Bir deneyde 0,2 mol Ca atomu ile 0,3 mol Cl atomu birleştirilerek CaCl2 bileşiği oluşturuluyor. Buna göre hangi elementten kaç mol artar?
A) 0,1 mol Ca
B) 0,1 mol Cl
C) 0,2 mol Ca
D) 0,2 mol Cl
Bu soruda, kalsiyum ($\text{Ca}$) ve klor ($\text{Cl}$) elementlerinin birleşerek kalsiyum klorür ($\text{CaCl}_2$) bileşiğini oluşturduğu bir tepkimeyi inceleyeceğiz. Hangi elementten ne kadar artacağını bulmak için adım adım ilerleyelim.
1. Adım: Tepkime Denklemini Yazalım ve Denkleştirelim
- Kalsiyum ($\text{Ca}$) bir metal, klor ($\text{Cl}$) ise ametaldir. Klor doğada genellikle $\text{Cl}_2$ molekülü halinde bulunur ve kimyasal tepkimelere bu formda girer. Soruda "$0,3 \text{ mol Cl atomu}$" ifadesi geçse de, bu tür tepkimelerde klorun $\text{Cl}_2$ molekülü olarak tepkimeye girdiği varsayılır. Bu nedenle, başlangıçtaki klor miktarını $0,3 \text{ mol Cl}_2$ olarak kabul edeceğiz.
- Tepkime denklemi şu şekildedir: $\text{Ca} \text{ (katı)} + \text{Cl}_2 \text{ (gaz)} \rightarrow \text{CaCl}_2 \text{ (katı)}$
- Bu denklem zaten denktir. Yani, $1 \text{ mol Ca}$ ile $1 \text{ mol Cl}_2$ tepkimeye girerek $1 \text{ mol CaCl}_2$ oluşturur.
2. Adım: Tepkime Oranlarını Belirleyelim
- Denkleştirilmiş tepkime denkleminden, maddelerin mol oranlarını çıkarabiliriz:
- $1 \text{ mol Ca}$ atomu, $1 \text{ mol Cl}_2$ molekülü ile tepkimeye girer.
- Yani, her $1 \text{ mol Ca}$ için $1 \text{ mol Cl}_2$ gereklidir. Bu oran $1:1$'dir.
3. Adım: Hangi Elementin Sınırlayıcı Olduğunu Bulalım
Şimdi elimizdeki başlangıç miktarlarını ($0,2 \text{ mol Ca}$ ve $0,3 \text{ mol Cl}_2$) tepkime oranlarıyla karşılaştıralım:
- $\text{Ca}$ için: Elimizde $0,2 \text{ mol Ca}$ var. Eğer bu $0,2 \text{ mol Ca}$'nın tamamı tepkimeye girseydi, $1:1$ oranına göre $0,2 \text{ mol Cl}_2$ molekülüne ihtiyaç duyardık.
- $\text{Cl}_2$ için: Elimizde $0,3 \text{ mol Cl}_2$ var. Eğer bu $0,3 \text{ mol Cl}_2$'nin tamamı tepkimeye girseydi, $1:1$ oranına göre $0,3 \text{ mol Ca}$ atomuna ihtiyaç duyardık.
Şimdi karşılaştıralım:
- $\text{Ca}$'nın tamamının tepkimeye girmesi için $0,2 \text{ mol Cl}_2$ gerekli. Elimizde $0,3 \text{ mol Cl}_2$ var. Yani yeterli $\text{Cl}_2$ var, hatta fazlası var. Bu durumda $\text{Ca}$ sınırlayıcı maddedir.
- $\text{Cl}_2$'nin tamamının tepkimeye girmesi için $0,3 \text{ mol Ca}$ gerekli. Elimizde $0,2 \text{ mol Ca}$ var. Yani yeterli $\text{Ca}$ yok. Bu da $\text{Ca}$'nın sınırlayıcı olduğunu doğrular.
Sonuç: Kalsiyum ($\text{Ca}$) sınırlayıcı maddedir, yani tepkime $\text{Ca}$ bitene kadar devam edecek ve klor ($\text{Cl}_2$) artacaktır.
4. Adım: Artan Madde Miktarını Hesaplayalım
Sınırlayıcı madde $\text{Ca}$ olduğu için, $0,2 \text{ mol Ca}$'nın tamamı tepkimeye girecektir. Tepkimeye giren $\text{Cl}_2$ miktarını bulalım:
- $1 \text{ mol Ca}$, $1 \text{ mol Cl}_2$ ile tepkimeye girer.
- O zaman $0,2 \text{ mol Ca}$, $0,2 \text{ mol Cl}_2$ ile tepkimeye girer.
Başlangıçta $0,3 \text{ mol Cl}_2$ molekülümüz vardı ve $0,2 \text{ mol Cl}_2$ tepkimeye girdi. Artan $\text{Cl}_2$ miktarı:
- Artan $\text{Cl}_2$ miktarı = Başlangıç $\text{Cl}_2$ miktarı - Harcanan $\text{Cl}_2$ miktarı
- Artan $\text{Cl}_2$ miktarı = $0,3 \text{ mol Cl}_2 - 0,2 \text{ mol Cl}_2 = 0,1 \text{ mol Cl}_2$
Soruda "hangi elementten kaç mol artar?" diye sorulduğu için, artan element klordur ve $0,1 \text{ mol Cl}_2$ molekülü artmıştır. Seçeneklerde "0,1 mol Cl" ifadesi, artan $0,1 \text{ mol Cl}_2$ molekülünü temsil etmektedir.
Cevap B seçeneğidir.
