Konu anlatımı
Karbon ile oksijen yalnızca bir bileşik oluşturmaz: zehirli karbon monoksit ile soluduğumuz havada bulunan karbon dioksit aynı iki elementten oluşur. John Dalton, aynı iki elementin farklı bileşiklerindeki kütleler arasında basit bir ilişki bulunduğunu gösterdi. Bu alt başlıkta katlı oranlar kanununu, koşullarını ve hesaplama yollarını göreceksin.
Kanunun ifadesi ve koşulları
İki element birden fazla bileşik oluşturuyorsa, elementlerden birinin sabit kütlesiyle birleşen öteki elementin kütleleri arasında küçük tam sayılarla ifade edilen bir oran vardır. Kanunun uygulanabilmesi için şu koşullar gerekir: bileşikler aynı iki elementten oluşmalıdır ve bu bileşiklerde elementlerin birleşme oranları farklı olmalıdır. Aynı formüllü bileşikler, farklı element çiftlerinden oluşan bileşikler (karbon dioksit ile kükürt dioksit gibi) ve atom oranları aynı olan bileşikler (NO₂ ile N₂O₄, C₂H₄ ile C₃H₆) arasında katlı oran yoktur.
Formüllerden katlı oran
Formüller biliniyorsa ortak elementin atom sayısı iki bileşikte eşitlenir ve öteki elementin atom sayıları karşılaştırılır; atom sayılarının oranı kütlelerin oranına eşittir. CO ve CO₂ bileşiklerinde birer karbon atomuna karşılık oksijen atomları 1 ve 2 olduğu için oran 1 : 2'dir. FeO ve Fe₂O₃ bileşiklerinde demir sayısını ikiye eşitlersek Fe₂O₂ ve Fe₂O₃ yazılır; oksijen oranı 2 : 3 olur. Benzer biçimde SO₂ ile SO₃ için 2 : 3, N₂O₃ ile N₂O₅ için 3 : 5, CH₄ ile C₂H₆ için hidrojen oranı 4 : 3 bulunur.
Kütle verilerinden katlı oran
Formüller yerine kütleler verilmişse önce iki bileşikte ortak elementin kütlesi eşitlenir. Sonra bu eşit kütleyle birleşen öteki elementin kütleleri oranlanır ve oran en küçük tam sayılara indirilir. Örneğin birinci bileşikte 14 g X ile 16 g Y, ikincisinde 7 g X ile 16 g Y birleşiyorsa ikinci bileşikte 14 g X'e 32 g Y düşer; aynı 14 g X ile birleşen Y kütleleri 16 ve 32 g olduğu için oran 1 : 2'dir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. FeO ve Fe₂O₃ bileşiklerinde eşit kütlede demirle birleşen oksijen kütleleri arasındaki oran nedir?
Çözüm. Ortak element demirdir; iki bileşikte demir atomu sayısını eşitlemek için FeO formülü iki ile genişletilir: Fe₂O₂. Artık iki bileşikte de iki demir atomu vardır ve oksijen atomu sayıları 2 ile 3'tür. Eşit kütlede demirle birleşen oksijen kütleleri de aynı oranda olduğu için oran 2 : 3 olur.
Örnek 2. Şu bileşik çiftlerinden hangilerinde katlı oranlar kanunu uygulanabilir? I. NO ve NO₂ II. NO₂ ve N₂O₄ III. CO₂ ve SO₂ IV. H₂O ve H₂O₂
Çözüm. Birinci çiftte aynı iki element farklı oranlarda birleşmiştir; bir azota karşılık oksijenler 1 ve 2 olduğu için katlı oran 1 : 2'dir. İkinci çiftte azot ile oksijen her iki bileşikte de 1 : 2 atom oranındadır; birleşme oranı aynı olduğu için katlı oran yoktur. Üçüncü çiftteki bileşikler farklı element çiftlerinden oluştuğu için kanun uygulanmaz. Dördüncü çiftte iki hidrojene karşılık oksijenler 1 ve 2'dir; oran 1 : 2 olur. Kanun yalnızca birinci ve dördüncü çiftlere uygulanır.
Sık yapılan hatalar
- Atom oranları aynı olan NO₂ ile N₂O₄ arasında katlı oran aramak.
- Ortak elementi eşitlemeden atom sayılarını oranlamak: FeO ve Fe₂O₃ için oksijen oranını 1 : 3 bulmak.
- Farklı element çiftlerinin bileşiklerine katlı oranlar kanununu uygulamak.
- Katlı oranlar: aynı iki element, farklı birleşme oranlı bileşikler.
- Önce ortak elementin atom sayısını ya da kütlesini eşitle, sonra öteki elementi oranla.
- CO/CO₂ 1 : 2, FeO/Fe₂O₃ 2 : 3, SO₂/SO₃ 2 : 3.