10. SınıfKimya

Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası

Kimya · 10. Sınıf · Kimyanın Temel Kanunları ve Kimyasal Hesaplamalar

Konu Anlatımı

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu derste Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası konusunu atomdan moleküle doğru kuracağız. Parçacıkların nasıl dizildiğini ve sayıların nereden geldiğini birlikte göreceğiz.

Dersten sonra şunları yapabiliyor olmanız gerekiyor:

Ön bilgi: bundan önce gördüğümüz

Bu konu, Kimyasal Tepkime Denklemlerinin Denkleştirilmesi başlığında öğrendiklerimizin üzerine kurulur. Önceki konudaki kavram burada yeniden kullanılıyor; bu yüzden o adımı atlamamak önemlidir.

Difüzyon ve Efüzyon Kavramları

Difüzyon, bir gazın kapalı bir kaptaki boşluğa yayılmasıdır. Kap iki bölme ile ayrılmışsa ve aradaki bölme kaldırıldığında gaz molekülleri her iki tarafa yayılarak derişim eşitlenene kadar karışırlar. Odaya açılan parfümün kokusunun birkaç dakika içinde her yere ulaşması bu olayın günlük hayattaki karşılığıdır.

Efüzyon ise bir gazın çok küçük bir delikten ya da gözenekli bir duvardan dışarı sızmasıdır. Burada gazın bütünü değil, moleküllerin belirli bir kesri delikten geçer. Kap içindeki basınç bu sızma nedeniyle yavaşça düşer. İki kavramın ortak noktası, gazın moleküler düzeyde hareket etmesidir.

Graham Yasasının İçeriği

Graham yasasına göre aynı sıcaklıkta ve aynı basınçta gazların yayılma ya da sızma hızları, mol kütlesinin kareköküyle ters orantılıdır. İki gaz karşılaştırıldığında oran şu biçimde yazılır: h₁ / h₂ = √(M₂ / M₁). Burada h₁ ve h₂ gazların hızları, M₁ ve M₂ ise mol kütlesidir. Başka bir ifadeyle hız oranının karesi, mol kütlesi oranına eşittir.

Bu sonuç gazların kinetik enerjilerinin eşit olmasından kaynaklanır. Aynı sıcaklıkta bütün gazların ortalama kinetik enerjisi aynıdır. Bu enerjiyi taşıyan molekül ağır olduğundan daha yavaş hareket eder. Molekül kütlesi dört kat büyüyen bir gazın hızı, karekök bağı nedeniyle yalnızca yarıya iner.

Gaz çiftiMol kütlesi oranıHız oranıYorum
H₂ ve O₂2 / 32H₂, O₂ denen 4 kat hızlıdır
He ve Ne4 / 20Hız oranı yaklaşık 2,24
CH₄ ve O₂16 / 32Hız oranı yaklaşık 1,41
SO₂ ve O₂64 / 32O₂, SO₂ denen 0,71 katı hızlıdır

Bilinmeyen Mol Kütlesini Bulma

Graham yasası, hız oranı bilindiğinde bilinmeyen gazın mol kütlesini bulmak için de kullanılır. Hız oranının karesi alındığında doğrudan mol kütlesi oranı elde edilir. Örneğin X gazının oksijenden iki kat hızlı olduğu biliniyorsa karekök alınır ve X in mol kütlesi oksijenin mol kütlesinin dörtte biri olarak bulunur.

Çözümde iki yol vardır. Birincisi hız oranını verip mol kütlesi oranını hesaplamaktır. İkincisi, iki gazın mol kütlesi biliniyorsa doğrudan oran kurmaktır. Bu iki yol aynı sonucu verir; hangi yolun seçileceği verilen bilgilere göre belirlenir.

Sıcaklık ve Basıncın Etkisi

Graham yasasındaki hız karşılaştırması aynı sıcaklık koşuluna dayanır. Sıcaklık yükseldiğinde moleküllerin ortalama kinetik enerjisi artar ve ortalama hız artar. Aynı gaz için hız, sıcaklığın kareköküyle orantılı artar; sıcaklık dörde katlanırsa hız iki katına çıkar. Basıncın ise hız oranını değiştirdiği söylenemez; basınç aynı tutulduğu sürece iki gazın hız oranı yalnızca mol kütlesine bağlıdır.

