İçeriğe geç

10. sınıf · Kimya · 10. hafta (23-27 Kasım 2026)

Sınırlayıcı Bileşen (Artan Madde) Problemleri, Yüzde Verim ve Saflık Hesaplamaları (10.1.7)

1. Tema: Etkileşim teması · Konu özeti

🃏 Kavram kartlarıEtkinlikler
Bu hafta

Endüstriyel üretimde ve laboratuvar deneylerinde tepkimeye giren maddeler her zaman stokiyometrik oranlarda alınmayabilir ya da kullanılan ham maddeler safsızlık içerebilir. Bu gibi durumlarda oluşacak maksimum ürün miktarını belirleyen sınırlayıcı bileşenin saptanması, tepkimenin yüzde veriminin ve başlangıç numunesinin saflık yüzdesinin hesaplanması kimyasal stokiyometrinin en önemli uygulama alanlarıdır.

Sınırlayıcı Bileşen (Artan Madde) Problemleri ve BDS Tablosu

Bir kimyasal tepkimede tepkenlerden (girenlerden) en az birinin tamamen tükendiği tepkimelere tam verimli (%100 verimli) tepkime denir. Tam verimli bir tepkimede ilk önce biterek tepkimenin durmasına neden olan ve oluşacak ürün miktarını belirleyen maddeye sınırlayıcı bileşen, tepkime sonunda bir kısmı harcanmadan kapta kalan maddeye ise artan bileşen (aşırı madde) adı verilir.

Denkleştirilmiş bir tepkimede hangi tepkenin sınırlayıcı bileşen olduğunu bulmak için her tepkenin başlangıç mol sayısı, denklemdeki stokiyometrik katsayısına bölünür (Başlangıç MolüKatsayı). Bu oranı en küçük olan madde sınırlayıcı bileşendir. Eğer iki tepkenin de MolKatsayı oranı birbirine eşit çıkarsa tepkime artansız gerçekleşir ve her iki tepken de tamamen tükenir.

Hesaplamalarda Başlangıç — Değişim — Sonuç (BDS) tablosu kurulur. Değişim (harcanan ve oluşan mol) satırı daima sınırlayıcı bileşenin tamamen tükenmesine göre katsayılarla orantılı olarak doldurulur. Örneğin N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) tepkimesine 4 mol N2 ve 9 mol H2 ile başlandığında; H2 için 93 = 3 ve N2 için 41 = 4 olduğundan H2 sınırlayıcı bileşendir. 9 mol H2 tamamen biterken 3 mol N2 harcanır (1 mol N2 artar) ve 6 mol NH3 ürünü oluşur.

SINIRLAYICI BİLEŞEN (ARTAN MADDE) VE BDS TABLOSU ANALİZİ TEMEL KAVRAMLAR VE KURAL • Tam Verimli Tepkime: Tepkenlerden en az birinin tamamen tükendiği (%100 verimli) tepkimedir. • Sınırlayıcı Bileşen: Tepkimede tamamen biten ve oluşacak ürün miktarını belirleyen maddedir. • Pratik Kural: (Başlangıç Molü / Katsayı) oranı küçük olan madde SINIRLAYICI BİLEŞENDİR. ÖRNEK BDS TABLOSU: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) • Başlangıç (B): 4 mol N2 9 mol H2 — • Değişim (D): -3 mol N2 -9 mol H2 +6 mol NH3 • Sonuç (S): 1 mol N2 0 (Bitti) 6 mol NH3 • Sınırlayıcı bileşen: H2 (9/3 = 3 < 4/1 = 4) • Artan madde: 1 mol N2 | Ürün: 6 mol NH3 Stokiyometrik hesaplamaların tamamı artan maddeye göre değil, SINIRLAYICI BİLEŞENE göre yapılır.
🔍 Büyütmek için dokunun

Kuramsal Verim, Gerçek Verim ve Yüzde Verim Hesaplamaları

Denkleştirilmiş kimyasal denklem üzerinden sınırlayıcı bileşenin %100 oranında ürüne dönüştüğü varsayılarak hesaplanan maksimum ürün miktarına kuramsal (teorik) verim adı verilir. Ancak uygulamada tersinir (çift yönlü) tepkimeler, yan tepkimelerin oluşması, sıcaklık-basınç kayıpları veya ürünün kap çeperlerinde kalması gibi nedenlerle elde edilen ürün miktarı kuramsal değerden düşük çıkar. Deney sonucunda fiilen ölçülen bu ürün miktarına gerçek (deneysel) verim denir.

Bir kimyasal tepkimenin yüzde verimi, gerçek verimin kuramsal verime oranının 100 ile çarpılmasıyla hesaplanır: Yüzde Verim (%) = Gerçek VerimKuramsal (Teorik) Verim × 100. Bu bağıntıda hem pay hem de paydada aynı birim (kütle için gram, madde miktarı için mol veya aynı koşullardaki gazlar için litre) kullanılır.

