Atom Kütleleri (Ağırlıkları), Avagadro Sayısı ve Mol Kavramı
Atom Kütleleri (Ağırlıkları)
XVII ve XVII. yüzyıllarda bileşiklerin bileşimi ile ilgili yapılan çalışmalar sırasında her elementin diğerine göre karakteristik bir kütlesi olduğunu düşünmeye başladılar. Atomik kütlelerin bağıl skalasını tanımlamakta başarılı oldular. Eski gözlemlere göre element kütleleri önceleri oksijen elementine bağlı olarak tanımlansa da sonrada karbon elementine göre tanımlanmıştır. Bu geleneksel olarak atom ağırlıkları olarak tanımlansa da atom kütleleri terimini kullanmak daha doğrudur. Bileşiklerin bileşenleri hakkında yapılan binlerce deney sonucunda atomik kütle birimi (akb) oluşturulmuştur. Atomik kütle birimi karbon-12 izotopunun 12 de 1 ini ifade eder. Doğadaki karbon-12, karbon-13 ve karbon-14 izotoplarının bir karışımıdır. Bu nedenle karbonun atom kütlesi (ağırlığı) ne kadardır diye bakıldığında 12.011 g. veya bağıl olarak 12.011 akb. olarak bulunur. Diğer elementlerin birbirlerine göre kütlelerine periyodik tablolardan bakabilirsiniz.
Avagadro Sayısı ve Mol Kavramı
Elementlerin atom ağırlıklarının C-12 ye göre bağıl olarak tanımlandığını belirtik ve karbonun ortalama bağıl kütlesini 12.011 g. olduğunu açıkladık. Elementlerin ise atomlardan meydana geldiğini Dalton atom kuramı ile öğrendik. Şimdi ki sorumuz şu olabilir. 12.0011 g. karbonda kaç tane karbon atomu bulunur. Yapılan bir çok deney sonucunda bu değer 6.02214179x1023 karbon atomu olarak hesaplandı. Bu değer çoğu kez 6.02x1023 olarak yuvarlanılarak kullanılır. Bu değer;
"Aynı hacimdeki gazlar, aynı sıcaklık ve basınç sağlandığı halde, aynı sayıda moleküle sahiptirler."
Avagadro Hipotezini öne süren ünlü kimyacı Amedeo Avogadro anısına Avagadro sayısı olarak adlandırılmıştır.Avagodra sayısı kadar tanecik içeren madde miktarı da mol kavramı ile tanımlanır. ve 6.02x1023 atom veya molekül içeren madde 1.0 moldür. diye tanımlanmıştır.
Soru 1 :
12.011 g. karbondaki tek bir atomun ağırlığı ne kadardır?Yanıt 1 :
12.011 g. karbonda avagadro sayısı (6.02x1023) kadar atom olduğuna göre tek bir karbon atomunun ortalama kütlesi*;
\rm m_{C} = (1 \text{ C atomu } ) { 12.011 \text { g.} \over 6.022 \times 10^{23} \text{ C atomu } } = 1.995 \times 10^{-23} \text { g. }olacaktır.
* : karbonun C-12, C-13 ve C-14 ün ortalama kütlelerinin katkısından oluştuğunu hatırlayın. Bu nedenle ortalama kütle terimi kullanılmıştır.
Soru 2 :
Aşağıdaki H3PO4 ve Ca(HCO3)2 bileşiklerinin molekül ağırlığını hesaplayınız.
