Gazlar...

[ceyLin]

GAZLAR


01. Gazların Özellikleri
02. Basit Gaz Yasaları
03. İdeal Gaz denklemi
04. Gaz Karışımları
05. Kinetik- Molekül Kuramı
06. Graham'ın Gazların Yayılma Kanunu
07. Gerçek (İdeal ) olmayan Gazlar



01. Gazların Özellikleri:

Gazlar moleküller arası çekim kuvvetleri en az olan maddelerdir. Gaz molekülleri birbirinden bağımsız hareket ederler. Aralarındaki çekim kuvveti ancak ve sadece London çekim kuvvetidir. Büyük basınç ve düşük sıcaklıklarda sıvılaştırılabilirler. Gaz molekülleri bulundukları yeri her tarafına eşit oranda yayılarak doldururlar. Sonsuz oranda genişleyebilirler. Basınç altında yüksek oranda sıkıştırılabilirler. Yüksek basınçtan alçak basınca doğru çabucak akarlar. Sıcaklık ile basınç doğru orantılıdır. Düşük yoğunlukları vardır.
Gazların fiziksel davranışlarını dört özellik belirler. Bunlar; Basınç (P), sıcaklık (T) ve hacim (V) gazların durumunu değiştirebilen etkenlerdir. Gazlar genellikle kokusuz ve renksizdirler. Bazılarının kokusu, rengi ve zehirliliği en belirgin özelliğidir. Br2 kahverengimsi kırmızı, I2 mor renkli, NO2 ve N2O3 kahve renkli, F2 ve C12 yeşilimsi sarı, NH3 keskin kokulu, oksijen, azot ve asal gazlar dışındakiler zehirlidirler.
Basınç: Basınç, bir yüzeye uygulanan kuvvetin, o yüzeyin alanına bölünmesiyle bulunur.


P(Pa) = F(N)/ A(m2)

Atmosfer basıncı barometre ile ölçülür. Bir barometredeki civa yüksekliğine barometre basıncı denir. Atmosfer koşulları ve yükseklikle değişir. Standart atmosfer (atm), civa civa yoğunluğu 13,5951 g/cm3 (0 oC ) ve yerçekimi ivmesi g = 9,80665 ms-2 olduğu durumda, 760 mm yükseklikteki bir civa sütununun oluşturduğu basınç olarak tanımlanabilir.

1 atm = 760 mm Hg
1 atm= 760 torr
1 atm = 101,325 N/ m2
1 atm = 101,325 Pa
1 atm = 1,01325 bar

02. Basit Gaz Yasaları

Boyle Yasası: Sabit sıcaklıkta, sabit miktardaki gazın hacmi, basıncı ile ters orantılıdır.
P a 1/V yada PV = a (a sabit )
Orantı işareti (a) yerine eşitlik ve orantı sabitini koyarsak, sabit bir sıcaklık ve miktardaki gazın basınç ve hacim çarpımı bir sabite eşittir. Bu sabit değerde gazın miktarı ve sıcaklığına bağlıdır.
Örnek : 30 litre bir gazın, basıncı 6 atmosferden 3 atmosfere düşürüldüğünde hacmi ne olur?
Çözüm: Gazın sadece bir P1, V1 hali belli olması PxV sabitini bulmaya yeterlidir.
P1 = 6 atm, V1 = 30 L
P1.V1 = P2V2
6 (atm) x 30 (L) = 3 atm x V2
V2 = 180 L atm / 3 (atm)
V2 = 60 L bulunur.

Charles Yasası: Sabit basınçtaki, gazın hacmi sıcaklıkla doğru orantılıdır.