Tepkimeye giren maddelerin hiçbirinin tamamen bitmediği bir deneyde tepkime tam verimli değildir (verim < %100). Böyle problemlerde yine önce tam verimliymiş gibi sınırlayıcı bileşen belirlenir; sınırlayıcı bileşenin başlangıç miktarının yüzde kaçının harcandığı, doğrudan tepkimenin yüzde verimini verir.

GERÇEK VERİM, KURAMSAL (TEORİK) VERİM VE YÜZDE VERİM KURAMSAL VE GERÇEK VERİM FARKI • Kuramsal (Teorik) Verim: Sınırlayıcı bileşenin %100 tükendiği varsayılarak denklemden hesaplanan üründür. • Gerçek (Deneysel) Verim: Laboratuvarda veya sanayide tepkime sonunda fiilen elde edilen ürün miktarıdır. • Yan tepkimeler, tersinirlik ve saflaştırma kayıpları nedeniyle Gerçek Verim ≤ Kuramsal Verim olur. YÜZDE VERİM HESAPLAMA BAĞINTISI Yüzde Verim (%) = (Gerçek Verim / Kuramsal Verim) × 100 • Örnek: Teorik olarak 50 gram CaO oluşması beklenirken deneyde 40 gram CaO elde edilmişse: Yüzde Verim = (40 / 50) × 100 = %80 bulunur. • Aynı oran mol veya gaz hacmi üzerinden de kurulabilir. Tepkenlerin hiçbirinin tam bitmediği tepkimeler '%100'den düşük verimli' tepkimelerdir.
🔍 Büyütmek için dokunun

Saflık Yüzdesi, Karışım ve Ardışık Tepkime Problemleri

Doğadan çıkarılan cevherler, mineraller ve ticari kimyasallar genellikle %100 saf değildir; içlerinde tepkimeye girmeyen yabancı maddeler (safsızlık) barındırır. Bir örnekteki tepkimeye giren saf madde kütlesinin, başlangıçtaki toplam numune (örnek) kütlesine oranının 100 ile çarpımına saflık yüzdesi denir: Saflık Yüzdesi (%) = Saf Maddenin KütlesiToplam Numune Kütlesi × 100. Ürün miktarı verildiğinde denklem katsayılarından geriye doğru gidilerek bulunan tepken miktarı daima saf kısma aittir.

İki veya daha fazla maddenin oluşturduğu karışım problemlerinde, bileşenlerin tepkime denklemleri ayrı ayrı yazılır (birbirleriyle değil ortak reaktifle tepkime verirler). Bileşenlerin mol sayılarına x ve y değişkenleri verilerek toplam mol/kütle ve oluşan toplam ürün üzerinden iki bilinmeyenli denklem çözülür. Karışımdaki maddelerden biri tepkime vermiyorsa (örneğin Cu-Zn alaşımında Cu'nun HCl ile tepkime vermemesi veya He-CH4 karışımında He'un yanmaması gibi) oluşan ürün yalnız tepkime veren bileşene aittir.

Bir tepkimede oluşan ürünün, izleyen ikinci bir tepkimede giren (tepken) olarak kullanıldığı tepkime dizilerine ardışık (zincirleme) tepkimeler denir. Ardışık tepkimelerde birinci basamakta oluşan ara ürünün mol sayısı hiç değiştirilmeden ikinci basamağa taşınır ve katsayı oranlarıyla son ürüne geçilir.

SAFLIK YÜZDESİ, KARIŞIM VE ARDIŞIK TEPKİME HESAPLAMALARI SAFLIK YÜZDESİ HESAPLAMALARI • Doğadaki cevherler ve cevher örnekleri safsızlık içerir; tepkimeye yalnız numunedeki SAF KISIM girer. • Saflık (%) = (Saf Madde Kütlesi / Toplam Numune) × 100 • Örnek: 200 g kireç taşından 150 g saf CaCO3 tepkimeye giriyorsa saflık yüzdesi: (150 / 200) × 100 = %75'tir. KARIŞIM VE ARDIŞIK (ZİNCİRLEME) TEPKİMELER • Karışım Problemleri: Karışımdaki her bileşen için ayrı tepkime denklemi yazılıp x ve y mol atanır. • Tepkime vermeyen soy metal/gaz (Au, Pt, He) ayrılır. • Ardışık Tepkimeler: Birinci basamakta oluşan ürünün mol sayısı ikinci basamağa aynen taşınır. Ürün miktarından başlangıç numunesinin saflığı bulunurken önce saf tepkenin molü ve kütlesi hesaplanır.
🔍 Büyütmek için dokunun

Örnekler

  1. Örnek 1Denkleştirilmiş 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) tepkimesini gerçekleştirmek üzere kaba 6 mol SO2 ve 5 mol O2 gazları konuluyor. Tam verimle gerçekleşen tepkimede sınırlayıcı bileşeni, artan maddeyi ve oluşan SO3 mol sayısını bulunuz.

