Gazlar, maddenin en düzensiz halidir ve diğer hallere göre kendine özgü, kolaylıkla ölçülebilen özellikleri bulunur. Gazların davranışları, çeşitli yasalar ve teorilerle açıklanır.

Gazların Özellikleri ve Gaz Yasaları

Gazların Özellikleri

Gazlar, bulundukları kabın şeklini ve hacmini alırlar. Maddenin diğer hallerine göre çok daha düşük yoğunluğa sahiptirler ve kolayca sıkıştırılabilirler. Gaz tanecikleri, bulundukları kabın çeperine sürekli ve rastgele hareketlerle çarparak kabın her yerine eşit bir basınç uygularlar. Gaz karışımları, her zaman homojendir.

Gaz Yasaları

Gazların basınç, hacim, sıcaklık ve madde miktarı arasındaki ilişkileri açıklayan dört temel yasa bulunur.

Basınç-Hacim İlişkisi (Boyle Yasası) Sabit sıcaklıkta ve sabit miktardaki bir gazın basıncı ile hacmi ters orantılıdır. Bir gaz sıkıştırıldığında hacmi azalır, basıncı artar.

• Formül: P1V1 = P2V2

Sıcaklık-Hacim İlişkisi (Charles Yasası) Sabit basınçta ve sabit miktardaki bir gazın hacmi ile mutlak sıcaklığı (Kelvin) doğru orantılıdır. Bir gaz ısıtıldığında hacmi artar, soğutulduğunda hacmi azalır.

• Formül: V1/T1 = V2/T2

Basınç-Sıcaklık İlişkisi (Gay Lussac Yasası) Sabit hacimde ve sabit miktardaki bir gazın basıncı ile mutlak sıcaklığı (Kelvin) doğru orantılıdır. Bir gaz ısıtıldığında basıncı artar, soğutulduğunda basıncı azalır.

• Formül: P1/T1 = P2/T2

Hacim-Madde Miktarı İlişkisi (Avogadro Yasası) Sabit sıcaklık ve basınçta bir gazın hacmi ile mol sayısı (madde miktarı) doğru orantılıdır.

• Formül: V1/n1 = V2/n2

Gazların Kinetik Moleküler Teorisi

Bu teori, ideal gazların davranışını açıklamak için kullanılan bir modeldir. Temel varsayımları şunlardır:

• Gaz taneciklerinin hacmi, bulundukları kabın hacmi yanında ihmal edilebilir.
• Gaz tanecikleri arasında çekim veya itim kuvvetleri yoktur.
• Gaz tanecikleri sürekli, hızlı ve rasgele hareket halindedir.
• Tanecikler arası ve taneciklerle kap çeperi arasındaki çarpışmalar esnektir, yani enerji kaybı olmaz.
• Bir gazın ortalama kinetik enerjisi, mutlak sıcaklığı (Kelvin) ile doğru orantılıdır.

---

İdeal Gaz Yasası

Gaz yasaları, belirli sabitler altında gaz davranışlarını açıklar. İdeal Gaz Yasası, tüm bu değişkenleri tek bir denklemde birleştirir.

• Formül: PV = nRT
• P: Basınç (atm)
• V: Hacim (L)
• n: Mol sayısı (mol)
• T: Mutlak sıcaklık (Kelvin)
• R: İdeal gaz sabiti (0.082 L.atm/mol.K)

Graham Difüzyon ve Efūzyon Yasası

Difüzyon, gaz taneciklerinin kendi aralarında, yüksek yoğunluklu bölgeden düşük yoğunluklu bölgeye doğru, kendiliğinden yayılmasıdır.

Efūzyon, gaz taneciklerinin çok küçük bir delikten dışarı doğru yayılmasıdır.

Graham Yasası‘na göre, bir gazın difüzyon veya efüzyon hızı, o gazın mol kütlesinin kareköküyle ters orantılıdır. Yani, hafif gazlar, ağır gazlara göre daha hızlı yayılır.

• Formül: Hız(A) / Hız(B) = karekök(Mol Kütlesi(B) / Mol Kütlesi(A))

Çözümlü Test Soruları

1. Soru Bir kapta bulunan 10 litre hacmindeki gazın basıncı 2 atm’dir. Sıcaklık ve mol sayısı sabit tutulursa, gazın basıncı 4 atm yapıldığında hacmi kaç litre olur?

A) 2.5 B) 5 C) 10 D) 20

Çözüm: Boyle Yasasına göre P1V1 = P2V2 formülü kullanılır. 2 atm x 10 L = 4 atm x V2 V2 = (2 x 10) / 4 = 5 L

Doğru Cevap: B

---

2. Soru Normal koşullarda (NKA, 0 santigrat derece, 1 atm) 11.2 litre Helyum gazı kaç moldür?

A) 0.5 B) 1 C) 2 D) 4

Çözüm: Normal koşullarda, 1 mol gaz 22.4 litre hacim kaplar. Mol sayısı = Hacim / 22.4 n = 11.2 / 22.4 = 0.5 mol

Doğru Cevap: A

---

3. Soru Sabit hacimli bir kapta bulunan gazın sıcaklığı 27 santigrat dereceden 127 santigrat dereceye çıkarılırsa basıncı nasıl değişir?

A) 2 katına çıkar B) 3 katına çıkar C) 4 katına çıkar D) Basıncı değişmez

Çözüm: Gay Lussac Yasasına göre, basınç mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır. Sıcaklıkları Kelvin’e çevirelim: T1 = 27 + 273 = 300 K T2 = 127 + 273 = 400 K P1 / T1 = P2 / T2 -> P1 / 300 = P2 / 400 P2 = (400 / 300) x P1 = 4/3 x P1. Basınç 4/3 katına çıkar. Bu şıklarda tam olarak yer almadığı için soru hatalı olabilir.

---

4. Soru İdeal gazlarla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Tanecikleri arasında çekim kuvveti yoktur. B) Öz hacimleri, bulundukları kabın hacmi yanında ihmal edilir. C) Mutlak sıcaklıkları artınca kinetik enerjileri artar. D) Gerçek gazların yüksek basınç ve düşük sıcaklıkta gösterdiği davranış ideal gaza yakındır.

Çözüm: Gerçek gazlar, düşük basınç ve yüksek sıcaklıkta ideal gaza yakın davranır. Yüksek basınç ve düşük sıcaklıkta gaz tanecikleri birbirine yaklaşır ve çekim kuvvetleri önemli hale gelir, bu da ideal gaz davranışından uzaklaşmaya neden olur.

Doğru Cevap: D

---

5. Soru Birbirine karıştırılan O2 ve SO2 gazlarından hangisi daha hızlı yayılır? (Atom kütleleri: O=16, S=32)

A) O2, çünkü mol kütlesi daha küçüktür. B) SO2, çünkü mol kütlesi daha büyüktür. C) Hızları eşittir. D) Ortamın sıcaklığına bağlıdır.

Çözüm: Önce mol kütlelerini hesaplayalım. MA(O2) = 2 x 16 = 32 g/mol. MA(SO2) = 32 + (2 x 16) = 64 g/mol. Graham Yasasına göre, mol kütlesi küçük olan gaz daha hızlı yayılır. O2’nin mol kütlesi daha küçüktür.

Doğru Cevap: A