[H + ] > [OH ] ortam asidiktir. [H + ]. [OH ] = 'tür. [H + ] < [OH ] ise ortam baziktir. NİTELİK Yayıncılık [H + ] = [OH ] = 10 7 M

Transkript

1 BÖLÜM - 3 Suyun Otoiyonizasyonu Çok hassas ölçüm aletleri ile yapılan ölçümlerde suyun mutlak bir yalıtkan olmadığı az da olsa elektriği ilettiği tespit edilmiştir. Bu durum suyun çok az iyonlaşabildiğini göstermektedir. Saf su iyonlaştığında H + ve OH iyonları oluşur. H 2 O(s) $ H + (suda) + OH (suda) Bu olay su moleküllerinin kendi içerisinde etkileşmesiyle oluştuğu için suyun otoiyonizasyonu (otoproliz) olarak adlandırılır. Oluşan H + iyonu çok küçük yarıçapa sahip olması ve pozitif yüklü olması sebebiyle bir proton gibi davranır ve diğer su molekülleriyle birleşerek H 3 O + (hidronyum = hidroksonyum) iyonunu oluşturur. H 2 O(s) + H + (suda) $ H 3 O + (suda) Sulu Çözeltilerde Denge ph ve poh Kavramı 25 C'ta saf suda farklı bir maddenin çözünmesi sıcaklık sabit olduğundan [H + ]. [OH ] = eşitliğini değiştiremez. Bu yüzden suda çözünen bir madde H + iyon derişimini artırırsa OH iyon derişimi azaltır ya da OH iyon deişimini arttırırsa H + iyon derişimini azaltır. Açıklama Saf suya eklenen madde H + iyon derişimini artırıyorsa o madde asittir. Ortam asidik olur. [H + ] > [OH ] ortam asidiktir. [H + ]. [OH ] = 'tür. 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Suyun otoiyonizasyonu bir denge tepkimesi olduğundan denge sabiti; 6. K H O + c = şeklinde yazılır. 6H2O@ H 2 O saf sıvı olduğunda derişimi sabittir. Bu yüzden K c 'nin değerini etkilemez. Sonuç olarak bu ifade; K c = [H 3 O + ]. [OH ] = K su şeklinde düzenlenir. (K su : Suyun denge (iyonlaşma) sabiti) Kolaylık olması açısından H 3 O +, H + sembolüyle gösterilir. Bu durumda suyun denge sabiti (K su ); K su = [H + ]. [OH ] şeklinde yazılır. 25 C'ta standart koşullarda deneysel veriler K su değerinin olduğu göstermektedir. Saf suya eklenen madde OH iyon derişimini artırıyorsa o madde bazdır. Ortam bazik olur. [H + ] < [OH ] ise ortam baziktir. [H + ]. [OH ] = 'tür. Saf suya eklenen bir madde H + ve OH iyon derişimlerini etkilemiyorsa madde nötraldir. Ortam nötrdür. [H + ] = [OH ] = 10 7 M [H + ]. [OH ] = 'tür Sonuç: 25 C'ta tüm sulu çözeltilerde; [H + ] = [OH ] = tür. [H + ] = [OH ] = 10 7 M ise ortam nötrdür. [H + ] > [OH ] [H + ] > 10 7 ise ortam asidiktir. M [H + ] < [OH ] [H + ] < 10 7 ise ortam baziktir. M Saf suda [H + ] = [OH ] olduğundan; K su = [H + ]. [OH ] = eşitliğinden; [H + ] = [OH ] = 10 7 M değeri bulunur. Uyarı K su değeri yalnızca sıcaklığa bağlıdır. Suyun iyonlaşması endotermik olduğundan sıcaklık arttıkça K su değeri ve suyun iyonlaşma yüzdesi artar [H + ] mol/l [OH ] mol/l 393

2 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Açıklama Herhangi bir çözeltinin asidik, bazik veya nötral olup olmadığını daha pratik yoldan anlamak için Søren Sørensen'in yaptığı çalışmalar sonucunda logaritmik bir ölçek geliştirilmiştir. Bu ölçeğe göre H + iyonları derişiminin eksi logaritması ph, OH iyonları derişiminin eksi logaritması poh olarak belirtilir. ph = log[h + ] poh = log[oh ] 25 C'ta tüm sulu çözetilerde ve saf suda; [H + ]. [OH ] = olduğunu görmüştük. Logaritmik ölçeği bu eşitlik üzerine aşağıdaki gibi uygularız. [H + ]. [OH ] = log [H + ]. [OH ] = log10 14 log[h + ] + log[oh ] = log10 14 ph + poh = 14 O halde 25 C'ta saf suda ve tüm sulu çözeltilerde; ph + poh = 14'tür. Saf suda ve nötr çözeltilerde; [H + ] = [OH ] = 10 7 M olduğundan ph = poh = 7'dir. Asidik çözeltilerde; [H + ] > 10 7 M olduğundan ph < 7'dir. Örneğin [H + ] = 10 5 M ise ph = log.(10 5 ) ph = 5'dir. Bazik çözeltilerde; [H + ] < 10 7 M olduğundan ph > 7'dir. Örneğin [H + ] = 10 8 M ise; ph = log.10 8 ph = 8'dir. Sonuç 25 C'ta tüm sulu çözeltilerde; ph + poh = 14'tür. ph = poh = 7 ise çözelti nötraldir. ph < 7 ise çözelti asidiktir. ph > 7 ise çözelti baziktir ph poh Örnek - 1 Asitlik kuvveti artar Bazlık kuvveti artar Nötr ph M HCl Maden suyu Limon Portakal Domates idrar Saf su Kan Kabartma tozu Deniz suyu Magnezya sütü Evlerde kullanılan amonyak 14 1M NaOH (Bazı maddelerin ph değerleri) 25 C'ta OH iyonları derişimi M olan bir sulu çözeltide H + iyonları derişimi ve ph değeri kaçtır? 25 C'ta tüm sulu çözeltilerde; [H + ]. [OH ] = tür. O halde; [H + ] = [H + ] = 10 4 M bulunur. ph = log[h + ] ph = log.10 4 ise ph = 4 bulunur. Örnek - 2 Yanıt [H + ] = 10 4 M ph = 4 Suda tamamen iyonlaşan KOH bileşiğinin 22,4 gramı ile hazırlanan 400 mililitre çözeltinin poh değeri kaçtır? (KOH = 56) poh'ın anlamı OH iyonlarının eksi logaritması olduğundan ilk önce OH iyonları derişimi bulunmalıdır. Bunun için KOH'ın mol sayısı ve molar derişimi bulunur. m 22, 4 n = M n = A 56 & n = 04, mol KOH n 04, M = V M = 04, & M = 1mol/ LKOH 394

3 KOH suda tamamen iyonlaştığından iyonlaşma denklemindeki katsayı oranlarından OH iyonları derişimi 1M olur. KOH K + + OH 1 M? = 1 M poh = log[oh ] poh = log 1 poh = 0'dır. Yanıt: 0 Örnek C'taki sulu çözeltilerle ilgili; I. ph < poh ise çözelti asidiktir II. > po phh 1 ise çözelti baziktir III. [ H+ ] < 1 6 OH ise çözelti ifadelerinden hangileri yanlıştır? A) Yalnız II B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III E) II ve III I. ph + poh = 14 ve ph < poh ise ph < 7'dir. Bu yüzden çözelti asidiktir. (I. öncül doğrudur) 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Örnek C'taki sulu çözeltilerle ilgili; I. [H + ] < 10 7 M ise çözelti asidiktir II. [OH ] = M ise ph = 4'tür III. [H + ] > [OH ] ise çözelti asidiktir A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II I. [H + ]. [OH ] = olduğundan [H + ] < 10 7 M ise [OH ] > 10 7 M'dir. Yani [H + ] < [OH ] olduğundan ortam baziktir. (I. öncül yanlıştır.) II. [H + ]. [OH ] = [H + ] = [H + ] = 10 4 M bulunur. ph = log10 4 ise ph = 4'tür. (II. öncül doğrudur.) III. Nötr çözeltilerde [H + ] = [OH ]'dir. Bir çözeltide bu eşitlik H + lehine bozulursa ortam asidik olur. Soruda [H + ] > [OH ] olduğu belirtildiğinden verilen çözelti asidiktir. (III. öncül doğrudur.) Yanıt: D II. > po phh 1 ise ph > poh yani ph > 7'dir. Bu yüzden çözelti baziktir. (II. öncül doğrudur.) III. < 1 6OH ise + ] < [OH ]'dir. Bu yüzden ortam baziktir. (III. öncül yanlıştır.) Uyarı Yanıt: C Sabit sıcaklıkta bir asit çözeltisine bir baz ya da saf su eklenirse; asitlik azalırken bazlık artar. [H + ] azalır, [OH ] artar. ph artar, poh azalır. [H + ]. [OH ] değişmez. Sabit sıcaklıkta bir baz çözeltisine bir asit ya da saf su eklenirse bazlık azalır, asitlik artar. [H + ] artar, [OH ] azalır. ph azalır, poh artar. [H + ]. [OH] değişmez. 395

