Mol Hesaplama Formülü

Analitik Kimya Derişim

1. Yüzde derişim
2. Molarite
3. Normalite
4. ppt (binde bir), ppm (milyonda bir) ve ppb (milyarda bir) Hesaplamaları
5. Mol Kesri ve Mol Yüzdesi
6. Molalite

Bir çözeltinin bilinen bir hacmindeki çözünen madde miktarı derişim (konsantrasyon) olarak tanımlanır. Derişim, yüzde derişim, molarite, normalite, ppt, ppm ve ppb cinsinden ifade edilebilir. Bunlardan başka mol kesri, mol yüzdesi ve molalite gibi derişim tanımları da kullanılabilir.

Yüzde derişim

Bir çözeltinin konsantrasyonu yüzde olarak birkaç şekilde ifade edilir. Karışıklıkları önlemek için kullanılan çözeltinin yüzde konsantrasyonu mutlaka açık olarak belirtilmelidir. Eğer bu bilgi olarak belirtilmemiş ise çözeltinin türünden çıkartılmaya çalışılır. Bu ifadelerin belirtilmesinin ne denli önemli olduğunu en iyi anlatacak örnek; ağırlıkça (w/w) % 50’lik NaOH çözeltisi, 1 litresinde g NaOH içeriyor demektir. Bu da hacimde ağırlıkça yüzde (w/v) olarak % demektir.

Ağırlıkça Yüzde (w/w)

Ağırlıkça yüz birim çözeltide bulunan çözünenin ağırlıkça kesridir. Genellikle ticari sulu reaktifler için kullanılır. Örneğin hidroklorik asit % 37’lik (w/w) çözelti halinde satılır. 

% (w/w) = çözünen maddenin ağırlığı (g) / [çözünen madde (g) + çözücünün ağırlığı (g)] x  

Örnek: 

mL % 50’lik (w/w) NaOH çözeltisi nasıl hazırlanır? 

% 50 = [X / (X +( –X)] x X = g çözünen  O halde bu çözeltinin hazırlanmasında g NaOH alınır ve üzerine mL saf su eklenir.

Hacimce Yüzde (v/v)

Hacimce birim çözeltide bulunan çözünenin hacimce kesridir. Saf bir sıvının başka bir sıvı ile seyreltilmesi ile hazırlanan çözeltiler için kullanılır. 

% (v/v) = [(çözünen sıvının hacmi (mL) / çözeltinin hacmi (mL)] x  

Örnek: 

mL % 28’lik (v/v) sulu etil alkol çözeltisi nasıl hazırlanır? 

% 28 = (X / mL) x X = 42 mL 

42 mL etil alkol alınır ve son hacim saf su ile mL’ye tamamlanır.

Hacimde Ağırlıkça Yüzde (w/v)

Hacimce birim çözeltide bulunan çözünenin ağırlıkça kesridir. Katı maddelerin seyreltik sulu çözeltilerinin hazırlanması için kullanılır. 

% (w/v) = [çözünen maddenin ağırlığı (g) / çözeltinin hacmi (mL)] x  

Örnek: 

mL % 20’lik (w/v) NaCl çözeltisi hazırlamak için kaç gram NaCl gerekir? 

% (w/v) = ( w1 / v) x % 20 = (w1 / ) x w1 = 50 g 

Bu durumda 50 g NaCl tartılır, suda çözülerek son hacim saf su ile mL’ye tamamlanır.

Molarite

Molarite, bir litre çözeltide çözünen maddenin mol sayısını gösterir. M harfi ile gösterilir. 

M= n (mol) / V (L) 

Örnek: 

mL M NaOH çözeltisi hazırlamak için kaç gram NaOH tartılmalıdır? 

MA (Molekül ağırlığı NaOH)= 23 + 16 + 1 = 40 g/mol 

M= n / V mol/L= n / (L) n= mol 

n= m/MA mol= m /40 (g/mol) m= 2 g 

2 g NaOH tartılarak son hacim dikkatlice mL‘ye tamamlanır.

Normalite

Çözeltinin 1 mL‘sinde bulunan çözünen maddenin milieşdeğer gram sayısıdır. Aynı ifade litresindeki eşdeğer gram sayısı olarak da belirtilebilir.
 
