Kanunlar

B.Sabit Oranlar Kanunu 

1799 yılında Joseph Proust elementler birbirleri ile bileşik oluştururlarken belli oranda birleştiklerini buldu. Bugün sabit oranlar yasası olarak bilinen yasaya göre “Bir bileşiğin miktarı ne kadar olursa olsun, hangi yolla elde edilirse edilsin, bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasındasabit bir oran vardır ”.

 Suyu örnek verecek olursak, suyun 18 gramında 16 gram oksijen varken 2 gramı hidrojendir. 9 gram suyun 8 gramı oksijen ve 1 gramı hidrojendir. Bu oran suyun ne şekilde elde edildiğine bağlı değildir ve su için her zaman sabittir

 H_{2 (g)} +O_{2 (g)}→ H₂O _(g)

2 g + 16 g = 18 g

Kütlece hidrojenin oksijene oranı daima 

  m _H / m _{O =}  2/16 = 1/8’ dir.

Bir başka örnekte bu oranın ne anlama geldiğini görelim.

Kalsiyum oksit bileşiğinde sabit oran  m Ca /mO = 5/2’ dir.

 Bu oran aşağıdaki şekilde yorumlanabilir.

1) 5 gram kalsiyum ile en fazla 2 gram oksijen birleşebilir; 7 gramkalsiyum oksit oluşur.

2) 7 gram kalsiyum oksit elde etmek için 5 gram kalsiyum 2 gramoksijen kullanılır

3) 7 gram kalsiyum oksit ayrıştırılırsa 5 gram kalsiyum 2 gram oksijen elde ederiz.

C.Katlı Oranlar Kanunu 

J.Dalton, yaptığı çalışmalarda  Joseph Proust'un sabit oranlar kanunundan yararlanarak iki farklı atom bir araya geldiğinde hep aynı bileşikleri mi oluşur sorusuna aradığı cevapta katlı oranlar kanununa ulaşır.Karbon elementiyle oksijenin oluşturduğu iki bilşik vardır bunlar karbon mono oksit ve karbon di oksit Karbon mono oksit bileşiğinde bir karbon atomu ile bir oksijen atomu birleşirken , Karbon di oksit bileşiğinde bir karbon atomu ile iki oksijen atomu birleşir.Her iki bileşikte karbon atom sayıları sabit tutulduğunda oksijen atomları arasında 1/2oranının olduğu gözlenir.Dalton'un  ulaştığı sunuca göre “iki element aralarında birden fazla bileşik oluşturuyorsa, bunlardan birinin sabitmiktarıyla birleşen ikincisinin değişen miktarları arasında  basit tam sayılı bir oran bulunur.” Bu şekilde  “Katlı Oranlar Kanunu” olarak bildiğimiz yasa bulunmuş oldu.

Dalton atom kuramı, kütlenin korunumu ve sabit oranlar yasalarına ve diğer deneysel gözlemlere dayanılarak önerilmiştir.

Dalton kuramının postulatları aşağıdaki gibi sıralanabilir:

·           Elementler, görünmeyen ve atom denilen bölünmeyen parçacıklardan oluşmuştur..

·           Bir elementin bütün atomları özdeş olup aynı, kütleye, büyüklüğe ve kimyasal özelliklere sahiptir ve diğer bir elementin atomlarından farklı özelliklere sahiptir.

·           Kimyasal tepkimeler, atomların düzenlenme türünün, birleşme seklinin değişmesinden ibarettir. Atomlar kimyasal tepkimede oluşamaz ve parçalanamazlar

·           Bileşikler birden çok elementin atomlarından oluşmuşlardır. Herhangi bir bileşikteki iki elementin atom sayılarının oranı bir tam sayı ya da basit tam sayılı kesirdir.

Dalton kuramı, iki açıdan başarılıdır.

·           Birincisi, kütlenin korunumu yasasını açıklar. Bir kimyasal tepkime, atomların yeniden düzenlenmesinden ibarettir ve sistemden hiçbir atom kaybolmuyorsa, tepkime sırasında toplam kütle sabit kalacaktır (Kütlenin korunumu)

·           İkincisi, bir elementin tüm atomlarının kütlesi ve özelliği aynıdır. Eğer bir elementin tüm atomları kütlece aynı ise Bileşik nasıl elde edilirse edilsin. bileşiğin kütlece yüzde bileşimi aynıdır. (sabit oranlar)

NO₂  ile  N₂O           Katlı oranı 4/1

N₂O ile  N₂O₃          Katlı oranı 1/3

NO₂ ile  N₂O₄          Katlı oran.Kanuna Uymaz

C₂H₄  ile C₃H₆        Katlı oran.Kanuna Uymaz

NO₂ ile   H₂O          Katlı oran.Kanuna Uymaz

D.Sabit Hacimler Kanunu 

Dalton'a göre eğer iki element birbiriyle yalnızca bir bileşik veriyorsa bu bileşiğin molekülünde her  bir atomdan bir tane bulunur. Bu ifade suyun oluşumunu , NH_{3 ve}  NO₂   gibi gazların oluşumlarını  ve moleküllü taneciklerin verdiği reaksiyonları açıklamada yetersiz kalır.