4 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE A. Aşağıdaki cümleleri doğru ise (D) yanlış ise (Y) yazarak sınıflandırınız 1. Suyun kendi molekülleri ile etkileşerek iyonlaşmasına suyun otoiyonizasyonu denir. 2. Saf su mutlak bir yalıtkandır. 3. Saf suyun iyonlaşması endotermiktir. Bölüm Kavrama Soruları - I B. Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere asidik, bazik ya da nötral yazarak uygun şekilde doldurunuz. 1. [H + ] > [OH ] olan çözeltiler... çözeltilerdir. 2. ph < poh olan çözeltileri... çözeltilerdir. 3. ph poh = 0 olan çözeltiler... çözeltilerdir. 4. Sıcaklık arttıkça suyun iyonlaşma yüzdesi artar, 4. > 1 6OH olan çözeltiler C'taki sulu çözeltilerde [H + ] > [OH ] ise çözelti baziktir. 5. [H + ] [OH ] < 0 olan çözeltiler... çözeltilerdir C'ta ph'ı 5 olan çözelti asidiktir C'ta ph'ı 7 olan çözelti nötrdür. C. Aşağıdaki ucu açık soruları yanıtlayınız. 25 C'ta ph değeri 3 olan çözelti için; 1. poh değeri kaçtır? 8. Bir asit çözeltisine aynı sıcaklıkta saf su eklenirse çözeltinin ph'ı artar. 9. Bir baz çözeltisine aynı sıcaklıkta saf su eklenirse çözeltinin H + iyonları derişimi artar 2. [H + ] =? 3. [OH ] =? 4. [H + ]. [OH ] =? 10. ph poh oranı 1 olan çözelti nötraldir. 5. Asidik mi yoksa bazik midir? C'ta [H + ] = 10 8 M olan çözelti asidiktir C'ta [OH ] = 10 4 M olan çözeltinin ph değeri 10'dur. 6. Elektriği iletir mi? A. 1. D 2. Y 3. D 4. D 5. Y 6. D 7. Y 8. D 9. D 10. D 11. Y 12. D B. 1. asidik 2. asidik 3. nötral 4. asidik 5. bazik C M M asidiktir 6. iletir 7. artar 8. artar 7. Saf su eklenirse ph değeri nasıl değişir? 8. Asit eklenirse poh değeri nasıl değişir?

5 Uygulama Soruları - I 1. Suyun otoiyonizasyonu ile ilgili; I. Denklemi; H 2 O(s) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + OH (suda) şeklindedir II. Endotermiktir III. Kendiliğinden gerçekleşir C'ta ph değeri 7 olan bir çözelti için; I. Baziktir II. [H + ] > [OH ]'dir III. [H + ]. [OH ] < 'tür 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE 2. H 2 O(s) m H + (suda) + OH (suda) ΔH > 0 Saf suyun sıcaklığı artırılırsa; I. İyonlaşma yüzdesi II. İyonlaşma sabiti III. H + iyonları derişimi niceliklerinden hangileri artar? C'taki sulu çözeltilerle ilgili; I. ph < 7 ise [OH ] > 10 7 M'dir II. [H + ] > [OH ] ise poh < 7'dir III. poh > 7 ise > 1 6OH ifadelerinden hangileri yanlıştır? C'taki saf su ile ilgili; I. [H + ]. [OH ] > 'tür II. [H + ] > [OH ]'dir III. Elektriği iletir ph C'ta poh I. Asidiktir II. > 1 III. [OH ] > 10 7 M'dir < 1 olan bir çözelti için; 1. I, II ve III 2. I, II ve III 3. I ve III 4. II ve III 5. I ve II 6. I ve II 397

6 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE C'taki sulu çözeltilerle ilgili; I. [H + ] < 10 7 M ise asidiktir II. ph + poh = 14'tür III. ph = poh = 7'dir ifadelerinden hangileri her zaman doğrudur? 10. a 12 ph Y X 0 c 7 b poh 25 C'taki sulu çözeltilerde ph ile poh'ın değişimi yukarıda verilmiştir. I. a = b = 14'tür C'taki bir sulu çözeltide [OH ]= M'dır. II. Y çözeltisinde [OH ] = 2M'dir III. X çözeltisi asidiktir I. [H + ] = 'M'dir II. ph > 7'dir III. poh < 5'dir 9. [H + ] mol/l C'ta bir asit çözeltisine aynı sıcaklıkta bir miktar saf su eklenirse; I. ph > 7 olur II. [H + ] > 10 7 M olur III. OH iyonları derişimi artar A x 10 7 y [OH ] (mol/l) 25 C'ta sulu çözeltilerde H + iyon derişimlerinin OH iyon derişimleri ile değişimi yukarıda verilmiştir. I. x = 'dir II. A çözeltisi asidiktir III. y > 10 7 'dir 12. t C'ta saf suyun ph'ı 5 dir. I. t > 25'dir. II. poh = 9'dur. III. K su > 'tür Yalnız II 8. I, II ve III 9. I ve III 10. Yalnız I 11. II ve III 12. I ve III

7 TEST - TEST Saf su ile ilgili; I. Nötraldir II. Kendi kendine iyonlaşır III. Elektriği çok az iletir Suyun Otoiyonizasyonu ph ve poh C'taki saf su ile ilgili; I. [H + ] = [OH ] = 10 7 M'dir II. K su = 'tür III. ph = poh = 7'dir A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE 2. H 2 O(s) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + OH (suda) Yukarıdaki tepkime ve tepkimede yer alan maddelerle ilgili; I. Suyun otoiyonizasyonu gösterilmiştir II. H 3 O + iyonu hidronyum iyonu olarak adlandırılır III. Tepkime; H 2 O(s) m H + (suda) + OH (suda) olarak da yazılabilir 5. Saf suyun iyonlaşması endotermiktir. Buna göre 40 C'taki saf su için; I. K su < 'tür II. ph < 7'dir III. poh < 7'dir ifadelerinden hangileri yanlıştır? A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 3. H 2 O(s) + ısı m H + (suda) + OH (suda) Yukarıda suyun iyonlaşma denklemi verilmiştir. Buna göre suyun sıcaklığı artırıldığında; I. İyonlaşma yüzdesi artar II. H + derişimi artarken OH derişimi azalır III. Denge sabitinin değeri artar A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III 6. t C'ta saf suyun ph'ı 8 olduğuna göre; I. t > 25'tir II. Bazik özellik gösterir III. [OH ] = 10 8 M'dir A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve III E) II ve III 399

8 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE 7. t C'ta saf suda OH iyonları derişim 10 5 M'dır. Buna göre saf suyun; I. Sıcaklığı 25 C'tan büyüktür. II. poh'ı 5'tir III. ph'ı 9'dur ifadelerinden hangileri yanlıştır? A) Yalnız I B) Yalnız III C) I ve II D) I ve III E) II ve III C'taki sulu çözeltiler için çizilen; [H + ] mol/l I A 10 2 ph [OH ] (mol/l) ph poh II III [H + ](mol/l) grafiklerden hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III C'taki sulu çözeltilerle ilgili; I. [H + ]. [OH ] = 10 14' tür D) I ve II E) I, II ve III II. ph < 7 ise çözelti asidiktir III. [OH ] > 10 7 M ise çözelti baziktir C'taki sulu çözeltilerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A) ph < 7 ise [OH ] < 10 7 M'dır. B) ph poh < 0 ise > 1 6OH C) = 100 ise ph = 6'dır. D) ph < 1 ise [OH poh ] > 10 7 M'dir. E) [H + ] > [OH ] ise poh > 7'dir C'ta H + iyonları derişimi 10 2 M olan sulu çözelti için; I. ph'ı 2'dir II. [OH ] = M'dir III. Kırmızı turnusol kağıdının rengini maviye çevirir C'ta ph'ı 1 olan 1 litre sulu çözeltiye aynı sıcaklıkta 99 litre saf su eklenirse ph'ı kaç olur? A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) E 2. E 3. D 4. E 5. A 6. C 7. B 8. E 9. B 10. D 11. D 12. B

