FizikokimyaLabFoyu.pdf

FĐZĐKOKĐMYALABORATUVARI IBALIKESiR ÜNiVERSiTESiFEN EDEBiYAT FAKÜLTESiKiMYA BÖLÜMÜ FiZiKOKiMYA ANABiLiM DALIBALIKESiR, 2007

DENEY LĐSTESĐÖğrencinin:ADI / SOYADI :NUMARASI :BÖLÜMÜ :1. ĐDEAL GAZ YASALARI…………………………………………………………… 12. AVOGADRO SAYISININ TAYĐNĐ…………………..…………………………… 103. KISMĐ MOLAL HACĐM………….……………………………………………… 174. BENZOĐK ASĐTĐN ÇÖZÜNEM ENTALPĐSĐ…………...……………….………… 275. TERMOKĐMYA………………………………………………...………………… 346. ELEKTROLĐTĐK ĐLETKENLĐK…………………….……………………………… 447. DENGE SABĐTĐNĐN SPEKTROFOTOMETRĐK TAYĐNĐ……………….………… 538. ÇÖZELTĐLERDE KĐMYASAL DENGE………………………………………...… 60

ĐDEAL GAZ YASALARIAmaç : Boyle-Mariotte kanunu yardımıyla günün atmosferbasıncının ve Gay-Lussac kanunu yardımıyla mutlak sıfırınbelirlenmesiFizikokimya Lab. IDeney Tarihi : …/…/...Bu Deneyde :Teori 1Gerekli Malzemeler 3Deneyin Yapılışı 3Hesaplamalar 3Sorular 5Bunları biliyormuydunuz ? 6Kaynaklar 6Veriler,hesplamalar vesonuçlarĐlgi çeken özelkonular:• Gaz kanunları• Mutlak sıfır• Barometre ve manometreler• Joule-Thomson olayı• Brown hareketleri7Herhangi bir sistemin halini belirlemek için kullanılandeğişkenlere hal değişkenleri denir. Hal değişkenlerikullanılarak sistemin halinin tanımlandığı denklemlere haldenklemleri denir.Gaz sistemlerinin halini tanımlamak için de haldenklemleri kullanılır. Gazlar incelenirken, gerçekte olmayanbir gaz modeli ile yola çıkmak yararlıdır. Buna ideal gaz modelidenir. Đdeal gaz, öz hacmi olmayan moleküllerdir, bunlararasında hiçbir itme çekme etkileşimi yoktur ve çarpışmalarısırasında kinetik enerji kaybının olmadığı kabul edilir. Gerçekgazlar, ancak yüksek sıcaklık ve düşük basınçlarda idealgazlara yakın davranış gösterirler.Belli miktar bir gazın hacminin, gazın sıcaklığı vebasıncına bağımlı olduğunu günlük hayatımızdaki deneyimlerimizdenbiliriz. Eğer ele aldığımız gazı ideal kabul edersekbelli sıcaklık ve basınçta kaplayacağı hacim bellidir. Oysa;gerçek gazlar için sıcaklık-basınç-hacim ilişkisini gösterenpek çok formül çıkartılmıştır. Đdeal gazlar için kullanılan ikitemel eşitlik ise Boyle-Mariotte ve Gay Lussac Kanunununifadeleridir.Boyle-Mariotte kanununa göre; mol sayısı ve sıcaklığısabit olan bir gazın hacmi ile basıncının çarpımı sabittir.PV = k ( T ve n sabit) (1)Gay-Lussac Kanununa göre ise; kütlesi sabit tutulanbir gazın hacmi de sabit tutulursa basıncı sıcaklıkla orantılıdır.Charles’da ise basınç sabit tutulmuştur.Şekil : Charles yasasınınşematik gösterimiVt = Vo (1+αt) (2)Pt = Po (1+αt) (3)Tüm gazların termikgenleşme katsayılarıaynıdır ve bu değer1 / 273.15 oC -1 dir.Eşitlikdeki Vo; sabit basınçta0 o C deki gaz hacmi veVt; t sıcaklığındaki aynıbasınçta kapladığı hacimdir.Po da sabit hacimde0 o C de gaz basıncı ve Pt, tsıcaklığında aynı hacimdekisahip olduğu basınçtır.Şekil : Boyle yasasınınşematik gösterimi

Fizikokimya Lab. ISayfa 2Buna göre bir gazın hacminin sıcaklık düştükçe azalması,teorik olarak -273.15 santigratta da hacmin sıfıra eşit olmasıgerekir. Ama biz gerçekte hacmin kesinlikle sıfıra eşitlenmediğinibiliyoruz. Peki nedir bu mutlak sıfır noktası? Mutlak sıfır noktasınınmoleküllerin enerjisinin sıfıra eşit olduğu nokta veya moleküllerarası boşluğun hiç kalmadığı nokta olduğunu söyleyebilir miyiz?Mutlak sıfır noktasının, moleküllerin toplam enerjisinin endüşük değere sahip sıcaklık olduğunu söylemiştik. Yani, maddeyi dahafazla soğutmanın artık mümkün olmadığı nokta. Genellikle düşükŞekil: Çeşitli sıcaklık türlerinin karşılaştırmasısıcaklıklarda moleküller arasındaki mesafe de en düşük değerlerine erişir, ama bunu sıfır noktasının tanımı olarak kullanmakmümkün değil. Kelvin birimi ile ifade edilen mutlak sıcaklık ölçeğinin tanımı, termodinamiğin ikinci yasasından doğalolarak çıkar. Ama ilginç bir şekilde, mutlak sıcaklık ideal gaz yasasında da (ve Charles yasasında) ortaya çıkıyor. Bu nedenle,mutlak sıcaklığın ölçülmesi gereken bazı deneylerde gazlar termometre olarak kullanılıyorlar.Charles yasası iki Fransız bilgininin çalışmaları sonucu bulunmuş. Gazların sıcaklıkla genleşmesi olayını ilk önce 1787'deJacques Charles incelemiş ve bütün gazların aynı genleşme oranlarına sahip olduğunu bulmuş. Charles'ın çalışmasındanhaberdar olan Joseph Louis Gay-Lussac, aynı çalışmayı diğer gazlar için de yaparak yasayı 1802 yılında ifade etmiş, veadını "Charles yasası" olarak koymuş. Bir gazın hacim, sıcaklık ve basıncı arasındaki bağlantıyı ifade eden ideal gaz yasası,Charles yasasının daha genel bir hali.Tabii ki, bütün diğer yasalar gibi, bu yasalar da sadece yaklaşık olarak geçerli. Yasanın geçerli olabilmesi için,gazın ideale oldukça yakın olması gerekiyor. Đdeal bir gaz, molekülleri kesinlikle çarpışmayan bir gaz olarak tanımlanır.Tahmin edebileceğiniz gibi, hiç bir gerçek gaz bu anlamda ideal değil. Bir gazı kapalı bir kutuya sıkıştırdığınızda moleküllerarasında mutlaka bir çarpışma olacaktır (eğer kutu içinde sadece tek bir molekül yoksa!)Fakat bir gazın molekülleri arasındaki uzaklık, molekül çaplarına oranla oldukça büyükse, çarpışmalar nadir olacağı için,gazın, tam anlamıyla ideal olmasa da, ideale çok yakın olduğunu söyleyebiliriz. Bu nedenle, Charles yasası yüksek sıcaklıklardapratik amaçlar için geçerli. Fakat, sıcaklık düşürüldüğünde, hacmin azalmasıyla moleküller birbirlerine daha çokyaklaşacağı için, yasa geçerliliğini kaybetmeye başlar.Eğer sıcaklık daha fazla düşürülürse, gaz yoğunlaşarak sıvı veya katı hale geçer ve yasanın uygulanma olasılığıtamamen ortadan kalkar. Tabii elimizde gerçekten ideal bir gaz olsaydı, yani gazın molekülleri kesinlikle çarpışmasaydı,yasa çok daha düşük sıcaklıklarda bile geçerliliğini koruyacak ve mutlak sıfıra yaklaştığımızda gazın hacminin gerçektensıfıra yaklaştığını görecektik. Ne yazık ki, evrende gerçek gazların dışında gaz bulmak mümkün değil!Đdeal gaz yasası sıcaklık düşürüldüğünde geçerliliğini kaybetmeye başlasa da, bunu "yasa düşük sıcaklıklarda geçerlideğildir" şeklinde yorumlamamak gerekir. Çünkü, yasanın ifadesinde yer alan basıncın değeri uygun seçildiğinde yasanınbütün sıcaklıklarda geçerli olduğunu görmek mümkün. Örneğin, hidrojen gazı, -253°C'de (20 K) sıvı hale geçer. Bu değeratmosferik basınç altında geçerli. Yani, atmosfer basıncına sahip hidrojen gazı için ideal gaz yasası ancak 30 K'in çoküzerinde uygulanabilir.

Fizikokimya Lab. ISayfa 3Fakat basınç düşürülürse, yasa daha düşük sıcaklıklardada geçerli hale gelebilir. Örneğin uzaydaki bazı karanlıknebulalar, 10 Kelvin (-260°C civarı) gibi sıcaklıklarda yoğunluğusantimetreküpte 100 molekül kadar olan hidrojen gazındanoluşmuştur. Bu durumda gazın basıncı, yeryüzündelaboratuvarlarda elde edilen vakumlardaki basınçlardan katkat düşük. Bu nebulalar için de ideal gaz yasasının doğru olduğunurahatlıkla söyleyebiliriz, çünkü moleküllerin çarpışmaolasılığı oldukça düşük. Üstelik bu nebulalar uzayda varlığınıgörebildiğimiz gazların kümeleştiği büyük bulutlar. Uzayınnebulalardan ve yıldızlardan uzak bölgelerinde, çok daha düşükbasınçlarda ve daha düşük sıcaklıklarda hidrojen gazımevcut. Bu gazlar da, benzer şekilde, ideal gaz yasasına uyuyorlar.Şekil : Đdeal bir gazın sıcaklık ile basıncının değişimive mutlak sıcaklık değeri.Gerekli Malzemeler• Boyle Mariotte ve Gay-Lussac düzenekleri,• 500 ml lik beher,• Termometre,• 100 cm’lik bir cetvel,• Bunzen bekiDeneyin Yapılışı ve Hesaplamalar1. Günün Atmosfer Basıncının BelirlenmesiYandaki şekilde görüldüğü gibi bir miktar gaz r yarıçaplıbir silindir içinde civa vasıtasıyla A koluna hapsedilmiştir. B koluaşağı ve yukarı doğru hareket ettirildiğinden B kolundaki civanınseviyesi (h1) azalır veya artar. Bu sırada A kolundaki civanınseviyesi h2 de azalır ya da artar. Bu A kolunda silindir içindebulunan gazın hacminin değişmesi demektir. A kolundaki gazınbasıncı (Pg) atmosfer basıncı (Pdış) ve civanın yaptığı basıncın(Pciva) toplamına eşit olacaktır.Pg = Pdış + (h1-h2) (4)ABPgVg = k (Boyle yasasına göre)[Pdış + (h1-h2)]V = k olacaktır. (5)Şekil : Günün atmosfer basıncınıbulmada yararlanılan düzenek

Fizikokimya Lab. ISayfa 4V = π r 2 H olacağından eşitlik (5)k[Pdış + (h1-h2)]H = K2 =(6)πrŞeklinde yazılabilir.Tablo : P dış basıncını bulmak için kullanılandeneysel verilerh1 h2 H h1-h2 1/HDenklem düzenlenirse;P dis+ h − h ) =(1 2KH(7)( h1− h2)=KH−P dis(8)Buradan (h1-h2) ile 1/H arasında çizilen grafiğin ekstrapole değeri –Pdışdeğerine eşit olur.Şekildeki düzenekte h1 yüksekliğini kendiniz elinizle değiştirerek budeğişime karşı değişen h2 ve H yüksekliğini okuyun ve 1/H değişiminihesaplayarak aşağıdaki tabloya kaydedin.YAPILACAK ĐŞLEMLER• (h1-h2) değerlerine karşılık 1/H değerlerini grafik edin.• Bu grafiğin ekstrapole değeri -Pdış değerine eşittir. Pdış değerini belirleyin• Bulduğunuz Pdış değerinden, Pg = Pdış + (h2-h1) eşitliğini kullanarak Pg yi hesaplayın. Pg ile H arasında bir grafikçizerek PgH değerinin sabit olduğunu gösterin.2. Mutlak Sıfır Noktasının BelirlenmesiGay-Lussac Kanununu ile mutlak sıfır noktasınıbulabilmek için ise yandaki gibi bir düzenek kullanılabilir.Bu düzeneğin A koluna bir miktar gaz, civavasıtasıyla hapsedilmiştir. A kolundaki gazın sıcaklığıbir termostat ile değiştirilir. Bu civa seviyelerinde birdeğişmeye neden olur. Sıcaklık belli bir değerde sabittutulurken h1 civa seviyesi eski yerine getirilir. Bu düzenekteher bir t sıcaklığında gazın basıncı (Pg);Pg = Pdış + (h2-h1) (9)olacaktır.Pg ile t arasında çizilen grafiğin ekstrapole değeri MutlakSıfır değerini verecektir.Şekil : Mutlak sıcaklığın belirlenmesinde yararlanılandeney düzeneğinin şematik gösterimi

Fizikokimya Lab. ISayfa 5Mutlak sıcaklığın belirlenmesinde ölçümlere başlamadanönce h1 yüksekliği için sabit bir seviye belirleyip borununüzerini kalemle işaretleyin. Beher içindeki suyun sıcaklığınısabit bir değere getirin ve gazın sıcaklığının bu sabitdeğere ulaşması için yaklaşık 5 dk kadar bekleyin. h2 veh1 yüksekliklerini ölçerek kaydedin. 2. ölçümde U borusunuelinizle ayarlayarak h1 yüksekliğini kalemle işaretlediğinizseviyeye tekrar getirin.Daha sonra gazın ısınmasınaizin verin. Bu işlemi yapmamızın sebebi gazın hacminisabit tutmaktır. Böylece sıcaklığa karşı gaz basıncınınnasıl değiştiğini incelemiş olacaksınız.Tablo : Mutlak sıfırı bulmak için kullanılandeneysel verilerh1 h2 T ( o C) PgYAPILACAK ĐŞLEMLER• Çalıştığınız sıcaklıklarda bulduğunuz h1 ve h2 ve ilk bölümde hesapladığınız Pdış değerlerini kullanarak Pgdeğerlerini hesaplayınız.• Pg değerleri ile t arasında bir grafik çizerek Mutlak Sıfırı bulunuz.• Gerçekte mutlak sıfır sıcaklığı -273,15 o C olarak bilinir, bu değere ne kadar yaklaşabildiniz, yüzde hatanızıhesaplayınız.Sorular1) Gerçek değerler ile sizin değerleriniz arasındaki fark neden kaynaklanıyor olabilir?2) Basıncı sıfır olan bir gaz elde edilebilir mi?3) Charles Kanununu uygulamak için düzenekler uygun mudur? Bu kanunu ispat etmekiçin nasıl bir düzenek yapardınız?Yandaki soruları deneysonrasında tartışınız !

