GAZLAR - Kimya Budur - 11. Sınıf Kimya Gaz Yasaları

GAZLAR

GAZ YASALARI

Gazlarla ilgili ders sunum notlarına BURADAN ulaşabilirsiniz.


Gaz yasaları ve gaz yasalarının günlük hayatta kullanılan ürünlere uygulanması oldukça önemlidir.
Gazların özelliklerini, basınç, hacim ve sıcaklıkla ilişkilerini ve değişimlerini açıklayan bağıntılara gaz yasaları denir.

 

 

Gazların Genel Özellikleri

• Maddenin en düzensiz hâlidir. Maddedeki molekül ve atomlar birbirinden uzaktır ve çok hızlı hareket eder.
• Tanecikleri arasında çekim kuvvetleri, katı ve sıvılara oranla çok azdır.
• Gaz molekülleri arasında etkileşim yok denecek kadar az olduğundan moleküller birbirinden bağımsız hareket eder.
• Gazlar bulundukları kapları tamamen kapladıklarından hacimleri kabın hacmine eşittir, şekilleri de kabın şekline benzer.
• Gazlar sıkıştırılabildiklerinden düşük sıcaklık ve yüksek basınçta sıvılaşabilir.
• Gazlar birbirleriyle her oranda karışarak homojen karışımlar oluşturabilir.
Yoğunlukları katı ve sıvılara göre daha düşüktür.
• Gaz molekülleri öteleme, dönme ve titreşim hareketlerini yapabilir.
• Gaz taneciklerinin kapladıkları hacimler moleküller arasındaki boşluklar yanında ihmal edilir.
• Gaz molekülleri birbirleri ile çarpıştıklarında taneciklerin hızları ve yönleri değişebilir. Fakat ortalama hızları değişmez çünkü çarpışmalar esnektir.

 

1. BOYLE YASASI (Basınç-Hacim İlişkisi)

P1.V1 = P2.V2

Boyle yasasına göre; Sabit sıcaklıkta belirli bir miktar gazın basıncı ile hacmi ters orantılıdır. Sabit sıcaklıkta belirlik miktar gazın basıncı artarsa hacmi azalır, hacmi artarsa basıncı azalır.

Boyle Yasası
Boyle Yasası

Yandaki şekilde; Sabit sıcaklıkta belirlik bir miktar gaz için I. kaptaki gazın basıncını P değerinden 2P değerine çıkardığımızda, hacim V değerinden 2V değerine iner. II. kapta 2P basınca, 2V hacme sahip gaz elde edilir. Sonuç olarak her iki kaptaki PV çarpımı eşittir.

 

Örnek 1:

Belirli sıcaklıkta bir miktar gaz 720 mmHg basınçta 600 mL hacim kaplamaktadır. Aynı sıcaklıkta bu gazın basıncı 1080 mmHg ye çıkarılıyor.
Buna göre, bu gazın hacmi kaç mL olur?

ÇÖZÜM:

boyle yasası
Hacim azaldığında basınç aynı oranda artar.

P1 = 720 mmHg                                      P1 .V1 = P2 .V2
V1 = 600 mL                                             720.600 = 1080.V2
P2 = 1080 mmHg                                  V2 = 400 mL
V2 = ?

Örnek 2:

Sabit sıcaklıkta şekildeki kaplar arasındaki  musluk açıldığında son basınç kaç atm olur?

ÇÖZÜM:

Musluk açıldığında toplam hacim 3V olur:

P. V1 = Ps . Vs
3.V = P. (V+2V)
3= P. 3V
Ps = 1 atm

 

2. GAY-LUSSAC YASASI (Basınç-Sıcaklık İlişkisi)

Sabit hacimde belirli miktar gazın sıcaklığı ile basıncı doğru orantılıdır. Sıcaklık arttıkça basınç artar.

I. kaptaki He gazının sıcaklığı T, basıncı P; II. kaptaki He gazının sıcaklığı 2T, basıncı ise 2P dir. Mutlak sıcaklık 2 katına çıktığında basınç da aynı şekilde 2 katına çıkar.

Örnek 3:

Sabit hacimli bir kapta bulunan Ne(g) nin 0 C deki basıncı 760 mmHg dir.
Bu gazın sıcaklığı 546 C arttırılırsa basıncı kaç mmHg olur?

ÇÖZÜM:

Örnek 4:

Sabit hacimli bir kapta 127 C de 4 atm basınç yapan He(g) vardır.
Bu gazın basıncının 3 atm olması için sıcaklığı kaç C olmalıdır?

ÇÖZÜM:



3. CHARLES YASASI (Hacim – Sıcaklık İlişkisi)

Sabit basınçta belirli miktar gazın sıcaklığı ile hacmi doğru orantılır. Sıcaklık arttıkça hacim artar.