V a T veya V = bT (b Sabit) T (K) = t (oC) + 273,15

Normal (ideal ) Basınç ve sıcaklık : Gazların özellik olarak sıcaklık ve basınca bağlı olması nedeniyle, normal sıcaklık ve basınç kavramları kullanılır. Gazlar için normal sıcaklık 0oC =273.15 K ve normal basınç 1 atm =760 mmHg dır.
Avagadro Yasası: Sabit sıcaklık ve basınçta, bir gazın hacmi miktarı ile doğru orantılıdır.
Bu kuram iki farklı şekilde ifade edilir.
1. Aynı basınç ve sıcaklıkta, farklı gazların eşit hacimleri aynı sayıda molekül içerir.
2. Aynı basınç ve sıcaklıkta, farklı gazların aynı sayıdaki molekülleri eşit hacim kaplar.
V a n veya V = c.n
Normal koşullarda bir gazın 22.414 L’si 6,02x1023 molekül ya da 1 mol gaz bulunur.
1mol gaz = 22.4 L gaz (normal koşullarda)
Birleşen Hacimler Yasası: Sıcaklık ve basıncın sabit olduğu tepkimelerde gazlar tamsayılarla ifade edilen basit hacim oranlarıyla birleşirler.

2 CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g)

2L CO (g) + 1L O2 (g) 2 L CO2 (g)


03. İdeal Gaz denklemi

Basit gaz yasalarından yararlanarak, hacim, basınç, sıcaklık ve gaz miktarı gibi dört gaz değişkenini içeren tek bir denklemde birleştirilerek ideal gaz denklemi elde edilir.

1. Boyle yasası, Basıncın etkisini tanımlar, P a 1/V
2. Charles yasası, Sıcaklık etkisini tanımlar, V a T
3. Avagadro Yasası, gaz miktarının etkisini tanımlar, V a n

Bu gaz yasalarına göre, bir gazın hacmi, miktar ve sıcaklık ile doğru orantılı, basınç ile ters orantılıdır. Yani V a nT/P ve V= RnT/P

Pv = nRT
İdeal gaz denklemine uyan bir gaza idael veya mükemmel gaz ismi verilir.
İdeal gaz denkleminde gaz sabitinin değeri ideal şartlardaki birimlerden yararlanarak bulunur.

R = PV/ nT = 1 atm x 22,4140 L / 1 mol x 273,15K = 0,082057 L atm/mol K = 0,082057 L atm mol-1 K-1 elde edilir.

SI sistemine göre

R = PV/ nT = 101,325 Pa x 2,24140.10-2 m3 / 1 mol x 273,15K = 8.3145 m3 Pa mol –1 K-1
R = 8,3145 J mol-1 K-1

Örnek: 800 ml bir kapta 275 oC de 0.2 mol O2 nin oluşturduğu basınç ne kadardır ?

PV = nRT

P x 0,800 L = 0,2 x 0,082 L atm mol-1 K-1 x (273 + 275) K

P = 11,2 atm
Genel Gaz Denklemi:

Bazı durumlarda gazlar iki farklı koşulda tanımlanır. Bu durumda ideal gaz denklemi, başlangıç ve son durum olmak üzere iki kere uygulanır.

PiVi = ni R Ti R = PiVi / ni Ti

PsVs = ns R Ts R = PsVs / ns Ts


PiVi / ni Ti = PsVs / ns Ts bağıntısına genel gaz denklemi denir.


Mol kütlesi tayini :


Bir gazın sabit sıcaklık ve basınçta kapladığı hacim bilinirse, gaz miktarı (n), mol cinsinden, ideal gaz denklemiyle bulunur. Gazın mol sayısı, gaz kütlesinin (m) molekül ağırlığına (M) bölümüne eşit olduğundan, gaz kütlesi bilinirse n = m / M den yararlanarak mol kütlesi bulunabilir.

PV = mRT/M


Gaz Yoğunlukları:

Bir gazın yoğunluğu bulunurken d = m/V yoğunluk denkleminden yaralanılır. İdeal gaz denkleminde n/V yerine P/RT konulur.


d = m/V = MP/ RT

Sıvı ve katı yoğunlukları arasında belirli farklar vardır.


a. Bir gazın yoğunluğu mol kütlesi ile doğru orantılıdır. Katı ve sıvıların ise yoğunlukları ve mol kütleleri arasında kayda değer bir ilişki yoktur.
b. Gaz yoğunlukları basınç ve sıcaklığa bağlıdır. Basınç ile doğru orantılı, sıcaklık ile ters orantılıdır. Katı ve sıvıların yoğunlukları ile mol
kütleleri arasında kayda değer bir bir ilişki olmakla beraber, basınca çok az bağlıdır.