9 Asitlerin ve Bazların Ayrışma Dengeleri Brønsted - Lowry Asit - Baz Tanımları 1923 yılında T.M.Lowry ile J.N.Brønsted birbirinden bağımsız olarak asit ve bazları; "proton (H + ) veren madde asit, proton (H + ) alan madde bazdır" şeklinde tanımlamışlardır. Brønsted - Lowry'e göre; HCN(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + CN (suda) tepkimesinde ileri yönde HCN proton (H + ) vermiş, H 2 O ise proton (H + ) almıştır. Bu yüzden HCN asit, H 2 O bazdır. Geri yönde ise CN iyonu proton (H + ) almış, H 3 O + iyonu proton (H + ) vermiştir. Bu yüzden CN iyonu baz, H 3 O + iyonu asittir. Brønsted - Lowry asit - baz tepkimesi genel olarak; Asit 1 + Baz 2 m Asit 2 + Baz 1 şeklinde gösterildiğinden; HCN(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + CN (suda) Asit-1 Baz-2 Asit-2 Baz-1 şeklinde gösterilir. NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) tepkimesinde ileri yönde NH 3 proton (H + ) almış, H 2 O ise proton (H + ) vermiştir. Bu yüzden NH 3 baz, H 2 O asittir. Geri yönde ise NH + 4 iyonu proton (H+ ) vermiş, OH iyonu ise proton (H + ) almıştır. Bu yüzden NH + 4 iyonu asit OH iyonu ise bazdır. NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) Baz-2 Asit-1 Asit-2 Baz-1 Brønsted - Lowry tanımına göre birbirinden türeyen NH 3 NH + 4, H 2 O OH gibi çiftlere konjuge (eşlenik) asit - baz çifti denir. Konjuge (eşlenik asit-baz çifti) NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) Baz-2 Asit-1 Asit-2 Baz-1 Uyarı Arrhenius'a göre sulu çözeltilerine H + iyonu (H 3 O + ) verebilen maddeler asit, OH iyonu verebilen maddeler bazdır. HCl(suda) + H 2 O(s) $ H 3 O + (suda) + Cl (suda) Arrhennius'a göre HCl suya H + (H 3 O + ) iyonu verebildiği için asittir. Arrhennius HCl'nin asit olduğunu açıklayabilirken iyonların (H 3 O + ve Cl ) asit ve bazlığını açıklayamamıştır. Brønsted - Lowry ise hem HCl ve H 2 O nun asit ve bazlığını hem de iyonların (H 3 O + ve Cl ) asit ve bazlığını açıklayabilmişlerdir. Örnek - 1 NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) HF(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + F (suda) Yukarıdaki tepkimelere göre; I. NH 3 ile NH + 4 konjuge asit - baz çiftidir II. H 2 O amfoter özellik göstermiştir III. HF proton almıştır İlk tepkimede ileri yönde NH 3 proton almış (baz), H 2 O ise proton vermiş (asit), geri yönde NH + 4 proton vermiş (asit), OH proton almış(baz)'dır. 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Konjuge (eşlenik asit-baz çifti) Konjuge (eşlenik asit-baz çifti) HCN(suda) + H 2 O(s) m CN (suda) + H 3 O + (suda) Asit-1 Baz-2 Baz-1 Asit-2 Konjuge (eşlenik asit-baz çifti) NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) Baz-2 Asit-1 Asit-2 Baz-1 Konjuge asit-baz çifti Konjuge (eşlenik asit-baz çifti) Açıklama Amfoter Madde: Bazı tepkimelerde asit, bazı tepkimelerde baz olarak davranan maddelere (bileşik ya da iyon) amfoter madde denir. H 2 CO 3 (suda) + H 2 O(s) m HCO 3 (suda) + H 3 O+ (suda) Asit-1 Baz-2 Baz-1 Asit-2 HCO 3 (suda) + H 2O(s) m CO2 3 (suda) + H 3 O+ (suda) Asit-1 Baz-2 Baz-1 Asit-2 Yukarıdaki tepkimeler incelendiğinde ilk tepkimede HCO 3 iyonu baz olarak davranırken, ikinci tepkimede asit olarak davranmıştır. Bu yüzden HCO 3 iyonu amfoter maddedir. (NH 3 ile NH + 4 konjuge asit - baz çifti olduğundan I. öncül doğrudur.) İkinci tepkimede ileri yönde HF proton vermiş (asit) H 2 O proton almış (baz), geri yönde H 3 O + iyonu proton vermiş (asit) F iyonu proton almış (baz) tır. Konjuge asit-baz çifti HF(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + F (suda) Asit-1 Baz-2 Asit-2 Baz-1 Konjuge asit-baz çifti (HF proton verdiğinden dolayı asittir. Bu yüzden III. öncül yanlıştır.) H 2 O 1. tepkimede asit davranışı 2. tepkimede baz davranışı gösterdiğinden amfoter özellik göstermiştir. (II. öncül doğrudur) Yanıt: B 401

10 3çi, geri yönde 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Zayıf Asit ve Bazların Ayrışma Dengeleri Asitler ve bazların sudaki çözünürlükleri çok yüksektir. Asit ve bazlar suda iyonlaşarak çözünürler. Ancak bazıları suda %100 iyonlaşırken bazıları kısmen iyonlaşır. Örneğin HI suda tamamen iyonlarına ayrışırken, HCN kısmen iyonlaşır. Bu durumda HCN'nin bir kısmı suda molekülleri halinde çözünür. I H + HI $ H + + I HI asiti suda tamamen (%100) iyonlaşır. HI HCN I CN HCN H + HCN H + H + HCN I CN H + HCN m H + + CN HCN asiti suda kısmen iyonlaşır. M(suda) + H 2 O(s) m MH + (suda) + OH (suda) Kc = 6M@. 6H2O@ Kc. 6H2O@ = 6M@ H 2 O'nun derişimi sabit ve K c 'de sabit bir değer olduğundan K c [H 2 O] değeri de sabittir. Elde edilen bu yeni sabite bazlık sabiti denir. K b ile gösterilir. Kb = 'dir. 6M@ Uyarı Asit ve bazların K a ve K b değerleri deneysel yöntemle bulunur. Sadece sıcaklıkla değişirler. Suda tamamen (%100) iyonlarına ayrışan asit ve bazlara kuvvetli asit ve bazlar denir. Kuvvetli asit ve bazların çözünme tepkimeleri tek yönlü ($) olarak gösterilir. HI(suda) $ H + (suda) + I (suda) NaOH(suda) $ Na + (suda) + OH (suda) Suda kısmen iyonlarına ayrışan asit ve bazlara zayıf asit ve bazlar denir. Zayıf asit ve bazlarda suda çözünen iyonlarla moleküller arasında bir denge kurulduğundan tepkime denklemleri tersinir (m) olarak gösterilir. HCN(suda) m H + (suda) + CN (suda) NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) Zayıf asit ve bazlar dengede ayrıştıklarından kendilerine ait bir denge bağıntıları ve denge sabitleri vardır. Asitlik denge sabiti K a, bazlık denge sabiti K b ile gösterilir. Zayıf Asit ve Bazları Ayrışma Oranları Zayıf asit ve bazlar suda kısmen ayrıştıklarından ayrışma oranları %100'ün altındadır. Zayıf bir asit ya da bazın ayrışma oranı (iyonlaşma yüzdesi) iyonlaşan miktarın çözünen toplam miktarına oranının 100 ile çarpılması ile bulunur. İyonlaşan miktar İyonlaşma yüzdesi = x 100 Toplam çözünen miktar Örnek C'ta 0,1 M HA asit çözeltisinde H + iyonları derişimi 0,001 M'dır. Buna göre 25 C'ta HA asitinin iyonlaşma yüzdesi kaçtır? Zayıf asit olduğunu kabul ettiğimiz HX için asitlik sabiti aşağıdaki gibi yazılır. HX(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + X (suda) HA zayıf asit olduğundan iyonlaşma dengesi yazılır. Soruda verilen değerler denge denkleminde yerine konulur. 6H O+ Kc = 6HX@. 6H2O@ 6. K. H O H 3 O c 6 = 6HX@ H 2 O'nun derişimi sabit ve K c de sabit bir değer olduğundan K c. [H 2 O] değeri de sabittir. Elde edilen bu yeni sabite asitlik sabiti denir ve K a ile gösterilir. 6. K H O + a = 'dir. 6HX@ K a : Asitlik sabiti = İyonlaşma sabiti = Ayrışma (disossiyasyon) sabiti Zayi baz olduğunu kabul ettiğimiz M için bazlık sabiti aşağıdaki gibi yazılır. HA(suda) m H + (suda) + A (suda) Başlangıç: 0,1M Değişim: 0,001M +0,001M +0,001M Denge: 0,1 0,001M 0,001M 0,001M Bu denklemde 0,1 M toplam çözünen miktarını ifade ederken ayrışan 0,001 M ( 0,001 M ile gösterilen) iyonlaşan miktarı ifade eder. O halde; İyonlaşan miktar İyonlaşma yüzdesi = x 100 Toplam çözünen miktar 0,001 İyonlaşma yüzdesi = x 100 0,1 İyonlaşma yüzdesi = 1'dir. Yanıt %1 402

