DENEY 10
GAZLARDA DİFÜZYON
AMAÇ:
Oda koşullarında sabit sıcaklık ve basınçta gazların difüzyonunu incelemek, teori ile
uygunluğunu gözlemlemek.
TEORİ
Sıvı maddelerin her sıcaklıkta buhar basınçları vardır ve buhar basıncı sıcaklık artışı ile artar.
Bu nedenle sıvılar hatta katılar ısıtılınca buharlaşarak gaz haline geçerler. Gazlar boşlukta
veya bulundukları ortamda (başka bir gaz karışımında) yayılma yani difüzyon özelliğine sahip
maddelerdir.
Bir gaz yüksek konsantrasyonlu bir noktadan düşük konsantrasyonlu bir diğer noktaya
kendiliğinden yayılarak ulaşır. Bu olaya yani bir gazın boşlukta ya da başka bir gazın içinde
yayılması olayına difüzyon (yayılma) denir.
Aynı ortamda bulunan farklı gazlara ait moleküller farklı hızlarda kendiliklerinden
genişleyerek diğerleri ile karışırlar (difüzlenirler). Bu olguyu inceleme konusu yapan 19.
yüzyıl İskoç kimyacılarından Thomas Graham, özellikle hafif (düşük yoğunluklu) gazların,
aynı sıcaklıkta daha ağır (daha yoğun) gazlara kıyasla daha hızlı difüzlendiklerini gözlemişti.
Çalışmalarının sonunda Graham; aynı koşullarda farklı hızlarla difüzlenen gazların
difüzlenme (yayılma) hızları oranının (V1/V2)), bu gazların molekül (mol ) kütlesi oranının
(M1/M2) ve yoğunlukları oranının (d1/d2))) kare kökleri ile ters orantılı ancak farklı
sıcaklıkların oranı (T1/T2)’ în kare kökü i ile doğru orantılı bulmuştur. Sonuçta ;
V1 / V2 = √ M2 / M1
V1 / V2 = √ d2 /d1
V1 / V2 = √ T1 / T2
(1)
(2)
(3)
bağıntıları elde edilmiştir. Eşitlik 1’e göre;
Molekül kütlesi küçük olan bir gazın difüzyon (yayılma) hızı, molekül kütlesi büyük olan
diğer bir gazın difüzyon hızından büyüktür. Diğer taraftan moleküllerin hızları arasındaki
oran; yayıldıkları mesafe ile doğru orantılı yayılma süreleri ile ters orantılıdır.
Difüzyon Hızına Etki Eden Faktörler:
- Molekül (Mol) kütlesi: Aynı sıcaklıkta bulunan gazların birim kütlelerinin kinetik enerjileri
eşit olacağından difüzyon hızları molekül kütleleri ile ters orantılıdır.
- Yoğunluk: Molekül kütlesi büyük olan gazın yoğunluğu da büyük olacağından difüzyon
hızları yoğunlukları ile ters orantılı olur.
- Sıcaklık: Bir gazın sıcaklığı arttırıldığında iç enerjisi artar, dolayısıyla moleküler düzeyde
kinetik enerjisi ve difüzyon hızı artar.
APARAT VE MALZEMELER
- Silindirik cam bir boru (D = 1-1.5 cm, L= 50-60 cm), pamuk, damlalık/pipet, erlen, spor,
şerit metre, Derişik amonyak (NH3) ve derişik hidroklorik asit (HCl) çözeltileri.
DENEYİN YAPILIŞI
Cam boru bir kıskaç yardımıyla masa düzeyine paralel olacak şekilde yatay konumda bir
spora bağlanır. Damlalık/pipet yardımıyla birkaç damla derişik HCl çözeltisi ve NH 3 çözeltisi
iki ayrı pamuk parçasına damlatınız. Vakit kaybetmeden aynı anda NH 3’lı pamuğu cam
borunun sol ucuna, HCl’li pamuğu sağ ucuna koyunuz ve boru uçlarını bir lastik tıpa veya
streç filmle kızlıca kapatınız. Bu esnada kronometreyi çalıştırınız. Daha sonra cam boruda
HCl ve NH3’ın karşılaşıp beyaz tuz bulutu oluşturduğu anda kronometreyi durdurup, bulutun
oluştuğu pozisyonu işaretleyiniz. Kronometredeki süreyi okuyunuz ve işaretlediğiniz (beyaz
bulutun oluştuğu) noktanın her iki pamuktan olan uzaklıklarını şerit metre yardımıyla
ölçünüz.
DENEY VERİLERİ
Deneme 1:
Kronometrede okuduğunuz süre: ………………… , Laboratuar sıcaklığı: ………………...
NH3 gazının aldığı mesafe: ………………. ,
HCl gazının aldığı mesafe: ……………….
Deneme 2:
Kronometrede okuduğunuz süre: ………………… , Laboratuar sıcaklığı: ………………...
NH3 gazının aldığı mesafe: ………………. ,
HCl gazının aldığı mesafe: ……………….
DENEYSEL SONUÇLAR
1. Boru içinde beyaz bulutun oluşma gerekçesini ilgili tepkimeyi yazarak açıklayınız.
2. Yukarıdaki verileri kullanarak her iki gazın (NH3 ve HCl) hızlarını (V1, V2) bulunuz
ve oranlarını (V1 / V2) hesaplayınız.
3. Her iki gaz için √ M2 / M1 oranını hesaplayınız.
RAPOR İÇİN İSTENENLER
Raporunuzun ilgili bölümlerinde aşağıdaki soruları cevaplayınız.
1. Sizce amonyak ve hidroklorik asit sıvı oldukları halde bu deney için niçin
seçilmişlerdir, açıklayınız.
2. Deneysel sonuçlarda bulduğunuz hızların oranı beklentinizle / teori ile uyumlu mudur,
açıklayınız.
3. Eşitlik 1’e göre; yukarıda bulduğunuz hızların oranını (V1 / V2) hesapladığınız √ M2 /
M1 oranı ile karşılaştırınız, varsa sapma nedenlerini tartışınız.
4. Acaba bu deneyi kronometreyi kullanmadan – süreyi ölçmeden - yapabilir miydik?
Yapılsaydı hesaplamada nasıl bir yol izlerdiniz gerekli eşitlikleri yazarak açıklayınız.
5. Bu deney yardımıyla bir gazın bilinmeyen molekül (mol) kütlesini kabaca bulmak
mümkün müdür ? Cevabınızı gerekçesi ile açıklayınız.
Download

Deney 10 - Gazlarda Difüzyon