İleri örnek

Hid rojen ile oksijen gazının hız oranını bulalım. Hidrojenin mol kütlesi 2 g/mol, oksijenin mol kütlesi 32 g/mol dur. Oranın karesi alındığında hız oranının karesi 32 / 2 = 16 olur. Bu değerin karekökü dörttür. Demek ki hidrojen gazı, oksijen gazının dört katı hızda yayılır ya da delikten sızar. Bu sonuç hidrojenin oda sıcaklığındaki en hızlı yayılan gaz olmasıyla da tutarlıdır.

Özet

Difüzyon gazın boşluğa yayılması, efüzyon ise küçük bir delikten sızmasıdır. Graham yasasına göre aynı sıcaklık ve basınçta gazların hızları mol kütlesinin kareköküyle ters orantılıdır ve bu ilişki h₁ / h₂ = √(M₂ / M₁) biçiminde yazılır. Hız oranının karesi mol kütlesi oranına eşit olduğundan bilinmeyen gazın mol kütlesi de bu yolla bulunabilir. Mol kütlesi dört katına çıkan gazın hızı yarıya iner, sıcaklık dörde katlanırsa hız iki katına çıkar. Basınç, hız oranını değiştirmediği sürece karşılaştırmayı etkilemez.

Sık Yapılan Hatalar

Hız ile mol kütlesini doğru orantılı saymak: Bu ilişki yanlıştır. Hız, mol kütlesiyle ters orantılı ve karekök bağıyla değişir. Bu yüzden mol kütlesi 4 kat büyüyen gazın hızı 4 kat değil, 2 kat küçülür.

Hız oranını karekök almadan kullanmak: Hız oranı doğrudan mol kütlesi oranına eşit değildir. Bu nedenle hız oranının karesi alınmalı, mol kütlesi oranı bulunmalıdır. Aksi hâlde büyük hatalı sonuçlar elde edilir.

Karşılaştırılan gazların karıştırılması: Oran yazarken h₁ in hangi gaza, M₂ nin hangi gaza ait olduğu karıştırılırsa gaz yer değiştirir. Hız oranı doğru gaz için büyük, mol kütlesi oranı ise ağır gaz için büyük olmalıdır.

Sıcaklığı değiştirmenin oranı değiştirdiğini sanmak: Aynı iki gaz için sıcaklık her iki hızı da aynı ölçekte değiştirdiği için hız oranı değişmez. Yalnızca sıcaklığı farklı gazları karşılaştırmak Graham yasasını uygulamak için uygun değildir.

Günlük hayattan bir uygulama

Konuyu pekiştirmek için günlük hayattan bir uygulamaya bakmak gerekir. Aşağıdaki görev, Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası bilgisini gerçek bir işin içinde kullandırmak için hazırlandı; çözerken hangi adımı nerede kullandığımızı not etmek faydalıdır.

Uygulama sorusu: Difüzyon ile efüzyon olaylarını birer deney tasarımıyla gösterip aralarındaki benzerliği ve farkı yazınız.

Bu görev için 12 puan dağıtılmıştır; puanlama anahtarı, cevabın hangi adımlarla gösterilmesi gerektiğini ayrıntılı biçimde söyler. Puanlamada işlem sırasının ve sonuç cümlenin ayrı ayrı sayıldığına dikkat et.

Dersi tekrar ederken bakacağınız notlar

Adım adım çözülmüş örnekler

İki örnek üzerinde çalışacağız. İlk örnek kuralın temel kullanımını, ikinci örnek ise kuralın zorlayıcı bir durumunu gösterir. Adımları kendin yazmayı dene; ikinci adımda nerede durduğunu görmek, sınavda zaman kazanır.

Hidrojen ve oksijen hız oranı

Soru: Hidrojen ve oksijen gazlarının aynı koşullardaki hız oranı nedir?