Fizikokimya Lab. ISayfa 6Bunları Biliyor musunuz ?• 1912 yılında Nernst, termodinamiğinüçüncü kanunu sonucunda bir sisteminsıcaklığını mutlak sıfıra düşürmeninimkansız olacağını söyledi. Ayrıcabirbirini takip eden isotermal sıkıştırmave ardından adyabatik genişlemeleriile mutlak sıfıra istenildiği kadaryaklaşılabileceğini de gös-terdi. Mutlaksıfırın ulaşılamaz olması ise, böylesonsuz sayıda adımın gerekmesi ileizah edildi. Bu du-rum fizikçiler arasındamutlak sıfıra yaklaşma konusundaheyecanlı bir yarışı başlattı. Bu konudakien son rekor ise, Lounasmaa(l)tarafından 1989 yılında 2 x 10 -9 Kolarak elde edildi. 10 -6 -10 -9 K arasındakifiziksel olayların 1-10 3 K arasındakifiziksel olaylar kadar zengin olmasıbeklendiğinden, mutlak sıfırayaklaşma arzusu daha uzun süreilginç araştırmalara konu olacağabenzer.• Fizikçilerin ve filozofların ilgisini çekenbir başka problem ise, verilen birbölgede mutlak boşluğun oluşturulmasıdır.Bir bölgede boşluk oluşturmanınyolu, o bölgedeki bütün görünenmaddeleri; katıları, sıvıları vegazları boşaltmaktır. Planck'ın bilimdedevrim yapan çalışması sonucuise, yukarıda anlatıldığı biçimde boşaltılmışbir bölgenin gene de duvarlarınsıcaklığında termal radyasyonihtiva edeceği ortaya çıktı. Kısaca,bir bölgeyi tamamen boşaltmak içinaynı zamanda duvarların mutlaksıfıra soğutulması da gerekmektedir.Kaynaklar[1] P.W. ATKINS, FĐZĐKOKĐMYA, I. Baskı, 2004[2] www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz[3] http://wps.prenhall.com[4] http://www.physics.metu.edu.tr/~bayin/doga.htm

VERĐLER, HESAPLAMALAR VE SONUÇLARDeney Tarihi : ...…/…./…....Deney Sorumlusunun Adı:______________________Đmzası :

Sayfa 8Deney Tarihi : ...…/…./…....Deney Sorumlusunun Adı:______________________Đmzası :


AVOGADRO SAYISININ TAYĐNĐAmaç : Su yüzeyi üzerindeki ince bir stearik asit filminin dağılımıhakkında basit kabuller yaparak, Avogadro sayısının hesaplanmasıFizikokimya Lab. IDeney Tarihi : …/…/...Bu Deneyde :Teori 10Gerekli Malzemeler 11Deneyin Yapılışı 11Hesaplamalar 12Sorular 12Bunları biliyormuydunuz ?13Kaynaklar 13Veriler,hesplamalar vesonuçlarĐlgi çeken özelkonular:• Mol kavramı14• Millikan’ın yağ damlasıdeneyi• H i d r o f i l i k v ehidrofobik gruplar• Yüzey aktif maddeler• Yüzey gerilimi• AgregatlarJohn Dalton (1766-1844) bir elementin bir atomu ilebir molekülü arasındaki farkı iyi anlayamadı. Bir çok elementinen kararlı hali, (oksijen, hidrojen ve halojenler vs) atom değil,iki atomlu moleküllerdir. Bir elementin en küçük biriminin atomolması gerektiği inancı, Daltonun Gay Lussac’ ın gazların birleşenhacimleri konusundaki görüşünü kabul etmesini kolaylaştırdı.Dalton teorisiyle Gay Luusac’ ın verileri arasındaki uzlaşmaLorenzo Romano Amodeo Karlo Avogadro (1776-1856)tarafından sağlandı. Avagadro bir elementin bir atomu ile birmolekülü arasında fark olduğunu ve gazların eşit hacimlerinineşit sayıda molekül içerdiği hipotezini ortaya koydu. Örneğin,hidrojen ve klor’ un tek atomlu olduğuna ve gazların eşithacimlerinin ( aynı sıcaklık ve basınçta ) eşit sayıda atom içerdiğineinanıyorsanız, bu durumda bir hacim hidrojen ve bir hacimklor gazıyla bir hacim hidroklorik asit (HCl) vermek üzerereaksiyona girmelidir.H + Cl → HClFakat deney yaparsanız iki hacim hidroklorik asitin(HCl) oluştuğunu görürsünüz. Avogadro bu sonucu şöyle açıklamıştır:Hidrojen ve klorun en küçük birimi atom değil moleküldür,Buna göre denklem şöyle yazılabilir.H + Cl 2HCl2 2→Bundan sonra yapılan birçok deney de Avogadronunaçıklamasının doğru olduğunu göstermiştir. 1811’ de yayımlananbir hipotez, belki çağının ilersindeydi ve hemen hemen hiçdikkate alınmadı. Cannizero’ nun 1858’ de yayınlanan bir makalesindebu hipotezin genel uygulanabilirliğini göstermesineRomano Amodeo KarloAvogadro (1776-1856)kadar yarım yüzyıldan dahauzun bir zaman geçti. Buyayın 1860’ ta Karlsru’ ne(Almanya)’daki I. UluslararasıKimya Kongresinde birbroşür şeklinde dağıtıldı.Bu broşür atomları, molekülleri,atom ağırlıklarını vemolekül ağırlıklarını öyleaçıklık ve bütünlük içerisindetaşıyordu ki; kimyacılaronun kimyasal düşünceyleiyi bir uyum gösteren bugörüşleri karşısında iknaoldular. Bir mol içinde kaçtane tanecik vardır?Avogadro bunu hiç bilmedi.Bir Fransız bilim adamıolan Jean Perrin ilk kez

Fizikokimya Lab. ISayfa 111908’ de bunun değerini hesapladı. Perrin, hint zamkı(Gamboge: tabii bir reçine) parçacıklarının sudaki süspansiyonununyer çekimi alanındaki düşey dağılımınıölçmüş ve 5,4 ile 6,0 x 10 23 arasında değerler elde etti.Robert Milikan’ ın 1915 sıralarında bir elektronunyükünü tayin etmesinden sonra, 1 mol elektronunyükünün (Faraday sabiti) bir tek elektronun yüküne bölünmesiyledaha doğru bir değer elde edildi. Biraz dahadoğru değerler Silikon kristallerinin X-ışınları kırımınınkesin bir şekilde ölçülmesiyle elde edildi. 1 mol silikonunhacminin 1 silikon atomunun etkin hacmine oranıAvogadro sayısı’ nı verir. Bugün Avogadro sayısınındeğeri 6,02209x 10 23 tanecik / mol olarak kabul edilmektedir.Mol Uluslararası Birim Sisteminde bir birimdir.1 mol karbon, tam olarak 12,0000 g Karbon-12’ dir.Avogadro sayısı 1 mol Karbon-12’ deki atomların sayısıolarak tanımlanır.Bu deneyde Avogadro sayısını, su yüzeyindetek moleküllü bir tabaka oluşturan stearik asit miktarınıbelirlemek suretiyle yaklaşık olarak tahmin edeceksiniz.Şekil: Robert Milikan’ın yağ damlası deneyindekullandığı deney dizaynı.Stearik asit moleküllerinin tek tabakayı oluşturmak üzere biraraya gelişi ile ilgili basit kabuller yaparak kalınlığını tayin edilebilirve kalınlığından faydalanarak da bir karbon atomununboyutunu tahmin edebilirsiniz. Bir karbon atomunun büyüklüğübiliniyorsa, hacmini hesaplayabilirsiniz ve eğer elmas şeklindebulunan 1 mol karbon atomu tarafından kaplanan hacmi biliyorsak,1 mol karbon atomunun hacmini, bir tek karbon atomununhacmine bölerek Avogadro sayısını tahmin edebiliriz.Bu yolla yüzyıl önceki kimyacılardan daha iyi sonuçlar eldeedebiliriz.Gerekli Malzemeler• 1 mL’ lik pipet,• 20x30 cm ebatlarında cam veya plastik küvet,• Grafik kağıdı,• Talk pudrası,• Stearik asitin hekzandaki 10 -3 molarlık çözeltisi.“BugünAvogadrosayısının değeri6,02209x 10 23tanecik / mololarak kabuledilmektedir.”Deneyin YapılışıStearik asitin hekzandaki 10 -3 molarlık çözeltisinden 1 mL’ lik pipetle 1mL alarak, 1 mL’ deki damla sayısını belirleyiniz.(N)Bu işlemi en az üç kez tekrarlayınız. Küvetin içine yaklaşık 0,5 cm yükseklikte olacak şekilde su koyunuz. Küvetin altına,tüm küvetin tabanına yetecek şekilde bir grafik kağıdı yerleştiriniz. Su üzerinde üflemek suretiyle teterince ince bir talk pudrasıkatmanı oluşturunuz. Stearik asit çözeltisinden bir damlayı yavaşça bırakınız.

Fizikokimya Lab. ISayfa 12Genellikle talk pudrası üzerine damlanın bırakılmasıyla garip görünüşlü bir yarılmaoluşur. Bu yarık altındaki grafik kağıdı net bir şekilde görülebilir. Bu yarığın şekli alttaki grafikkağıdına bakılarak başka bir grafik kağıdına çizilir. Kesip tartma yöntemiyle yarığın alanı belirlenir.(S) ( Kesip tartma yönteminde alanı belli bir grafik kağıdı kesilerek tartılır ve alanı belliolmayanda tartılarak orantı kurulur ve hesaplanır.)Hesaplamalar• 1 mL’ deki damla sayısı, ortalama;N• Bir damlanın hacmi (Vd / cm 3 ) :• Bir damlanın içerdiği stearik asit moleküllerinin su yüzeyinde örttüğü alan ( SS / cm 2 ) :Şekil: Stearik asit molekülü• Bir damla çözeltideki stearik asit moleküllerinin ağırlığı ( ms / g) (stearik asitin çözeltisininkonsantrasyonu ve molar kütlesinden faydalanınınz. M= 284 g / mol mS=MxVdamla):• Su yüzeyindeki tek tabakada saf stearik asitin hacmi ( Vs / cm 3 ) ( Katı stearik asitinyoğunluğu 0,85 g / cm 3 ms, ) : Vs=dsVs• Tek tabakanın kalınlığı : t =S• Stearik asitteki bir karbon atomunun boyutu: l = t / 18s• Bir karbon atomunun hacmi (Vc=l 3 ) ( Karbon (elmas)’ın molar hacmi ( elmasın yoğunluğu3,51 g / cm 3 Mcve karbonun atomik kütlesinden faydalanınız ) : Vm=dcVm• Avogadro sayısı ( hacimler oranından yararlanınız, ) : NA=V• Yüzde hata oranınızı hesaplayınız. (NTeorik=6,02x10 23 )cDeneysel sonuçlarınızıhesaplamadanönce tüm basamaklarınyapıldığındanemin olunuz ve deneyinsorumlusundangerekli bilgilerialınız !Sorular1) Sıvı damlacıkları nedenküreseldir? Tartışınız.2) Sıvı suyun yüzey gerilimininyüksek olmasınınnedenini açıklayınız.3) Su formik asiti çözerancak bütan’ı çözemez.Bunun sebebini molekülerdüzeyde tartışınız.4) Stearik asitin molekülfomülünü yazarak su içindekidavranışını açıklayınız.5) Su yüzeyini stearik asittek tabaka halinde kapladıktansonra, stearik asit ilavesinedevam edilirse sizce suyüzeyinde neler olabilir?6) l değeri hesaplanırkentek tabaka kalınlığı neden18’ e bölünmektedir?Yandaki soruları deneysonrasında tartışınız!