N= (m /eşdeğer gram sayısı) /V

Eşdeğer gram sayısı: Molekül ağırlığı / Tesir değerliği
 
 

Tesir Değerliği (TD) :Asitlerin ortama verdiği H+ iyonu sayısı, bazların ortama verdiği OH-iyonu sayısı, tuzların ise ortama verdiği veya aldığı elektron sayısına tesir değerliği denir.  Örneğin H2SO4 için bu değer 2’dir. Çünkü sülfürik asit 2 tane H+ iyonunu sulu çözeltisine verebilir. NaOH, HNO3, HCl için bu değer 1’dir. Aşağıda bazı bileşiklerin tesir değerliği verilmiştir. Fakat tesir değerliği hesaplanırken, tesir değerliği bulunacak maddenin reaksiyona girdiği madde ile verdiği tepkimeye göre tesir değerliğinin değişebileceği unutulmamalıdır. Bu nedenle son dönemlerde normalite kavramı yerine maddenin reaksiyonu yazılarak stokiyometrik oran üzerinden hesaplama yapılmaktadır.

Molarite ve normalite arasında N = M x TD bağlantısı vardır.

ppt (binde bir), ppm (milyonda bir) ve ppb (milyarda bir) Hesaplamaları

Eser miktardaki çözeltilerin derişimini belirtmek amacıyla kullanılır.

ppt = (g çözünen / kg veya litre çözelti)

ppm = (mg çözünen / kg veya litre çözelti)

ppb = (µg çözünen / kg veya litre çözelti) şeklinde ifade edilir.
 
 

Not: Bazen ppt ifadesi part per thousand (binde bir) olarak kullanıldığı gibi bazende part per trillion (trilyonda bir) olarak da ifade edilebilir. Bu nedenle hangi ifade için kullanıldığına dikkat edilmelidir.

Örnek:

Bir su örneğinin analizi sonucunda bulunan  Na+ derişimi ppm olarak bulunmuştur. Sudaki sodyum kaynağının NaCl olduğu düşünülmektedir. NaCl’ ün derişimi hesaplayız. 
Çözelti seyreltik olduğundan yoğunluk l g/mL alınabilir. Bu durumda çözeltinin litresinde mg Na+ var demektir.
 
n (mol) = m (g) / Ma (g/mol) formülünden önce mol sayısı bulunur.
 
nNa+  = ( x g) / (23 g/mol) = 8,70 x mol
 
V = 1 lt olduğu için n = M

[Na+] = 8,70 x M

Bu aynı zamanda NaCl nin molaritesidir.

Mol Kesri ve Mol Yüzdesi

Mol kesri, çözeltideki bileşenlerden birinin mol sayısının toplam mol sayısına oranıdır. Genel olarak X ile gösterilir. Bazen X, ile çarpımı olarak da ifade edilir, bu durumda mol yüzdesinden söz edilir.

X çözünen = n çözünen / n toplam

Xçözücü = n çözücü / n toplam

X çözünen + X çözücü = 1 dir.

 
Örnek : 1,5 mol metanol 50 g suda çözülüyor. Elde edilen çözeltinin metanol ve su yönünden mol kesri ve mol yüzdeleri nedir?

CH3OH (32 g/mol); H2O (18g/mol) .

n (mol) = m (g) / Ma (g/mol) formülünden suyun mol sayısını bulalım.

n (mol) = 50 / 18 = 2,78 mol

X etil alkol =  (1,5 / (1,5+2,78)) =

% X etil alkol = x = 35,0

X çözünen + X çözücü = 1

X çözücü = 1 - X çözünen

X çözücü = 1 - = 0,

% X su = x = 65,0

Molalite

g çözücüde çözünen maddenin mol sayısını gösterir. m ile gösterilir. 

m = (n / w) x

Avogadro sayısı () kadar atom ya da molekül içeren maddeye 1 mol denir. Mol, hiçbir zaman belli bir kütleyi ifade etmez.

"Mol" ismi, Alman kimyager Wilhelm Ostwald tarafından koyulmuştur.

Mol, kimyasal madde miktarının birimidir. Bir mol, bir maddenin moleküler veya atomik ölçeğindeki temel yapı taşlarının sayısını ifade eder. Bir mol, Avogadro sayısı olarak bilinen x 10^23 adet yapı taşı içerir.

Örneğin, bir mol suyun molekülleri, iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomu içerir. Bir mol karbon dioksit gazı molekülleri, bir karbon atomu ve iki oksijen atomu içerir.

Mol, birçok kimyasal hesaplamada ve ölçümlerde kullanılır. Örneğin, bir kimyasal reaksiyonun verimliliğinin hesaplanmasında veya bir çözeltinin konsantrasyonunun belirlenmesinde kullanılabilir. Mol, uluslararası birim sistemi (SI) tarafından tanımlanmıştır ve birim sembolü "mol" ile gösterilir.

• 1&#;mol hidrojen (H) atomunun kütlesi = 1 g
• 1&#;mol oksijen (O) atomunun kütlesi = 16 g
• 1&#;mol su (H₂ + ½O₂) molekülünün kütlesi = 18 g
• 1 tane su molekülünün kütlesi = 'dir.

