Kimya laboratuvarı
Taneciği hayal et; formülü, tepkimeyi ve oranı birlikte oku.
9 bölüm · ~20 dk · 22 etkileşim
Enerji kaynakları ve bilimsel gelişmeler, AYT Kimya'da genellikle yorum ağırlıklı ve yarım ile bir soru arasında ağırlığa sahip bir konudur. Sorular çoğunlukla bilgi ve yorum içerir; ancak yanma, yakıt pili, fermantasyon ve nükleer denklemlere dayanan basit hesaplamalar da gelebilir. Konu dört başlıkta toplanır: fosil yakıtlar ve çevresel etkileri, alternatif (yenilenebilir) enerji kaynakları, nükleer enerji (fisyon ve füzyon), sürdürülebilirlik, yeşil kimya ve nanoteknoloji.
Temel fikir şudur: Kullandığımız enerjinin büyük kısmı kimyasal tepkimelerden (yanma) ya da çekirdek tepkimelerinden gelir. Fosil yakıtlar sınırlıdır ve çevreyi kirletir; bu nedenle bilim ve teknoloji, daha temiz ve yenilenebilir kaynaklara yönelmektedir.
1Yenilenebilir mi, yenilenemez mi?
İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.
| Yenilenemez | Yenilenebilir |
|---|---|
| Kömür, petrol, doğal gaz (fosil yakıtlar) | Güneş, rüzgâr, hidroelektrik |
| Nükleer yakıt (uranyum) | Jeotermal, biyokütle, dalga ve gelgit |
Yenilenemez kaynaklar oluşum süreleri çok uzun olduğu için tükenir. Hidrojen bir enerji taşıyıcısıdır; yenilenebilir kaynaklarla üretildiğinde temiz bir yakıttır.
2Fosil yakıtlar
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Her yakıtın kökenini ve "kimyasal kimliğini" kartlarla tanı:
Fosil yakıtların çevresel etkileri:
| Gaz | Etki |
|---|---|
| CO₂ ve CH₄ | Sera etkisini artırarak küresel ısınmaya yol açar |
| SO₂ ve azot oksitler (NOₓ) | Asit yağmurlarına neden olur |
| CO ve is | Eksik yanmayla oluşur; CO zehirlidir |
Asit yağmurunun başlıca nedeni CO₂ değil, SO₂ ve azot oksitlerdir; CO₂'nin asıl etkisi sera etkisidir.
Metanın yanma entalpisi −890 kJ/mol, propanınki −2220 kJ/mol'dür. Oluşan her mol CO₂ başına hangi yakıt daha fazla enerji sağlar?
Kütlece %2 kükürt içeren 1 ton kömür yakılıyor. Kükürdün tamamı SO₂'ye dönüşürse kaç kg SO₂ oluşur? (S: 32, O: 16)
3Alternatif enerji kaynakları
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
Soldan birini, sonra sağdan eşini seç.
Biyokütleden ayrıca şeker ve nişastanın fermantasyonundan biyoetanol, bitkisel yağlardan biyodizel elde edilir. Güneş pillerinin diğer adı fotovoltaik hücrelerdir.
Yakıt pilinde kimyasal enerji doğrudan elektrik enerjisine dönüşür ve tek ürün sudur.
Bir hidrojen yakıt pilinde 4 g H₂ tamamen tepkimeye giriyor. Kaç gram su oluşur ve açığa çıkan enerji kaç kJ'dir? (H₂O(s) oluşum entalpisi −286 kJ/mol; H: 1, O: 16)
180 g glikozun (C₆H₁₂O₆) fermantasyonundan en çok kaç gram etanol elde edilir? (C₆H₁₂O₆: 180, C₂H₅OH: 46, CO₂: 44 g/mol)
- I.Rüzgâr santralleri çalışırken fosil yakıt tüketmez.
- II.Hidroelektrik santralleri, barajda biriken suyun potansiyel enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.
- III.Jeotermal enerji yenilenemez bir enerji kaynağıdır.
Yargılarından hangileri doğrudur?
4Nükleer enerji: çekirdekteki enerji
Bunu bir arkadaşına anlatabilir misin? Kafanda bir dene.
