3. Katlı Oranlar Kanunu
Aynı tür elementlerden oluşan iki farklı bileşikte elementlerden birinin sabit miktarına karşılık diğerinin değişen miktarına [3], başka bir deyişle de aralarında birden fazla bileşik oluşturan elementler arasında, birinin sabit miktarıyla, birleşen diğer elementin miktarları arasında tam sayılarla ifade edilen katlı orana katlı oran kanunu denir. John Dalton tarafından bulunmuştur.
Dalton, bir bakıma kimyayı ve kimyasal çözümlemeyi tanımlayan ilk kişidir. Ona göre, kimyanın başlıca işlev; “maddesel parçacıkları birbirinden ayırmak ya da birbiriyle birleştirmektir.” Onun sözünü ettiği bu parçacıklar maddenin, o zaman bölünmez, parçalanmaz sayılan en ufak öğeleri, yani atomlardı. J.Dalton, yaptığı çalışmaların sonucundan “iki element aralarında birden fazla bileşik oluşturuyorsa, bunlardan birinin sabit miktarıyla birleşen ikincisinin değişen miktarları arasında basit tam sayılı bir oran bulunur.” Bu şekilde “Katlı Oranlar Yasası” olarak bildiğimiz yasa bulunmuş oldu.
“Elementle; sabit oranları ya da katlı oranları sağlayan tanecikler, yani atomlar yoluyla kimyasal olaya katılırlar. Her elementin, kütle, büyüklük, kimyasal özellik yönünden kendine özgü ve özdeş yapılı atomları vardır.”
Dalton, o zamana kadar bulunan bazı atomlar belli geometrik işaretlerle de simgeledi. Ancak sembolleri çok kaba ve büyüktü. Dalton elementlerin molekül yapısını henüz düşünememişti: Dalton'dan sonra kimya biliminde süratli bir gelişme gözlenmeye başlandı.[1]
Örnek: H2O2 ile H2O bileşiklerinde H atomları sabitken O atomları arasındaki oran 2/1 yada ½ dir.
Örnek : SO2 ile SO3 de S atomları sabitken O atomları arasındaki oran 2/3 yada 3/2 dir.
Örnek: Fe2O3 ile Fe3O4 de Fe atomları sabitleştirilirse 3/ Fe2O3 2/ Fe3O4 O atomları arasındaki oran 9/8 yada 8/9 dur.
Not: Elementlerden biri sabitken diğeri mutlaka değişmelidir. Örneğin NO2 ile N2O4 arasında katlı oran yoktur. Çünkü N atomları eşitlenince O atomları da eşitlenmektedir.[3]
Örnek: Fe ile O elementleri arasında; FeO Fe2O3 ve Fe3O4 gibi bileşikler oluşmaktadır. Bunlar arasındaki katlı oranlara bakacak olursak: Fe2O3 ve Fe3O4 bileşiklerinde mesela Fe yi sabit tutarsak Fe2O3 yi 3 ile ve Fe3O4 ü de 2 ile çarpmamız gerekir. O zaman çarpalım...
3(Fe2 O3) Fe6 O9
----------- = ---------
2(Fe3 O4) Fe6 O8
burada Fe'ler sadeleşirse oksijenler arasındaki katlı oran 9/8 oranı elde edilir.
Bunun anlamı Fe2O3 teki 9 gram oksijene karşılık, ikinci bileşikte 8 gram oksijen vardır.
Katlı oranların uygulana bilemesi için;
- Bileşiklerde yalnız iki element olmalı
- Bileşiklerdeki elementler birbirinin aynı olmalı
- Bileşiklerin basit formülleri aynı olmamalı
- Katlı oran 1/1 olmamalı
ÖRNEK:
NO – N2O3Katlı oranlar kanununa uyar
NO2 – N2O4Katlı oranlar kanununa uymaz
NaCl – KClKatlı oranlar kanununa uymaz
H2SO4 – H2SO3 Katlı oranlar kanununa uymaz
FeO – Fe2O3 Katlı oranlar kanununa uyar[8]
Tarihçe
1804 yılında bu yasayı bulan John Dalton, bileşiklerde elementler arasındaki kütle oranının korunmasına karşın bazen aynı elementlerin birbirleriyle birleştiklerinde farklı özellikler gösteren bileşikleri oluşturduğu gözlenmiştir. Örneğin karbon ve oksijenin birleşmesiyle özellikleri tamamen birbirinden farklı karbon dioksit ve karbon monoksit diye adlandırılan iki farklı ürün meydana gelir. Karbon monoksit oldukça zehirli bir gazken karbondioksit soluk alıp verirken dışarı attığımız zehirli olmayan bir gazdır ve yeşil bitkilerin yaşamını sürdürmesi için gereken en temel elemanlardan biridir.
Aslında oksijen ile hidrojenin birlikte oluşturdukları birbirinden farklı iki form vardır. Biri su, diğeri hidrojen peroksittir. Hidrojen peroksidin yaklaşık %3'lük su ile seyreltilerek hazırlanmış çözeltisi eczanelerde oksijenli su olarak satın alınabilen ticari bir üründür. Ayrıca özellikleri kesinlikle sudan çok farklıdır. Yalnızca karbon ve hidrojenden oluşmuş bileşiklerin sayısını ise tam olarak söylemek zordur. Bütün bu karmaşaya karşın Dalton şunu fark etti;
“ "Eğer bir element bir başka element ile birden fazla bileşik oluşturabiliyorsa elementlerden birinin sabit miktarı ile diğer elementtin değişen miktarları arasında basit ve tam sayılarla ifade edilebilen bir oran vardır." ”
Örneğin karbon dioksit-karbon monoksit örneğine geri dönersek, 44 karbondioksitte 12 gram karbon ve 32 gram oksijen vardır. Karbonmonooksidin 28 gramında ise 12 gram karbon ve 16 gram oksijen vardır. Her iki bileşikteki karbon miktarı 12 gramı için birinde 32 diğerinde 16 gram oksijen vardır. Birinci bileşikteki oksijen kütlesinin ikinci bileşiktekine oranı 32/16=2 dir. Bu Dalton'a kendi adıyla anılan Dalton Atom Teorisi fikrini verdi.
