İçindekiler
1Gazların Genel Özellikleri
Gaz, maddenin hacmi ve şekli tanımlanmamış, bulunduğu kap içinde eşit şekilde yayılan halidir. Gazlar diğer hal türlerinden çok farklı davranır çünkü moleküllar arasında çok az etkileşim vardır ve aralarında büyük boş alanlar vardır.
Gazların Özellikleri
✓ Şekli ve hacmi tanımlanmamış, bulunduğu kabı tamamen doldurur
✓ Yoğunluğu katı ve sıvılara göre çok düşük
✓ Kolayca sıkıştırılabilir (kompresibilite)
✓ Kolayca dağılırlar (difüzyon)
✓ Molecular hareketlilik yüksek, tanecik arası etkileşim az
İdeal Gaz Varsayımları
1. Gaz molekülleri nokta kütlesi olarak kabul edilir (hacmi yok)
2. Moleküller arasında çekim kuvveti yoktur
3. Çarpışmalar esnek ve anlık olur
4. Moleküllerin ortalama kinetic enerjisi sıcaklıkla orantılıdır
2İdeal Gaz Yasası (PV=nRT)
İdeal gaz yasası, gaz basıncı (P), hacmi (V), mol sayısı (n) ve sıcaklığı (T) arasındaki ilişkiyi ifade eden temel denklemdir.
PV = nRT
P: Basınç (atm, Pa) | V: Hacim (L, m³)
n: Mol sayısı | T: Sıcaklık (K)
R: Gaz sabiti = 0,082 L·atm/(mol·K) = 8,314 J/(mol·K)
Gaz Sabiti (R) Birimlerine Göre
R = 0,082
L·atm/(mol·K)
R = 8,314
J/(mol·K)
Örnek Hesaplama
2 mol N₂ gazı 25°C'de 10 L kapta. Basınç nedir?
Verilen: n=2, T=25+273=298 K, V=10 L
PV = nRT
P = nRT/V = 2 × 0,082 × 298 / 10
P = 4,88 atm
3Boyle, Charles ve Gay-Lussac Yasaları
Bu üç yasa, ideal gaz yasasının özel durumlarıdır. Biri sabit tutulurken diğer değişkenlerin ilişkisini gösterir.
1) Boyle Yasası (T ve n sabit)
Sabit sıcaklık ve mol sayısında, gaz basıncı hacimle ters orantılıdır.
Basınç arttırılırsa hacim azalır, basınç azaltılırsa hacim artar. Enjektör sırasında basınç arttıkça merhem hacmi azalır.
2) Charles Yasası (P ve n sabit)
Sabit basınç ve mol sayısında, gaz hacmi sıcaklıkla doğru orantılıdır.
ÖNEMLİ: Sıcaklık mutlak sıcaklık (Kelvin) cinsinden olmalı! Sıcaklık arttırılırsa hacim artar.
3) Gay-Lussac Yasası (V ve n sabit)
Sabit hacim ve mol sayısında, gaz basıncı sıcaklıkla doğru orantılıdır.
Oto tekerinde sıcaklık arttıkça basınç artar. Hacim sabit tutulmuştur.
4Kısmi Basınç (Dalton Yasası)
Dalton Yasası, gaz karışımının toplam basıncı, her gazın ayrı ayrı uyguladığı kısmi basınçların toplamına eşit olduğunu ifade eder.
Ptoplam = PA + PB + PC + ...
Kısmi basınç = (gaz mol sayısı / toplam mol sayısı) × Ptoplam
Mol Kesri (Mole Fraction)
χₐ = nₐ / ntoplam
Mol kesri 0 ile 1 arasında değer alır
Tüm mol kesirleri toplamı = 1
Pₐ = χₐ × Ptoplam
Graham Difüzyonu
Gazlar, aralarında bariyer olmadan karışırken difüzyonu adlı olayla yayılırlar. Hafif gazlar daha hızlı difüz olurlar.
r: difüzyon hızı | M: molar kütle
5Gaz Karışımları
Hava gibi gaz karışımları, çeşitli gazların belirli oranlarda karıştığı sistemlerdir. İdeal gaz yasası karışımdaki her gaz için ve toplam sistem için geçerlidir.
Hava Bileşimi
N₂
≈78%
O₂
≈21%
Ar + diğer
≈1%
Örnek: Gaz Karışımı Hesabı
2 mol N₂ ve 3 mol O₂ karışımı 5 L kapta 25°C'de.
Toplam basınç: P = (2+3) × 0,082 × 298 / 5 = 24,4 atm
N₂ kısmi basıncı: P(N₂) = (2/5) × 24,4 = 9,76 atm
O₂ kısmi basıncı: P(O₂) = (3/5) × 24,4 = 14,64 atm
Toplam: 9,76 + 14,64 = 24,4 atm ✓
6Önemli Noktalar
Mutlaka Bilmen Gerekenler
- İdeal gaz yasası: PV = nRT, sıcaklık daima Kelvin cinsinden
- Boyle: P₁V₁ = P₂V₂ (T sabit), basınç ve hacim ters orantılı
- Charles: V₁/T₁ = V₂/T₂ (P sabit), hacim ve sıcaklık doğru orantılı
- Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂ (V sabit), basınç ve sıcaklık doğru orantılı
- Dalton Yasası: Ptoplam = PA + PB + PC + ...
- Mol kesri: χ = n_gaz / ntoplam
- Kısmi basınç: Pgaz = χ × Ptoplam
- Graham difüzyonu: Hafif gazlar daha hızlı difüz olurlar
Sık Yapılan Hatalar
- Sıcaklık Celsius cinsinden kullanmak: T(K) = T(°C) + 273
- PV=nRT de yanlış birim kombinasyonu: 0,082 L·atm/(mol·K) çoğu problem için
- Boyle yasasında sıcaklığı hesaplarken haklı olduğunu unutmak
- Dalton yasasında, kısmi basınçlar toplam basınca ait değil başlangıçtaki basınça ait sanmak
- Mol kesri hesaplarken mol sayısı yerine kütle kullanmak
- Graham difüzyon hızını sadece kaynama noktasıyla ilişkilendirmek (molar kütle önemli)
7Pratik Sorular
Öğrendiklerini test et! Aşağıdaki soruları çözmeye çalış.
1 mol ideal gazın 25°C'de 1 atm basınçta kapladığı hacmi hesaplayın.
Bir gazın hacmi 2 L'den 4 L'ye çıkarıldığında basıncı 4 atm'den kaç atm'ye düşer? (T sabit)
0°C'de 1 L hacmi olan gaz 100°C'ye ısıtıldığında hacmi kaç L olur? (P sabit)
N₂ ve O₂ karışımında N₂ mol kesri 0,8 ve toplam basınç 10 atm ise, N₂'nin kısmi basıncı nedir?
2 mol H₂ gazı 2 mol O₂ gazı ile 10 L kapta 300 K'de karışırsa, toplam basınç ve her gazın kısmi basıncını hesaplayın.