11 Örnek C'ta NH 3 bazının 0,5 M'lık çözeltisi hazırlanıyor. NH 3 bazının 25 C'ta bazlık sabiti (K b ) 1, olduğuna göre bazın iyonlaşma yüzdesi kaçtır? Toplam çözünen miktar olan 0,5 M'ın iyonlaşan miktarı x M olsun Bu durumda denge kurularak x M NH + 4 ve x M OH iyonları oluşur. Dengede NH 3 (0,5 x) M, NH + 4 iyonu x M, OH iyonu x M olarak bulunur. Bu değerler K b ifadesinden yerine yazılarak soru çözülür. NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) Başlangıç: 0,5M Değişim: x +x +x Denge: (0,5 x) x x 6NH + Ka = 6NH3@ x2 1810,. 5 = ( 05, x) İhmal edilir. 0,5 M'ın yanında x çok küçük bir değer olduğu için işlemleri kolaylaştıracağından x ihmal edilir. x2 1810,. 5 = 05, & x = bulunur. İyonlaşan miktar İyonlaşma yüzdesi = x 100 Toplam çözünen miktar 3.10 İyonlaşma yüzdesi = 3 x 100 0,5 İyonlaşma yüzdesi = 0,6 Bu son işlemi orantı ile de aşağıdaki gibi yapabiliriz. HIO(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + IO (suda) Başlangıç: 0,2M Değişim: x +x +x Denge: (0,2 x) x x 6. K H O + a = 6HIO@ x = 02, x x = İhmal edilir. İyonlaşan miktar İyonlaşma yüzdesi = x 100 Toplam çözünen miktar 2.10 İyonlaşma yüzdesi = 6 x 100 0,2 İyonlaşma yüzdesi = ,2 M HBrO'nun iyonlaşan miktarı x M olursa iyonlaşma yüzdesi aşağıdaki gibi hesaplanır. HBrO(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + BrO (suda) Başlangıç: 0,2M Değişim: x +x +x Denge: (0,2 x) x x 6. K H O + a = 6HBrO@ x = 02, x İhmal edilir. x = İyonlaşan miktar İyonlaşma yüzdesi = x 100 Toplam çözünen miktar 2.10 İyonlaşma yüzdesi = 5 x 100 0,2 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE 0,5 M'ın M'ı iyonlaşmış ise 100 M?? = 0,6 İyonlaşma yüzdesi = HIO için K a = ve iyonlaşma yüzdesi HBrO için K a = ve iyonlaşma yüzdesi İyonlaşma Yüzdesinin K a ve K b ile İlişkisi Yanıt %0,6 Asitlik ve bazlık sabitlerinin iyonlaşma yüzdeleri ile ilişkisini anlayabilmek için 25 C taki 0,2 M HIO ve 0,2 M HBrO asitlerinin iyonlaşma yüzdelerini karşılaştıralım. (25 C'ta HIO için K a = HBrO için K a = ) 0,2 M HIO'nun iyonlaşan miktarını x M olursa iyonlaşma yüzdesi aşağıdaki gibi hesaplanır. Görüldüğü gibi asitlik sabiti büyük olan asitin iyonlaşma yüzdesi de büyük hesaplanır. Sonuç: Asitlik ve bazlık sabiti büyük olan asit ve bazların ayrışma oranları (iyonlaşma yüzdeleri) aynı sıcaklıkta asitlik ve bazlık sabiti küçük olan asit ve bazların ayrışma oranlarından büyüktür. Asitlik ve bazlık kuvvetleri daha fazladır. Ancak bu kural derişimleri ve değerlikleri aynı olan asitlerin ya da bazların karşılaştırılmasında geçerlidir. 403

12 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Derişim Artışının İyonlaşma Yüzdesine Etkisi Derişim artışının iyonlaşma yüzdesine etkisini anlayabilmek için 25 C'taki 0,5 M NH 3 ve 1 M NH 3 çözeltilerinin ayrışma (iyonlaşma) yüzdelerini hesaplayalım. (25 C'taki NH 3 için K b = 1, ) 0,5 M NH 3 'ün ayrışan miktarı x M olursa iyonlaşma yüzdesi aşağıdaki gibi hesaplanır. NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) Başlangıç: 0,5M Değişim: x +x +x Denge: (0,5 x) x x 6NH+ 4@. Kb = 6NH3@ x2 1810,. 5 = ( 05, x) x = İhmal edilir. Sıcaklık Artışının İyonlaşma Yüzdesine Etkisi Asit ve bazların suda çözünmesi ekzotermik olduğundan sıcaklık artışı dengeyi girenler lehine kaydırır. Bu durumda iyonlaşma yüzdeleri düşer. HCN(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + CN (suda) + ısı T Örnek C'ta HCOOH ve CH 3 COOH asitlerinin 0,1'er M'lik çözeltileri hazırlanıyor I. HCOOH'ın ayrışma oranı daha büyüktür II. CH 3 COOH asiti daha kuvvetlidir III. HCOOH çözeltisinin H + iyonları derişimi daha büyüktür İyonlaşan miktar İyonlaşma yüzdesi = x 100 Toplam çözünen miktar (25 C'ta HCOOH için K a = 1,8.10 4, CH 3 COOH için K a = 1, ) 3.10 İyonlaşma yüzdesi = 3 x 100 0,5 İyonlaşma yüzdesi = 0,6 1M NH 3 'ün ayrışan miktarı x M olursa iyonlaşma yüzdesi aşağıdaki gibi hesaplanır. NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) Başlangıç: 1M Değişim: x +x +x Denge: (1 x) x x 6NH+ 4@. Ka = 6NH3@ X2 1810,. 5 = 1 x x, 42510,. 3 x, 0, ,5 M NH 3 ün iyonlaşma yüzdesi %0,6 iken derişimi 1 M olan NH 3 'ün iyonlaşma yüzdesi %0,00425 çıktı. Sonuç: Zayıf asit ve bazların aynı sıcaklıkta derişimleri artırılırsa iyonlaşma yüzdeleri (ayrışma oranları) azalır. Benzer şekilde zayıf asit ve bazların aynı sıcaklıkta derişimleri düşürülürse (seyreltilirse) iyonlaşma yüzdeleri (ayrışma oranları) artar. K a değeri daha büyük olan HCOOH'ın eşit derişimde iyonlaşma yüzdesi (ayrışma oranı) CH 3 COOH asitinden büyüktür. Bu yüzden HCOOH, çözeltisinde H + iyonları derişimi daha büyüktür. (I ve III. öncüller doğrudur.) HCOOH'ın iyonlaşma yüzdesi daha büyük olduğundan daha kuvvetli asittir. (II. öncül yanlıştır.) Eşlenik Asit-Baz Çiftlerinde K a K b ilişkisi Yanıt C Eşlenik asit ve baz çiftlerinde eşlenik asit ne kadar kuvvetliyse eşlenik baz o kadar zayıftır. Benzer şekilde eşlenik asit ne kadar zayıfsa eşlenik bazı o kadar kuvvetlidir. Bu durumu HCN asitinin iyonlaşma dengesi üzerinden açıklayabiliriz. HCN(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + CN (suda) Bu denge tepkimesinde HCN ile CN eşlenik asit - baz çiftidir. HCN asitinin asitlik sabiti (K a ); 6H O+ Ka = ' dir. 6HCN@ Zayıf baz olan CN nin iyonlaşma denklemi; CN (suda) + H 2 O(s) m HCN(suda) + OH (suda) şeklindedir. CN'nin bazlık sabiti (K b ) 404

