Kimyasal Tepkimelerde Kütle Korunumu

Bu etkinlikte kapalı sistemlerdeki kimyasal değişimler sırasında kütlenin korunumunu inceleyeceğiz.

Bilmekte fayda var!

Etrafımızdaki maddeler sürekli değişim halindedir. Bu değişimler, dondurmanın erimesi gibi fiziksel ya da yaprakların sararması gibi kimyasal olabilir.

Kimyasal değişimler, maddelerin etkileşerek yeni maddeler oluşturmasıdır. Bir ortamda kimyasal değişiklikler olduğunu renk değişiminden, gaz çıkışından veya katı, sıvı yeni maddeler oluşumundan anlayabiliriz. Peki, kapalı sistemlerde meydana gelen kimyasal değişikliklerde toplam kütle korunur mu?

Kütlenin korunumu kanunu, ilk defa Fransız Kimyacı Antoine Lavoisier tarafından 1789 yılında öne sürüldü. Bu kanuna göre kimyasal tepkimelerde oluşan ürünlerin kütleleri toplamı, tepkimeye giren maddelerin kütleleri toplamına eşittir; madde yoktan var edilemez, vardan yok edilemez, sürekli bir dönüşüm vardır.

Nelere ihtiyacımız var?

• Hassas terazi
• İki adet tahta takoz
• Cam levha (7 cm × 30 cm)
• İspirto ocağı
• Sacayağı
• Cam balon
• Deliksiz lastik tıpa
• Küp şeker (kırılmış)
• Üstü açık cam ya da pleksiglas kap

Ne yapıyoruz?

Hassas terazi, dikdörtgenler prizması biçimli plastik kabın ortasına konur ve iki yanına teraziye değmeyecek şekilde tahta takozlar yerleştirilir. Takozların üzerine cam levha yerleştirilir. Takozlar, cam levha teraziye temas etmeyecek kadar yüksek olmalıdır. Böylece cam levhanın üzerine yerleştirilen ispirto ocağının kütlesindeki değişimler teraziyi etkilemeyecektir.

İspirto ocağının üstüne ayakları teraziye temas edecek şekilde sacayağı yerleştirilir. Elektronik hassas terazi açılır. Sacayağının üstüne, içinde yaklaşık 1 gram şeker bulunan cam balon konur ve ağzı tıpayla sıkıca kapatılır. (Şekerin kütlesi hayli az tutulmalıdır. Çünkü gaz çıkışı ve ısınmayla beraber kapalı kabın içindeki basıncın artması tıpanın çıkmasına sebep olabilir.) Terazinin ölçtüğü kütle; cam balon, içindeki hava, şeker ve lastik tıpanın kütlesidir. Terazi açıldıktan ve dengeye geldikten sonra tüm bu kütlenin darası alınır. Kimyasal değişim sırasında ve sonrasında kütlede bir değişim olursa teraziye yansıyacaktır.

İspirto ocağı yakılır ve şekerdeki değişim gözlemlenir. Şeker ısındıkça kömürleşmeye başlar ve gaz çıkışı meydana gelir. Bu sırada kütlenin değişmediği teraziden gözlemlenebilir.

Ne oldu?

Şeker (C₆H₁₂O₆) bir bileşiktir. Isıtıldıkça yapısında bulunan karbon, hidrojen ve oksijen atomları arasındaki bağlar kopar ve yeni bağlar oluşur. Böylece şeker molekülleri kimyasal değişime uğrar. Sonuçta kapta karbondioksit gazı ve su buharı oluşurken şeker kömürleşir. Ancak tüm bu kimyasal değişimler sırasında atom sayısı korunur. Yani tepkimeye giren kaç tane karbon, hidrojen ve oksijen atomu varsa, tepkime sonunda da o kadar sayıda ve çeşitte atom bulunur. Bu yüzden toplam kütle değişmez.

Yaptığımız bu deneyin sonuçları, Lavoisier tarafından öne sürülen kütlenin korunumu yasasını doğrular.

Kaynaklar:

• Atasoy, B., Genel Kimya, Gündüz Eğitim ve Yayıncılık, Ankara, 2000.
• Bağ, H., Genel Kimya, Pegema Yayıncılık, 2. Baskı, Ankara, 2008.