  1. Hidrojenin mol kütlesi 2 g/mol, oksijeninki 32 g/mol olarak alınır.
  2. Hız oranının karesi 32 / 2 = 16 olur.
  3. Bu değerin karekökü dördür.

Cevap: Hidrojen gazı, oksijen gazının dört katı hızda yayılır ya da sızar.

Bu örnekte adım sayısını not edin: kural her zaman aynı sayıda işlemle değil, kazanılması gereken bilgiye göre çözülür.

Helyum ve neon karşılaştırması

Soru: Helyum ve neon gazlarının hız oranı yaklaşık kaçtır?

  1. Helyumun mol kütlesi 4 g/mol, neonunki 20 g/mol olarak alınır.
  2. Hız oranının karesi 20 / 4 = 5 olur.
  3. Beşin karekökü yaklaşık 2,24 olarak bulunur.

Cevap: Helyumun hızı neonun hızının yaklaşık 2,24 katıdır.

Kavram karşılaştırma tablosu

Bu derste geçen terimler birbirine yakın durur ve sınavda karıştırılır. Aşağıdaki tabloda her terimin anlamı ve sık karıştırılan karşılığı yan yana verilmiştir.

KavramAnlamıSık karıştırılan karşılığı
Aynı sıcaklıkKoşuluna dayanır. Sıcaklık yükseldiğinde moleküllerin ortalama kinetik enerjisi artar ve ortalama hız artar. Aynı gaz için hız, sıcaklığın kareköküyl…Hız ile mol kütlesini doğru orantılı saymak
Hız ile mol kütlesini doğru orantılı saymak:Bu ilişki yanlıştır. Hız, mol kütlesiyle ters orantılı ve karekök bağıyla değişir. Bu yüzden mol kütlesi 4 kat büyüyen gazın hızı 4 kat değil, 2 kat…Hız ile mol kütlesini doğru orantılı saymak
Hız oranını karekök almadan kullanmak:Hız oranı doğrudan mol kütlesi oranına eşit değildir. Bu nedenle hız oranının karesi alınmalı, mol kütlesi oranı bulunmalıdır. Aksi hâlde büyük hatal…Hız oranını karekök almadan kullanmak
Karşılaştırılan gazların karıştırılması:Oran yazarken h₁ in hangi gaza, M₂ nin hangi gaza ait olduğu karıştırılırsa gaz yer değiştirir. Hız oranı doğru gaz için büyük, mol kütlesi oranı ise…Karşılaştırılan gazların karıştırılması
Sıcaklığı değiştirmenin oranı değiştirdiğini sanmak:Aynı iki gaz için sıcaklık her iki hızı da aynı ölçekte değiştirdiği için hız oranı değişmez. Yalnızca sıcaklığı farklı gazları karşılaştırmak Graham…Sıcaklığın oranı değiştirdiğini sanmak

Kural, formül ve ölçü tablosu

Aşağıdaki tablo bu konudaki kuralları tek bakışta toplar. Karar verirken önce bu tabloya bakmak, kuralı hatırlamakta işe yarar.

Kural ya da formülÖlçü / birimÖrnek adımlarında geçiyor mu
h₁ / h₂ = √(M₂ / M₁)Ölçü birimi yok (saf kural)Örnek adımlarında sayısal olarak geçmiyor
(h₁ / h₂)² = M₂ / M₁Ölçü birimi yok (saf kural)Örnek adımlarında sayısal olarak geçmiyor
h ∝ 1 / √MÖlçü birimi yok (saf kural)Örnek adımlarında sayısal olarak geçmiyor
h ∝ √T (aynı gaz için)Ölçü birimi yok (saf kural)Örnek adımlarında sayısal olarak geçmiyor
M → 4M iken h → h / 24MÖrnek adımlarında sayısal olarak geçmiyor
difüzyon: gazın kapalı kaptaki boşluğa yayılmasıÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Bilinmeyen gazın mol kütlesi
efüzyon: gazın çok küçük bir delikten sızmasıÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Bilinmeyen gazın mol kütlesi

Sık Yapılan Hatalar

Bu konudaki tipik hataları gözden geçirmek, tekrar hata yapmayı en hızlı azaltan yoldur. Her hatanın gerekçesi yazılmıştır.