Charles Yasası
 Mutlak sıcaklık 2 katına çıktığında hacim de                                                                                 aynı şekilde 2 katına çıkar.

Charles Yasası’nın grafikle yorumu:

Sıcaklık – Hacim grafikleri iki farklı şekilde elde edilebilir: Santigrat birimi ile grafik oluşturulurken doğrunun uzantısı -273 değerini kesmelidir: Kelvin biriminde ise 0 noktasını kesmelidir. Grafiklerdeki kesikli çizgi, sıcaklığın mutlak sıfıra (-273 oC) düşemeyeceğini belirtir.

Örnek 5:

Hareketli pistonlu bir kapta 327 C de 12 litre hacim kaplayan gaz bulunmaktadır.
Bu gazın sıcaklığı 127 C ye düşürülürse hacmi kaç litre olur?

ÇÖZÜM:

Örnek 6:

Hareketli pistonlu bir kapta bulunan bir gazın sıcaklık-hacim grafiği yanda verilmiştir.
Zamanla kabın hacmi 12 L arttığına göre son sıcaklık kaç oC dir?

ÇÖZÜM:

T1 = 27 + 273 =300 K

V2 = 36 + 12 = 48 L

(300/ T2) = 36/48

T2 = 400 K – 273 = 127 °C

 

3. AVOGADRO YASASI (Hacim – Mol İlişkisi)

Sabit sıcaklık ve basınçta gazın mol sayısı ile hacmi arasında doğru bir orantı vardır. Aynı sıcaklık ve basınçta farklı gazların eşit sayıdaki tanecikleri eşit hacim kaplar.

Avogadro yasası

Sabir sıcaklıkta serbest sürtünmesiz pistonlu bir kaba I. kaptaki gazın mol sayısı iki katına çıkarıldığında hacim de iki katına çıkar;

  • Basınç x hacim çarpımı (PxV) iki katına çıkar
  • Birim hacimdeki molekül sayısı değişmez.
  • Taneciklerin ortalama kinetik enerjileri değişmez.
  • Taneciklerin ortalama hızı değişmez
  • Gaz yoğunluğu değişmez.



Örnek 7:

Hareketli pistonlu bir kapta 20 litre hacimde 4 g He gazı bulunmaktadır.
Bu kaba aynı sıcaklıkta 2 gram daha He gazı ilave edildiğinde son hacim kaç litre olur? (He: 4)

ÇÖZÜM:

n1 = m / MA  → 4 / 4 = 1 mol            V1 = 20 L               (20/V2) =1/1,5

n2 = 4+2 / 4  → 3 / 2 = 1,5 mol          V2 = ?                    V2 = 20×1,5 = 30 L

 

İDEAL GAZ YASASI

Gaz yasalarına uyan, molekülleri birbirinin davranışından etkilenmeyen ve molekülleri arasında çekim kuvveti olmayan varsayımsal gazlara ideal gazlar denir.

  • Tüm gazlar yüksek sıcaklık ve düşük basınçta ideale yaklaşırlar.
  • Basınç arttıkça ve sıcaklık azaldıkça gazlar ideal durumdan uzaklaşırlar.
  • Küçük mol kütleli ve polarlığı düşük olan gazlar ideale daha yakındır.



İdeal Gaz Denklemi

İdeal gaz denklemi, Boyle, Charles ve Avogadro yasalarında ifade edilen denklemlerden yararlanılarak elde edilmiştir.

Denklemde n yerine m/MA yazacak olursak;

formülü elde edilir.  Burada d: yoğunluk, MA: mol kütlesidir.

Örnek 8:

273 oC sıcaklıkta 3,2 g CH4 gazı 1,12 L hacim kapladığına göre kabın basıncı kaç atmosferdir? (CH4: 16 g/mol)

ÇÖZÜM:

Örnek 9:

Kapalı bir kapta bulunan NO gazının basıncı 1,64 atm, sıcaklığı 127  oC olduğuna göre kaptaki gazın özkütlesini hesaplayınız. (N:14 g/mol, O:16 g/mol)

ÇÖZÜM:

Örnek 10:

3,01×1023 tane oksijen gazının (O2) 0 oC sıcaklıkta 5 atmosfer basınçta hacmi kaç L olur?
(NA= 6,02×1023)

ÇÖZÜM:

n = N/ NA                                                                                                                 P . V = n . R . T

n = 3,01×1023 / 6,02×1023  = 0,5 mol                         5 . V = 0,5 . (22,4/273) . 273     V = 2,24 L

 

Gaz Yasaları Sunum