Bir diğer ifade ile mol; 12 g C elementindeki atom sayısı kadar tanecik içeren sistemdir. 0 derece ortam sıcaklığı ve 1 Atmosfer basınç altında bir mol gaz 22,4 litre hacim kaplar.

olmak üzere aşağıdaki formüller ile mol hesaplanabilir:

MOL KAVRAMI VE FORMÜL BULMA

Mol Kavramı

Avogadro sayısı (6,²³) tane taneciğe 1 mol denir. Maddeleri oluşturan tanecikler;

Avogadro sayısı N, N₀ ve N_A gibi sembollerle ifade edilir.

N_A tane atoma 1 mol atom denir.

> 1 mol Na atomu = 6,²³ tane Na atomu içerir.

NA tane moleküle 1 mol molekül denir.

> 1 mol H2 molekülü = 6,²³ tane H₂ molekülü içerir.

> 1 mol CH₄ molekü = 6,²³  tane CH₄ molekülü içerir.

NA tane iyona  1 mol iyon denir.

> 1 mol Na⁺ iyonu = 6,²³ tane Na⁺ iyonu içerir.

> 1 Mol F^&#; iyonu = 6,²³ tane F^&#; iyonu içerir.

Tanecik sayısına göre mol sayısı hesaplanırken,

Moleküller en az iki tane ametal atomdan oluşan taneciklerdir. Molekülü oluşturan atomlar aynı veya farklı cinsten olabilir.

H₂ ve O₂ aynı cins atomlardan oluşan moleküller iken, CO₂ ve H₂O farklı cins atomlardan oluşan moleküllerdir.

Moleküldeki atomların mol veya tanecik sayıları hesaplanırken moleküllerin katsayıları dikkate alınır.

Mol Kütlesi (M_A)

Avogadro sayısı (6,²³) tane atom veya molekülün kütlesi mol kütlesi olarak ifade edilir.

Örneğin; ¹²C atomu için,

• C’nin atom kütlesi 12’dir.
• 1 mol C atomu = 12 gram&#;dır.
• C’nin mol kütlesi = 12 g/mol&#;dür.

Örneğin;¹⁶O atomu için,

• O’nun atom kütlesi 16&#;dır.
• 1 mol O atomu = 16 gram&#;dır.
• O&#;nun mol kütlesi: 16 g/mol’dür.

Molekül kütlesi hesaplanırken molekülü oluşturan atomların mol kütleleri toplanır.

Bağıl Atom ve Bağıl Molekül Kütlesi

Bir elementin kütlesinin ¹²C&#;nin kütlesinin sine göre ne kadar büyük ya da ne kadar küçük olduğunu gösteren sayılara bağıl atom kütlesi denir.

Örneğin;

• ¹H&#;nin bağıl atom kütlesi 1’dir.
• ¹⁴N&#;nin bağıl atom kütlesi 14’tür.
• ¹⁶O&#;nun bağıl atom kütlesi 16&#;dır.

Bir molekülü oluşturan atomların bağıl atom kütleleri toplamına ise bağıl molekül kütlesi denir.

Gerçek Atom ve Gerçek Molekül Kütlesi

Bir elementi oluşturan atomlardan bir tanesinin gram cinsinden kütlesine gerçek atom kütlesi, moleküler yapıdaki bir maddeyi oluşturan moleküllerden bir tanesinin gram cinsinden kütlesine gerçek molekül kütlesi denir.

Formül Bulma

Bileşikler farklı oins atomlar içeren saf maddelerdir. Bileşiklerin formüllerini belirlemek için bileşiği oluşturan elementlerin mol sayılarının bulunması gerekir.

Bir bileşiği oluşturan elementlerin mol sayılarındaki oranı en küçük tam sayılarla gösteren formüle basit formül denir. NO, NO₂, HNO₃ ve CO₂ basit formül örnekleridir.

Bir bileşiğin basit formülünü belirleyebilmek için,

1. Atomların molce birleşme oranı ya da

2. Elementlerin kütlece birleşme ve atom ağırlıkları oranları bilinmelidir. Basit formülle; bileşiği oluşturan elementlerin türü belirlenirken, bileşiğin fiziksel hâli ve bileşikteki atomların gerçek sayıları belirlenemez.

Bir bileşikteki atomların gerçek sayılarıyla birlikte gösterildiği formüle gerçek formül ya da molekül formülü denir. C₆H₆ ve C₆H₁₂O₆ gerçek formül örnekleridir.

Bir bileşiğin molekül formülünü belirleyebilmek için,

1. Atomların molce birleşme oranı
2. Elementlerin atom ağırlıkları
3. Bileşiğin mol kütlesi

bilinmelidir. Molekül formülü; bileşiğin molce yüzde bileşimi ve mol kütlesi hakkında bilgi verirken bileşiğin fiziksel hâli hakkında kesin bir bilgi vermez.