13 Kb = 6CN Her iki denge ifadesini çarparsak 6H O+ 6HCN@. Ka. Kb = $ 6HCN@ K a. K b = [H 3 O + ]. [OH ] ifadesi elde edilir. [H 3 O + ]. [OH ] = K su olduğuna göre; K a. K b = K su K a. K b = sonucu elde edilir. Bu bağıntı tüm eşlenik asit - baz çiftlerinde geçerlidir. Bu bağıntıdan da anlaşılacağı gibi K a arttıkça K b azalır ya da K b arttıkça K a azalır. Sonuç: Bir asitin kuvveti arttıkça, eşlenik bazının kuvveti azalır. Benzer şekilde bir bazın kuvveti arttıkça, eşlenik asitinin kuvveti azalır. Element Elektronegatiflik F 4,0 Cl 3,0 Br 2,8 I 2,5 H 2,1 Tablo değerleri incelendiğinde halojenlerden elektronegatifliği en fazla olan flor H F bağında hidrojen atomuna en fazla çekimi uygular. Bu da suya H + iyonu vermesini zorlaştırır.halojenlerden elektronegatifliği en az olan Iyot H I bağında hidrojen atomuna en az çekimi uygular. Bu da suya H + iyonu vermesini kolaylaştırır. Dolayısıyla HF, HCl, HBr ve HI asitlerinden en kuvvetli olan HI, en zayıf olanı HF'dir. HI > HBr > HCl > HF Bu durumda aynı sıcaklıkta asitlik sabiti (K a ) en büyük olan HI, en küçük olan HF'dir. HF'in en zayıf asit olmasının başka bir sebebi de H 2 O molekülleri ile HF arasında hidrojen bağının oluşmasıdır. Hidrojen bağı oluşumu HF asitinin serbest H + derişiminin beklenenden az olmasına sebep olur. 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Açıklama Hidroksit Tipi Bazlar F, Cl, Br, I konjüge bazlarının bazlık kuvvetleri K a x K b = K su olduğundan F > Cl > Br > I şeklindedir. Metallerin OH iyonu ile yaptığı bileşikler bazdır. Bu bileşikler suda çözündüklerinde çözünen kısımlar tamamen iyonlarına ayrışırlar. Alkali metallerin (Li, Na,K...) ve toprak alkali metallerin (Be, Mg, Ca...) hidroksitleri bu grupta yer alırlar. LiOH(suda) $ Li + (suda) + OH (suda) Ca(OH) 2 (suda) $ Ca 2+ (suda) + 2OH (suda) Bu bazların kuvvetini belirleyen OH iyonlarının derişimidir. Eşit derişimlerdeki metalhidroksitlerinin değerlikleri aynı (suya verdikleri OH iyonu sayısı aynı) ise OH iyon derişimi büyük olan daha kuvvetli bazdır. Asit ve Bazların Kuvveti Genel ifade ile suda %100 iyonlaşan asit ve bazlar kuvvetlidir. Ancak bazı benzer yapıdaki asit ve bazların kuvvetleri sıralanırken bilinmesi gereken özel kurallar vardır. Şimdi bu durumları inceleyelim. Halojen Asitlerinin Kuvveti HX tipindeki halojen asitlerinde asit suya H + iyonunu ne kadar kolay verebiliyorsa asit o kadar kuvvetlidir. (X: Halojen atomunu göstermektedir.) Halojen asitlerinde (HX) halojenin elektronegatifliği azaldıkça hidrojen atomuna uygulayacağı çekim kuvveti azalacağından suya H + iyonunu daha kolay verir. Bu da asitin daha kuvvetli olduğunu gösterir. Sonuç: Halojen asitlerinden asitlik kuvveti H X bağınını kuvveti ile ters orantılıdır. Kimyasal bağ Elektronegatiflik Farkı H F 4,0 2,1 = 1,9 H Cl 3,0 2,1 = 0,9 H Br 2,8 2,1 = 0,7 H I 2,5 2,1 = 0,4 Elektronegatiflik farkı arttıkça bağ kuvveti artar Bağ kuvvetleri: H F > H Cl > H Br > H I Asitlik kuvvetleri: HI > HBr > HCl > HF'dir. Oksoasitlerin Asitlik Kuvveti Oksoasit: Yapısında oksijen bulunduran asitlere oksoasit denir. HBrO 2, HBrO 3 ve HBrO 4 gibi halojenlerin oksoasitlerinde merkez atom halojendir. Merkez atoma (halojene) bağlanan oksijen (O) atomlarının sayısı arttıkça merkez atomun (halojenin) yükseltgenme basamağı artar ve halojenle oksijen arasındaki bağ elektronlarını (Br O) daha fazla çeker. Böylece H O bağının polarlığı artar. Yani asit hidrojenini suya daha kolay verir. Bu da asitin kuvvetinin artmasına sebep olur. Asitlik kuvveti: HBrO 4 > HBrO 3 > HBrO 2 'dir. Eşlenik bazlarının kuvveti: BrO 2 > BrO 3 > BrO 4 'dir. 405

14 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Sonuç: Halojeni aynı olan oksoasitlerde oksijen sayısı arttıkça (merkez atomun yani halojenin yükseltgenme basamağı arttıkça) asitlik kuvveti artar. Merkez atomları farklı halojenler olan ve oksijen sayıları eşit olan oksoasitlerde halojenin elektronegatifliği arttıkça asitlik kuvveti artar. Halojenlerin elektronegatiflikleri; Cl(3,0) > Br(2,8) > I(2,5) olduğuna göre HClO, HBrO ve HIO asitlerinin kuvveti HCIO > HBrO > HIO'du. K a : 3, , Bu asitlerin eşlenik bazlarının kuvvetleri ise; IO > BrO > ClO 'dir. C B : Bazın derişimi MOH $ M + + OH C B C B C B MOH: Monoprotik baz Örnek C'ta 0,1M KOH çözeltisinin ph değerini hesaplayınız. KOH kuvvetil bir baz olduğunda sulu çözeltisinde tamamen iyonlaşır. Bu durumda [H + ] = C KOH = 0,1M olur. KOH(suda) $ K + (suda) + OH (suda) 0,1M? = 0,1M Sonuç: Merkez atomları farklı halojenler olan ve oksijen sayıları eşit oksoasitlerde halojenin elektronegatifliği arttıkça asitin kuvveti artar. [OH ] = 0,1M = 10 1 M poh = log10 1 poh = 1'dir. 25 C'ta tüm sulu çözeltilerde Kuvvetli Asit ve Baz Çözeltilerinde ph ve poh Saf suda H + iyonları derişimi OH iyonları derişimine eşit ve 25 C'ta 10 7 M'dir. Saf suya 25 C'ta kuvvetli asit olan HNO 3 bileşiğinden 1 mol ilave edip 1 litre çözeltisini hazırladığımızda çözünen HNO 3 'ün tamamı ayrışarak H + ve NO 3 iyonlarını oluşturur. Bu durumda çözeltide 1M H + ve 1M NO 3 iyonu bulunur. HNO 3 (suda) $ H + (suda) + NO 3 (suda) 1M 1M 1M ph + poh = 14 olduğundan ph + 1 = 14 ph = 13 bulunur. Örnek - 6 7,3 gram HCl ile 200 mililitre çözelti hazırlanıyor. Buna göre çözeltinin ph'ı kaçtır? Yanıt 13 Saf sudan gelen H + iyonlarının derişimi ( M), HNO 3 çözeltisinden gelen H + iyonları derişiminin (1M) yanında çok küçük olduğundan dikkate alınmaz. H + iyonları 1M alınarak işlem yapılır. Sonuç: Kuvvetli asit ve baz çözeltilerinin derişimleri yeterince büyük olduğu ve sudan gelen H + ve OH derişimlerinin ihmal edilebileceği varsayılarak ayrışma dengelerinin pratikte tamamen ürünlere kaydığı kabul edilir. İşlemler sadece kuvvetli asit ya da bazdan gelen H + ya da OH iyon derişimlerine göre yapılır. Bu durumda monoprotik asitler için [H + ] = C A 'dır. C A : Asitin derişimi HA $ H + + A C A C A C A HA: Monoprotik asit Monoprotik bazlarda [OH ] = C B 'dir. (HCl: 36,5 g/mol) İlk önce HCl bileşiğinin mol sayısı ve molar derişimi hesaplanır. m 7, 3 n = M n = 36, 5 & n = 02, molhcl çözünmüştür. A, M V n 02 mol HCl = MHCl = 02, & MHCl = 1 L ' dir. HCl kuvvetli asit olduğundan suda tamamen iyonlaşarak çözünür. Bu yüzden [H + ] = C HCl = 1M olur. HCl(suda) $ H + (suda) + Cl (suda) 0,1M? = 1M ph = log[h + ] ph = log1 ph = 0 olur. Yanıt 0 406

15 Örnek - 7 ph'ı 1 olan HNO 3 çözeltisinden 500 mililitre hazırlamak için kaç gram HNO 3 kullanılmalıdır? (HNO 3 : 63 g/mol) Çözeltinin ph'ı 1 olduğuna göre; ph = log[h + ] 1 = log[h + ] [H + ] = 10 1 M'dir. HNO 3 kuvvetli olduğundan suda tamamen iyonlaşır ve [H + ] = C HNO3 olur. HNO 3 (suda) $ H + (suda) + NO 3 (suda)? = 0,1M 0,1M n HNO 3 'ün kütlesini bulmak için önce M = V 'den mol sayısı bulunur. n n M = V 01, = 05, & n = 005, mol HNO 3 çözünmüştür. m n = M 'dan kütlesi hesaplanır. A, m 005 = 63 & m = 315, g HNO 3 çözünmüştür. Örnek - 8 Yanıt 3,15 ph'ı 5 olan 1000 mililitre HCl çözeltisinin aynı sıcaklıkta 900 mililitresi buharlaştırılıyor. HCl çözeltisinin ph'ı kaç olur? Zayıf Asit ve Zayıf Baz Çözeltilerinde ph poh Zayıf asit ve bazlar suda az miktarda iyonlaştıklarından çözünen asit ve bazın tamamı iyonlarına ayrışmaz. Bir kısmı moleküler halde kalır. Çözünme olayı denge ile sonuçlanır. Zayıf bir asit olan HX asiti suda çözündüğünde bir kısmı iyonlaşarak H + ve X iyonlarını oluştururken bir kısmı da HX molekülleri halinde çözünür. Bu durumda çözeltide H +, X ve HX olmak üzere 3 tür bulunur. Sudan gelen H + iyonları derişimi çok küçük olduğundan hesaplamalarda dikkate alınmaz. Derişimi C A olan zayıf HX asitinin iyonlarına ayrışan kısmına a molar dersek oluşan H + ve X iyonları da a molar olur. Dengeye ulaşan çözeltide HX derişimi (C A a) molar H + ve X derişimi ise a molar olur. HX(suda) m H + (suda) + X (suda) Başlangıç: C A Değişim: a +a +a Denge: C A a a a Ka = 6HX@ a2 Ka = CA a a = [ H+ ] = Ka. CA Çok küçük olduğundan İhmal edilir. bulunur. Aynı işlemleri monoprotik zayıf bir baz için yaptığımızda; [ OH ] = Kb. CB bağıntısı bulunur. Sonuç: Zayıf asit ve bazlarda ph ve poh hesabı denge ifadesi üzerinden yapılır. Monoprotik asitlerde; 6 = CA. Ka Monoprotik bazlarda; 6 = CB. Kb 'dır. C A : Asitin derişimi K a : Asitlik sabiti C B : Bazın derişimi K b : Bazlık sabiti 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Çözeltilere su eklenip (seyreltilip) su buharlaştırıldığında (deriştirildiğinde) M 1 V 1 = M 2 V 2 bağıntısından son derişim hesaplanır. Örnek - 9 ph = 5 [H + ] = 10 5 M'dir. V 1 = 1000 ml V 2 = 100 ml ph =? M 1 V 1 = M 2 V = M M 2 = 10 4 M [H + ] = 10 4 M ise ph = 4 olur Yanıt 4 C 2 H 5 NH 2 bazının bazlık sabiti 'tür. Buna göre 0,2M C 2 H 5 NH 2 çözeltisinin poh değeri kaçtır? C 2 H 5 NH 2 (suda) + H 2 O(s) m N 2 H 5 NH + 3 (suda) + OH (suda) denklemine göre C 2 H 5 NH 2 monoprotik (bir değerli) baz olduğundan; = CB. Kb' dr ı = 0, = 10 2M poh = log 10 2 & poh = 2' dir. Yanıt 2 407

