TYT kimyanın temel kanunları konusu, kimyasal değişimlerde ölçülen kütle ve hacim verilerinin neden belirli ilişkiler gösterdiğini açıklar. Kütlenin korunumu, sabit oranlar, katlı oranlar ve birleşen hacim oranları; tablo, grafik, artan madde ve bileşik formülü sorularında birlikte kullanılır. Kanunun adını bilmek kadar hangi koşulda uygulanabildiğini ayırt etmek de önemlidir.
KİMYANIN TEMEL KANUNLARINA GİRİŞ
Dört Kanunun Birbirinden Ayrılması
Kimyanın temel kanunları aynı olayı farklı ölçüm pencerelerinden inceler. Kütlenin korunumu tepkimenin bütünüyle, sabit oranlar tek bir saf bileşiğin bileşimiyle, katlı oranlar aynı iki elementin oluşturduğu farklı bileşiklerle, birleşen hacim oranları ise aynı sıcaklık ve basınçtaki gazların hacimleriyle ilgilidir.
Kütlenin korunumuKapalı sistemde toplam kütle değişmez
Sabit oranlarBir saf bileşiğin elementleri belirli kütle oranında birleşir
Katlı oranlarAynı iki elementin farklı bileşiklerindeki kütleler tam sayılı oran verir
Birleşen hacimlerGaz hacimleri aynı koşullarda basit tam sayılı oran gösterir
Dikkat
Kanun seçerken önce sorunun nesnesi belirlenir: bütün tepkime mi, tek bileşiğin bileşimi mi, iki farklı bileşik mi, yoksa gaz hacimleri mi? Aynı soruda birden fazla kanun kullanılabilir.
Örnek - 1
Aşağıdaki eşleştirmelerden hangisi yanlıştır?
A) Kapalı kaptaki toplam kütle – Kütlenin korunumu
B) H2O’nun her saf örneğinde H/O kütle oranı – Sabit oranlar
C) CO ve CO2‘de aynı C kütlesine bağlanan O kütleleri – Katlı oranlar
D) Aynı koşullardaki H2, O2 ve H2O(g) hacimleri – Birleşen hacimler
E) Tuzlu suyun her örneğinde tuz/su oranı – Sabit oranlar
Tuzlu su bir karışımdır; bileşen oranı değişebilir. Sabit oranlar kanunu saf bileşikler için geçerlidir.
Cevap: E
KÜTLENİN KORUNUMU KANUNU
Lavoisier ve Kapalı Sistem
Lavoisier’in deneyleri, kimyasal değişimde maddelerin yok olmadığını ve yoktan oluşmadığını gösterdi. Atomların bağlanma biçimi değişse de kapalı bir sistemde tepkimeye girenlerin toplam kütlesi ürünlerin toplam kütlesine eşittir.
mgirenler = mürünler
Gaz oluşan veya gaz kullanılan tepkimelerde kap açık bırakılırsa terazide ölçülen kütle değişebilir. Bu durum kanunun bozulduğu anlamına gelmez; sistem sınırından gaz giriş veya çıkışı olmuştur. Kanun uygulanırken kabın ve dışarı kaçmayan bütün maddelerin hesaba katılması gerekir.
Kapalı kapMadde alışverişi yok
Açık kapGaz çıkabilir veya girebilir
Örnek - 2
Kapalı bir kapta 18 gram X ile 32 gram Y tam verimle tepkimeye girerek Z ve T ürünlerini oluşturuyor. Tepkime sonunda 11 gram T oluştuğuna göre Z kaç gramdır?
A) 21
B) 28
C) 32
D) 39
E) 50
Başlangıç kütlesi 18 + 32 = 50 gramdır. Ürünlerin toplamı da 50 gram olacağından Z = 50 − 11 = 39 gramdır.
Cevap: D
Örnek - 3
Eşit kütlede CaCO3 içeren iki kaptan X kapalı, Y açıktır. İkisinde de CaCO3(k) → CaO(k) + CO2(g) tepkimesi tamamlanıyor. Kapların başlangıç ve son toplam kütleleri karşılaştırıldığında hangisi beklenir?
A) X ve Y’nin ölçülen kütlesi aynı miktarda artar.
B) X’in toplam kütlesi korunur; Y’nin ölçülen kütlesi CO2 çıkışı nedeniyle azalabilir.
C) X’in toplam kütlesi azalır; Y’ninki korunur.
D) Her iki kapta da madde yok olur.
E) Y’de CaO oluşmaz.