Fizikokimya Lab. ISayfa 13Bunları Biliyor musunuz ?Avogadro sayısı 1 mol maddedeki tanecik sayısıdır.Aslında bu sayı çok büyüktür ancak bizbunları benzer şeyler cinsinden ifade etmedikçeküçük anlam taşır. Aşağıdaki örnekler bunlarlailgilidir.• Eğer 1 mol Al’ deki Al atomları pirinçtanecikleri kadar büyük olsalardı kıtasalAmerika’ yı kıyıdan kıyıya 800 m derinliğindekibir tabaka ile kaplarlardı.• Eğer Al atomlarının molü saniyede 1atom hızla sayılsaydı, bu işi 5 milyarinsan 3,8 x10 6 yılda yaparlardı.• 1 mol dolar servete sahip olduğunuzudüşünün ve 1 saniyede 1milyar hızla harcadığınızı hayaledin. Ortalama bir yaşam süresindensonra paranızın sadece yaklaşıkolarak % 0,001’ ini harcardınız.• Avogadro sayısının büyüklüğüyukarıdaki örneklere dikkat edildiğindeatomların aşırı derecedeküçüklüğünü görünür yapar.CO 2 molekülü içinbazı verilerKaynaklar[1] P.W. ATKINS, FĐZĐKOKĐMYA, I. Baskı, 2004[2] http://www.aip.org/history/gap/Millikan/Millikan.html[3] http://www.chem.csustan.edu/chem1102/stearic.htm




KISMĐ MOLAL HACĐMAmaç: Kısmi molal hacim kavramının anlaşılması ve hesaplamalarlapekiştirilmesi.Fizikokimya Lab. IDeney Tarihi : …/…/...Bu Deneyde :Teori 17Gerekli Malzemeler 21Deneyin Yapılışı 21Hesaplamalar 22Sorular 23Bunları biliyormuydunuz ?23Kaynaklar 23Veriler,Hesaplamalar veSonuçlarĐlgi çeken özelkonular:• Molal hacim24• Tanecikler arası boşluklar• Tanecikler arası etkileşimlerTermodinamik değişkenleri iki gruba ayırabiliriz: Đncelenen fazın miktarı ile orantılıolanlara kapasite (extensive) özellikler denir. V, U, H, S, A, G termodinamik fonksiyonlarıböyledir. Fazın miktarına bağlı olmayan basınç ve sıcaklık gibi nicelikler şiddet (intensive)özellikler olarak adlandırılır.Kısmi molal nicelikler termodinamikte önemli şiddet değişkenlerinden biri olup⎛ ∂Q⎞Qi =⎜N ⎟⎝ ∂ i ⎠P,T,Nj≠1denklemiyle tanımlanır. Burada Q yukarıda tanımlanan kapasite niceliklerinden herhangi biriolabilir. Bir bileşenli sistemin bir fazı için kısmi molal nicelikler, molal niceliklerle aynıdır.Q= Q/N. Đdeal bir gaz yada sıvı çözeltisi için, bazı kısmi molal nicelikler, V , U , H ) bileşenlerinsaf haldeki molal niceliklerine eşit olduğu halde bazıları eşit(1)değildir.Đdeal olmayan çözeltiler için, tüm kısmi molal nicelikler genel olarak, karşılık gelen molalniceliklerden farklıdır ve farklar çoğu zaman ilginçtir.Kısmi molal niceliklerin çok yararlı bir özelliği homojen fonksiyonlar için Euler Teoremindenüretilir. Bu teoreme göre n. dereceden bir homojen fonksiyon f(N1, N2, N3,….,Ni,….)için,∂f∂f∂fN + N2+ ..... + Ni+ ... nf1∂N∂N∂N=12yazılabilir. Bir kapasite termodinamik değişkene uygulanırsa,N1 Q1+ N2Q2+ ...... + NiQi+ ... = Qolduğunu görürüz. (3) denklemi önemli bir sonuca götürür. Q nun diferansiyelini bildiğimizyolla alırsaki(i i i( Si, Ai, Gi(2)(3))

Fizikokimya Lab. ISayfa 18∂Q∂Q∂Q∂Q∂QdQ = dN1+ dN2+ .... + dNi+ ... + dP + dT∂N1 ∂N2∂Ni∂P∂Tve (3) denkleminden elde edilen diferansiyeldQ = Q1 dN1+ Q2dN2+ ...... + QidNi+ N1dQ1+ N2dQ2+ ... + NidQi+ ....ile karşılaştırırsak⎛ ∂Q⎞ ⎛ ∂Q⎞N1 dQ1+ N2dQ2+ ...... + NidQi+ ... − ⎜ ⎟ dP − ⎜ ⎟ dT = 0⎝ ∂P⎠ Ni,T ⎝ ∂T⎠ Ni,P(4)olduğunu görürüz. Basınç ve sıcaklık sabit tutulursaN1 dQ1+ N2dQ2+ ...... + NidQi+ ... = 0(sabit P ve T) (5)olur. Bu denkleme göre, kısmi molal niceliklerdeki değişmeler ( Ni deki değişmelerden ortayaçıkan) birbirinden bağımsız değildirler. Đki bileşenli bir çözelti içindQ2 X1= − kdQ X“Nerede1 2(6) Kullanılır?yazılabilir. Burada Xi mol kesridir ve Xi = Ni / ∑Ni ile verilir. Bu denklemin Gibbs enerjisineKısmi molal hacimuygulanması ile elde edilen denkleme Gibss-Duhem Denklemi denir.okyanus biliminde,Bu deneyde kısmi molal hacim, sonsuz miktardaki ( veya konsantrasyon değişiminin aquatik çevreönemli olmayacağı kadar büyük miktardaki) çözeltiye 1 mol i bileşeni ilave edildiğinde, hacimdemeydana gelen artış olarak düşünülebilir. Bunun hiçbir şekilde 1 mol i bileşeninin hacmine biyokimyabiliminde vealanındaeşit olma zorunluluğu yoktur.önemlidir”Kısmi molal hacimler, diğer kısmi molal nicelikler (örneğin kısmi molal Gibbs enerjisi,yani kimyasal potansiyel) ile termodinamik bağıntılar kurulmasında önemlidir. Kimyasal potansiyelinönemli bir özelliği, belli bir bileşen için, birbiri ile dengede olan tüm fazlarda eşitolmasıdır. Doygun sulu çözeltisi ile dengede bulunan saf bir katı maddeyi (örneğin NaCl) içerenbir sistem düşünün. Çözünenin kimyasal potansiyeli her iki fazda aynıdır. Şimdi basıncınizotermal olarak değiştiğini düşünün. Çözünen bir fazdan diğerine geçer mi ? (yani çözünürlükdeğişir mi?) Sabit sıcaklıkta, sadece genleşme işini içeren bir denge değişimi içindG=Vdp (7)Çözünenin mol sayısına (N2) göre türev alırsakdG= 2V2dp(8)elde ederiz.

Fizikokimya Lab. ISayfa 19Burada dG 2çözünenin kısmi molal Gibbs enerjisi (kimyasal potansiyel) değişimi vekısmi molal hacmidir. Hal değişimiNaCl(k) ↔ NaCl (aq)V 2içind(∆G2) = ∆V2dPveya⎡d(∆G) ⎤⎢P⎥⎣ ∂ ⎦2= ∆V2T(9)yazabiliriz. Buna göre; sulu çözeltide çözünenin kısmi molal hacmi, katı haldeki molal hacimdendaha büyük ise, basınçtaki bir artış çözünenin kimyasal potansiyelini katı haldekine görearttıracak; böylece daha düşük bir denge çözünürlüğüne ulaşılıncaya kadar çözünen çözeltifazını terk edecek, yani çökecektir. Bunun aksine eğer çözeltideki kısmi molal hacim katıdakindendaha küçük ise, çözünürlük basınç ile artacaktır.Kısmi molal hacimler ve özellikle ideal çözeltilerden beklenen değerlerden sapmalar,çözeltilerin teorisi (özellikle karışma ısıları ve Rault Kanunundan sapmaların incelendiği sıvıbileşenlerin ikili karışımlara uygulanması) ile ilgilendiği zaman çok yararlıdır.METOT(4) denklemine göre, 1000 g su (55.51 mol) ve m mol çözünen içeren bir çözeltinin hacmiV1V V21 2V= N1 + N2 = 55.51 + m V(10)ile verilir. Burada 1 ve 2 indisleri, sırasıyla çözücü ve çözüneni göstermektedir.suyun molal hacmi ( = 18.016 / 0.997044 = 18.069, 25 o C de ) olsun. Buna göre;oV 1saf(1) denklemioV 1oV 1V= N1 + N2 φ= 55.51 + mφ (11)Şeklinde verilebilir. Burada φ, çözünen görünür molal hacmidir. Bu denklem yeniden düzenlenerek,φ =1Nelde edilir. Ayrıca2(V − N V11000 + mM=dV2o1) =1(Vm− 55.51Vo1)(12)(13)

Fizikokimya Lab. ISayfa 20o 1000N1V1=do(14)yazılabilir. Burada d, çözetinin yoğunluğu; do saf çözücünün yoğunluğu ve M2 çözünenin molekülağırlığıdır. (13) ve (14) denklemlerini (12) denkleminde yerine yazarsak,φ =φ =1d1d⎡⎢M⎣⎡⎢M⎣221000 ⎛ d − d−⎜m ⎝ doo⎞⎤⎟⎥⎠⎦1000 ⎛ W − W ⎞⎤o−⎜⎟⎥m ⎝ Wo− Wb ⎠⎦(15)(16)elde ederiz. (16) denkleminde piknometrenin doğrudan ölçülen ağırlıkları kullanılmıştır. Wb;boş, Wo; saf su dolu ve W; çözelti ile dolu iken elde edilen kütlesidir. Bu denklem φ nin hesaplanmasında(15) denklemine tercih edilir. Çünkü yoğunlukları çok hassas olarak hesaplamagerekliliği ortadan kaldırır (d-do farkı çok küçüktür).Şimdi kısmi molal hacimlerin tanımına göre ve (10) ve (11) denklemlerinin kullanılması ile⎛ ∂V⎞dφV2 =⎜ = φ + N2= φ + mN⎟⎝ ∂2 ⎠dN21V =NN,T,P⎛⎜ N1V⎝dφdN⎞⎟ = V⎠o 2o1+ N−1 2112dφdm2m55.51dφdm(17)(18)elde edilir. φ’yi m e karşı grafik edip, noktalardan geçen eğriyi çizdikten sonra, istenilen konsantrasyonlardaeğimleri hesaplamak için eğriye teğetler çizebiliriz. Bununla beraber basitelektrolit çözeltileri için orta konsantrasyonlara kadar φ gibi görünür molal niceliklerin birçoğununm ile doğrusal olarak değiştiği bulunmuştur. Bu özellik, seyreltik çözeltiler için Debye-Hückel tahmini ile uyum halindedir.dφdmdφ=dd mm dm1=2 molduğundan (17) ve (18) denklemlerindenddφm(19)m dφ o m dφV2 = φ += φ + = φ2 m d m 2 d mo3m2ddφm(20)

Fizikokimya Lab. ISayfa 21o1V = V1-m ⎛⎜55.51⎝m2dφ ⎞⎟d m⎠(21)elde ederiz. Burada φ o sıfır konsantrasyona ektrapole edilen görünür molal hacimdir. Şimdi φ,m ‘ye karşı grafik edilebilir ve bu noktalardan geçen en uygun doğru çizilebilir. Deneyselveriler olağanüstü güzel olmadıkça, deneysel noktaların en iyi doğrudan sapmaları önemlim V12değildir. Eğim dφ / d ve φ o değerlerinden hem hem de V elde edilebilir.Gerekli Malzemeler• Piknometre,• 5 adet 250 ml lik balon joje,• 250 ml lik erlen, 250 ve 10 ml lik beher, pipet• Kurulama için peçete, istenirse sabit sıcaklık banyosu, sodyum klorür, birmiktar aseton( durulama için) temizleme çözeltisiDeneyin YapılışıPiknometreyi destile su ile yıkayın ve her kullanımdanönce güzelce kurutun. Kurutmayı hızlandırmak için azmiktar aseton ile durulanabilir. Kurultulduktan sonra çözeltiyidoldurunuz ve dış yüzeyini bir havlu peçete ilekurulayınız.(Çözeltiler ve destile su laboratuar sıcaklığınagelmiş olmalıdır.)1) Piknometrenin hacminin bulunması:Piknometreyi boş ve kuru iken tartınız, Đçerisine saf sudoldurunuz ve suyun sıcaklığını termometre ile ölçünüz.Piknometrenin kapağını dikkatlice yerleştiriniz kapağınüzerinden ve yanlarından çıkan suyu temiz peçete ileyavaşça kurulayınız. Ve tekrar tartınız. ( Deney boyuncatartım işlemlerini 3 er kez birkaç dakika ara ile tekrarlayarakdoğru tartımlar aldığınıza emin olun)Suyun ilgili sıcaklıktaki yoğunluğunu öğrenerek piknometreninhacmini hesaplayın.Şekil : Piknometre2) NaCl çözeltilerinin hazırlanması3.0 M 250 ml NaCl çözeltisi hazırlayın. Tuzu hassas şekildetartın ve çözeltiyi hazırlarken bir balon joje kullanın. Eğer mümkünsebu çözeltiyi önceden hazırlayın, çünkü tuzu çözmekzaman alacaktır. Başlangıç molaritesinin 1/2 , 1/4, 1/8 , 1/16konsantrasyonlarında çözeltileri ardışık seyretme yoluyla hazırlayın.( 3/ 2 M lık için: 3 M lık çözeltiden 125 ml pipetle çekbalonjojede üzerini 250 ml ye tamamla, 3 / 4 M lık için: Hazırladığın3/2 M lık çözeltiden 125 ml çek üzerini balonjojede250 ml ye tamamla.. vb.)3) Her bir çözeltinin yoğunluklarının bulunmasıHazırladığınız her bir çözeltiyi piknometreye koyarak dikkatlibir şekilde tartınız. Piknometre yüzeyinin temiz ve kuru olmasınadikkat ediniz. Yukarıda bulduğunuz piknometre hacminikullanarak her bir çözeltinin yoğunluğunu hesaplayınız.