Bu dersten akılda kalması gerekenler

Kısaca: Difüzyon bir gazın kapalı kaptaki boşluğa yayılması, efüzyon ise çok küçük bir delikten sızmasıdır. Başka bir deyişle hız oranının karesi mol kütlesi oranına eşittir; bu nedenle hız oranından yararlanarak bilinmeyen bir gazın mol kütlesi de hesaplanabilir. Aynı sıcaklıkta bütün gazların ortalama kinetik enerjisi eşit olduğu için ağır moleküller daha yavaş…

Derste gördüğümüz ana fikirler şunlar:

Kendini dene

Kendi kendine dene: çözümü sen yaz, sonra anahtarla karşılaştır. Doğru yaptığın soruların altını çizmek, sınav öncesi hızlı tekrar sağlar.

  1. Kükürt dioksit ile oksijen gazının aynı delikten sızma hız oranı yaklaşık kaçtır? (S = 32, O = 16) (Şıklar: 1,41 · 2,00 · 0,71 · 4,47)
  2. Küçük delikten sızma olayıyla, gazın kaptaki boşluğa yayılma olayı arasında nasıl bir fark vardır? (Şıklar: Yayılma olayı yalnızca katılarda, sızma olayı yalnızca gazlarda görülür · Sızma olayı daima daha yavaştır, yayılma olayı daima daha hızlıdır · İkisi arasında hiçbir fark yoktur · Sızma olayında gazın yalnızca bir kesimi delikten geçer, yayılmada ise gaz bütün boşluğa yayılır)
  3. Bir gazın kapalı bir kaptaki çok küçük bir delikten dışarı sızmasına ne ad verilir? (Şıklar: Efüzyon · Difüzyon · Yoğunlaşma · Adsorpsiyon)

Cevap anahtarı: 1) 0,71 — Kükürt dioksidin mol kütlesi 64 g/mol, oksijeninki 32 g/mol olarak alınır. Hız oranının karesi 32 / 64 = 0,5 değerine denk gelir ve bunun karekökü yaklaşık 0,71 olur.

2) Sızma olayında gazın yalnızca bir kesimi delikten geçer, yayılmada ise gaz bütün boşluğa… — Efüzyonda gazın belirli bir kesimi çok küçük bir delikten geçerek dışarı çıkar ve kap içindeki basınç yavaşça düşer. Difüzyonda ise gaz molekülleri kaptaki bütün boşluğa yayılır, kap dolmaya çalışır.…

3) Efüzyon — Gazın yalnızca belirli bir kesiminin küçük bir delikten geçerek dışarı çıkması efüzyon olarak adlandırılır. Gazın kaptaki boşluğu dolduracak biçimde yayılması ise difüzyondur.

İlgili konular

Bu konuyu öğrenmek şu başlıkları da kolaylaştırır. Aynı üniteden ve sonraki üniteden ikişer konu seçtik:

Kaynak ve doğruluk notu

Bu konuda ölçü, birim ve kural iddiaları hesapla doğrulanmıştır. Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası için kullanılan her kural, konunun kendi örneklerinde gösterilerek verilmiştir; anlatım kendi ifadelerimizle yeniden düzenlenmiştir.

Ayrıca derste şu açık uçlu görevler yer alıyor; her biri puanlıdır ve kendi cevabını yazmanı ister:

Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası — Sık Sorulan Sorular

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu derste Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası konusunu atomdan moleküle doğru kuracağız. Parçacıkların nasıl dizildiğini ve sayıların nereden geldiğini birlikte göreceğiz.

Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası nedir?

Bu derste Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası konusunu atomdan moleküle doğru kuracağız. Parçacıkların nasıl dizildiğini ve sayıların nereden geldiğini birlikte göreceğiz. Dersten sonra şunları yapabiliyor olmanız gerekiyor:

Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası konusunda ne öğrenilir?

