklemi şöyledir:

Ag+(aq)+ Cl-(aq) > AgCl (k)

Örnek:

Baryum klorür çözeltisiyle sodium sülfat çözeltisi karıştırıldığında barium sülfatın çökeldiği gözleniyor Buna gore tepkimenin net iyon denklemini yazınız

Çözüm

Baryum klorür + sodium sülfat > baryum sülfat + sodium klorür

BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) > BaSO4(k) + 2NaCl(aq)

Baryum ve sülfat iyonları çökeldiğine gore net iyon denklemi bu iyonları içermelidir

Net iyon denklemi:

Ba+2(aq) + SO4-2(aq) > BaSO4(aq)

Tepkimeler ve Hesaplamalar

Kimyasal tepkimelerin denklemleri maddelerin nicel ilişkilerini de gösteren eşitliklerdir Bu eşitlikler hem atomal düzeyde hem de daha büyük ölçekteki madde ilişkilerini belirtmemizi sağlar Magnezyumun yanmasını ele alalım Tepkimenin denklemi şöyledir:

2Mg(k) + O2 (g) > 2MgO (k)

Bu tepkime denkleşmiş olduğu için şu yorumu yapabiliriz:

İki magnezyum atomu bir oksijen molekülü ile birleşerek iki magnezyum oksit birimi oluşturur (MgO moleküler değiliyonik yapılı olduğu için ?magnezyum oksit molekülü? diyemiyoruz ?formül birimi? diyoruz) Bu verileri rastgele büyüterek şöyle de diyebiliriz:

İki yüz magnezyum atomu yüz oksijen molekülü ile birleşerek iki yüz magnezyum oksit birimi oluşturur Nicel ilişkiyi daha da büyütürsek şunu söyleyebiliriz:

İki mol magnezyum atomu bir mol oksijen molekülü ile birleşyerek iki mol magnezyum oksit birimi oluşturur

Maddelerin nicel ilişkileri kütle ilişkileri olarak da incelenebilir Magnezyumun atom kütlesi 24 oksijenin atom kütlesi 16 veriliyor Buna gore 48 gram Mg ile 32 gram O2 artansız olarak tepkimeye girebilir ve sonuçta 80 gram MgO oluşur Benzer şekilde 24 g Mg ile 16 g O2 yine artansız olarak birleşebilir ve 40 g MgO oluşur Fakat diyelim ki 24 g Mg ile 24 g O2 tepkimeye sokulursa 8 g O2tepkimeye giremeyecek yani artacaktır

Örnek:

N2 (g) + 3H2(g) > 2NH3(g) tepkimesine gore aşağıdaki soruları yanıtlayınız

(a) 4×10 20 azot molekülü kaç hidrojen moleküyle birleşebilir ve bu sırada en çok kaç amonyak molekülü oluşabilir?

(b) 06 mol N2 ile 06 mol H2 dan en çok kaç mol NH3 oluşabilir?

(c) Eşit molekül sayısında azot ve hidrojen alınarak en çok 06 mol NH3 molekülü oluşabildiğine gore hangi elementten kaç mol artar?

Çözüm

(a) Tepkimeye gore her azot molekülü üç katı sayıda hidrojen molekülü ile birleşebiliyor Buna gore verilen azot miktarı12×1020 hidrojen molekülüyle birleşebilir ve 8×1020 amonyak molekülü oluşabilir

(b) 06 mol azot molekülü 18 mol hidrojen molekülüyle tepkimeye girebilir Oysa bu miktarda hidrojen molekülü yok Demek ki hidrojen tepkimeye girecek azot ise artacaktır 06 mol hidrojen 02 mol azot ile tepkimeye girer ve 04 mol amonyak oluşabilir

(c) Sonuçta 06 mol amonyak oluşabildiğine gore gereken azot ve hidrojen miktarı sırayla 03 mol ve 09 moldür Eşit molekül sayısında yani eşit mol sayısında alındığına gore 09 mol azot ve 09 mol hdrojen alınmış olmalıdır Demek ki 06 mol azot artmıştır

Örnek:

Kalsiyum bromür kütlece yüzde 20 kalsiyum içerir Eşit kütlelerde kalsiyum ve brom alınarak en çok 50 g kalsiyum bromür elde edilebildiğine gore hangi elementten kaç g artmıştır?

Çözüm

Tepkimeyi yazalım:

kalsiyum + brom > kalsiyum bromür

20 g kalsiyum ile 80 g brom birleşebildiğine gore bu miktarlarda madde alınmış olsaydı 100 g bileşik elde edilecekti Bunun yarısı kadar yani 50 g bileşik elde edildiğine gore 10 g kalsiyum ile 40 g brom tepkimeye girmiş olmalıdır Fakat elementler eşit kütlede alındığına gore 40?ar gram alınmış olabilir Öyleyse 30 g kalsiyum tepkimeye girmemiştir