Fizikokimya Lab. ISayfa 22HesaplamalarDeney sırasında aşağıdaki veri tablosunu doldurmanız size hesaplamalarda yardımcı olacaktır.ÇözeltilerSıcaklık Wb (piknometre Wo (piknometre destile W ( piknometre( o C)boş)su ile dolu) çözelti ile dolu)Saf Su3 M lık NaCl çöz.3/2 M lık NaCl çöz.3/4 M lık NaCl çöz.3/8 M lık NaCl çöz.3/16 M lık NaCl çöz.Bu deneyin başarısı, büyük ölçüde hesaplamaların çok dikkatli yapılmasına bağlıdır.Bu nedenle, verilerin analizinde basit bir bilgisayar programı tavsiye edilir. Eğer bu mümkündeğilse gelişmiş bir hesap makinesi kullanılabilir. Eğer deney grup olarak yapılıyorsa tüm hesaplamalarher öğrenci tarafından yapılmalı ve sonuçlar karşılaştırılmalıdır.Deneysel sonuçlarınızıhesaplamadanönce tüm basamaklarınyapıldığındanemin olunuz ve deneyinsorumlusundangerekli bilgilerialınız !1- Hesaplamaların çoğunda ağırlıkların kendilerini kullanacak olmanıza rağmen her bir çözeltininyoğunluğunu, d yi de, en azından binde bir hassasiyetle hesaplayınız.Wçöz W − Wbd = =V Vpikno(23)2- Hesaplamalar için gerekli olan molaliteler (m) volumetrik işlemden elde edilen molaritelerden(M)m =1 M 1=1- (M/d)(M2/1000)d (d/M) − (M2/1000)(24)denklemini kullanarak hesaplayınız. Burada M2 çözünenin molekül ağırlığı (58,45g mol -1 ) ve d;deneysel yoğunluktur.3 – (16) denklemini kullanarak her bir çözelti için φ değerlerini hesaplayınız.4- φ nin m karşı grafik ederek en uygun doğruyu çiziniz. Bu doğrunun eğimi; dφ/dve kayımı φ o değerini verir. Bunları okuyarak kaydedin.mV125- m = 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 ve 2.5 için ve V değerlerini hesaplayın. Bu iki niceliğin herbiri için bulduğunuz değerleri m’ e karşı eğrilerini çizin. Bu grafikleri yorumlayınız.6– Đncelediğiniz her bir çözelti için (20) ve (21), d, M, m, φ ve (1000/m)(W-Wo)/(Wo-Wb) niceliklerinitablo halinde defterinize kaydedin.

Fizikokimya Lab. ISayfa 23Sorular• 10 ml etilalkol ile 10 ml saf suyun karıştırılması ile elde edilen çözeltinin hacminin kaçolmasını beklersiniz, neden?• Kısmi molal hacimler sıcaklık ve basınçla nasıl değişir?• Bu deneyde en önemli hata kaynağı hangisidir?• Literatürdeki [5] değerler ile sonuçlarınızı karşılaştırınız?• Bu deneyin kimyasal önemi nedir?• Saf bileşenlerin hacimleri toplamını, deneysel toplam hacimlekarşılaştırınız?• Çözgen ve çözücünün kısmi molal hacimleri saf kismi molar hacimlerindenbüyükmüdür? Neden?• Çözelti içindeki kuvvetler kısmi molal hacimlerde farklılıklaroluşturur mu? (Bir çözelti modeli çiziniz, çözünmüş iyonları küresel, sumoleküllerini de çubuk şeklinde göstererek açıklayınız.)Yandaki soruları deneysonrasında tartışınız !Bunları Biliyor musunuz ?• Kısmi molal hacim okyanus biliminde, aquatik çevre biliminde ve biyokimyaalanında önemlidir. Biyokimya alanında ultrasantrifüj kullanılarak proteinve nükleik asitin moleküler ağırlıklarını hesaplamada gereklidir.Kaynaklar[1] P.W. ATKINS, FĐZĐKOKĐMYA, I. Baskı,2004[2] A. Calka and D. Wexler, Mechanical milling assisted by electrical discharge,Nature 419, 147-151 (12 September 2002)[3] www.physics.bc.edu/arpes/superover.htm[4] http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/[5] Millero F.J. Apparant and partial molal volume of aqueous sodium choridesolutions at various temperature J.Phys. Chem. 1970, 74(2),356-62.[6] www.colby.edu/chemistry/pchem.




BENZOĐK ASĐTĐN ÇÖZÜNME ENTALPĐSĐAmaç : Benzoik asidin doygun çözeltilerinin, farklı sıcaklıklardakiçözünürlüğünün ve çözünme entalpisinin belirlenmesiFizikokimya Lab. IDeney Tarihi : …/…/...Bu Deneyde :Teori 27Gerekli Malzemeler 28Deneyin Yapılışı 28Hesaplamalar 29Sorular 29Bunları biliyormuydunuz ?30Kaynaklar 30Veriler,Hesaplamalar, veSonuçlarĐlgi çeken özelkonular:• Çözünürlük• Entalpi• Çözeltiler31• Molalite, molarite,normalite vb.Bir miktar çözeltiye aşırı miktardaçözünen eklendiğinde, saf çözünen ile çözünmüşhaldeki çözünen arasında bir dengekurulur :saf çözünen ↔ çözünmüş çözünenSaf çözünen katı, sıvı ya da gaz olabilir. Örneğinçözücünün su, çözünenin B katısıolması hali için denklemi ;B(k) ↔ B(suda)şeklinde yazılabilir.Denge halindeki böyle bir sistemde, saf çözüneninçözünme hızı, çözünmüş çözüneninsaf katı faza geçme (çökme) hızına eşit olacağından,çözünmüş madde konsantrasyonu,belli bir sıcaklıkta sabittir. Bu tür çözeltilereDoygun Çözelti, çözeltinin konsantrasyonunada Çözünürlük denir.Çözünürlük, konsantrasyon birimlerindenherhangi biri ile verilebilir. Buradamolalite kullanılacaktır. B(k) ↔ B(suda) dengesiiçin denge sabiti ifadesi ;aK =aB(suda )B(katı)şeklinde yazılabilir. Burada aB(suda), B’nindoygun çözeltideki aktifliğidir. Bir katı içinstandart hal, o sıcaklıkta 1 atm basınç altındakisaf madde olduğundan, aB(k)=1 alınabilir.aB(suda) aktifliği, çözünenin molalitesi (m) ileaktiflik katsayısının (γ) çarpımına eşittir.Buna göre denge sabiti denklemi ;olur. Burada “ d ” indisi, bağıntının doygunçözelti için yazıldığını ; aB(suda)=md sembolüise B’nin doygun çözeltideki aktifliğini gösterir.K = ( a ) = m = γ . msuda mSabit basınçta K’nın sıcaklıkladeğişmesi md ve γd ‘nin sıcaklıkla değiştiğinigösterir. Aktiflik katsayısı hem çözeltininkonsantrasyonuna hem de sıcaklığa bağlıdır.Denge sabitinin sıcaklıkla değişimi ;∂lnK=∂Tbağıntısıyla verilir.do∆H2RTdd

Fizikokimya Lab. ISayfa 28Burada ∆H 0 , çözünme olayı için standart entalpi değişimidir. Bu nicelik, doğrudandeneysel olarak ölçülebilen gerçek çözünme ısısı ile karıştırılmamalıdır. Buradaki∆H 0 dolaylı olarak tayin edilebilir. Aktiflik katsayısı ( γd ) , doygunluk civarındakonsantrasyon ile değişiminin çok küçük olması hali için, yaklaşık olarak sabitalınabilir; bu durumda yukarıdaki iki denklemin kullanılmasıyla ;∂lnm∂T( ∆H)d ∆ç md=2RTdiferansiyelinden delnm∆Hç= −(RT) ∆ mdd+sabitelde edilir. Burada :Gerekli Malzemeler• Su banyosu,belli bir sıcaklık ve basınçta doygun haldekiçözeltinin diferansiyel çözünme ısısını gösterir ve doygun durumda bulunan birçözeltide 1 mol katı çözündüğü zaman absorblanan ısı olarak tanımlanır. Bunagöre, lnmd’nin 1/T‘ye karşı grafiği çizilirse, elde edilen doğrunun eğiminden( ∆∆çH )m d( ∆∆çhesaplanabilir.H )m dŞekil : Çözünme olayı ve entalpideğişimleri; ∆H 1 ve ∆H 2 çözücüve çözünen moleküllerinin ayrılmasısırasındaki entalpi değişimleri(Endotermik), ∆H 3; moleküllerarasındaki etkileşme sonucuo l u ş a n e n t a l p i d e ğ i ş i m i(Ekzotermik), ∆H ç ise çözünmeolayının entalpi değişimidir.∆H ç = ∆H 1 + ∆H 2 + ∆H 3• 6 adet 250 mL’lik kapaklı erlen• Benzoik asit,• Fenol ftalein indikatörü,• 0.1 N 500 mL ayarlı NaOH çözeltisi.Deneyin Yapılışı1. Üç farklı sıcaklıkta ve sıcaklığını kesin olarak bildiğiniz üç su banyosu hazırlayınız.2. Yaklaşık 2 ‘şer gram benzoik asit tartarak 250 mL’lik kapaklı erlenlere koyun.3. Erlenlerin her birine 50 mL kadar saf su koyun.4. 2 gram benzoik asit içeren erlenleri hazırldığınız su banyolarına yerleştirin.5. Bu erlenleri aralıklı olarak çalkalayarak 1 saat süreyle su banyolarında bekletin.6. Denge kurulduktan sonra, erlenleri su banyolarından çıkartmadan, daha önce temizlenmiş,kurutulmuş ve tartılmış erlenlere 25 2er mL örnek çekerek tekrar tartınız. (W)7. Daha sonra, birkaç damla fenol ftalein ekleyin. Ayarlı 0.1 N NaOH ile titre edin.8. Sarfiyatınızı kaydedin.Şekil : Benzoik asit molekülününiki ayrı gösterimim

Fizikokimya Lab. ISayfa 29Hesaplamalar• Kullandığınız baz derişimini molarite cinsinden hesaplayınız.• Her bir sıcaklıkta çözünmüş benzoik asidin molaritesini ve gram cinsinden madde miktarınıhesaplayınız.• Çözeltinin (su+benzoik asit) madde miktarını hesaplayınız.• Çözünenin mol sayısını ve molalitesini hesaplayınız.• Bulgularınızdan ln(md) ye karşı 1/T grafiğini çizerek çözünme entalpisini ve son denklemdekisabitin değerini hesaplayınız.Deneysel sonuçlarınızıhesaplamadan öncetüm basamakların yapıldığındanemin olunuzve deneyin sorumlusundangerekli bilgilerialınız !Sorular1) Dinamik denge nedir ?2) Çizelgede verilen doymuş şeker çözeltilerindeki şekerin çözünürlüğü ile çözücü hacmiarasındaki ilişkiyi gösteren grafik aşağıdakilerden hangisidir?Yandaki soruları deneysonrasında tartışınız !

Fizikokimya Lab. ISayfa 30Bunları Biliyor musunuz ?• Dalgıçlar, denizin derinliklerinden yüzeyeaniden çıktıklarında vurgun denençok ağrı verici ve öldürücü olan bir olayile karşılaşırlar. Denizin derinlerindesuyun uyguladığı basınç yüzeye göredaha fazladır. Dalgıç derinlerde ikenyüksek basınçtan dolayı havadaki azotvücuttaki kanda ve diğer sıvılarda dahafazla çözünür. Dalgıç yüzeye ani çıkışyaptığında yüzeyde basınç düşük olduğundandolayı dalgıcın üzerindeki basınçaniden düşer ve vücut sıvılarındakiçözünmüş azot, kabarcıklar oluşturarakuzaklaşır. Bu da kanın dolaşımını vesinir sistemini etkiler ve vurgun denilenolay gerçekleşir.• Bir kapta su ısıtmaya başladığımızdaçıkan kabarcıklar, havanınsudaki çözünürlüğünün azaldığınıgösterir. Oksijen gazi soğuk suda,sıcak suda olduğundan daha fazlaçözünür. Sıcaklık yükselmesiylesudaki oksijen miktarının azalması,suda yasayan canlılarınhayatinin tehlikeye girmesi demektir.Bu yüzden nehirlere sıcaksu atıkları bırakan fabrikalar, sadecebu sebeple bile sudaki doğalyasama zarar verirler.• Derin su dalgıçları vurgundan korunmak için dalgıç tüplerinde sıvılaştırılmış hava(azot-oksijen) yerine sıvılaştırılmış helyum-oksijen karışımını kullanırlar. Çünkü helyumgazının çözünürlüğü azot gazının üçte biridir. Dolayısı ile basınç değişikliklerindehelyumun çözünürlüğü daha az etkilenmektedir. Yani, basınç azaldığında vücut sıvısındanuzaklaşan çözünmüş gaz daha az olacağından, vücut bu az miktardaki değişimekolaylıkla uyum sağlar. Böylece vurgunun gerçekleşmesi önlenmiş olur.Kaynaklar[1] P.W. ATKINS, FĐZĐKOKĐMYA, I. Baskı, 2004[2] Sarıkaya, Yüksel, Fiziko Kimya ve Uygulamaları, A. Ü. Fen Fak., 1979[3] R.H.Petrucci, W.S.Harwood, F.G.Herring,”Genel Kimya 1-2. Đlkeler ve Modern Uygulamalar”, Çeviri Editörleri:Tahsin Uyar, Serpil Aksoy,Sekizinci Baskı, Palme Yayıncılık, 2002.[4] C.E.Mortimer,”Modern Üniversite Kimyası I-II”, Çeviri Editörü: T.Altınata, Çağlayan Yayınevi, 1993.[5] B.H.Mahan,” Üniversite Kimyası I-II”, Çeviri: C.Şenvar, E.Edgüer, Hacettepe Ünv. Yayınları, 1972.[6] www.kimyaevi.org.tr, www.kimyasal.net[7] E.Erdik, Y.Sarıkaya,”Temel Üniversite Kimyası”, Hacettepe-Taş kitapcılık, 1988.