(H : 1.008 akb , O : 15.999 akb , P : 30.974 akb , Ca : 40.080 akb , C : 12.011 akbYanıt 2 :
12.011 g. karbonda avagadro sayısı (6.02x1023) kadar atom olduğuna göre tek bir karbon atomunun ortalama kütlesi*;
\rm M_{ H_3PO_4 } = (3 \text{ atom hidrojen} ) \times \Big( { 1.008 \text{ akb } \over 1 \text{ atom hidrojen}} \Big)+ (1 \text{ atom fosfor} ) \times \Big( { 30.974 \text{ akb } \over 1 \text{ atom fosfor}} \Big)+ (4 \text{ atom oksijen} ) \times \Big( { 15.999 \text{ akb } \over 1 \text{ atom oksijen}} \Big)\rm M_{ H_3PO_4 } = 97.994 \text{ akb}\rm M_{ Ca(HCO_3)_2 } = (1 \text{ atom Ca} ) \times \Big( { 40.080 \text{ akb } \over 1 \text{ atom Ca}} \Big) + 2 \times \Big[ (1 \text{ atom H} ) \times \Big( { 1.008 \text{ akb } \over 1 \text{ atom H}} \Big) + (1 \text{ atom C} ) \times \Big( { 12.011 \text{ akb } \over 1 \text{ atom C}} \Big) + (3 \text{ atom O} ) \times \Big( { 15.999 \text{ akb } \over 1 \text{ atom O}} \Big) \Big]\rm M_{ Ca(HCO_3)_2 } = 162.112 \text{ akb}
Soru 3 :
4.00 g HF ve 8.09 g HBr ün kaç mol geldiğini hesaplayınız.
(H : 1.008 akb, F : 18.998 akb, Br : 79.904 akb)Yanıt 3 :
\rm M_{ HF } = (1 \text{ atom H} ) \times \Big( { 1.008 \text{ akb } \over 1 \text{ atom H}} \Big) (1 \text{ atom F} ) \times \Big( { 18.998 \text{ akb } \over 1 \text{ atom F}} \Big)\rm M_{ HF } = 20.006 \text{ akb}\rm M_{ HBr } = (1 \text{ atom H} ) \times \Big( { 1.008 \text{ akb } \over 1 \text{ atom H}} \Big) (1 \text{ atom Br} ) \times \Big( { 79.904 \text{ akb } \over 1 \text{ atom Br}} \Big)\rm M_{ HBr } = 80.912 \text{ akb}HBr molekülünün kütlesi yaklaşık 80 akb iken, HF molekülünün kütlesi 20 akb dir. Bir başka açıdan bakarsak HBr molekülü HF molekülünden yaklaşık olarak 4 kat daha ağrı bir moleküldür. 20.006 g kütleye sahip HF molekülünde 6.022x1023 molekül (1 mol molekül) varken, HF ün molekülünden 4 kat daha ağır olan 80.912 g. HBr de de 6.022x1023 ( 1 mol molekül ) var demektir.
\rm n_{ HF } = (4.00 \text{ g. HF} ) \times \Big( { 1.00 \text{ mol } \over 20.006 \text{ g. HF}} \Big)\rm n_{ HF } = 0.2 \text{ akb}\rm n_{ HBr } = (8.09 \text{ g. HBr} ) \times \Big( { 1.00 \text{ mol } \over 80.912 \text{ g. HBr}} \Big)\rm n_{ HBr } = 0.1 \text{ akb}Görüldüğü gibi HF 4 g. olmasına rağmen, 8 g. kütleye sahip HBr den 2 kat daha fazla molekül içermekte, dolayısı ile mol sayısı da HBr den 2 kat daha fazladır.
Soru 4 :
19.517 g Na2S ün mol sayısını hesaplayarak molekül içindeki herbir atomun mol sayısını bulunuz.
(Na : 22.991 g. mol-1, S : 32.086 g. mol-1).Yanıt 4 :
\rm M_{ Na_2S } = 2 \times ( 22.991 \text{ g.} ) + 1 \times 38.086 \text{ g.} = 78.068 g.\rm n_{ Na } = ( 19.517 \text{ g. } Na_2S ) \Big( { 1.0 \text{ mol } Na_2S \over 78.068 \text{ g. } Na_2S } \Big) \Big( { 3.0 \text{ mol Na } \over 1.0 \text{ mol } Na_2S} \Big) = 0.75 \text{ mol Na}\rm n_{ S } = ( 19.517 \text{ g. } Na_2S ) \Big( { 1.0 \text{ mol } Na_2S \over 78.068 \text{ g. } Na_2S } \Big) \Big( { 1.0 \text{ mol S } \over 1.0 \text{ mol } Na_2S} \Big) = 0.25 \text{ mol S}
Konu İle İlgili Etkileşimli Sorular :
Atom, Molekül, Element, Atomik Kütle Birimi (akb), Avagadro Sayısı Görsel Anlatım
Kaynaklar |