  NO      +     O₂           →      2NO

1 Hacim       1 Hacim              2 Hacim    Dalton'un ifadesi bu reaksiyonu açıklar ancak aşağıdaki reaksiyonları açıklamada yetersiz kalır.

ÖRNEK  A

  N₂      +       3H₂         →      2NH₃

1 Hacim        3 Hacim             2 Hacim

ÖRNEK  B

2H₂(g)     +     0₂(g)      →     2H₂0(g)

2 Hacim        1 Hacim             2 Hacim    bu tür reaksiyonların açıklanması  Joseph Gay-Lussac tarafından gerçekleştirilmiştir

       Joseph Gay-Lussac,

Kimyasal reaksiyonlara giren maddelerim kütleleri arasında sabit bir oranın bulunduğunu inceledik.Benzer şekilde bu maddeleri hacimleri arasında da sabit bir oran vardır.Sadece gazlara uygulanan ve Gay Lussac tarafından önerilen Hacim Oranları Kanunu şu şekilde tanımlanabilir.

"Kimyasal reaksiyona giren gaz halindeki element ya da bileşiklerin aynı basınç ve sıcaklık şartlarında hacimleri arasında tam sayılarla gösterilen bir oran vardır.Reaksiyon ürünü de gaz halinde ise ürünün reaksiyona giren gazlardan herhangi birinin hacmi arasında da sabit bir oran vardır."

Örnek 1

N₂      +       3H₂         →      2NH₃

1 V             3V                        2V

V_N2 / V_H2 =1/3

V_N2 / V_NH3 =1/2

V_H2 / V_NH3 =1/3

Örnek 2

2H₂(g)     +     0₂(g)      →     2H₂0(g)

V_H2 / V_O2 =2/1

V_H2 / V_H2O=2/2= 1/1

V_O2 / V_H2O =1/2

Örnek soru:

I- 1 litre Bütanı (C₃H₈) yakmak için 25 litre hava gerekir.

II- 1 Litre bütanın  yanması sonucu 3 litre CO₂ ve 4 lt H₂O (su buharı) oluşuyor .

III- Havanın hacimce 1/5 'i oksijendir.

8 litre Bütanı ve 25 litre Oksijen reaksiyona girdiğinde 

A) Hangi gazdan kaç litre artar?

B) Kaç litre CO₂ ve kaç litre H₂O oluşur?

C) Reaksiyon sonucunda oluşan tüm gazların toplam hacmi nedir?

D)  Hacim değişimi ne kadardır?

ÇÖZÜM :

A)   Havanın 1/5 i Oksijen olduğuna göre 1 lt Bütan ile reaksiyona giren bütanın hacmi

25x 1/5=  5 litredir.

5 Litre oksijen   1 litre bütan  ile birleşirse

25 lt oksijen ile;

25x1/5= 5 litre bütan ile birleşir.

Bu durumda bütandan;

8-5= 3litre artar

B) Bir litre bütan yandığında 3 litre CO₂ ve 4 lt H₂O (su buharı) oluştuğuna göre;

5 litre bütan yandığında  ise

5x3= 15 litre  CO₂

5x4= 20 litre H₂O (su buharı)  oluşur.

C) Reaksiyondan sonraki toplam hacim =artan bütan +oluşan CO₂ + oluşan H₂O (su buharı)

3+15+20=38 Litre

D) Başlangıç hacmi =8 litre bütan +25 litre  Oksijen = 13 litre

Son hacim 38 litre

Hacimdeki artış= 38-13= 15 litredir.

      Amedeo Avagadro ;“Aynı sıcaklık ve basınçta, gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda atom ve molekül içerir.” diyerek,  Avagadro hipotezini ortaya attı. Avagadro gaz halinde bulunan atomların 2 atomlu halde yani moleküler halde olabileceğini savundu. Dolayısıyla kimya tarihine bu şekilde “molekül” kavramı da girmiş oldu.

 Amedeo Avagadro'ya göre

           1- Aynı sıcaklık ve basınçta, farklı gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda atom veya molekül vardır.

           2-  Aynı sıcaklık ve basınçta, farklı gazların eşit sayıdaki molekülleri eşittir

Örnek 1

  N₂      +       3H₂         →      2NH₃

1 Hacim        3 Hacim             2 Hacim

1 molekül      3 molekül         2 molekül

Örnek 2

2H₂(g)     +     0₂(g)      →     2H₂0(g)

2 Hacim        1 Hacim             2 Hacim

2 molekül      1 molekül          2 molekül