Difüzyon gazın boşluğa yayılması, efüzyon ise küçük bir delikten sızmasıdır; ikisi de moleküler harekete dayanır.

Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası konusunda sık yapılan hatalar nelerdir?

Hız ile mol kütlesini doğru orantılı saymak: Bu ilişki yanlıştır. Hız, mol kütlesiyle ters orantılı ve karekök bağıyla değişir; mol kütlesi 4 kat büyüyen gazın hızı 4 kat değil 2 kat küçülür. Hız oranını karekök almadan kullanmak: Hız oranı doğrudan mol kütlesi oranına eşit değildir. Hız oranının karesi alınmalı ve…

Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası için hangi formüller ve kurallar kullanılır?

h₁ / h₂ = √(M₂ / M₁) · (h₁ / h₂)² = M₂ / M₁ · h ∝ 1 / √M · h ∝ √T (aynı gaz için)

Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası Kazanımları

Örnek Sorular ve Çözümleri

Örnek Soru 1 kolay

Bir gazın kapalı bir kaptaki çok küçük bir delikten dışarı sızmasına ne ad verilir?

  1. A) Efüzyon
  2. B) Difüzyon
  3. C) Yoğunlaşma
  4. D) Adsorpsiyon
Cevabı göster

Doğru cevap: A) Efüzyon

Gazın yalnızca belirli bir kesiminin küçük bir delikten geçerek dışarı çıkması efüzyon olarak adlandırılır. Gazın kaptaki boşluğu dolduracak biçimde yayılması ise difüzyondur.

Örnek Soru 2 orta

Küçük delikten sızma olayıyla, gazın kaptaki boşluğa yayılma olayı arasında nasıl bir fark vardır?

  1. A) Yayılma olayı yalnızca katılarda, sızma olayı yalnızca gazlarda görülür
  2. B) Sızma olayı daima daha yavaştır, yayılma olayı daima daha hızlıdır
  3. C) İkisi arasında hiçbir fark yoktur
  4. D) Sızma olayında gazın yalnızca bir kesimi delikten geçer, yayılmada ise gaz bütün boşluğa yayılır
Cevabı göster

Doğru cevap: D) Sızma olayında gazın yalnızca bir kesimi delikten geçer, yayılmada ise gaz bütün boşluğa yayılır

Sızma olayında gazın kavramı Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası konusunun temel bir kavramıdır. Detaylar konu anlatımında verilmiştir.

Örnek Soru 3 zor

Kükürt dioksit ile oksijen gazının aynı delikten sızma hız oranı yaklaşık kaçtır? (S = 32, O = 16)

  1. A) 1,41
  2. B) 2,00
  3. C) 0,71
  4. D) 4,47
Cevabı göster

Doğru cevap: C) 0,71

Kükürt dioksidin mol kütlesi 64 g/mol, oksijeninki 32 g/mol olarak alınır. Hız oranının karesi 32 / 64 = 0,5 değerine denk gelir ve bunun karekökü yaklaşık 0,71 olur.

Sıradaki adım

Konu anlatımları hesapsız okunur. Quiz, slayt ve deneme için hesap gerekir.

DersTeders ile devam et

Kimya için çalışma yolu

  1. OkuKonu anlatımını bu sayfada bitir.
  2. Soru çözÖrnekleri çöz, cevabı açıklamayla karşılaştır.
  3. Quiz ile pekiştirHesapla kendini ölç.

Slaytla adım adım öğren · Tüm dersler · Ana sayfa

Hesap açTüm dersleri keşfet

Konu anlatımları hesapsız okunur; quiz, slayt ve deneme için hesap gerekir.

Bu sayfa Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası konusunun anlatımını, kazanımlarını ve örnek sorularını içerir. Konuyla ilgili tüm sorular için testi çöz, diğer konular için DersTeders ana sayfasına geçebilirsin.

Bu konunun öğretmen materyallerini (ders planı, çalışma kâğıdı, çözümlü soru bankası, rubrik) yazdırabilirsin: Yazıcı çıktısı modülünü aç