Bir tepkimede 10 gram $Mg$ ve 10 gram $O_2$ reaksiyona giriyor. Sınırlayıcı bileşeni bulunuz. (Mg: 24 g/mol, O: 16 g/mol)
$2Mg(s) + O_2(g) \rightarrow 2MgO(s)$
A) $Mg$
B) $O_2$
C) $MgO$
D) Her ikisi de sınırlayıcıdır
E) Reaksiyon gerçekleşmez
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bugün kimyasal tepkimelerde çok önemli bir kavram olan sınırlayıcı bileşeni bulmayı öğreneceğiz. Sınırlayıcı bileşen, bir tepkimede ilk tükenen maddedir ve tepkimenin ne kadar ürün oluşturacağını belirler. Hadi sorumuzu adım adım çözelim!
- Adım 1: Verilen reaktanların mol sayılarını hesaplayın.
Öncelikle, bize verilen kütleleri mol sayılarına çevirmemiz gerekiyor. Bunun için molar kütlelerini kullanacağız.
- Magnezyum ($Mg$) için:
- Verilen kütle = $10 \text{ g}$
- Molar kütle ($Mg$) = $24 \text{ g/mol}$
- $Mg$'nin mol sayısı ($n_{Mg}$) = $\frac{\text{kütle}}{\text{molar kütle}} = \frac{10 \text{ g}}{24 \text{ g/mol}} \approx 0.4167 \text{ mol}$
- Oksijen ($O_2$) için:
- Verilen kütle = $10 \text{ g}$
- Molar kütle ($O$) = $16 \text{ g/mol}$ olduğu için, $O_2$'nin molar kütlesi = $2 \times 16 = 32 \text{ g/mol}$
- $O_2$'nin mol sayısı ($n_{O_2}$) = $\frac{\text{kütle}}{\text{molar kütle}} = \frac{10 \text{ g}}{32 \text{ g/mol}} = 0.3125 \text{ mol}$
- Adım 2: Dengeli tepkime denklemindeki stokiyometrik oranları inceleyin.
Tepkime denklemi bize reaktanların hangi mol oranında tepkimeye girdiğini gösterir:
$2Mg(s) + O_2(g) \rightarrow 2MgO(s)$
Bu denklemden anlıyoruz ki, $2 \text{ mol Mg}$ ile $1 \text{ mol } O_2$ tepkimeye girer. Yani $Mg$'nin mol sayısı, $O_2$'nin mol sayısının iki katı olmalıdır.
- Adım 3: Hangi reaktanın sınırlayıcı olduğunu belirleyin.
Şimdi elimizdeki mol sayılarını bu oranla karşılaştıracağız. İki farklı şekilde düşünebiliriz:
- Yöntem A: Tüm $Mg$'nin tepkimeye girmesi için ne kadar $O_2$ gerektiğini hesaplayın.
- Elimizde $0.4167 \text{ mol Mg}$ var.
- Denkleme göre, $0.4167 \text{ mol Mg}$'nin tepkimeye girmesi için gerekli $O_2$ miktarı:
- Gerekli $O_2$ molü = $0.4167 \text{ mol Mg} \times \frac{1 \text{ mol } O_2}{2 \text{ mol Mg}} = 0.20835 \text{ mol } O_2$
- Elimizde $0.3125 \text{ mol } O_2$ var. Gerekli $O_2$ miktarı ($0.20835 \text{ mol}$) elimizdeki miktardan ($0.3125 \text{ mol}$) daha azdır. Bu, $Mg$ tamamen bittiğinde hala $O_2$'den artacağı anlamına gelir. Dolayısıyla, $Mg$ sınırlayıcı bileşendir.
- Yöntem B: Tüm $O_2$'nin tepkimeye girmesi için ne kadar $Mg$ gerektiğini hesaplayın.
- Elimizde $0.3125 \text{ mol } O_2$ var.
- Denkleme göre, $0.3125 \text{ mol } O_2$'nin tepkimeye girmesi için gerekli $Mg$ miktarı:
- Gerekli $Mg$ molü = $0.3125 \text{ mol } O_2 \times \frac{2 \text{ mol Mg}}{1 \text{ mol } O_2} = 0.625 \text{ mol Mg}$
- Elimizde $0.4167 \text{ mol Mg}$ var. Gerekli $Mg$ miktarı ($0.625 \text{ mol}$) elimizdeki miktardan ($0.4167 \text{ mol}$) daha fazladır. Bu, elimizdeki $Mg$'nin tüm $O_2$'yi tüketmeye yetmeyeceği, yani $Mg$'nin önce biteceği anlamına gelir. Dolayısıyla, $Mg$ sınırlayıcı bileşendir.
Her iki yöntem de bize Magnezyum ($Mg$) reaktanının ilk tükeneceğini, yani sınırlayıcı bileşen olduğunu göstermektedir.
Cevap A seçeneğidir.
