Konu anlatımı
Bir sandviç için iki dilim ekmek ve bir dilim peynir gerekiyorsa, 10 dilim ekmek ve 3 dilim peynirle en çok üç sandviç yapılabilir; peynir biter, ekmek artar. Kimyasal tepkimeler de böyle işler. Bu alt başlıkta tükenen maddeyi bulmayı, ürün miktarını onunla hesaplamayı ve grafikli soruları göreceksin.
Sınırlayıcı ve artan bileşen
Tepkimeye giren maddeler denklemdeki mol oranında alınmamışsa biri tamamen harcanır, ötekinin bir kısmı tepkimeye girmeden kalır. Tamamen harcanan maddeye sınırlayıcı bileşen, artan maddeye fazla (artan) bileşen denir. Tepkime sınırlayıcı bileşen tükenince durur; bu yüzden oluşan ürünün miktarını sınırlayıcı bileşen belirler.
Sınırlayıcıyı bulmak
Önce her girenin mol sayısı bulunur, sonra her mol sayısı denklemdeki kendi katsayısına bölünür. Bölümü en küçük olan madde sınırlayıcı bileşendir. Ürünün mol sayısı sınırlayıcı bileşenin mol sayısından katsayı oranıyla hesaplanır. Artan maddenin miktarı için, sınırlayıcıyla tepkimeye giren miktar başlangıçtaki miktardan çıkarılır. Mol sayısı küçük olan madde her zaman sınırlayıcı değildir; karar katsayıya bölünmüş değerlerle verilir.
Grafikli sorular
Belirli miktarda bir madde içeren kaba ikinci madde azar azar eklenirken oluşan ürün miktarı grafikle verilebilir. Kaptaki madde bitene kadar ürün miktarı eklenen maddeyle doğru orantılı artar; kaptaki madde tükendiği anda grafik yataylaşır. Kırılma noktasındaki eklenen miktar, kaptaki maddeyle tam tepkimeye giren miktardır. Bu noktadan sonra eklenen madde tepkimeye girmez ve artar.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. N₂ + 3H₂ → 2NH₃ tepkimesine göre 14 g azot ile 4 g hidrojen tepkimeye sokuluyor. Sınırlayıcı bileşen hangisidir? Kaç gram amonyak oluşur ve hangi maddeden kaç gram artar? (H: 1, N: 14)
Çözüm. Azot 14 / 28 = 0,5 mol, hidrojen 4 / 2 = 2 mol'dür. Katsayılara bölünce azot için 0,5 / 1 = 0,5, hidrojen için 2 / 3 ≈ 0,67 bulunur; küçük olan azot sınırlayıcıdır. 0,5 mol azot 1,5 mol hidrojenle tepkimeye girer ve 1 mol, yani 17 g amonyak oluşur. Hidrojenden 2 − 1,5 = 0,5 mol, yani 1 g artar. Kontrol: 14 + 4 = 17 + 1.
Örnek 2. Belirli miktarda hidroklorik asit içeren bir çözeltiye azar azar çinko ekleniyor ve Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ tepkimesi gerçekleşiyor. Oluşan hidrojenin mol sayısı, eklenen çinko 9,75 g olana kadar artıyor ve 0,15 mol'de sabit kalıyor. Çözeltide kaç mol asit vardı? 13 g çinko eklenirse kaç gram çinko artar? (Zn: 65)
Çözüm. Grafik 9,75 g çinkoda yataylaştığına göre asit bu noktada tükenmiştir. 0,15 mol hidrojen oluştuğu için 0,15 mol çinko harcanmış ve denkleme göre 0,3 mol asit tepkimeye girmiştir; çözeltide 0,3 mol hidroklorik asit vardı. Harcanan çinko 0,15 · 65 = 9,75 g olduğundan 13 g eklenirse 13 − 9,75 = 3,25 g çinko artar.
Sık yapılan hatalar
- Mol sayısı küçük olan maddeyi doğrudan sınırlayıcı saymak.
- Ürün miktarını artan madde üzerinden hesaplamak.
- Grafiğin yataylaştığı noktadan sonra eklenen maddenin de tepkimeye girdiğini düşünmek.
- Mol / katsayı en küçük olan madde sınırlayıcıdır.
- Ürün sınırlayıcı bileşenden hesaplanır.
- Artan = başlangıç − sınırlayıcıyla tepkimeye giren miktar.