TERMOKĐMYAAmaç : Dewar kabı yardımıyla bazı reaksiyonların entalpilerininbelirlenmesi ve Hess Yasasına uygulanmasıFizikokimya Lab. IDeney Tarihi : …/…/...Bu Deneyde :Teori 34Gerekli Malzemeler 38Termodinamik kimyasal reaksiyonlarda meydana gelenısı enerjisi değişimi ile ilgilenir. Bu enerji değişimleri genelliklereaksiyon ısısı olarak adlandırılır. Reaksiyon sabit basınçtagerçekleştiriliyorsa, reaksiyon ısısı entalpi değişimi (∆H)olarak tanımlanır. Isı oluşturan kimyasal reaksiyonlarda(ekzotermik reaksiyon) ürünlerin entalpisi reaktantlarınentalpisinden daha küçüktür. Entalpideki değişim :Deneyin Yapılışı 38∆H= H ürünler− H girenlerHENRI HESSHesaplamalar 39Sorular 39Bunları biliyormuydunuz ?40Kaynaklar 40Veriler,Hesaplamalar veSonuçlarĐlgi çeken özelkonular:• Enerji41• Termodinamik Yasaları• Kalorimetre bombası• Reaksiyon Isılarışeklinde tanımlarsak, ekzotermik bir reaksiyon için ∆H’ın negatifolacağını görürüz. Bunun aksine, reaksiyonun meydanagelmesi sırasında çevreden ısı absorplaıyorsa, bu reaksiyoniçin entalpi değişimi pozitif olacaktır ve bu reaksiyon endotermik’tir.Bir kimyasal reaksiyon için, entalpi değişimi bize o olayda ısınınalınacağını ya da verileceğini söylemesine rağmen, birkimyasal reaksiyonun kendiliğinden meydana gelip gelemeyeceğinisöyleyemez. Hem pozitif hem de negatif entalpi değişiminesahip olup, kendiliğinden meydana gelen reaksiyonlarınvarlığı bilinmektedir. Belli bir reaksiyonun mümkün olup olmadığınıbelirlemek için entropi ve Gibbs enerjisi fonksiyonlarınıda kullanmamız gerekir.Bir kimyasal reaksiyon, çevreden sisteme veya sistemden çevreyeısı akışından başka enerji değişimlerini de içerebilir. Örneğinelektrokimyasal bir pil, pil voltajı ile dış devreye verilenelektrik yükünün çarpımına eşit miktarda elektrik enerjisi üretir.Bir gaz üreten bir kimyasal reaksiyon, atmosferi geri iter ve bumekanik iş, enerjinin bir diğer türüdür. Eğer kimyasal reaksiyonatmosfere açık bir kaptagerçekleştirilirse, entalpideğişimi atmosferi geri itmeişini de içerir.Entalpi değişimleri daha altsınıflara ayrılabilir :1) Oluşum Isısı : Bir maddenin1 molünün doğrudanelementlerinden oluşumusırasında alınan ya da verilenısı miktarı olarak tanımlanır.2) Yanma Isısı : Yakılabilenbir maddenin 1 molüaşırı oksijen ile reaksiyonagirdiğinde oluşan ısı miktarıdır.

Fizikokimya Lab. ISayfa 353) Çözünme Isısı : Bir maddenin bir çözücü içerisinde çözünmesisırasındaki ısı enerjisi değişimidir.4) Buharlaşma, Erime ve Süblimleşme Isısı : Hal değişimlerisırasındaki ısı enerjisi değişimidir.5) Nötralleşme Isısı : Bir asidin bir baz ile reaksiyonundanmeydana gelen entalpi değişimidir.Bu deneyde aşağıdaki reaksiyonların reaksiyon ısıları ölçülecektir:Şekil: Kalorimetre bombasının şematik gösterimi1.2.3.H2SO4( 10M) + çözücü + NaOH (1M) → NaHSO4(0.5M) + H2OH2SO4( 10M) + çözücü → H2SO4(1M)H2SO4( 1M) + NaOH (1M) → NaHSO4(0.5M) + H2OBu reaksiyonlarda, parantez içindeki sayılar reaktant ve ürünlerin molar konsantrasyonlarını göstermektedir. Su, hem birçözücü hem de reaksiyon ürünüdür. Bu iki rolü ayırt etmek için, reaksiyon ürünü olduğu zaman H2O; reaktantları çözmekiçin kullandığımız zaman ve bir reaksiyon ortamı olarak kullandığımız zaman çözücü yazılacaktır. (1) ve (2) reaksiyonlarınötralizasyon reaksiyonları olarak düşünülebilir. (2) reaksiyonu ise çözünme (veya seyrelme) reaksiyonu olarak isimlendirilebilirve bu olayın entalpi değişimine çözünme ısısı denir. Ayrıca (2) ve (3) reaksiyonları toplandığında (1) reaksiyonununelde edildiğine dikkat ediniz. Buna göre, (1) reaksiyonu ve (2) ve (3) reaksiyonlarının toplamı, aynı başlangıç halinden aynıson hale gidilen iki farklı yolu göstermektedir.Hess Yasası : Bir reaksiyonun entalpi değişimi ister doğrudan isterse birçok basamakta gerçekleşsin, değişmez. Bu, kimyasalreaksiyonlar toplanabildiği gibi, kimyasal reaksiyonların entalpi değişimleri de toplanabilir demektir.∆H1= ∆H2+ ∆H3Eğer, ise, (4)Bu denklem Hess Yasasının matematiksel ifadesidir.Bu deneyde, (1), (2) ve (3) reaksiyonlarının entalpi değişimleri ölçülecek ve (4) denkleminin gerçekliği gösterilecektir.H2SO4 ‘ün çözünme ısısını veren (2) reaksiyonu, Hess tarafından 1840 yılındaki ilk termodinamik yayınında verdiği reaksiyondur.Entalpi değişimleri genellikle kalorimetre denilen cihazlarla ölçülür. Kalorimetrenin amacı, incelenen sistemi ısıbakımından yalıtmaktır. Böylece kimyasal reaksiyonlarda açığa çıkan (ya da absorblanan) ısının tamamı, kalorimetre veiçeriğinin ısıtılması (ya da soğutulması) için kullanılmış olur. Sabit hacimli bir kalorimetrede verilen (ya da alınan) ısı iç enerjideğişimine eşittir. Yanma ısılarının tayininde kullanılan bomba kalorimetreler bu tiptedir. Sabit basınçlı bir kalorimetredeverilen (ya da alınan) ısı ise entalpi değişimini verir. Çözelti içinde meydana gelen reaksiyonlara ait ısılar, bu tip kalorimetrelerdebelirlenir. Bu deneyde kalorimetre olarak bir Dewar kabı kullanılacaktır.

Fizikokimya Lab. ISayfa 36Hacmi V, yoğunluğu d, özgül ısısı cp olan bir maddenin sıcaklığı ∆T kadar değiştiğinde, entalpideğişimi ;∆H=V.d.cp. ∆T (5)ile hesaplanabilir. Bu denklemin boyut analizini yaptığımızda açığa çıkan veya absorblanan ısımiktarını verdiğini görürüz. Sıcaklık yükselmesini görmemiz için, sıcaklık-zaman okumalarınıyaptıktan sonra bunları şekildeki gibi grafik etmek uygun bir yoldur.DEWAR KABI ĐLE REAKSĐYON ISILARININ ÖLÇÜLMESĐ1) Önce soğuk (oda sıcaklığında) su içeren bir kalorimetrenin etkin ısı kapasitesi, buna bellihacimde sıcak su eklemek ve sıcaklık artışını ölçmek suretiyle belirlenir.2) Sonra birbiri ardınca yapacağımız üç deneyde (1), (2) ve (3) reaksiyonlarının entalpi değişimleriölçülür.3) Enerjinin korunumu prensibini (termodinamiğin 1. kanununun bir başka ifadesi) kullanarak,kalorimetre ve içeriğinin entalpi değişimi ve eklenen sıcak suyun entalpi değişimi toplamınınsıfıra eşit olması gerektiğini ifade eden bir denklem yazabiliriz. (Kalorimetre ve içeriğinin entalpideğişimi, eklenen sıcak suyun entalpi değişimine mutlak değerce eşit fakat zıt işaretlidir. )Kalorimetrenin entalpi değişimi iki kısma ayrılabilir :Kalorimetreyi oluşturan dewar kabı ve termometre ile kalorimetreye başlangıçta konulan soğuksu.“Dewarkaplarınınizolasyonu çokiyidir ve sıvı azottankı olarak bilekulanılır”∆Hd + ∆Hk + ∆Hs = 0 (6)dewar kabı kalorimetredeki eklenen+ termometre soğuk su sıcak su(5) denklemiyle verilen entalpi değişiminin tanımını kullanarak (6) denklemini şöyle yazabiliriz.V.d.cp . ∆T + V.d.cp . ∆T + V.d.cp . ∆T = 0 (7)dewar kabı kalorimetredeki eklenen+ termometre soğuk su sıcak suEklenen sıcak su ile dewar kabının sadece bazı kısımları temas halinde bulunur ve bu kısımlarıısınır. Bu nedenle “V.d.cp” çarpımı yerine, dewar kabı ve termometre için kalorimetre sabiti( B, cal.K -1 ) ni belirlenmelidir. Buna göre (7) denklemini

Fizikokimya Lab. ISayfa 37B . ∆T + Vc.d.cp . ∆Tc + Vw.d.cp . ∆Tw = 0 (8)şeklinde yazılabilir. Burada;Vc : kalorimetreye başlangıçta konulan soğuk suyun hacmi∆Tc : kalorimetre ve soğuk suyun sıcaklık artışıVw : eklenen sıcak suyun hacmi∆Tw : eklenen sıcak suyun sıcaklığındaki düşmeBu dört değer deneyde ölçülür. Ayrıca eğer suyun yoğunluğunu (d) ve ısı kapasitesini (cp) biliyorsak, (8) denklemindenkalorimetre sabitini (B) elde edebiliriz.(1), (2) ve (3) reaksiyonları için entalpi değişimlerini ölçmek için üç deneyden oluşan bir seri gerçekleştirilir. Budeneylerde, reaktantların sulu çözeltilerini kullandığımızdan su reaksiyon ortamıdır ve ısı değişimleri çözeltide meydanagelen kimyas reaksiyonlardan ortaya çıkmaktadır. Bu deneylerdeki entalpi değişimlerini tanımlamak için (8) denkleminebenzer bir denklem yazabiliriz:B . ∆Tc + Vc.d.cp . ∆Tc + Vr.d.cp . ∆T r + ∆H reaksiyon = 0 (9)dewar kabı kalorimetredeki eklenen reaksiyonun+ termometre soğuk su sıcak su entalpi değişimiBu deneylerde Vc (kalorimetredeki çözeltinin hacmi), ∆Tc (kalorimetre ve içeriğinin sıcaklık değişimi), Vr (eklenenreaktant çözeltisinin hacmi) ve ∆Tr (eklenen reaktant çözeltisinin sıcaklık değişimi) ‘yi biz ölçüyoruz.Çözeltinin yoğunluk ve özgül ısısının çarpımını (d.cp) yaklaşık olarak 0.98 cal/mL.K alabiliriz. Bu değerleri ve B’nindaha önceden belirlenmiş olan değerini (9) denkleminde yazarak, ∆Hreaksiyon ‘u hesaplayabiliriz. Karıştırılan reaktantlarınmol sayılarından faydalanarak, reaksiyonun mol başına entalpi değişimi hesaplanabilir.Gerekli Malzemeler• 2 adet termometre ( 0.1 o C taksimatlı, yada 1 o C taksimatlı• Dewar kabı,• 4 adet 400 mL’lik beher,• 10 M H2SO4, 1 M NaOH çözeltileri (Çözeltiler daha önceden hazırlanıp, laboratuar sıcaklığına gelmiş olmalıdır.)

Fizikokimya Lab. ISayfa 38Deneyin Yapılışı• 1) Kalorimetre Sabitinin Tayini1) Dewar kabına oda sıcaklığında bulunan 50 ml musluk suyu koyulur ve her 30 saniyede bir olmak üzere 5 dakikasüreyle sıcaklık okunur.2) Bir behere 50 mL musluk suyu alınır ve oda sıcaklığının 15-20 o C üstüne kadar ısıtılır.3) Sıcaklık değeri okunup kaydedilir ve hızlıca dewar kabına dökülür.4) Her 30 saniyede bir olmak üzere 5 dakika süre ile sıcaklıkları okunur ve kaydedilir.5) Kaplar boşaltılıp kurutulur ve aynı işlemler tekrarlanır.• 2) 10 M H2SO4 ile 1 M NaOH’ın Nötralizasyon ve Çözünme Isısı1) Dewar kabına 50 mL 1 M NaOH ve 45 mL su koyulur.2) 5 veya 10 mL’lik mezüre 10 M H2SO4 ‘ten tam olarak 5 mL alınır ve sıcaklığı ölçülerek kaydedilir.3) Dewar kabındaki NaOH’in sıcaklığı 3 dakika boyunca 1’er dakika aralıkla okunur ve kaydedilir.4) 4. dakikada H2SO4’ü ilave edilir . 5., 6., ve 7. dakikalarda sıcaklıkları kaydedilir. Gerekirse deney tekrarlanır.5) Dewar kabı boşaltılıp temizlenir.• 3) 10 M H2SO4’ün Çözünme Isısı1) Bir mezür ile 90 mL su alarak kalorimetreye koyulur.2) 10 mL’lik mezüre 10 M H2SO4 ‘ten 10 mL alınır, sıcaklığı ölçülüp kaydedilir.3) 3 dakika boyunca birer dakika aralıkla dewar kabındaki suyun ve H2SO4 çözeltisinin sıcaklıkları okunur ve kaydedilir.4) 4. dakikada kalorimetreye dökülür.5) Karıştırılır ve 5., 6. ve 7. dakikalarda sıcaklıkları kaydedilir. Kalorimetre kabı boşaltılıp temizlenir.• 4) 1 M H2SO4 ile 1 M NaOH ‘in Nötralizasyon Isısı1) Kalorimetreye 1 M NaOH’ten 50 mL koyulur.2) 50 mL’lik bir mezüre 50 mL 1 M H2SO4 alınır. Her iki çözeltinin sıcaklığını 3 dakika boyunca birer dakika aralıklarlaokunur ve kaydedilir.3) 4. dakikada kalorimetreye dökülür. Karıştırmaya devam edilir. 5., 6., ve 7. dakikalarda sıcaklıkları kaydedilir. Kalorimetrekabı boşaltılır ve temizlenir.

