Konu anlatımı
Gazların kütlesini ölçmek zordur, hacmini ölçmek ise kolaydır. Bu yüzden gaz miktarları çoğu zaman hacimle verilir. Bu alt başlıkta normal şartlarda gaz hacmini mole çevirmeyi ve bu dönüşümü kütle ve tanecik sayısıyla birleştirmeyi göreceksin.
Normal şartlar ve 22,4 L
Sıcaklığın 0 °C, basıncın 1 atm olduğu koşullara normal şartlar (kısaca NŞ) denir. Normal şartlarda 1 mol gaz 22,4 L hacim kaplar. Bu değer bir dönüşüm çarpanıdır: normal şartlardaki bir gazın mol sayısı, hacminin 22,4 L'ye bölünmesiyle bulunur; hacmi ise mol sayısının 22,4 ile çarpılmasıyla bulunur. 22,4 L/mol yalnızca gaz hâlindeki maddeler ve yalnızca normal şartlar için kullanılır.
Kullanırken dikkat
Normal şartlarda katı ya da sıvı olan maddelere 22,4 L/mol uygulanmaz. Örneğin 0 °C ve 1 atm koşullarında su gaz değildir; 1 mol su (18 g) 22,4 L değil, yaklaşık 18 mL hacim kaplar. Sıcaklık ya da basınç farklıysa gazların hacmi de değişir; TYT'de gaz hacmi yalnızca normal şartlarda ve 22,4 L/mol ile hesaplanır, farklı koşullardaki hacim hesapları 11. sınıf konusudur.
Dönüşüm zinciri
Gaz hacmi verilen bir soruda önce mol sayısı bulunur, sonra istenen büyüklüğe geçilir. Hacimden mole geçmek için 22,4'e bölünür; molden kütleye geçmek için mol kütlesiyle, tanecik sayısına geçmek için Avogadro sayısıyla çarpılır. Böylece normal şartlardaki 11,2 L metanın 0,5 mol, 8 g ve 3,01·10²³ molekül olduğu adım adım bulunur.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Normal şartlarda 11,2 L hacim kaplayan metan (CH₄) gazı kaç gramdır? Bu örnekte kaç mol hidrojen atomu vardır? (H: 1, C: 12)
Çözüm. Mol sayısı 11,2 / 22,4 = 0,5 mol'dür. Metanın mol kütlesi 16 g/mol olduğu için kütle 0,5 · 16 = 8 g olur. Her metan molekülünde dört hidrojen atomu bulunduğundan hidrojen atomu 0,5 · 4 = 2 mol'dür. Molekül sayısı ise 0,5 · 6,02·10²³ = 3,01·10²³ tanedir.
Örnek 2. 3,4 g amonyak (NH₃) gazı normal şartlarda kaç litre hacim kaplar? Normal şartlarda 4,48 L oksijen gazı ile aynı sayıda molekül içeren metan kaç gramdır? (H: 1, C: 12, N: 14)
Çözüm. Amonyağın mol kütlesi 17 g/mol'dür; 3,4 / 17 = 0,2 mol eder ve normal şartlarda 0,2 · 22,4 = 4,48 L hacim kaplar. Oksijen örneği 4,48 / 22,4 = 0,2 mol'dür. Aynı sayıda molekül, aynı mol sayısı demektir; 0,2 mol metan 0,2 · 16 = 3,2 g'dır.
Sık yapılan hatalar
- 22,4 L/mol değerini su gibi normal şartlarda sıvı olan maddelere uygulamak.
- Normal şartlar dışındaki bir sıcaklıkta da 22,4 L/mol kullanmak.
- Hacmi mole çevirirken 22,4 ile çarpmak; hacimden mole geçerken bölünür.
- Normal şartlar: 0 °C ve 1 atm.
- Normal şartlarda 1 mol gaz 22,4 L'dir; n = V / 22,4.
- 22,4 L/mol yalnızca gazlar ve yalnızca normal şartlar içindir.