Konu anlatımı
Bazı tepkimelerde maddeler birleşerek tek bir ürün oluşturur, bazılarında ise tek bir bileşik daha basit maddelere ayrılır. Bu alt başlıkta sentez ve analiz tepkimelerini, örneklerini ve analiz tepkimelerinde sık sorulan kütle hesaplarını göreceksin.
Sentez (oluşum) tepkimeleri
İki ya da daha fazla maddenin birleşerek tek bir ürün oluşturduğu tepkimelere sentez ya da oluşum tepkimesi denir. Elementlerden bileşik oluşabilir: 2H₂ + O₂ → 2H₂O, N₂ + 3H₂ → 2NH₃, Fe + S → FeS, 2Na + Cl₂ → 2NaCl. Bileşikler de birleşerek yeni bir bileşik oluşturabilir: sönmemiş kirecin suyla tepkimesi, CaO + H₂O → Ca(OH)₂, bir sentez tepkimesidir. Sentez tepkimelerinde ürün tarafında tek bir madde bulunur.
Analiz (ayrışma) tepkimeleri
Bir bileşiğin daha basit maddelere ayrıldığı tepkimelere analiz ya da ayrışma tepkimesi denir; girenler tarafında tek bir madde bulunur. Analiz tepkimelerinin çoğu için ısı, elektrik ya da ışık biçiminde enerji gerekir. Kalsiyum karbonat ısıtılınca ayrışır: CaCO₃(k) → CaO(k) + CO₂(g). Su elektrik akımıyla ayrışır: 2H₂O(s) → 2H₂(g) + O₂(g). Potasyum klorat ısıtılınca oksijen verir: 2KClO₃(k) → 2KCl(k) + 3O₂(g). Kabartma tozundaki sodyum bikarbonat ısıtılınca ayrışarak hamuru kabartan gazları oluşturur: 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂.
Analizde kütle hesabı
Gaz çıkaran bir analiz tepkimesi açık kapta yapıldığında katının kütlesi azalır; azalma, kaçan gazın kütlesine eşittir. Hesapta önce ayrışan maddenin mol sayısı bulunur, katsayılarla ürünlerin mol sayılarına geçilir ve kütleler hesaplanır. Kapta kalan katının kütlesi, katı ürünlerin ve varsa ayrışmayan safsızlıkların kütlelerinin toplamıdır.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. 12,25 g potasyum klorat 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂ tepkimesine göre tamamen ayrışıyor. Kaç gram oksijen oluşur? Bu oksijen normal şartlarda kaç litre hacim kaplar ve kapta kaç gram katı kalır? (O: 16, Cl: 35,5, K: 39)
Çözüm. Potasyum kloratın mol kütlesi 39 + 35,5 + 48 = 122,5 g/mol'dür; 12,25 g, 0,1 mol eder. Denkleme göre 2 mol klorattan 3 mol oksijen çıktığı için 0,1 mol klorattan 0,15 mol oksijen, yani 0,15 · 32 = 4,8 g oksijen oluşur. Normal şartlardaki hacmi 0,15 · 22,4 = 3,36 L'dir. Kapta 0,1 mol potasyum klorür, yani 0,1 · 74,5 = 7,45 g katı kalır. Kontrol: 7,45 + 4,8 = 12,25 g.
Örnek 2. Açık bir kapta 25 g kalsiyum karbonat tamamen ayrışana kadar ısıtılıyor. Kaptaki katının kütlesi kaç grama iner? (C: 12, O: 16, Ca: 40)
Çözüm. 25 g kalsiyum karbonat 25 / 100 = 0,25 mol'dür. CaCO₃ → CaO + CO₂ denklemine göre 0,25 mol kalsiyum oksit ve 0,25 mol karbon dioksit oluşur. Karbon dioksit gaz olduğu için kaptan çıkar; kütlesi 0,25 · 44 = 11 g'dır. Kapta 0,25 · 56 = 14 g kalsiyum oksit kalır; katının kütlesi 25 g'dan 14 g'a iner.
Sık yapılan hatalar
- Sentez ile analizi karıştırmak: sentezde ürün tek, analizde giren tektir.
- Analizde kaptan çıkan gazı katı kütlesinden çıkarmayı unutmak.
- Analiz tepkimelerinin enerji gerektirmeden kendiliğinden olduğunu düşünmek; çoğu ısı ya da elektrik ister.
- Sentez: A + B → AB. Analiz: AB → A + B.
- CaCO₃ → CaO + CO₂ ve 2H₂O → 2H₂ + O₂ analiz; CaO + H₂O → Ca(OH)₂ sentezdir.
- Açık kapta gaz çıkan analizde katı kütlesindeki azalma, çıkan gazın kütlesidir.