Fizikokimya Lab. ISayfa 39Hesaplamalar• 2., 3. ve 4. kısımdaki reaksiyonların her biri için, grafik yoluyla kalorimetredeki çözeltive reaktant çözeltisi için sıcaklık değişimlerini (∆Tc ve ∆Tr ) belirleyiniz.• 2-3 ve 4. kısımlar için reaksiyon ısılarını ( ∆Hreaksiyon ) hesaplayınız.• Kalorimetre sabitinin (B) ortalama değerini kullanınız.• Her reaksiyon için ∆Hreaksiyon ‘u ilave edilen H2SO4 ‘ün mol sayısına bölerek mol başınareaksiyon entalpisini hesaplayınız.• Her bir deney için zaman-sıcaklık grafiğini çiziniz.Deneysel sonuçlarınızıhesaplamadan öncetüm basamakların yapıldığındanemin olunuzve deneyin sorumlusundangerekli bilgilerialınız !• Bulduğunuz sonuçları ve çizdiğiniz grafikleri termokimyasal açıdan yorumlayınız.Sorular1.2.Yandaki soruları deneysonrasında tartışınız !

Fizikokimya Lab. ISayfa 40Bunları Biliyor musunuz ?• Kalorimetre bombasında, reaksiyonun yürüdüğü reaksiyon odası sabit hacimli bir kaptır. Bu nedenle kalorimetrebombasında ölçülen reaksiyon ısısı (qv), o reaksiyonun iç enerjisindeki değişmeye (U) eşittir.• Enerji birimi olarak joule (J) veya kalori (cal) kullanılır.• Günlük hayatta kalorinin kullanımı daha çok tercih edilir ve gıda maddelerinin çoğunun etiketlerinde bu maddelerinenerji değerleri kalori birimi cinsinden verilir. Joule ise SI birim sisteminde kabul edilmiş enerji birimidir. Kaloriile joule arasındaki ilişki1 kalori = 4,184 joule şeklindedir.• Şeker en ucuz enerji verici besin maddelerinden biridir. 2 tatlı kaşığı toz şeker ya da 2 adet kesme şeker yaklaşık40 cal enerji sağlar.Kaynaklar[1] P.W. ATKINS, FĐZĐKOKĐMYA, I. Baskı, 2004[2] Sarıkaya, Yüksel, Fiziko Kimya ve Uygulamaları, A. Ü. Fen Fak., 1979[3] R.H.Petrucci, W.S.Harwood, F.G.Herring,”Genel Kimya 1-2. Đlkeler ve Modern Uygulamalar”, ÇeviriEditörleri: Tahsin Uyar, Serpil Aksoy,Sekizinci Baskı, Palme Yayıncılık, 2002.[4] C.E.Mortimer,”Modern Üniversite Kimyası I-II”, Çeviri Editörü: T.Altınata, Çağlayan Yayınevi, 1993.[5] B.H.Mahan,” Üniversite Kimyası I-II”, Çeviri: C.Şenvar, E.Edgüer, Hacettepe Ünv. Yayınları, 1972.[6] www.kimyaevi.org.tr, www.kimyasal.net[7] E.Erdik, Y.Sarıkaya,”Temel Üniversite Kimyası”, Hacettepe-Taş kitapcılık, 1988.




ELEKTROLĐTĐK ĐLETKENLĐKAmaç : Çözünen ve az çözünen tuzların çözünürlüklerininiletkenlik yöntemi ile belirlenmesi.Fizikokimya Lab. IDeney Tarihi : …/…/...Bu Deneyde :Teori 44Gerekli Malzemeler 47Deneyin Yapılışı 47Hesaplamalar 48Sorular 48Bunları biliyormuydunuz ?49Kaynaklar 49Veriler,Hesaplamalar veSonuçlarĐlgi çeken özelkonular:50• Kondüktometrik yöntem• Molar çözünürlük• Süper Đletkenlik• Yarı iletkenlikOhm kanununa göre, bir iletkenin iki ucu arasındakipotansiyel farkı ile bu iletkenden geçen akımın şiddetiarasında sabit bir oran vardır; bu oran o iletkenin direncineeşittir.Burada V, iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkını; I,akımın şiddetini; R ise direncini göstermektedir.Direnç, bir iletkenin içerisinden geçen akıma karşıgöstermiş olduğu zorluktur. Birimi ohm olup, 1 voltluk potansiyelfarkı altında 1 A’ lik akımı geçiren bir iletkenin direncidir.Elektriksel iletkenlik iki kısımda incelenebilir.1) Metalik iletkenlik: Genel özellikleri şöyle sıralanabilir.a) Metal iletkenlik, elektronların iletken içerisindeki hareketlerindenileri gelir.b) Đletim sırasında ve sonunda, iletkenin kimyasal özelliğindeve tartısında bir değişme olmaz.c) Sıcaklık ile iletkenin direnci artar.2) Elektrolitik iletkenlik:Genel özellikleri şöyle sıralanabilir.a) Elektrolitik iletkenlik, çözelti yada erimiş tuz içerisindekiiyonların göçlerinden meydana gelmektedir.b) Đletim sırasında, elektrotlarda bazı kimyasal reaksiyonlarmeydana gelir.c) Đletim sonunda elektrotlar arasında bir madde taşınmasıolduğu gözlenir.VR =IŞekil: Elektrolitik nikeliyonlarını SEM görüntüsü.d) Sıcaklık arttıkça genellikleelektolitik iletkenlik deartar. Bunun sebebi, sıcaklığabağlı olarak ortamınviskozitesi ile iyonlarınhidrasyonazalmasıdır.derecelerininDüzgün vekesit alanı S, uzunluğu lolan bir iletkenin direnci R ;lR = ρSile verilir. Burada , ρ ,özdirenç olup, 1 cm uzunluğundave 1 cm 2 kesitindekibir iletkenin direcidir. Direncintersi iletkenlik ( L ),L =1RÖzdirencin tersi deöziletkenlik , κ1κ =ρolarak tanımlanır. Đletkenliğinbirimi mho, öz iletkenliğinbirimi mho cm -1 dir.

Fizikokimya Lab. ISayfa 45Sıvıların öz direçlerini dolayısıyla öziletkenliklerini tayin etmek için özel kaplar kullanılır.Đletkenlik hücresi denen bu kaplar, elektrolitile doldurularak çözeltinin direnci, buradandailetkenliği bulunur. Bu yöntem geliştirilerek doğrudaniletkenliğin okunabileceğikondüktometreler yapılmıştır.Đletkenliğin hücresi siyahı ile kaplı ikiplatin elektrottan meydana gelmiştir. Öz iletkenliğiölçmek ve bu elektrotların alanları 1 cm 2 vearalarındaki uzaklık 1 cm olmalıdır. Ancak böylebir hücrenin çok zor, iletkenlik hücreleri kullanılmadan,önceden iletkenliği hassas olarak belirlenmişçözeltilerle ayarlanır.şeklinde yazılır.denklemi,Khücre= 1/S denirse L = κ / K hücre veyaolur.Burada Khücre, hücre sabitidir. Hücresabitini tayin etmek için, öziletkenliği bilinen birçözeltinin iletkenliği ölçülür, yukarıdaki denklemkullanılarak Khücre belirlenir. Khücre bir kez belirlendiktensonra, herhangi bir çözeltinin öz iletkenliğinibelirlemek için, kondüktometre ile buçözeltinin iletkenliği ölçülür. Ölçülen bu iletkenlikdeğeri ve Khücre değeri kullanılarak öz iletkenlikdeğeri,κL =1Rhesaplanır. Örneğin KCl çözeltilerininöz iletkenlikleri şöyledir.⎛ 1 ⎞⎛S ⎞ ⎛ S ⎞= ⎜ ⎟⎜⎟ = κ⎜⎟⎝ ρ ⎠⎝l ⎠ ⎝ l ⎠K hücre= κ / LlR = ρSEŞDEĞER ĐLETKENLĐK VEMOLAR ĐLETKENLĐKBir elektrotun öz iletkenliğinin, birimhacmindeki eşdeğer gram sayısına oranına eşdeğeriletkenlik denir ve Λ (Lamda) ile gösterilir.Bir eşdeğer gram madde içeren çözelti hacmiV ile gösterilirseyazılabilir. Hacim cm 3 olarak verilirse;V= 1000/N ( cm 3 / eşdeğer g) olacağındanΛ = 1000κ / N( mho cm 2 / eşdeğer g) olur.Burada N, çözeltinin normalite olarak konsantrasyonudur.κΛ =1 / VMolar Đletkenlikte birbirine paralel olarakyerleştirilmiş iki elektrot arasında 1 mol gramçözünmüş madde içeren bir çözeltinin iletkenliğinedenir ve Λm ile gösterilir.= κVΛm=Vm κ = 1000κ / C (mho cm 2 /mol)Burada C, 1000 cm 3 çözeltide bulunançözünmüş maddenin mol sayısıdır.Şekil : Bir kondüktometrecihazının görünümü.“Süper iletkenler,ısıları belli birseviyeyedüşürüldüğündeelektrik akımınakarşı dirençlerinitamamen kaybedenmaddelerdir.”ĐLETKENLĐĞĐN KONSANTRASYONLA DEĞĐŞĐMĐElektrolitik çözeltilerin öz ve eşdeğer iletkenlikleri konsantrasyon ile değişmektedir. Bir elektrolitteiletkenliği sağlayan iyonlar olduğuna göre, bir çözeltinin iletkenliği1. Ortamdaki iyon sayısına2. Đyonların doğasına bağlıdır. Bu ikisine etki eden faktörler iletkenliğe de etki ederler. Elektrolitlerineş değer iletkenliklerinin (Λ), konsantrasyonun karekökleri ile değişimi yandaki şekilde de gösterilmektedir.Şekil : Zayıf ve kuvvetli elektrolitlerinçözeltilerinde Λ’ nınC ile değişimi

Fizikokimya Lab. ISayfa 46Görüldüğü gibi, elektrolit maddelerin sulu çözeltilerininkonsantrasyonu azaldıkça eşdeğer iletkenlikleriartmakta ve sonsuz seyreltik durumunda birsınır değere erişmektedir. Bu sınır değere Limiteşdeğer iletkenlik denir ve Λ0 ile gösterilir. Kuvvetlielektrolitlerin eşdeğer iletkenliklerinin konsantrasyonladeğişimi;denklemiyle verilebilir. Burada B bir sabittir.Kohlrausch YasasıBu yasaya göre sonsuz seyreltik çözeltilerde,iyonlar birbirinden bağımsız olarak hareketederler. Bu durumda elektrolitin Limit EşdeğerĐletkenliği anyon ve katyonun limit iyonik iletkenliklerinintoplamına eşittir.Λ0=l0 + + l0 -Ostwald Seyrelme YasasıZayıf bir BA elektrolitinin çözücü ortamındaiyonlaşmasıBA= B + +A -Şeklinde gösterilebilir. BA’nın konsantrasyonu Ciseolacaktır. BuradaΛ = Λ0− B C+ −[ BA] = C( 1− α)[ B ] = [ A ] = Cαiyonlaşma derecesidir. Bunlarıdenge ifadesinde yerine yazarsak;K =α+ −2([ B ][ A ])/[ BA] = ( Cα) / C( 1− α)2( ) = Cα/( 1− α)olur. Bu bağıntı, elektrolitin başlangıç konsantrasyonuniyonlaşma derecesi üzerine etkisini gösterirve Ostwalt Seyrelme Yasasını oluşturur. Zayıfelektrolitlerde elektrolitin herhangi bir konsantrasyondakieşdeğer iletkenliğinin limit eşdeğer iletkenliğeoranı, elektrolitin iyonlaşma derecesiniverir.α’ yı yerine yazarsak;veya,denklemi Ostwalt Seyrelme Yasasının iletkenliğegöre ifadesidir.Bu denkleme göre ΛC’ nin 1/Λ’ ya göre grafiğiçizilirse yandaki şekildeki gibi bir doğru eldeedilir. 18 denklemi ve Şekil 2’ de göz önünealınarak ;Kα = Λ / Λ 0( Λ C) / Λ ( Λ − Λ)=0 0ΛC= KΛ1 / = 0içiniçinyazılabilir.Çözünen Tuzların Çözünürlüklerinin ĐletkenlikYöntemi Đle BelirlenmesiĐletkenlik ölçümlerinden yararlanarakBaSO4, AgCl, AgI gibi suda az çözünen tuzlarınçözünürlüklerini bulmak mümkündür.Az çözünen tuzun sudaki doygunçözeltisinin öz iletkenliği κ olsun. Bu öz iletkenlikten,çözücü olarak kullanılan suyun öz iletkenliğiκ su çıkarılırsa doymuş çözeltiye tuzdangelen öz iletkenlik yani κ tuz bulunur.Bu doygun tuz çözeltisinin eşdeğer iletkenliğini:bağıntısı ile hesaplayabiliriz.( 1 Λ) − Λ020K0Y= −KΛΛ 0C Λ = 0( 0X)( 0Y) = −K0X = 1/Λκtuz= κ − κ suΛ =( . κ )/N1000 tuzŞekil : ΛC’ nin 1/Λ ile değişimi“Tüm gazlarınelektrikiletimindendolayısıylailetkenliklerindensöz edilemez”Şekil : 1986 yılında sentezlenenBi2Sr2CaCu2O8 süperiletkenin kristal yapısı