Çekirdek tepkimelerinde kütle numarası ve atom numarası (yük) korunur. Açığa çıkan enerji, kaybolan kütlenin enerjiye dönüşmesinden kaynaklanır (E = mc²). Bu enerji kimyasal tepkimelerdekinden milyonlarca kat büyüktür.
| Fisyon | Füzyon | |
|---|---|---|
| Olay | Ağır bir çekirdeğin (²³⁵U) nötronla çarpışarak daha hafif çekirdeklere bölünmesi | Hafif çekirdeklerin birleşerek daha ağır bir çekirdek oluşturması |
| Örnek | ²³⁵U bölünmesi; her bölünmede 2–3 nötron açığa çıkar | ²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n |
| Nerede? | Nükleer santraller fisyonla çalışır | Güneş ve yıldızların enerji kaynağı |
| Not | Açığa çıkan nötronlar zincirleme tepkime başlatır | Çok yüksek sıcaklık gerektirdiği için henüz ticari santrallerde kullanılamamaktadır |
Zincirleme tepkimenin sürmesi için gereken en az yakıt kütlesine kritik kütle denir.
²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴⁰₅₄Xe + ⁹⁴₃₈Sr + x ¹₀n fisyon tepkimesinde x kaçtır?
²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴¹₅₆Ba + X + 3 ¹₀n
Fisyon tepkimesinde X ile gösterilen çekirdek aşağıdakilerden hangisidir?
5Nükleer santralin içi
Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 4 bölüm kaldı.
Santralde ayrıca soğutucu ve türbin–jeneratör sistemi bulunur. Nükleer enerjinin avantajı: sera gazı salımı çok düşüktür, küçük kütleden çok büyük enerji elde edilir. Dezavantajı: radyoaktif atıkların depolanması ve kaza riski.
Nükleer santrallerin reaktörlerinde kullanılan kadmiyum ya da bor içeren kontrol çubuklarının görevi aşağıdakilerden hangisidir?
6Sürdürülebilirlik, yeşil kimya ve nanoteknoloji
Takıldığın yere not al, sonra birlikte döneriz.
7Sık yapılan hatalar
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Doğru mu, yanlış mı?
Günümüz nükleer santralleri füzyonla, Güneş fisyonla enerji üretir.
Moderatör nötronları soğurur, kontrol çubukları yavaşlatır.
Asit yağmurunun başlıca nedeni CO₂'dir.
Nükleer denklemde yalnızca kütle numarasını denkleştirmek yeterlidir.
Nano boyutta maddenin özellikleri değişmez.
Hidrojen üretilmesi gereken bir enerji taşıyıcısıdır.
8ÖSYM'de nasıl soruluyor
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
- Sınıflandırma: Verilen kaynakların yenilenebilir–yenilenemez, fosil–alternatif olarak ayrılması.
- Çevresel etkiler: Sera etkisi, asit yağmuru, eksik yanma ürünleri ile ilgili I–II–III öncüllü yorum soruları.
- Nükleer tepkimeler: Fisyon ve füzyon karşılaştırması, denklemde eksik tanecik ya da katsayının bulunması, nükleer santral bileşenlerinin görevleri.
- Hesaplamalar: Yanma entalpisiyle ısı–yakıt–CO₂ ilişkisi, yakıt pilinde su miktarı, fermantasyonla biyoetanol verimi, yakıtların birim kütle başına enerjilerinin karşılaştırılması.
- Güncel bilim: Yeşil kimya ilkeleri ve nanoteknoloji uygulamaları hakkında doğru–yanlış yargılar.
9Kısa tekrar
Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.
Fosil yakıtlar (kömür, petrol, doğal gaz) ve yenilenemez; güneş, rüzgâr, su, , biyokütle yenilenebilir. Doğal gazın ana bileşeni ; ham petrol ayrılır. CO₂ ve CH₄ ; SO₂ ve NOₓ yapar. Yakıt pili: 2H₂ + O₂ → 2H₂O, tek ürün . Fisyonda ağır çekirdek , zincirleme tepkime olur, santraller bununla çalışır. Füzyonda hafif çekirdekler ; Güneş'in enerjisi budur. Çekirdek tepkimelerinde korunur. Moderatör nötronu , kontrol çubuğu nötronu . Yeşil kimya: atığı önle, zararsız çözücü ve yenilenebilir hammadde kullan. Nanoteknoloji: .