16 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Örnek - 10 HCOOH asit çözeltisinin ph değeri 3'tür. Buna göre HCOOH çözeltisini molar derişimi kaçtır? (HCOOH için K a = 6, ) HCOOH(suda) + H 2 O(s) m HCOO (suda) +H 3 O + (suda) denklemine göre HCOOH monoprotik bir asittir. Bu durumda; 6H O+ = = CA. Ka ' dir. ph = 3 ise [H + ] = 10 3 M'dır. İyonlaşan miktar İyonlaşma yüzdesi = x 100 Toplam çözünen miktar 0,001 İyonlaşma yüzdesi = x 100 0,1 İyonlaşma yüzdesi = 1 İyonlaşma yüzdesi = %1'dir. (III. öncül yanlıştır.) Örnek - 12 Çözelti ph Yanıt A ^ 10 3 h 2 = _ C A. 6410,. 5 i 2 0,1M HX = C A. 6, ,1M HY 3 C A = 0,0156 M'dır. Örnek - 11 Yanıt 0,0156 0,1M HX asit çözeltisinde X iyonları derişimi 0,001M'dir. I. HX kuvvetli asittir II. Çözeltinin ph'ı 3'tür III. HX'in iyonlaşma yüzdesi %0,1'dir A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II HX çözeltisinde [X ] = [H + ] olduğundan [H + ] iyon derişimi 0,001M'dir. [H + ] C A olduğundan HX zayıf asittir. (I. öncül yanlıştır.) Dengede iyonlaşmıştır. HX(suda) m H + (suda) + X (suda) Başlangıç: 0,1M Değişim: 0,001M +0,001M +0,001M Denge: (0,1 0,001M) +0,001M +0,001M [H + ] = 10 3 ph = log10 3 ph = 3'tür. (II. öncül doğrudur.) Yukarıda 25 C'ta bulunan 0,1M HX ve 0,1M HY çözeltilerinin ph değerleri verilmiştir. I. HX kuvvetli, HY zayıf asittir II. HX'in iletkenliği HY'ninkinden fazladır III. 1'er litre HX ve HY çözeltilerinin tepkimeye girebilecekleri Na metalinin mol sayıları eşittir ifadelerinden hangileri doğudur? I. 0,1M HX çözeltisinde ph = 1 ise [H + ] = 0,1M dir. Monoprotik asit olan HX'de; C A = [H + ] olduğundan suda %100 iyonlaşmıştır. Kuvvetli asittir. 0,1M HY çözeltisinde ph = 3 ise [H + ] = 0001M dir. Monoprotik asit olan HY'de; C A [H + ] (C A > [H + ]) olduğunda suda %100 iyonlaşamamıştır. HY zayıf asittir. (I. öncül doğrudur.) II. HX'in toplam iyon derişimi HY'ninkinden fazla olduğundan HX'in iletkenliği daha fazladır. (II. öncül doğrudur.) HX $ H + + X 0,1M 0,1M 0,1M [İYON] = 0,2M HY m H + + Y 0,1M 0,001 0,001 0,001 0,1 0,001 0,001 0,001 [İYON] = 0,002M 408

17 III. Kimyasal hesaplamalarda asit ya da bazın kuvveti tepkimelerde harcanacak asit ve baz miktarlarını etkilemez. HX ve HY'nin değerlikleri, derişimleri ve hacimleri aynı olduğunda eşit miktarda Na metali ile tepkimeye girerler. (III. öncül doğrudur.) n n M = V 01, = 1 & n = 01, ' ermol HX ve HY Na + HX $ + NaX H2? = 0,1mol 0,1mol Na + HY $ + NaY H2? = 0,1mol 0,1mol Yanıt E Tuz çözeltilerinde ph ve poh (Hidroliz) Tuzlar suda çözündüklerinde (+) ve ( ) yüklü iyonlar oluştururlar. Tuz asidik ya da bazik ise tuzun iyonlarından zayıf asit ya da bazdan gelen iyonun su ile tepkime vererek denge oluşturmasına hidroliz denir. Bazik tuzlarda zayıf asitlerin anyonları su ile tepkimeye girerek bazik çözeltiler oluştururlar. CH 3 COONa tuzu, kuvvetli baz olan NaOH ile zayıf bir asit olan CH 3 COOH çözeltilerinin tepkimesinden oluşan bazik bir tuzdur. Bu tuz suda çözündüğünde; CH 3 COONa(suda) $ CH 3 COOH (suda) + Na + (suda) iyonlarını oluşturur. 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE Tampon Çözeltiler Zayıf bir asit ile bu asitin konjüge bazını içeren çözeltilere tampon çözeltiler denir. Benzer şekilde zayıf bir baz ile bu bazın konjüge asitini içeren çözeltilere tampon çözeltiler denir. CH 3 COOH çözeltisinde CH 3 COONa tuzunu çözerek, NH 3 çözeltisinde NH 4 Cl tuzunu çözerek tampon çözeltiler hazırlayabiliriz. Tampon çözeltilerin en önemli özelliği çözeltiye kuvvetli asit veya kuvvetli baz ilave edilince ortamın ph'ının fazla değişmemesidir. Örneğin CH 3 COOH ile CH 3 COONa çözeltilerinden oluşan bir tampon çözeltiye az miktarda kuvvetli asit eklendiğinde asitten gelen H 3 O + iyonunun; CH 3 COO (suda) + H 3 O + (suda) m CH 3 COO(suda) + H 2 O(s) tepkimesine göre büyük bir kısmı tüketilir. Bu durum ortamda H + iyon derişiminin değişimini minimum seviyede tuttuğundan çözeltinin ph'ı çok az değişir. Aynı çözeltiye az miktarda kuvvetli baz eklendiğinde bazdan gelen OH iyonlarının Bu iyonlardan zayıf asitin anyonu olan CH 3 COO su ile tepkimeye girerek baz çözeltisi oluştururlar ve hidroliz dengesi kurarlar. CH 3 COO (suda) + H 2 O(s) m CH 3 COOH(suda) + OH (suda) Asidik tuzlarda da benzer şeklde zayıf bazın katyonu ile su tepkimeye girerek asit çözeltisi oluştururlar ve hidroliz dengesi kurarlar. NH 4 Cl, NH 3 zayıf bazı ile HCl kuvvetli asitinden oluşan asidik bir tuzdur. Bu tuz suda çözündüğünde; NH 4 Cl(suda) $ NH + 4 (suda) + Cl (suda) iyonlarını oluşturur Bu iyonlardan zayıf bazın katyonu olan NH + 4 su ile tepkimeye girerek asit çözeltisi oluşturur ve hidroliz dengesi kurar. NH + 4 (suda) + H 2 O(s) m NH 3 (suda) +H 3 O+ (suda) Kuvvetli asitlerle kuvvetli bazlardan oluşan nötr tuzların iyonları su ile tepkimeye giremezler. (Hidrolize uğramazlar) Çapı küçük, yükü büyük olan Al 3+ ve Fe 3+ gibi katyonlar su ile etkileştiklerinde bir miktar H 3 O + iyonu oluşturduklarından asidik özellik gösterirler. Fe 3+ (suda) + 2H 2 O(s) m Fe(OH) 2+ (suda) + H 3 O + (suda) CH 3 COOH(suda) + OH (suda) m CH 3 COO (suda) + H 2 O(s) tepkimesine göre büyük bir kısmı tüketilir. Bu durumda ortamda H + iyon derişimini değişimini minimum seviyede tuttuğundan ph'ı çok az değişir. Asit ve baz ilavesi ile ph değerlerinin çok az değişmesinden dolayı tampon çözeltiler biyokimyasal tepkimeler için çok önemlidirler. Canlıların yapısındaki ph değişimleri çok önemli sonuçlar doğurabilir. Bunu önlemek için canlı organizmalar doğal olarak tamponlanmıştır. Örneğin insan kanının plazmasında H 2 CO 3 zayıf asiti ile bu asitin konjüge bazı olan HCO 3 bir tampon çözelti oluşturarak kanın ph değerinin 7,4 civarında kalmasını sağlarlar. Tampon çözeltiler ayrıca gıda sanayisinde, tıpta ve bir çok endüstriyel alanda kullanılır. Sonuç: Kuvvetil asit ve zayıf bazların oluşturduğu tuzlar katyonlarının hidrolizi ile asidik çözelti oluşturduklarından asidik özellik gösterirler. Zayıf asit ile kuvvetli bazların oluşturduğu tuzlar anyonlarının hidrolizi ile bazik çözeltiler oluşturduklarından bazik özellik gösterirler. Kuvvetli asit ile kuvvetli bazların oluşturdukları nötr tuzlar hidrolize uğramazlar. 409