Fizikokimya Lab. ISayfa 47Burada N, eşdeğergram/litre (normalite) olarak çözünürlüktür. Tuzun çözünürlüğü çok az yani çözeltiçok seyreltik olduğundan,Λ = Λ 0alınabilir.( ) NO halde; Λ = Λ = 1000 ( κ − ) yazılabilir.0κsu/Buradan da;N( 1000( κ − κsu ))/Λ00 0= Λ = 1−+ 1+veolduğuna göre ;( 1000( κ − κ )) ΛN = /suelde edilir.Gerekli Malzemeler• Kondüktometre,• 0,1 M 250 mL KCl çözeltisi ,• 0,1 M 250 mL CH3COOH çözeltisi,• Kesin konsantrasyonları belirlenmiş ( 0.001, 0.002, 0.003, 0.004, 0.005 M ) 100’ ermL asetik asit ve KCl çözeltileri.Deneyin Yapılışı1) Zayıf Elektrolitin ĐncelenmesiZayıf bir elektrolitin, örneğin CH3COOH’ in 0.001,0.002, 0.003, 0.004, 0.005 M konsantrasyonlarındaki çözeltilerinihazırlayın. Elektrot ve ölçü kabını her denemeden önce safsu ve sonra iletkenliğini belirleyeceğiniz çözelti ile yıkadıktansonra her bir çözeltinin iletkenliğini ölçün ve kaydedin.CaF2 ) koyunuz. Bu tuz içindeki yabancı maddeler gidinceye kadarbirkaç defa saf su ile yıkayın. Sonra bir miktar saf su koyup sabitsıcaklıkta 15 dakika çalkalayın. Çözeltinin durulmasını bekleyin veelde ettiğiniz doygun çözeltinin iletkenliğini ölçün. 15 dakika kadartekrar çalkaladıktan sonra durulmasını bekleyip, doygun çözeltinintekrar iletkenliğini ölçün. Bu işleme öz iletkenlik sabit kalana kadardevam edin.2) Kuvvetli Bir Elektrolitin ĐncelenmesiKuvvetli bir elektrolitin, örneğin KCl’ nin 0.001, 0.002,0.003, 0.004, 0.005 M konsantrasyonlarındaki çözeltileri hazırlayın.Bu çözeltilerin her birinin iletkenliğini ölçün ve kaydedin.Her ölçümden önce elektrot sistemini ve ölçü kabını önce safsu ve sonra iletkenliğini belirleyeceğiniz çözelti ile yıkamayıunutmayın.* Ayrıca doygun çözeltiyi hazırlamada kullandığınız saf suyuniletkenliğini de ölçün3) Az Çözünen Bir Tuzun Çözünürlüğünün BelirlenmesiBir behere bir miktar az çözünen tuzdan ( örneğin

Fizikokimya Lab. ISayfa 48HesaplamalarLYaptığınız tüm ölçümlerden elde ettiğiniz iletkenlik değerleriniκ = K hücreformülünü kullanarak[ Ör: CaF2 , için Kçç=(N) (N) 2 =4N 3örneklerin her biri için öz iletkenlik değerlerini hesaplayınız.• Zayıf elektrolitlerin öz iletkenliklerini konsantrasyona karşı grafik ediniz.• Her bir çözeltinin eşdeğer iletkenliğini (10) denklemini kullanarak hesaplayınız.• Hem zayıf hem kuvvetli elektrolit için ;Λ = f ( C)eğrilerini çiziniz.• Kuvvetli elektrolit için, ekstrapolasyon yolu ile Λ0’ ı bulunuz. Kohlrausch Yasasından hesapladığınızΛ0 değeri ile karşılaştırız.• Zayıf elektrolit içinΛ = f ( C)eğrisinin düşey ekseni kesmediği görüldükten sonra incelenenZayıf elektrolit için Kohlrausch Yasasından Λ0 ’ ı bulunuz. Her konsantrasyon için α değerinihesaplayınız.• Her konsantrasyon için Ostwalt Seyrelme yasasına göre zayıf elektrolitin K değerini hesaplayınız.−1CΛ = f ( Λ )• Zayıf elektrolit için eğrisini çizerek Λ0 ve K değerlerini hesaplayınız.• Eşitlik 25’ i kullanarak az çözünen CaF2 tuzunun doygun çözeltideki konsantrasyonunu (N)hesaplayınız. Kçç değerini bulunuz.Deneysel sonuçlarınızıhesaplamadanönce tüm basamaklarınyapıldığındanemin olunuz ve deneyinsorumlusundangerekli bilgilerialınız !Sorular1) Đletkenlik nedir? Kaç tür iletkenlik vardır?Açıklayınız.3) Đletkenlik ölçümünden faydalanarak nicel analizyapabilir misiniz? Tartışınız.2) Hücre sabiti bilinmeyen birkondüktometri aletinin bu sabitini nasılhesaplarsınız?4-) Az çözünen tuzların çözünürlük çarpımı,kondüktometrik yöntemden başka yollarla hesaplanabilirmi? Araştırınız.Yandaki soruları deneysonrasında tartışınız!

Fizikokimya Lab. ISayfa 49Bunları Biliyor musunuz ?Bildiğimiz gibi; atomlar olağan koşullar altındanötr olduklarından, elektrik yükü veya elektriğitaşıyamazlar. Gerçi bir sıvı veya gazın, atom ya damolekülleri, doğal konveksiyon sırasında ısı taşıyabilirler.Ancak katı bir maddeyi oluşturan atom ya damoleküller, konumları sabit olduğundan, ısıyı da taşıyamazlar.O zaman kim taşıyor, taşıyacak, bu ısıylaelektriği?...Bir elementin atomlarındaki en dış enerji kabuğundabulunan yörünge elektronlarına, ‘değer’ (‘valens’)elektronları denir. Bu elektronlar atoma, daha iç yörüngelerdebulunanlar kadar sıkı bir şekilde bağlı değildirve gerçi elementine bağlı olarak, fakat görecekolay bir şekilde atomlarından ayrılabilirler. Yani iyonlaşabilirve atomların oluşturduğu ortama; hem, yük taşıyoroldukları için elektrik, hem de, kütleleri olup kinetikenerji taşıyabildiklerinden dolayı, ısıl iletkenlik kazandırırlar.Dolayısıyla, katı maddelerin elektrik ve ısıl iletkenliközellikleri, aynı kökene dayandıklarından, birbirleriylegüçlü bir şekilde ilişkilidirler. Đletkenliğin düzeyiise, ‘değer’ elektronlarının sayısına ve ne denli kolayiyonlaşabildiklerine bağlı. Bunu da elementin yörüngeşeması belirler.• Sıvılarda ve gazlarda elektrik iletimi iyonlarla yapılır. Ortam iyon bakımından ne kadar zengin ise elektronlarıntaşınması da o kadar hızlı olur. Bu yüzden örneğin tuzlu su, elektriği iyi iletir. Gazlar normalde elektrik iletmeyegönüllü değildirler. Ancak yüksek sıcaklıklarda iyonize olabileceklerinden, elektriği iletebilirler• Süperiletkenler, ısıları belli bir seviyeye düşürüldügünde elektrik akımına karşı dirençlerini tamamen kaybedenmaddelerdir. Bu bize, elektrik akımının sıradan iletkenlerde dirençten doğan ve ısı olarak yayılan enerji kaybını(%3 ile %10 arasındadır) engelleme olanağı verir. Süperiletkenlerin bir başka özelliği ise kusursuz diamanyetikolmaları.Yani süperiletkenler manyetik alanı tamamen iter. Böylece süperiletken mıknatıslar yardımıyla, örneğinbir treni raylara temas etmeden hareket ettirebilir ve sürtünmeyi azalttığımız için trenin çok daha hızlı gitmesinisağlarız. Bu tip süper hızlı trenler Japonya’da kullanılmakta.• Yarı iletkenlerde elektrik iletkenliği (metallerden ve yalıtkanlardan farklı olarak) başka elementler (dopant) ekleyerekdeğiştirilebilir. Đki tip ekleme vardır: n - tipi ve p - tipi. Elektrik iletkenliği sadece negatif yüklü elektronlarla değil;aynı zamanda pozitif yüklü boşluklarla da ilgilidir. Metallerden farklı ama yalıtkanlarla ortak olan özelliği ise, yarıiletkenlerde değerlik bandı (valence band) ile iletkenlik bandı (conduction band) arasında bir enerji aralığı vardır.Bu enerji aralığı yalıtkanlarda 5 eV dan fazla iken, yarı iletkenlerde 3.5 eV dolaylarındadır. Yarı iletkenlerin iletkenli k l e r i s ı c a k l ı k v e m a n y e t i k a l a n a d a d u y a r l ı d ı r .Organik yarı iletkenlerin rezistansı inorganik yarı iletkenlerden daha fazladır, hatta neredeyse yalıtkanlar kadaryüksektir. Maliyetleri inorganik yarı iletkenlere göre daha düşüktür. Esnek substratların üzerine bile ince bir filmtabakası şeklinde yerleştirilebilir. Son zamanlarda oldukça yaygın şekilde kullanılan organik yarı iletken,pentasindir (pentacene). Elektron akışkanlığı 2cm²/V-saniyedir ki; bu amorf silikondaki elektron akışkanlığındanda daha yüksek bir değerdir.Kaynaklar[1] P.W. ATKINS, FĐZĐKOKĐMYA, I. Baskı,2004[2] A. Calka and D. Wexler, Mechanical milling assisted by electrical discharge,Nature 419, 147-151 (12 September 2002)[3] www.physics.bc.edu/arpes/superover.htm[4] http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/

VERĐLER, HESAPLAMALAR, SONUÇLARDeney Tarihi : ...…/…./…....Deney Sorumlusunun Adı:______________________Đmzası :



DENGE SABĐTĐNĐN SPEKTROFOTOMETRĐK TAYĐNĐAmaç : Spektrofotometrik yöntem kullanılarak bir maddenin dengesabitinin belirlenmesi.Fizikokimya Lab. IDeney Tarihi : …/…/...Bu Deneyde :Teori 53Gerekli Malzemeler 55Deneyin Yapılışı 55Hesaplamalar 56Sorular 56Veriler,Hesaplamalar veSonuçlarĐlgi çeken özelkonular:• Spektrofotometre• Maksimumboyu57dalgaKimyasal reaksiyonlar, hem reaktantların hem deürünlerin mevcut olduğu, fakat artık herhangi bir yönde netbir değişmenin gözlenmediği dinamik bir denge haline doğrukayar. Bazı hallerde denge karışımındaki ürünlerinderişimleri reaktantların derişiminden öylesine büyüktür ki,pratik olarak reaksiyonun “tamamlandığı” kabul edilir. Ancakbirçok durumda hem reaktantlar hem de ürünler dikkatedeğer bir derişime sahiptirler.Lambert-Beer YasasıIşık şiddetinin ölçülmesine fotometri,spektroskopik çalışmalar sırasında madde tarafındanabsorplanan ya da yayılan ışınların dalga boylarının belirlenmesineise spektrofotometri denir.Alman matematikçi Lambert, bir madde tarafındanabsorplanan bağıl ışın şiddetinin maddeye gelen ışınşiddetinden bağımsız olduğunu göstermiştir. Lambert yasasıolarak bilinen bu olguya göre, I ışın şiddeti olmak üzere,maddenin her dx kalınlığında absorplanan –dI/I bağılışın şiddeti aynıdır. Toplam kalınlığı x olan bir maddeyegelen ışının şiddeti I0 ve a bir sabit olmak üzere,lnII0II0= e= −ax−axIlog 0 =IBuradaki A niceliğineabsorbans denir. Tersineise, yani maddeden geçenışın şiddetinin maddeyegelen ışın şiddetine oranınatransmitans denir (I/I0≡T).Beer, bir çözeltideki absorbansınçözeltinin derişimiile orantılı olarak arttığınıgöstermiştir.ax2.303≡ A• Moleküler ve atomikabsorpsiyon• Kimyasal denge−dIIdx= aI∫I0dII= −ax∫0dxŞekil : Kuvars bir küvettekiçözeltiye gelenve ayrılan ışık şiddetiningösterimi

Fizikokimya Lab. ISayfa 54Beer yasası olarak bilinen bu olguya göre, b bir sabit veC çözeltinin molaritesi olmak üzere,Ilog⎛ ⎞⎜0 A bcI ⎟ ≡ =⎝ ⎠eşitliği yazılır. Đki yasanın birleşmesiyle ortaya çıkanLambert-Beer yasası ise şöyle ifade edilebilir:olmak üzere,a.b2,303eşitliği ortaya çıkar. Burada,ε: absorpsiyon katsayısı (dm 3 mol -1 cm -1 )x : ışığın aldığı yolc : maddenin konsantrasyonu olarak tanımlanır.(LAMBERT-BEER YASASI)Eğer örnekte iki veya daha fazla sayıdaabsorplayıcı madde bulunuyorsa, gözlenen absorbansbu maddelerin absorbansları toplamına eşit olur. örneğiniki farklı madde içinA= A1 +A2Sulu çözeltilerde metil kırmızısı zwitter iyonolup, şekilde gösterilen iki sınır hal arasında bir rezonansyapıya sahiptir. Asidik çözeltilerde kırmızı renkliHMR şeklinde, bazik çözeltilerde ise sarı renkli MR - yanibir protonunu kaybetmiş şekilde bulunur. Metil kırmızısınındenge sabiti≡ εI0A ≡ log =Iabcx2.303= εcxI0log = A = ( ε1c1+ ε2c2+ .....)xIŞekil: Metil kırmızısının (MR) asidik ve bazik formlarışeklindedir. Bu denklemipH = pKc−[MR ]+ log[HMR]Şeklinde kullanmak daha uygundur. Đyonlaşma sabiti,bilinen pH değerlerinde [MR - ]/[HMR] oranının ölçümlerindenhesaplanabilir.Metil kırmızısının bu iki hali görünür bölgede kuvvetlibir şekilde absorplama yaptığından, [MR - ]/[HMR]spektrofotometrik olarak tayin edilebilir. Metil kırmızısının asidikve bazik çözeltilerde absorpsiyon spektrumları belirlenir ve ikihalin karışımlarının analizi için iki dalga boyu seçilir (λ1 ve λ2 ).Bu dalga boylarından birinde metil kırmızısının asidik şekli bazikşekline kıyasla çok daha büyük bir absorbans indeksinesahip olmalı; diğerinde ise bu durum tam tersi olmalıdır. Lambert-Beeryasasına uyup uymadığını belirlemek amacıyla çeşitlikonsantrasyonlar kullanılarak HMR ve MR - nin absorbansindeksleri bu dalga boylarının her ikisinde de tayin edilir. MR -ve HMR’ın herhangi bir karışımının bileşimi hücre kalınlığı 1alınarak λ1 ve λ2 dalga boylarındaki A1 ve A2absorbanslarından hesaplanabilir.Aλ1= ε1,HMR[HMR] + ε1, MR−[MR−]K c+[H ][MR=[HMR]−]Aλ2= ε2,HMR(HMR) + ε2, MR−(MR−)

