İdeal Gaz Yasası, bir gazın dört temel özelliğini (basınç, hacim, mol sayısı ve mutlak sıcaklık) tek bir denklemde birleştiren temel bir kimya yasasıdır. Bu yasa, bir gazın davranışını matematiksel olarak tahmin etmek için kullanılır ve basit gaz yasalarının (Boyle, Charles, Gay-Lussac ve Avogadro) birleşiminden türetilmiştir.

PV = nRT Denklemi

İdeal Gaz Yasası, aşağıdaki basit ve güçlü formülle ifade edilir:

P x V = n x R x T

• P (Basınç): Gazın kabın duvarlarına uyguladığı kuvvettir. Genellikle atmosfer (atm) birimi kullanılır.
• V (Hacim): Gazın içinde bulunduğu kabın hacmidir. Litre (L) birimi kullanılır.
• n (Mol sayısı): Gaz taneciklerinin (atom veya moleküllerin) sayısıdır. Birimi moldür.
• T (Mutlak Sıcaklık): Gaz taneciklerinin kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Mutlak sıcaklık olduğu için daima Kelvin (K) birimi kullanılır. Santigrat dereceden Kelvin’e dönüşüm T(K) = T(°C) + 273 şeklindedir.
• R (İdeal Gaz Sabiti): Gaz yasalarının bir araya gelmesini sağlayan ve birimlere bağlı olan sabit bir sayıdır. Sıkça kullanılan değeri 0.082 L.atm/mol.K‘dir.

İdeal Gaz ve Gerçek Gaz Kavramı

İdeal Gaz Yasası, aslında tamamen varsayımsal bir gaz modeli olan ideal gaz için geçerlidir. İdeal gazlar şu varsayımlara dayanır:

• Tanecikler arasında çekim veya itme kuvveti yoktur.
• Taneciklerin kendi hacimleri, kabın hacmi yanında ihmal edilebilecek kadar küçüktür.

Gerçek gazlar, bu koşulları tam olarak sağlamaz. Ancak düşük basınç ve yüksek sıcaklık gibi koşullarda, tanecikler birbirlerinden çok uzakta ve çok hızlı hareket ettikleri için, gerçek gazlar da ideal gaz gibi davranmaya oldukça yaklaşır. Bu nedenle, ideal gaz yasası birçok hesaplama için pratik ve güvenilir bir model sunar.

Çözümlü Sorular

1. Soru Bir kapta bulunan 4 gram H2 gazının 27 santigrat derecedeki basıncı 2 atm ise kabın hacmi kaç litredir? (Atom kütlesi: H=1, R=0.082)

A) 24.6 B) 49.2 C) 61.5 D) 82

Çözüm: İdeal Gaz Yasası (PV = nRT) kullanılır.

1. Mol sayısını bulalım: MA(H2) = 2 x 1 = 2 g/mol. n = 4 g / 2 g/mol = 2 mol.
2. Sıcaklığı Kelvin’e çevirelim: T = 27 + 273 = 300 K.
3. PV = nRT formülüne değerleri yerleştirelim: 2 x V = 2 x 0.082 x 300
4. İşlemi yapalım: 2V = 49.2, buradan V = 24.6 litre.

Doğru Cevap: A

2. Soru Normal koşullarda (NKA: 0 santigrat derece ve 1 atm) 5.6 litre hacim kaplayan CH4 gazı kaç moldür? (R=0.082)

A) 0.25 B) 0.5 C) 1 D) 2

Çözüm: NKA’da 1 mol gaz 22.4 litre hacim kaplar. Mol sayısı (n) = Hacim / 22.4 n = 5.6 / 22.4 = 0.25 mol. (İdeal gaz yasasıyla da aynı sonuca ulaşılır: P=1, V=5.6, T=273, R=0.082 değerlerini PV=nRT’de yerine koyarak n bulunur.)

Doğru Cevap: A