    Cevabı göster

    Başlangıç molü / katsayı oranlarını karşılaştıralım: SO2 için 62 = 3; O2 için 51 = 5. Oranı küçük olan SO2 (3 < 5) sınırlayıcı bileşendir ve 6 mol SO2 tamamen biter. Katsayılara göre 2 mol SO2 ile 1 mol O2 tepkimeye girdiğinden, 6 mol SO2 ile 3 mol O2 harcanır ve 5 - 3 = 2 mol O2 gazı artar. Katsayısı 2 olan SO3'ten ise 6 mol oluşur.

  2. Örnek 2CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(s) denklemine göre 32 gram CH4 gazı yeterince O2 ile yakıldığında deney sonunda 66 gram CO2 gazı elde ediliyor. Tepkimenin yüzde verimini hesaplayınız (CH4 = 16 g/mol, CO2 = 44 g/mol).

    Cevabı göster

    Başlangıçtaki CH4 mol sayısı: n = 3216 = 2 mol CH4. Denkleme göre 1 mol CH4'ten 1 mol CO2 oluştuğuna göre, 2 mol CH4'ten kuramsal (teorik) olarak 2 mol CO2 yani 2 × 44 = 88 gram CO2 oluşmalıdır (Kuramsal verim = 88 g). Gerçek verim 66 gram olduğuna göre: Yüzde Verim = (6688) × 100 = %75 olarak bulunur.

  3. Örnek 3Kütlece %80 saflıktaki 250 gram kireç taşı (CaCO3) örneği CaCO3(k) → CaO(k) + CO2(g) denklemine göre tam verimle ısıtılarak ayrıştırılıyor. Normal koşullarda (NŞA) kaç litre CO2 gazı açığa çıkar (CaCO3 = 100 g/mol, NŞA'da 1 mol gaz = 22,4 L)?

    Cevabı göster

    Önce 250 gram örnekteki saf CaCO3 kütlesini bulalım: m_saf = 250 × (80100) = 200 gram saf CaCO3. Saf CaCO3'ün mol sayısı: n = 200100 = 2 mol. Denkleme göre 1 mol CaCO3'ten 1 mol CO2 oluştuğu için 2 mol CaCO3'ten 2 mol CO2 gazı oluşur. NŞA'daki hacmi: V = 2 × 22,4 = 44,8 litre CO2 gazıdır.

  4. Örnek 4Saf olmayan 50 gram Mg metal örneği yeterince HCl çözeltisine atıldığında Mg(k) + 2HCl(suda) → MgCl2(suda) + H2(g) denklemine göre 3 gram H2 gazı açığa çıkıyor. Buna göre Mg örneğinin saflık yüzdesi kaçtır (Mg = 24 g/mol, H2 = 2 g/mol)?

    Cevabı göster

    Oluşan H2 gazının mol sayısı: n(H2) = 32 = 1,5 mol. Denkleme göre 1 mol H2 oluşması için 1 mol saf Mg harcandığından, 1,5 mol H2 için 1,5 mol saf Mg tepkimeye girmiştir. Saf Mg kütlesi: m = 1,5 × 24 = 36 gram. Örnek 50 gram olduğundan Saflık Yüzdesi = (3650) × 100 = %72 bulunur.

  5. Örnek 5Toplam 5 mol olan He ve C2H4 gazları karışımı yeterince O2 gazı ile tamamen yakıldığında 6 mol CO2 gazı oluşuyor. Başlangıçtaki karışımda bulunan He gazının molce yüzdesi kaçtır?

    Cevabı göster

    Soy gaz olan He yanmaz (O2 ile tepkime vermez). Yalnız C2H4 gazı C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(s) denklemine göre yanar. 1 mol C2H4 yandığında 2 mol CO2 oluştuğuna göre, 6 mol CO2 oluşması için karışımda 62 = 3 mol C2H4 bulunmalıdır. Toplam karışım 5 mol olduğundan n(He) = 5 - 3 = 2 moldür. He gazının molce yüzdesi = (25) × 100 = %40 olur.

  6. Örnek 6Eşit kütlede Ca ve S elementleri alınarak Ca(k) + S(k) → CaS(k) tepkimesine göre tam verimle 72 gram CaS bileşiği elde ediliyor. Hangi elementten kaç gram artmıştır (Ca = 40 g/mol, S = 32 g/mol, CaS = 72 g/mol)?

