1 GAZLAR Çevremizi dikkatli bir şekilde incelediğimiz zaman birçok gazın var olduğunu görürüz. Örneğin hava birçok gazın oluşturduğu homojen bir karışımdır. Tabiattaki yanma olaylarının sebebi yine atmosferde % 21 oranında bulunan O 2 gazıdır. Dünyamızın etrafında bulunan atmosfer tabakasının olmaması hayatın da olmaması anlamına gelir. Buradan da maddenin gaz halinin önemi kendiliğinden anlaşılmaz mı? Yine solunum yaparken havadaki oksijen gazını alıp CO 2 gazını dışarıya veririz. Bu durum vücudumuzda gerçekleşen binlerce biyokimyasal reaksiyonlarda gazların önemini göstermektedir. Diğer taraftan, bitkilerin fotosentez yapması sırasında yine aynı gazlar kullanılmaktadır. Birçok kimyasal reaksiyonda reaktant ve ürünlerin bazıları ya da tümü gaz halindedir. Dolayısıyla kimyasal reaksiyonların doğru gerçekleştirilebilmesi ve gazların güvenli bir şekilde sanayide kullanılabilmesi için gazların özelliklerinin iyi bilinmesi gerekir. Gazlar hızla hareket eden ve aralarında büyük boşluklar bulunan atom ya da moleküllerden oluşan, belirli hacmi ve şekli olmayan ve sıkıştırılabilen maddelerdir. Gaz karışımlarının tümü homojen yapılıdır. Gazlar sıkıştırıldığında tanecikler arasındaki mesafe azalır ve tanecikler birbirine yaklaşır. Bir tüpteki gaz dışarı bırakıldığın da ise gaz tanecikleri birbirinden uzaklaşarak bulundukları odayı tamamen doldururlar. Ayrıca gaz molekülleri bulundukları kabın çeperlerine çarparak basınç uygularlar. Sonuç olarak Gazlar bulunduğu kabın hacmini tam doldurabilen ve sıkıştırıldığında, hacimleri büyük ölçüde küçülebilen akışkan maddelerdir. Gazlar konusunun daha iyi anlaşılabilmesi için bazı kavramları iyi bilinmesi gerekir. Bunlar hacim, sıcaklık ve basınç kavramlarıdır. Hacim Gazlar bulundukları kabın hem hacmini hem de şeklini alırlar. Dolayısıyla bir gazın hacmi bulunduğu kabın hacmine eşittir. Aşağıdaki kapta bulun A, B ve C gazlarının hacimleri birbirine eşit ve 5 litredir. V A = V B = V C = 5 L A(g) B(g) C(g) V kap : 5 L
19
Embed
Gazlar - bingol.edu.tr · Gazlar hızla hareket eden ve aralarında büyük boluklar bulunan atom ya da moleküllerden oluan, belirli hacmi ve ekli olmayan ve sıkıtırılabilen
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
GAZLAR
Çevremizi dikkatli bir şekilde incelediğimiz zaman birçok gazın var olduğunu görürüz. Örneğin
hava birçok gazın oluşturduğu homojen bir karışımdır. Tabiattaki yanma olaylarının sebebi yine
atmosferde % 21 oranında bulunan O2 gazıdır. Dünyamızın etrafında bulunan atmosfer
tabakasının olmaması hayatın da olmaması anlamına gelir. Buradan da maddenin gaz halinin
önemi kendiliğinden anlaşılmaz mı? Yine solunum yaparken havadaki oksijen gazını alıp CO2
gazını dışarıya veririz. Bu durum vücudumuzda gerçekleşen binlerce biyokimyasal
reaksiyonlarda gazların önemini göstermektedir. Diğer taraftan, bitkilerin fotosentez yapması
sırasında yine aynı gazlar kullanılmaktadır. Birçok kimyasal reaksiyonda reaktant ve ürünlerin
bazıları ya da tümü gaz halindedir. Dolayısıyla kimyasal reaksiyonların doğru
gerçekleştirilebilmesi ve gazların güvenli bir şekilde sanayide kullanılabilmesi için gazların
özelliklerinin iyi bilinmesi gerekir.
Gazlar hızla hareket eden ve aralarında büyük boşluklar bulunan atom ya da
moleküllerden oluşan, belirli hacmi ve şekli olmayan ve sıkıştırılabilen maddelerdir. Gaz
karışımlarının tümü homojen yapılıdır. Gazlar sıkıştırıldığında tanecikler arasındaki mesafe azalır
ve tanecikler birbirine yaklaşır. Bir tüpteki gaz dışarı bırakıldığın da ise gaz tanecikleri
birbirinden uzaklaşarak bulundukları odayı tamamen doldururlar. Ayrıca gaz molekülleri
bulundukları kabın çeperlerine çarparak basınç uygularlar. Sonuç olarak Gazlar bulunduğu
kabın hacmini tam doldurabilen ve sıkıştırıldığında, hacimleri büyük ölçüde küçülebilen
akışkan maddelerdir.
Gazlar konusunun daha iyi anlaşılabilmesi için bazı kavramları iyi bilinmesi gerekir.
Bunlar hacim, sıcaklık ve basınç kavramlarıdır.
Hacim
Gazlar bulundukları kabın hem hacmini hem de şeklini alırlar. Dolayısıyla bir gazın hacmi
bulunduğu kabın hacmine eşittir. Aşağıdaki kapta bulun A, B ve C gazlarının hacimleri birbirine
eşit ve 5 litredir.