Kapalı X kabında CO2 sistemde kalır ve toplam kütle korunur. Açık Y kabında gaz uzaklaştığı için terazinin gösterdiği kütle azalabilir.
Cevap: B
Kütle–Zaman Grafikleri
Kütle–zaman grafiğinde tepkimeye giren maddelerin kütlesi azalırken ürünlerin kütlesi artar. Bir girenin eğrisi sıfıra ulaşıyorsa o madde tamamen tükenmiştir. Sıfırdan büyük bir değerde sabitleniyorsa artan madde vardır. Her anda sistemdeki bütün maddelerin kütleleri toplamı kapalı kapta sabittir.
Örnek - 4
Kapalı kapta X + Y → Z tepkimesine ait kütle–zaman gösterimi aşağıdadır.
Buna göre başlangıçtaki X ve Y kütleleri ile sınırlayıcı madde aşağıdakilerden hangisidir?
A) 30 g X, 24 g Y; X sınırlayıcıdır.
B) 30 g X, 15 g Y; Y sınırlayıcıdır.
C) 45 g X, 9 g Y; X sınırlayıcıdır.
D) 24 g X, 30 g Y; Y sınırlayıcıdır.
E) 54 g X, 45 g Y; sınırlayıcı yoktur.
Z’nin 45 gramı, harcanan X ve Y’nin toplamıdır. X tamamen bitip Y’den 9 gram arttığına göre başlangıç toplamı 45 + 9 = 54 gramdır. Gösterimde X 30 gramdan sıfıra, Y 24 gramdan 9 grama iner; sınırlayıcı X’tir.
Cevap: A
SABİT ORANLAR KANUNU
Proust ve Kütlece Birleşme Oranı
Proust’a göre belirli bir saf bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında değişmeyen bir oran vardır. Örneğin H2O’da 2 gram H ile 16 gram O birleştiğinden H/O kütle oranı 1/8’dir. Örnek büyüse veya küçülse de oran değişmez.
XaYb için mX / mY = a·AX / b·AY
Kütlece yüzde bileşim, bileşikteki element kütlesinin bileşik kütlesine oranının yüzdeyle gösterimidir. Saf bir bileşikte bu yüzdeler sabittir. Karışımlarda ise bileşen oranı değişebildiğinden aynı zorunluluk yoktur.
X elementi%40
Y elementi%60
Örnek - 5
XY2 bileşiğinin kütlece %40’ı X’tir. 35 gram XY2 oluşturmak için gereken X ve Y kütleleri sırasıyla kaç gramdır?
A) 7 ve 28
B) 14 ve 21
C) 16 ve 19
D) 20 ve 15
E) 21 ve 14
X kütlesi 35·0,40 = 14 gram, Y kütlesi 35 − 14 = 21 gramdır.
Cevap: B
Örnek - 6
X2Y3 bileşiğinde X/Y kütle oranı 7/12’dir. 28 gram X ile yeterli miktarda Y tepkimeye sokulursa tam verimde kaç gram bileşik oluşur?
A) 40
B) 48
C) 64
D) 76
E) 84
7 gram X’e 12 gram Y karşılık gelir. 28 gram X için 48 gram Y gerekir; bileşik kütlesi 28 + 48 = 76 gramdır.
Cevap: D
Artan Madde ve Sınırlayıcı Bileşen
Başlangıçta elementler sabit orana tam uygun alınmamışsa maddelerden biri tamamen tükenir, diğeri artar. Oluşabilecek bileşik miktarını önce tükenen, yani sınırlayıcı bileşen belirler. Her aday madde için eşinin ne kadar gerektiği oranla hesaplanır; mevcut miktarla karşılaştırılır.
Örnek - 7
XY bileşiğinde X/Y kütle oranı 3/5’tir. 18 gram X ile 40 gram Y tam verimle tepkimeye giriyor. Oluşan bileşik ve artan madde miktarı hangisidir?
A) 48 g bileşik, 10 g Y artar.
B) 58 g bileşik, artan olmaz.
C) 40 g bileşik, 18 g X artar.
D) 30 g bileşik, 28 g Y artar.
E) 50 g bileşik, 8 g Y artar.
18 gram X için 18·5/3 = 30 gram Y gerekir. 40 gram Y’nin 10 gramı artar; 18 + 30 = 48 gram XY oluşur.
Cevap: A
Örnek - 8
Eşit kütlede X ve Y alınarak XY3 oluşturuluyor. Bileşikte X/Y kütle oranı 2/5 olduğuna göre tepkime sonunda başlangıç karışımının kütlece yüzde kaçı artar?