18 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE A. Aşağıdaki cümleleri doğru ise (D) yanlış ise (Y) yazarak sınıflandırınız 1. Lowry - Brønsted'e göre proton veren madde bazdır. 2. H 2 CO 3 (suda) + H 2 O(s) m HCO 3 (suda) + H 3 O+ (suda) tepkimesinde H 2 CO 3 ve H 3 O + asit türüdür. 3. Arrhenius'a göre sulu çözeltilerine H + iyonu verebilen maddeler bazdır. Bölüm Kavrama Soruları - II B. Aşağıda verilen tepkimelerde konjuge asit - baz çiftlerine belirleyiniz. 1. CN (suda) + H 2 O(s) m HCN(suda) + OH (suda) 2. CH 3 NH 2 (suda) + H 2 O(s) m CH 3 NH + 3 (suda) + OH (suda) 3. HCOOH(suda) + H 2 O(s) m HCOO (suda) + H 3 O + (suda) 4. H 2 CO 3 (suda) + H 2 O(s) m HCO 3 (suda) + H 3 O+ (suda) 4. Suda tamamen iyonlaşan asit ve bazlar kuvvetlidir. 5. Zayıf asit ve bazların suda ayrışmaları denge ile sonuçlanır. 6. Asitlik sabiti (K a ) sadece sıcaklıkla değişir. C. Aşağıda verilen denklemleri tamamlayınız. 1. HCIO(suda) + H 2 O(s) $ 7. Zayıf bir asit seyreltilirse iyonlaşma yüzdesi artar. 8. Zayıf bir bazın sabit sıcaklıkta derişimi artılırsa iyonlaşma sabiti de artar. 9. Sıcaklık artışı zayıf asitlerin ayrışma oranlarını artırır. 2. NH 3 (suda) + H 2 O(s) $ 3. NH + 4 (suda) + H 2 O(s) $ 4. HCOO (suda) + H 2 O(s) $ C'ta HX asitinin asitlik sabiti ise eşlenik bazı olan X iyonunun bazlık sabiti 10 4 'tür. 11. Aynı ortamda HF asitinin kuvveti HBr asitinin kuvvetinden fazladır. ( 9 F, 35 Br) D. Aşağıdaki asit gruplarının kuvvetlerini kendi içinde sıralayınız. 1. HCIO, HIO, HBrO, ( 17 Cl, 35 Br, 53 I) HClO, HClO 2, HClO 3 asitlerinin kuvvetleri HCIO > HCIO 2 > HCO 3 'tür. 13. Zayıf bir baz ile bu bazın konjuge asitini içeren çözelti tampon çözeltidir. 14. Asidik ve bazik tuzlar hidrolize uğrarken nötr tuzlar hidroliz olmazlar. 15. CH 3 COONa tuz çözeltisinde CH 3 COO anyonu baz özelliği gösterir. (CH 3 COOH: Zayıf asit, NaOH: Kuvvetli bazdır.) 2. HI, HBr, HF ( 9 F, 35 Br, 53 I) 3. HIO 2, HIO 3, HIO 4 A. 1. Y 2. D 3. Y 4. D 5. D 6. D 7. D 8. Y 9. Y 10. D 11. Y 12. Y 13. D 14. D 15. D B. 1. CN ile HCN, H 2 O ile OH 2. CH 3 NH 2 ile CH 3 NH + 3, H 2 O ile OH 3. HCOOH ile HCOO, H 2 O ile H 3 O + 4. H 2 CO 3 ile HCO 3, H 2 O ile H 3 O+ C. 1. ClO + H 3 O + 2. NH OH 3. NH 3 + H 3 O + 4. HCOOH + OH D. 1. HCIO > HBrO > HIO 2. HI > HBr > HF 3. HIO 4 > HIO 3 > HIO 2

19 1. HPO 2 4 (suda) + H 2O(s) m PO3 4 (suda) + H 3 O+ (suda) Yukarıdaki tepkimede konjuge asit - baz çiftlerini bulunuz. 2. 2M HX çözeltisinde H + iyonları derişimi M'dir. Buna göre HX asitinin iyonlaşma yüzdesi kaçtır? Uygulama Soruları - II 5. Zayıf bir asit olan HX asitin 0,2M'lik çözeltisinin ph değeri 3 ise asitlik sabiti (K a ) ve iyonlaşma yüzdesi kaçtır? 6. 0,0001M HNO 3 çözeltisinin ph değeri kaçtır? 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE 3. Çözelti 25 C'ta İyonlaşma yüzdesi HX 0,1 HY 2 Derişimleri eşit olan HX ve HY için; I. HY, HX'den kuvvetli asittir. II. 25 C'ta HX asitinin asitlik sabiti HY asitinin asitlik sabitinden büyüktür III. 25 C'ta HX çözeltisinin iletkenliği HY çözeltisini iletkenliğinden fazladır 'ta 1,6 gram NaOH ile hazırlanan 40 litre çözeltinin ph değeri kaçtır? (NaOH: 40 g/mol) 8. ph'ı 0 olan kuvvetli HA asit çözeltisinin 200 mililitresinde 16,2 gram HX bulunmaktadır. Buna göre X'i mol kütlesi kaçtır? (H: 1) 4. t C'taki 0,1M NH 3 çözeltisi için; I. İyonlaşma yüzdesi %2'dir II. [H + ] = M'dir III. [OH ] = M'dir ifadelerinden hangileri kesinlikle doğrudur? (NH 3 için t C'ta K b = ) 9. HX ve HY asitlerinin aynı koşullarda eşit derişimli sulu çözeltilerinde iyonlaşma yüzdeleri sırasıyla %1 ve %2'dir. I. HX kuvvetli asit, HY zayıf asittir II. HX'in asitlik sabiti HY'nin asitlik sabitinden büyüktür III. HX'in ph değeri HY'nin ph değerinden büyüktür 1. HPO 2 4 ile PO3 4, H 2 O ile H 3 O+ 2. 0,2 3. Yalnız I 4. Yalnız III 5. Ka = , %0, Yalnız III 411

20 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE 10. ph'ı 0 olan HX çözeltisi ile ilgili; I. Kuvvetil asittir II. [H + ] = 1M'dir III. [OH ] = M'dir ifadelerinden hangileri kesinlikle doğrudur? 11. A(suda) + H 2 O(s) m AH + (suda) + OH (suda) tepkimesi dengededir. I. Sıcaklığı artırma II. Sabit sıcaklıkta saf su ekleme III. Sabit sıcaklıkta çözeltiden CO 2 gazı geçirme işlemleri ayrı ayrı uygulandığında A bazının iyonlaşma yüzdesi nasıl değişir? 14. I. HClO için K a = 3, II. HNO 2 için K a = 4, III. CH 3 COOH için K a = 1, Aynı ortamda bulunan yukarıdaki asitlerin asitlik kuvvetlerini karşılaştırınız. 15. NH 4 Cl tuzunu 25 C'taki sulu çözeltisinin ph değeri 7'den küçüktür. I. NH 4 Cl asidik tuzdur II. NH + 4 katyonu bazik özelliktedir III. NH + 4 katyonu su ile etkileşerek hidroliz dengesi kurar C'ta HA asitinin asitlik sabiti (K a ) 'dur. I. HA'nın suda çözünme denklemi; HA(suda) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + A (suda) şeklindedir II. HA asitinin eşlenik bazı olan A iyonunun bazlık sabiti 2, 'dir III. A 'nin suda çözünme denklemi A (suda) + H 2 O(s) m HA(suda) + OH (suda) şeklindedir 16. I. 0,1M HX kuvvetli asiti II. 0,1M HY zayıf asiti III. 0,0001M MOH kuvvetli bazı Yukarıda verilen asit ve bazların aynı sıcaklıkta ph değerlerini kıyaslayınız. 17. NaCN tuzu ile ilgili; I. CN anyonu baziktir. II. Hidrolize uğrar. III. 25 C'taki sulu çözeltisinin ph'ı 7'dir. (HCN: Zayıf asit, NaOH: Kuvvetli bazdır.) 13. 0,2M HBrO ve 0,2M HClO asit çözeltileri için; I. İyonlaşma yüzdeleri eşittir II. HClO çözeltisinin iletkenliği HBrO çözeltisinin iletkenliğinden fazladır III. HClO asitinin asitlik sabiti HBrO asitinin asitlik sabitinden büyüktür ( 17 Cl, 35 Br) 18. Dengedeki NH 3 çözeltisine sabit sıcaklıkta NH 4 Cl tuzu eklenip çözülürse; I. Tampon çözelti oluşur II. NH + 4 iyonları derişimi artar III. NH 3 bazının iyonlaşma sabitinin değeri değişmez Yalnız II 11. I. azalır, II. artar, III. artar 12. I, II ve III 13. II ve III 14. II > III > I 15. I ve III 16. III > II > I 17. I ve II 18. I, II ve III