VA= VB = VC = 5 L
A(g)
B(g)
C(g)
Vkap: 5 L
2
Gazların hacmi m3 birimi veya bu birimin ast ve üst katları ile ifade edilir. Kimyada en
çok kullanılan birimler m3, dm
3 (litre: L) ve cm
3’tür. Çoğu kez cm
3 yerine mililitre (ml)
kullanılmaktadır. Laboratuarlarda, gaz hacimleri belirli şartlarda büretleri ile ölçülür.
Sıcaklık
Gazlarda sıcaklık kavramı çok önemlidir. Çünkü gazların hacmi ve basıncı sıcaklıktan çok
etkilenir. Celsius ısınma ve soğuma sırasında hacmi önemli ölçüde değişen, düzgün genleşen ve
yoğunluğu yüksek olan cıvayı kullanarak ilk termometreyi icat etmiştir. Bir atmosfer basınç
altında, suyun donma noktasındaki civa yüzeyini sıfır, kaynama noktasındaki civa yüzeyini ise
yüz olarak işaretleyen Celsius, aradaki uzunluğu 100 eşit parçaya bölerek her bir parçayı 1 °C
(Celsius derece veya santigrad derece) olarak kabul etmiştir.
Aynı koşullarda suyun donma ve kaynama noktasını 32 ve 212 olarak işaretleyen, aradaki
mesafeyi 180 eşit parçaya bölen ve her bir parçayı 1 °F olarak tanımlayan Fahrenheit ise, ikinci
bir termometre yapmıştır. Yine aynı şekilde suyun donma ve kaynama noktasını 0 ve 80 olarak
işaretleyip aradaki mesafeyi 80 eşit parçaya bölen ve her bir parçayı 1 °Re olarak tanımlayan
Réaumur bir başka termometre yapmıştır. SI birim sisteminde sıcaklık birimi Kelvin1 (K)’dir ve 0
°K, herhangi bir gazın hacminin teorik olarak sıfır olduğu sıcaklık olan -273,15 oC’dir (Şekil X).
Bu sıcaklık 0 oK veya mutlak sıfır noktası olarak adlandırılır.
Şekil x: Basıncı ve mol sayısı sabit tutulan ideal bir gazın hacmi (V) ve
sıcaklığı (oC) arasındaki grafik.
3
1 oK ayrıca suyun üçlü noktasının sıcaklığının 1/273,15’sı olarak da tanımlanır. Kolaylık
olsun diye o
C birimi t, °K birimide T ile gösterilecektir. Bu farklı sıcaklık birimleri arasındaki
bağıntılar aşağıdaki gibidir.
___________________________________________________________________ 1William T. Kelvin: 1824 – 1907 yıllarında yaşamış bir İngiliz bilim adamıdır. Telsiz ve termodinamik
konularındaki çalışmalar yapmıştır.
oC = (1/1,8).(
oF- 32)
oF = 1,8
oC + 32
oC = (51/ 4)
oR
°K = °C + 273,15
Şekil x: Basıncı ve mol sayısı sabit tutulan ideal bir gazın hacmi (V) ve mutlak sıcaklığı (oK)
arasındaki grafik.
4
Basınç
Kapalı bir kapta bulunan bir gazın tanecikleri birbirlerine ve içinde bulundukları kabın
çeperlerine çarparak kabın iç çeperlerine bir kuvvet uygularlar. Bir gazın taneciklerinin
oluşturduğu toplam kuvveti ölçmek oldukça zordur. Bu toplam kuvvet yerine ortalama gaz
basıncından bahsetmek daha kolaydır. Basınç "birim alana uygulanan kuvvet" olarak tanımlanır
ve P ile simgelenir.
Uluslar arası birim (SI) sisteminde kuvvetin (F) birimi Newton (N) ve alan (S) birimi metrekare
(m2)’dir. Birim yüzeydeki kuvvetin (basıncın) birimi ise, N / m
2’dir ve Pascal (Pa) adını alır.
Sıvıların Basıncı
Gazların basıncı, sıvı basıncıyla kıyaslanarak dolaylı yoldan ölçüldüğünden dolayı sıvıların
basıncının nasıl bulunacağı önemlidir. Sıvıların basıncı, sıvıların yüksekliğine ve yoğunluğuna
bağlıdır.
Yukarıdaki şekilde kesitleri farklı olan her iki tüpte de Hg bulunduğu düşünüldüğünde tüplerin
tavanına yapılan basınçlar cıva seviyeleri eşit olduğundan dolayı eşit olur.
S
FP
sss d .hP
5
Açık Hava Basıncı
Açık hava basıncı veya atmosfer basıncı, dünyayı saran hava tabakasının dünyaya uyguladığı
basınçtır. Evangelista Torricelli1 1643 yılında oluşturduğu bir düzenekle (ilk barometre) atmosfer
basıncının ölçülebilmesini sağlamıştır. Açık hava basıncını ölçen aletlere barometre denir. Şekil
X'de Torricelli’nin kullandığı barometre düzeneği görülmektedir. Torricelli ağzı açık bir kaba
cıva doldurarak içine cıva doldurulmuş bir ucu kapalı uzun bir cam borunun açık ucunu kabın
içine daldırılmıştır. Borunun içindeki cıva seviyesi bir süre düşmüş daha sonra belirli bir seviyede
sabitlenmiştir. Torricelli bu deneyi ile borudaki cıva seviyesinin kaptaki cıva seviyesinin çok
daha yukarısında (h kadar) kalmasından, "atmosfer basıncının" sorumlu olduğunu ispatlamıştır.
Burada oluşan h yükseklik farkı kullanılan borunun çapına ve şekline bağlı olmayıp (Şekil X)
barometrede kullanılan sıvının yoğunluğuna, sıcaklığına ve dış basınca bağlıdır.