A) 15
B) 20
C) 25
D) 30
E) 35
Başlangıçta 10’ar gram alınırsa 10 gram Y ile 4 gram X harcanır; 6 gram X artar. Başlangıç toplamı 20 gram olduğundan artan yüzde 6/20·100 = %30’dur.
Cevap: D
Kütle Oranından Bileşik Formülü
Kütle oranı, atom sayısı oranıyla aynı değildir. Önce her elementin kütlesi bağıl atom kütlesine bölünür; bulunan mol oranı en küçük tam sayılara çevrilir. Bu işlem bileşiğin basit formülünü verir.
Örnek - 9
X ve Y’nin bağıl atom kütleleri sırasıyla 14 ve 16’dır. Bir bileşikte X/Y kütle oranı 7/12 olduğuna göre basit formül hangisidir?
A) XY
B) X2Y
C) X2Y3
D) X3Y2
E) XY3
Mol oranı X:Y = 7/14 : 12/16 = 1/2 : 3/4’tür. Her iki değer 4 ile çarpılırsa 2:3 elde edilir; formül X2Y3‘tür.
Cevap: C
KATLI ORANLAR KANUNU
Dalton ve Uygulanma Koşulları
Aynı iki element birden fazla bileşik oluşturduğunda, elementlerden birinin eşit kütlesiyle birleşen diğer elementin kütleleri arasında basit tam sayılı bir oran bulunur. Katlı oran hesaplanırken bir elementin kütlesi iki bileşikte eşitlenmelidir.
Koşul 1Aynı iki element bulunmalıdır.
Koşul 2Bileşikler farklı olmalıdır.
Koşul 3Basit formüller aynı olmamalıdır.
Koşul 4Karşılaştırılan elementlerden biri eşitlenmelidir.
Dikkat
NaCl–MgCl2 çifti farklı elementler içerdiği, C2H4–C3H6 çifti aynı basit formüle (CH2) indirgenebildiği için katlı oranlar karşılaştırmasına uygun değildir.
Örnek - 10
Aşağıdaki bileşik çiftlerinden hangisine katlı oranlar kanunu uygulanabilir?
A) NaCl ve MgCl2
B) CO ve CO2
C) H2SO3 ve H2SO4
D) C2H4 ve C3H6
E) KBr ve KCl
CO ve CO2 yalnız C ve O elementlerinden oluşan, basit formülleri farklı iki bileşiktir. C seçeneğinde üç element vardır; D seçeneğinde basit formül aynıdır.
Cevap: B
Örnek - 11
X ve Y’nin iki bileşiğine ait kütleler aşağıdaki tabloda verilmiştir.
X (g)
Y (g)
I. bileşik
14
24
II. bileşik
21
72
Aynı kütle X ile birleşen II. bileşikteki Y kütlesinin I. bileşikteki Y kütlesine oranı kaçtır?
A) 1/2
B) 2/3
C) 3/2
D) 2
E) 3
II. bileşikte X’i 14 grama indirmek için 2/3 ile çarpılır; Y = 72·2/3 = 48 gram olur. Oran 48/24 = 2’dir.
Cevap: D
Örnek - 12
X ve Y’nin oluşturduğu I. bileşik X2Y3, II. bileşik XaY6‘dır. Aynı kütle X ile birleşen Y kütleleri arasındaki I/II katlı oranı 3/2 olduğuna göre a kaçtır?
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 6
Eşit X kütlesi için Y/X atom sayısı oranları karşılaştırılır: (3/2)/(6/a) = a/4. Bu değer 3/2 olduğundan a = 6’dır.
Cevap: E
Grafikten Katlı Oran ve Formül
Bir bileşiğin X–Y kütle grafiğinde doğrunun eğimi mX/mY oranını verir. İki doğrunun eğim oranı, aynı Y kütlesine bağlanan X kütlelerinin katlı oranıdır. Formüllerden biri biliniyorsa diğeri bu oranla bulunabilir.
Örnek - 13
X ve Y’nin iki bileşiğinde X kütlesinin Y kütlesine göre değişimi gösterilmiştir.
I. bileşiğin formülü X2Y olduğuna göre II. bileşiğin basit formülü hangisidir?
A) XY
B) XY2
C) X2Y3
D) X3Y2
E) X4Y
Aynı Y kütlesine bağlanan X, II. bileşikte I’in yarısıdır. I. bileşikte Y başına 2 X varken II. bileşikte Y başına 1 X bulunur; formül XY’dir.