21 TEST - TEST HF(g) + H 2 O(s) m H 3 O + (suda) + F (suda) tepkimesinde Brønsted - Lowry'e göre; I. HF proton vermiştir II. H 2 O proton almıştır III. F proton vermiştir A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) I, II ve III Asit ve Bazların Ayrışma Dengeleri - I NH 3 + H 2 O m NH OH 2. HCN + H 2 O m CN + H 3 O + Sulu ortamda gerçekleşen yukarıdaki tepkimeler dikkate alındığında; I. H 2 O amfoter bileşiktir II. 2. tepkimede CN proton bağlayıcı olarak davranır III. 1. tepkimede NH 3 'ün konjuge asiti OH dir ifadelerinden hangileri yanlıştır? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE D) I ve III E) II ve III 2. NH 3 (g) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda) + OH (suda) Yukarıdaki tepkimede; I. Asit türleri H 2 O ve NH + 4 dir II. H 2 O ve OH konjuge asit baz çiftidir III. NH 3 proton almıştır 5. X 2 O 3 (k) + 6HCl(suda) $ 2XCl 3 (suda) + 3H 2 O(s) X 2 O 3 (k) + 6NaOH(suda) + 2Na 3 XO 3 (suda) + 3H 2 O(s) Yukarıdaki tepkimelere göre; I. X 2 O 3 amfoter bileşiktir II. X'in bileşiklerinde yükseltgenme basamağı (3+)'tür III. X katı halde elektriği iletir A) Yalnız II B) I ve II C) I ve III H 2 CO 3 (suda) + H 2 O(s) m HCO 3 (suda) + H 3 O+ (suda) 2. HCO 3 (suda) + H 2O(s) m CO2 3 (suda) + H 3 O+ (suda) Yukarıda verilen tepkimeler için aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A) 1. tepkimede H 2 O asit özelliği gösterir. B) 1. tepkimede HCO 3 baz özelliği gösterir. C) 2. tepkimede HCO 3 asit özeliği gösterir. D) 1. tepkimede H 2 CO 3 ile HCO 3 konjuge asit-baz çiftidir. E) 2. tepkimede H 2 O ile H 3 O + konjuge asit-baz çiftidir. 6. Zayıf asitlerle ilgili; I. Suda %100 iyonlarına ayrışarak çözünürler II. Asitlik sabitleri ne kadar büyükse ayrışma oranları da o kadar büyüktür III. Derişimleri arttıkça ayrışma oranları düşer ifadelerinden hangileri yanlıştır? 413

22 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE 7. NH 3 (suda) + H 2 O(s) m NH + 4 (suda)+ OH (suda) Yukarıda çözünme denklemi verilen NH 3 için; I. Zayıf bir bazdır II. Ayrışma sabiti (K b ) 6NH+ 4@. Kb = 6NH bağıntısından hesaplanır 3@ III. Sulu çözeltisi ele kayganlık hissi verir A) Yalnız II B) I ve II C) I ve III 10. Baz K b C 2 H 5 NH 2 4, NH 3 1, Yukarıda etil amin (C 2 H 5 NH 2 ) ve amonyağın (NH 3 ) bazlık sabitleri verilmiştir. Buna göre eşit derişimli NH 3 ve C 2 H 5 NH 2 çözeltileri için; I. NH 3 'ün ayrışma oranı C 2 H 5 NH 2 'kinden yüksektir II. C 2 H 5 NH 2 'de OH iyonları derişimi NH 3 'ünkinden fazladır III. C 2 H 5 NH 2 çözeltisinin elektrik iletkenliği NH 3 çözeltisininkinden yüksektir. 8. Asit K a A) Yalnız II B) I ve II C) I ve III I. HIO 3 1, II. HNO 2 7, III. HF 6, Yukarıda bazı asitlerin ayrışma sabitleri (K a ) verilmiştir. Eşit derişimli HIO 3, HNO 2 ve HF çözeltilerinde bulununan H + iyon derişimleri arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? A) I > II > III B) I > III > II C) III > II > I D) III > I > II E) II > I > III 11. Aynı sıcaklıktaki HX ve HY asitlerinin derişimleri ve iyonlaşma sabitlerinin değerleri bilinmektedir. Bu bilgilerden yararlanılarak HX ve HY asitlerinin; I. Kuvvetleri II. Ayrışma oranları III. H + iyon derişimleri niceliklerinden hangileri kıyaslanabilir? A) Yalnız II B) I ve II C) I ve III 9. HF(suda) m H + (suda) + F (suda) + ısı Zayıf bir asit olan HF'in suda çözünme denklemi yukarıda verilmiştir. I. Sıcaklığı artırmak II. Sabit sıcaklıkta saf su eklemek III. Sabit sıcaklıkta çözeltiden NH 3 gazı geçirmek işlemlerinden hangileri ayrı ayrı yapılırsa HF'in iyonlaşma yüzdesi artar? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) II ve III E) I ve II 12. Zayıf bir baz olan NH 3 'ün sulu çözeltisine sabit sıcaklıkta bir miktar saf su katılırsa aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlış olur? A) OH iyonları derişimi azalır. B) H + iyonları derişimi artar. C) İyonlaşma sabitinin değeri değişmez. D) ph değeri artar. E) İyonlaşma yüzdesi artar C 2. E 3. A 4. C 5. E 6. A 7. E 8. A 9. D 10. D 11. E 12. D

23 TEST - TEST HF ve HI asitleri ile ilgili; I. Aynı sıcaklıkta HF'in asitlik sabiti HI'nın asitlik sabitinden büyüktür II. Eşit derişimli sulu çözeltilerinin elektrik iletkenlikleri aynıdır III. Eşit derişimli çözeltilerinin iyonlaşma oranları HI > HF dir ( 9 F, 53 I) A) Yalnız II B) Yalnız III C) I ve II Asit ve Bazların Ayrışma Dengeleri - II C'ta HA(suda) + H 2 O(s) m A (suda) + H 3 O + (suda) denklemine göre ayrışan HA asitinin asitlik sabiti dir. I. A nin bazlık sabiti 'dur II. A nin suda çözünme denklemi A (suda) + H 2 O(s) m HA(suda) + OH (suda) şeklindedir. III. HA zayıf bir asittir 6. ÜNİTE: TEPKİMELERDE HIZ ve DENGE 2. Aynı sıcaklıkta eşit derişimli HClO 2, HClO 3 ve HClO 4 çözeltilerinde OH iyonlarının derişimleri arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? A) HClO 2 > HClO 3 > HClO 4 B) HClO 2 > HClO 4 > HClO 3 C) HClO 4 > HClO 3 > HClO 2 D) HClO 4 > HClO 2 > HClO 3 E) HClO 3 > HClO 4 > HClO C'ta HX asitinin iyonlaşma sabiti (K a )10 6 'dır. Buna göre 1M'lik HX çözeltisi için; I. Ayrışma oranı %1'dir II. [H + ] = 10 3 M'dir III. X nin bazlık sabiti (K b ) 10 9 'dur ifadelerinden hangileri yanlıştır? A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) I ve III E) II ve III 3. Aynı ortamdaki eşit derişimli HOCl ve HOBr asitleri için; I. Konjuge bazlarının kuvveti; OBr > OCl dir II. Asitlik sabitleri HOCl > HOBr dir III. H + iyon derişimleri HOCl > HOBr dir ( 17 Cl 35 Br) A) Yalnız II B) I ve II C) I ve III C'ta HX'in iyonlaşma yüzdesi %5'dir. 25 C'ta 2M HX çözeltisi için; I. [H + ] = 0,1'dir II. Asitlik sabiti 10 2' dir III. Aynı sıcaklıkta saf su eklenerek hacmi 2 katına çıkarılırsa derişimi 1M olur 415