    Cevabı göster

    Oluşan CaS'nin mol sayısı: n = 7272 = 1 mol CaS. Denkleme göre 1 mol CaS oluşması için 1 mol Ca (40 gram) ve 1 mol S (32 gram) harcanır. Başlangıçta her iki elementten eşit kütlede alındığına göre, miktarı çok harcanan Ca sınırlayıcı bileşendir ve başlangıçta 40'ar gram alınmıştır. Ca tamamen biterken, S elementinden 40 - 32 = 8 gram artmıştır.

Kavram Kartları

1 / 8

Karta dokunarak arka yüzündeki açıklamayı görün; yön tuşlarıyla kartlar arasında geçiş yapın.

Etkinlikler

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

  1. 1Denkleştirilmiş 4Al(k) + 3O2(g) → 2Al2O3(k) tepkimesinde 8 mol Al katısı ile 9 mol O2 gazı tam verimle tepkimeye sokuluyor. Tepkime sonunda sınırlayıcı bileşen ve oluşan Al2O3 miktarı aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

  2. 2N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) denklemine göre 5 mol N2 ve 12 mol H2 gazları tepkimeye sokulduğunda kapta 6 mol NH3 gazı oluştuğu ölçülüyor. Buna göre bu tepkimenin yüzde verimi kaçtır?

  3. 3Kütlece %60 saflıktaki 50 gram Zn metal örneği yeterince H2SO4 çözeltisiyle Zn(k) + H2SO4(suda) → ZnSO4(suda) + H2(g) denklemine göre tam verimle tepkimeye giriyor. Tepkime sonunda kaç mol H2 gazı elde edilir (Zn = 65 g/mol yerine hesap kolaylığı için 1 mol Zn = 60 g alınız)?

  4. 4Bir kimyasal tepkimede 'kuramsal (teorik) verim' ve 'gerçek (deneysel) verim' kavramlarıyla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

  5. 5

    • Tam verimli bir kimyasal tepkimede giren maddelerden en az biri tamamen tükenir.
    • Tepkimede tamamen tükenerek oluşacak ürün miktarını sınırlandıran maddeye 'artan bileşen' adı verilir.
    • Saf olmayan (impür) bir cevher örneğinin tepkimesinde denklem katsayılarıyla yapılan stokiyometrik hesaplama numunenin saf kısmını verir.
    • Başlangıç mol sayılarının denklemdeki katsayılara oranı birbirine eşit olan tepkimelerde her iki tepken de biter ve artan madde kalmaz.
    • Karışım problemlerinde karışımı oluşturan tüm gazların mol sayıları tek bir ortak tepkime denkleminde toplanarak çözülür.

  6. 6

    Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.

  7. 7

    1. Başlangıç miktarları verilen bir tepkimede 'başlangıç molü / katsayı' oranı en küçük olan tepkene bileşen denir.
    2. Bir tepkimenin yüzde verimi, gerçek verimin verime bölünüp 100 ile çarpılmasıyla hesaplanır.
    3. Doğadaki cevherlerin içinde bulunan ve ana tepkimeye girmeyen yabancı maddelere adı verilir.
    4. Bir tepkimede oluşan ürünün, izleyen ikinci bir tepkimede giren olarak harcandığı tepkime dizilerine tepkimeler denir.
    5. Tam verimli bir tepkimede tüm tepkenler aynı anda tükeniyor ve kapta hiç tepken kalmıyorsa tepkime gerçekleşmiştir.

  8. 8Sanayide demir elde etmek için kullanılan Fe2O3(k) + 3CO(g) → 2Fe(k) + 3CO2(g) tepkimesinde saf olmayan bir Fe2O3 cevheri ile CO gazının tepkimesini; (1) saflık yüzdesi, (2) sınırlayıcı bileşen ve (3) yüzde verim kavramlarını sırasıyla uygulayarak üç aşamada açıklayınız.

Kısaca

  • Sınırlayıcı Bileşen: Tam verimli (%100) tepkimede tamamen biten ve ürün miktarını belirleyen maddedir; Başlangıç MolüKatsayı oranı en küçük olan tepkendir.
  • BDS Tablosu: Başlangıç — Değişim — Sonuç tablosunda değişim satırı daima sınırlayıcı bileşene göre denklem katsayılarıyla orantılı doldurulur.
  • Kuramsal ve Gerçek Verim: Denklemden hesaplanan maksimum ürüne kuramsal verim, deneyde fiilen elde edilene gerçek verim denir (Yüzde Verim = GerçekKuramsal × 100).
  • Saflık Yüzdesi: Cevher ve numunelerde tepkimeye yalnız saf kısım girer: Saflık (%) = Saf Madde KütlesiToplam Numune Kütlesi × 100.
  • Karışım ve Ardışık Tepkimeler: Karışımlarda her bileşen için ayrı denklem yazılıp x-y değişkeni atanır; ardışık tepkimelerde ara ürünün mol sayısı bir sonraki denkleme aynen taşınır.

Bu dersin öteki kaynakları