12 Sınıf Kimya Bir bileşiğin basit ve molekül formülünün bulunması şarkısı v 2

Bir bileşiğin basit (ampirik) ve molekül (moleküler) formülü, kimyanın temel ama karıştırılabilen kavramları arasındadır; oysa doğru yöntemle kısa sürede netleştirilebilir çünkü kimyasal formüller iki temel katmanda çözüm ister: basit oran ve gerçek büyüklük. Basit formül, bileşiğin atomlarını en küçük tam sayı oranında verir ve türdeş bileşikler için çoğu zaman aynıdır; molekül formulu ise aynı basit oranın tam katlarıyla gerçek molekülün büyüklüğünü verir ve n (tam kat, en az 1) nedeniyle basit formül ile farklı olabilir. Bu ayrımı kurmanın yolu, veriden orana, orandan katsayıya ve sonunda gerçek mol kütlesine, dolayısıyla en küçük basit formül ile gerçek molekül arasındaki ilişkiye, pratik adımlarla gider. Hesaplamayı basit tutarsak işlem 4 ana adımda çözülür: (1) kütle yüzdeleri veya kütleler veriliyorsa, önce her elementin kütlesini mol sayısına çevirmek için atomik kütleleri kullanılır (mol = kütle/atom kütlesi); (2) mol sayılarından en küçük basit oranı bulmak için bütün moller en küçük mol sayısına bölünür ve eğer gerekliyse en yakın tam sayıya yuvarlanır; (3) basit formül (AmpF) elde edilince, gerçek mol kütlesi (Mr) sınavda verilir, deneysel kütle ölçümünden bulunur ya da başka verilerle hesaplanır; (4) n = Mr(gerçek) / Mr(basit) tam katı bulunarak molekül formulu (MolF) = n × (AmpF) yazılır. Eğer basit formül ile gerçek mol kütlesi biliniyorsa, n değeri “en küçük tam sayı katı” olarak seçilir; böylece molekül formulu uyumlu hale gelir ve kimyasal isim ile kaba yapısı uyuşur. Örnek problemlerle yöntemi pekiştirelim. Önce bir organik bileşik düşünelim: karbon %39,98, hidrojen %13,46, azot %46,56 olsun. C için mol sayısı 39,98/12,011 ≈ 3,33; H için 13,46/1,008 ≈ 13,35; N için 46,56/14,007 ≈ 3,33. En küçük mol ≈ 3,33 ile bölününce C:1,00; H:4,01; N:1,00 elde edilir; bu basit formül CH4N’dir. Eğer bileşik hidrazin (N2H4) ise mol kütlesi Mr ≈ 32,0 olur; CH4N’in mol kütlesi de ≈ 12 + 4·1 + 14 = 30’dur. 30 × n ≈ 32 olduğunda n ≈ 1,07, dolayısıyla en yakın tam sayı n = 1 olur ve basit formül ile molekül formül birbirine eşit kalır; ancak hidrazinin iki azot ve dört hidrojen içerdiği görülür, bu yüzden gerçek molekül CH4N’nin iki katıdır ve yazım şekli N2H4 olarak kabul edilir. Hatırlamak için şu hat uygulanır: eğer basit formül ile gerçek molekül büyüklüğü arasında uyum yoksa n tam katı gözden geçirilir. Molekül formülunu bulmanın kestirme bir yolu ise başlangıçta n değerinin 1 olduğunu varsayıp, mol kütlesi hesaplandıktan sonra n’nin 2, 3, 4… gibi sırayla denemesiyle, doğru katsayı bulunana kadar ilerlemektir. Öğrenci için pratik ipuçları şunlardır: (i) verilerde yanlış toplam yüzde varsa önce toplama getirmek için kalan yüzdeyi hesaplamak ve tutarlılığı sağlamak gerekir; (ii) kütle yüzdeleri yerine kütle verilmişse önce mol sayısına geçmek ve ölçü birimleriyle atomik kütle doğruluğunu korumak gerekir; (iii) hidrojen, oksijen gibi yüzdeleri içeren denemelerde kütle/kütle yüzdeleri yerine mol oranlarına odaklanmak, yuvarlama hatalarını azaltır. Bütün bu adımlar, öğretmen–öğrenci diyaloğunda şarkıyla pekişirse kavramlar kalıcı hale gelir. Şarkı sözü örneği (mors ritimle): “Yüzdeyle molle başlar, atom kütlesi bölünür; en küçük oran bulunur, basit formül yazılır; mol kütlesi ile tam kat, basite katlanınca gerçek mol görülür.” Bu melodik ezber, 4 adımlı hesap yolunu akılda tutmanın en pratik yolu olduğu için öğrencilerin yorum ve uygulama hızını artırır; sonuçta sınavda yanlış tam kat (n) seçimi veya yüzde toplam hatası, başarının en yaygın iki düşmanı olur, onları erken eleme ile risk azaltılır. Son olarak, basit ve molekül formül ilişkisinin kavramsal boyutunu şöyle özetleyebiliriz: basit formül, kompozisyonun en küçük tam sayı oranını verir; molekül formulu, o oranın tekrarına dayanarak gerçek molekülün toplam atom yapısını gösterir. Bu ilişkiyi veri–oran–tam kat–bileşim adımlarıyla işledikçe, karmaşık görünen problemler çözülebilir seviyeye iner ve öğrenciler, sınav sorularında yöntem adımını adımına doğru uygulamayı öğrenirler.