Fizikokimya Lab. ISayfa 55Gerekli Malzemeler• Spektrofotometre, ● pH metre,• metil kırmızısı, ● sodyum asetat,• asetik asit, ● hidroklorik asit,• %95 lik etanol, ● balon joje ve pipetŞekil: Metil kırmızısınınasidik ve bazikhallerinin renkleriDeneyin Yapılışı• 0,2 g metil kırmızısı 60ml %95’lik etanolde çözülür ve destile suyla 100 ml’ye tamamlanır. (stok çözelti)• 10 ml stok çözeltiden alınır 0.01M HCl ile 100 ml’ye tamamlanır. (asidik çözelti)• 10 ml stoktan alınır ve 0.01M sodyum asetat çözeltisi ile 100 ml’ye tamamlanır. (bazik çözelti).• Her iki çözeltinin dalgaboyu taraması spektrofotometre ile yapılır. Tarama sonucu elde edilen grafiklerden her iki çözeltiiçin iki dalgaboyu seçilir.• Stok çözeltiden 1-1,5-2-2,5ml alınıp 0,01 M HCl çözeltisi ile 50ml’ye tamamlanarak 4 farklı konsantrasyonda asidikmetil kırmızısı çözeltileri hazırlanır.• Stok çözeltiden 1-1,5-2-2,5ml alınıp 0,01 M sodyum asetat çözeltisi ile 50ml’ye tamamlanarak 4 farklı konsantrasyondabazik metil kırmızısı çözeltileri hazırlanır.• Hazırlanan bu farklı metil kırmızısı derişimlerindeki asidik ve bazik çözeltilerin seçilen her iki dalga boyunda her ikisininde absorbansları ölçülür.• Boyar maddenin iyonlaşma sabitini tayin etmek için 4 tane 50 ml lik balon jojeye 0.01 M CH3COONa içeren bazikmetil kırmızısı çözeltisinden 10’ar ml alınır. 0.01M asetik asit çözeltisinden 1. balon jojeye 10 ml, 2. balon jojeye 20 ml, 3.balon jojeye 30 ml ve 4. balon jojeye 40 ml konulur ve toplam hacim 50 ml olacak şekilde saf suyla tamamlanır. Böylecesabit metil kırmızısı konsantrasyonuna sahip farklı asitlik ve bazlık oranlarında 4 ayrı çözelti elde etmiş oluruz.• Bu çözeltilerin öncelikle pH ları okunur ve kaydedilir.• Daha sonra her bir çözeltinin seçilmiş olan her iki dalga boyunda absorbansları ölçülür.• Bu grafiğin ekstrapole değeri pKc’yi verir. (grafik çizilerek hesaplanmasının nedeni nedir? Bulunan tek bir değer içinformülden hesaplanmasının sakıncası nedir?)

Fizikokimya Lab. ISayfa 56Hesaplamalar• Ölçülen absorbanslara karşı konsantrasyon grafikleri çizilir ve bu grafiklerineğiminden absorpsiyon katsayıları ε hesaplanır.• Her bir çözelti için bulunan ε değerleri yerine yazılarak [MR - ] ve [HMR]konsantrasyonları hesaplanır.• Her bir çözelti için bulunan bu konsantrasyonlarpH = pKc−[MR ]+ log[HMR]denkleminde yerine konularak,Şekil: pKc değerini bulmak içinçizilen grafik−[MR ]log[HMR]ifadeleri hesaplanır.−[MR ]• pH’a karşı log grafiği çizilir, bu grafiğin ekstrapole değeri[HMR]pKc’yi verir.Deneysel sonuçlarınızıhesaplamadanönce tüm basamaklarınyapıldığındanemin olunuz ve deneyinsorumlusundangerekli bilgilerialınız !Sorular• Spektrofotometrik yöntemle çalışırken en uygun dalga boyu neye göre seçilir?• Çizilen grafiklerin eğimi neden absorpsiyon katsayısına eşittir?• Grafiklerin sıfır noktasından geçmesi gereklimidir?• Grafik çizilerek pKc hesaplanmasının nedeni nedir? Bulunan tek bir değer için formüldenhesaplanmasının sakıncası nedir?Yandaki soruları deneysonrasında tartışınız !




ÇÖZELTĐLERDE KĐMYASAL DENGEAmaç : Homojen ve heterojen denge olaylarından yararlanarak,dağılma ve denge sabitlerinin belirlenmesiFizikokimya Lab. IDeney Tarihi : …/…/...Bu Deneyde :Teori 60Gerekli Malzemeler 61Deneyin Yapılışı 62Hesaplamalar 62Veriler,Hesaplamalar veSonuçlarĐlgi çeken özelkonular:• Dağılma, çözünme• Kp, Kçç ve Kd64• Polar ve apolar çözücülerBu deneyde, sulu çözeltilerde tipikbir homojen denge incelenecek ve kütlelerietkisi yasasının geçerliliği gösterilecektir.Đncelenecek denge, elementel iyodun sulu KIçözeltilerinde çözünmesi sırasında meydanagelenI− −2+ I ⇔ I3dengesidir. Sulu fazda gerçekleşen bu olayhomojen bir dengedir. Moleküler iyodun suve karbontetraklorür gibi birbiriyle karışmayaniki sıvı arasında dağılmasıyla da heterojenbir denge oluşur.Homojen dengeTermodinamik açıdan tam denge sabiti (Ka;içerilen kimyasal türlerin aktifliklerine göreifade edilmeli), incelenen reaksiyon için aşağıdakigibi verilebilir:K[I]γ[I−−= −3 I3 3a= =−[I2][I] γIγ [II 2][I−− ]2]Kcna göre denge sabitidir. Đyonik türlerin aktiflikkatsayıları için Debye-Hückel teorisilog γ−Şeklindedir. Hem I hem de aynıyüke sahip olduklarındanveaktiflik katsayıları birbirine eşit alınır. Bununlaberaber, denklemde iyonların boyutve şekillerindeki değişiklikler hesaba katılmamıştır.Sulu çözeltide I2 konsantrasyonuçok küçüktür. Bu nedenle aktiflik katsayısıyaklaşık 1’e eşittir.Eğer konsantrasyonu (C) kesin olarak bilinenbir KI çözeltisi içinde iyot çözülürse,dengede iyodunbir kısmı I2 moleküllerive diğer kısmı iyonları (başlangıçta−alınan I iyonlarının reaksiyon vererek−I 3iyonlarına dönüşmüş kısmı) halindebulunacaktır.i2− 0.509ZĐ=1+µ−I 3− γ Iµ−I 3γ−I 3Burada γ aktiflik katsayısı, Kc konsantrasyo-

Fizikokimya Lab. ISayfa 61I− −2+ I ⇔ I3−Toplam iyot konsantrasyonu: T = [I2] + [I3] standart tiyosülfat çözeltisi ile titrasyon yoluyla bulunabilir. Denge halinde[I2] değeri ayrıca bulunabilirse, buradan Kc hesaplanabilir. Çünkü[I[I−3−] = T − [I] = C − [I2−3]]Dengedeki I2 konsantrasyonu ise, sulu çözeltiler ile karışmayan CCl4 ün moleküler I2 yi çözmesi, fakat iyonik türleri (−Ive−I 3)çözmemesi avantajından yararlanarak hesaplayabiliriz.Heterojen denge[ I 2] su[ I 2]CCl4Şimdi çözünen durumundaki moleküler iyodun birbiriyle karışmayan iki sıvı faz (sulu çözelti ve CCl4) arasında dağılımını inceleyelim.Dengede I2’nin bu iki fazdaki konsantrasyonları ( ve ) dağılma katsayısı (Kd) ile bağıntılıdır.[I2]Kd=[I ]2suCCl 4Moleküler iyot, saf su ve CCl4 içerisinde dağıldığı zaman standart tiyosülfat çözeltisi ile her iki fazı titre etmek suretiyle Kd’nindeğeri doğrudan belirlenir. Kd belirlendikten sonra−I 3değeri, sulu faz içindeki I2’nin titrasyonu ile elde edilebilir. Dağılmakatsayısının bu şekilde kullanılması bu değerin sulu fazdaki iyonların varlığından etkilenmediği kabulüne dayanmaktadır.Gerekli Malzemeler• Erlen, büret, balon joje, pipet, beher, mezur, spor ve kıskaçlar, I2, CCl4, KI, Na2S2O3, nişasta.• 1 L 0.01 M tiyosülfat çözeltisi ● 1 L 0.05M tiyosülfat çözeltisi• 250 ml 0.1 M KI ● 250 ml 0.15 M KI• 100 ml 0.03 M KI• Nişasta çözeltisi (Kaynar su içersinde soğutularak hazırlanır).

Fizikokimya Lab. ISayfa 62Deneyin Yapılışı ve Hesaplamalar1. Kd dağılma sabitinin bulunması:• Bunun için, 25 ml CCl4 içinde tabloda verilen konsantrasyonlarda I2 çözeltileri hazırlanır. Bu çözeltilerin üzerine 100ml saf su eklenir ve erlenler dengeye gelinceye kadar yaklaşık 1 saat çalkalanır.Böylece moleküler iyot su ve CCl4 fazlarında dağılmış olur.• Her iki fazda dağılan moleküler iyotun miktarını bulmak içinher iki fazdan alınan örnekler konsantrasyonu bilinentiyosülfat çözeltisi ile titre edilir. Sulu faz için 0.01 M tiyosülfatçözeltisi, organik faz için ise 0.05M tiyosülfat çözeltisi kullanılmalıdır.ERLEN NOCCl4 FAZI (25 mL)I2 MOLARĐTESĐ1 0.08 M2 0.04 M3 0.02 M• Titrasyon için pipetle alınan örnekler 10 mL 0,1 M KI içeren erlenlere boşaltılır. Örnekler tiyosülfat ile titre edilmeyebaşlanır. Dönüm noktası yakınlarına gelindiğinde (sulu iyot çözeltisinin renginin çok açık sarı olduğu zaman)1-2damla nişasta çözeltisinden eklenir. Bu çözelti iyotu absorplayarak koyu mavi bir renk verdiğinden indikatörolarak davranır. Dönüm noktasında bu mavi renk aniden kaybolur. Titrasyonda gerçekleşen reaksiyon ise,2S2O−2−−2−3+ I3→ S4O6+ 3IŞeklindedir. (Eğer nişasta çok erken eklenmiş ise renk döndükten sonra çözelti tekrar renklenir. Çünkü koloidal nişasta parçacıklarınıniç kısımlarına girmiş olan iyot dışarıya difüzlenir. Titrasyona mavi renk tekrar ortaya çıkıncaya kadar devamedilmelidir.)• Đkili fazın titrasyonunda tiyosülfat çözeltisinin her ilavesinden sonra erleni şiddetle çalkalayınız.• Titrasyonlar sonucu tiyosülfat hacimlerini kaydedin.• Her bir faz için dengedeki iyot konsantrasyonlarını bu verileri kullanarak hesaplayın.[I2]suKd=[I2]CCl 4• Bu verileri formülünde yerine koyarak dağılma sabitini hesaplayın. Her bir erlen için bulduğunuzdağılma sabiti değerlerinin ortalamasını alın.

Fizikokimya Lab. ISayfa 632. Kc denge sabitinin bulunması:CCl4 FAZI (25 mL) SULU FAZ (100 mL)ERLEN NOI2 MOLARĐTESĐKI MOLARĐTESĐ1 0.08 M 0.152 0.04 M 0.153 0.08 M 0.03• Yukarıdaki tabloda verilen molaritelerde iyot çözeltilerini CCl4 fazında hazırlayın.• Bu çözeltilere tabloda verilmiş olan konsantrasyonlarda KI çözeltilerinden 100 ml ekleyin ve 1.5 saat boyuncadengeye gelene kadar çalkalayın.• Çalkalama işlemi bittikten sonra her iki fazı da bir önceki basamakta anlatıldığı gibi tiyosülfat çözeltisi iletitre edin.• CCl4 fazında sadece moleküler iyot çözünmüştür. Bu durumda organik fazın titrasyonu sonucu elde edilen[ I 2]CCl 4[ I2] = Kd.[ I2]SUCCl 4değerdeğeridir. Dağılma sabiti Kd ise bir önceki basamakta hesaplanmıştı. Bu durumdaformülü kullanılarak sulu fazdaki moleküler iyot konsantrasyonu hesaplanabilir.−• Sulu fazın titrasyonu sonucu ise toplam iyot konsantrasyonu (T) elde edilir. [ I3] = T − [I2]su formülündeelde edilen değerler yerine yazılarak sulu fazdakiformülünde bulunan bu değerler yerine konularak dengedekikonsantrasyonu hesaplanmış olur.−−• Konsantrasyonu (C) kesin olarak bilinen bir KI çözeltisi içinde iyot çözdüğümüz için, [ I ] = C − [I3]−[ I3]Kc =−[ I ][ I ]2−[ I ]konsantrasyonu hesaplanmış olur.; denklemine hesaplanan değerler yerine konularak denge sabiti hesaplanır.3−[ I ]VERĐLERErlen noSulu fazdaki I2konsantrasyonuOrganik fazdaki I2konsantrasyonu[I2][I ]2suCCl 4Kd ortalama123Dengedeki I2 konsantrasyonuDengedeki−[ I 3]konsantrasyonuDengedeki−[ I ]konsantrasyonuKc




FizikokimyaLabFoyu.pdf

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?