Cevap: A
BİRLEŞEN HACİM ORANLARI KANUNU
Gay-Lussac ve Gaz Hacimleri
Gay-Lussac’a göre gazların tepkimeye giren ve gaz hâlindeki ürün hacimleri, aynı sıcaklık ve basınçta ölçüldüğünde basit tam sayılı oranlar gösterir. Aynı koşullarda gaz hacmi tanecik sayısıyla orantılı olduğundan hacim oranı, denkleştirilmiş tepkimedeki gaz katsayıları oranına karşılık gelir.
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) V oranı = 1 : 3 : 2
1 hacim
N2
+
3 hacim
H2
→
2 hacim
NH3
Dikkat
Hacim oranı yalnız gazlar için ve hacimler aynı sıcaklık–basınç koşullarında ölçülmüşse doğrudan katsayı oranına eşittir. Sıvı ve katı hacimleri bu şekilde yorumlanmaz.
Örnek - 14
Aynı sıcaklık ve basınçta 20 L N2 ile 45 L H2, N2 + 3H2 → 2NH3 tepkimesine göre tam verimle tepkimeye giriyor. Kaç litre NH3 oluşur ve hangi gazdan kaç litre artar?
A) 30 L NH3, 5 L N2 artar.
B) 40 L NH3, 5 L H2 artar.
C) 30 L NH3, 5 L H2 artar.
D) 45 L NH3, artan olmaz.
E) 60 L NH3, 10 L N2 artar.
45 L H2, 15 L N2 ile tepkimeye girer ve 30 L NH3 oluşturur. Başlangıçtaki 20 L N2‘nin 5 litresi artar.
Cevap: A
Örnek - 15
Aynı koşullarda 10 hacim X2 gazı ile 20 hacim Y2 gazı artansız tepkimeye girip 10 hacim XaYb gazı oluşturuyor. Atom korunumu dikkate alındığında ürün formülü hangisidir?
A) XY
B) XY2
C) X2Y
D) X2Y4
E) X4Y2
Hacim oranı 1X2 : 2Y2 : 1 ürün olduğundan bir ürün taneciğinde 2 X ve 4 Y atomu bulunur. X2Y4 en küçük orana indirgenince basit formül XY2 olur.
Cevap: B
TYT KARMA YORUM SORULARI
Kanunları Birlikte Kullanma
Örnek - 16
X ve Y’nin oluşturduğu iki saf bileşik için şu bilgiler veriliyor:
• I. bileşiğin 30 gramında 18 gram Y vardır.
• II. bileşiğin 44 gramında 32 gram X vardır.
I. bileşiğin formülü XY2 olduğuna göre II. bileşiğin formülü aşağıdakilerden hangisi olabilir?
A) XY
B) X2Y
C) XY3
D) X2Y3
E) X3Y2
I. bileşikte X:Y = 12:18 = 2:3’tür. XY2 formülünden AX/AY = 4/3 bulunur. II. bileşikte X:Y = 32:12 = 8:3’tür. (a·4)/(b·3) = 8/3 olduğundan a/b = 2 ve formül X2Y’dir.
Cevap: B
Örnek - 17
Kapalı bir kapta 28 gram X ile 24 gram Y tepkimeye sokuluyor. XY2 bileşiğinde X/Y kütle oranı 7/8’dir. Tepkime tam verimle tamamlandığında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) X tamamen biter, 4 gram Y artar.
B) Y tamamen biter, 7 gram X artar.
C) 52 gram bileşik oluşur.
D) 45 gram bileşik oluşur ve 7 gram X artar.
E) 24 gram bileşik oluşur ve 28 gram X artar.
24 gram Y ile 24·7/8 = 21 gram X tepkimeye girer. Y tamamen biter, 7 gram X artar ve 45 gram bileşik oluşur.
Cevap: D
Örnek - 18
Bir öğrenci şu üç yargıyı kuruyor:
I. Kapalı kapta tepkime sonunda toplam kütle başlangıçtaki toplam kütleye eşittir.
II. Aynı saf bileşiğin farklı örneklerinde elementlerin kütlece yüzdeleri aynıdır.
III. Aynı iki elementten oluşan her iki farklı moleküler formüle katlı oranlar kanunu koşulsuz uygulanır.
Hangileri doğrudur?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III
I kütlenin korunumu, II sabit oranlar gereğidir. III koşulsuz doğru değildir; moleküler formüller farklı görünse de basit formüller aynı olabilir ve bu durumda iki farklı bileşik söz konusu olmayabilir.
