KARIŞIMLAR. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 1

Transkript

1 KARIŞIMLAR ÇÖZÜCÜLER ve ÇÖZELTĠLER Bir maddenin, başka bir madde içerisinde gözle görülemeyecek kadar küçük tanecikler halinde dağılarak, her yerinde aynı özelliği taşıyan karışım oluşturması olayına çözünme denir. Bir çözeltide, genellikle miktarı fazla olan bileşene çözücü (çözen), miktarı az olan bileşene ise çözünen denir.bazı karışımlarda karışımı oluşturan maddeler birbiri içerisinde karışımın her noktasına eşit oranda(homojen) dağılmıştır. Çözen ve çözünenin oluşturduğu bu tür homojen karışımlara çözelti adı verilir. Çözünme olayında, maddenin homojen bir karışım oluşturacak biçimde karışması sözkonusudur. Bu durumda çözünenin katı ve çözücünün sıvı olması gerekmez. Maddenin katı, sıvı ve gaz halleri değişik şekillerde bir araya gelerek çözelti oluşturabilirler. Öyleyse katı-katı, sıvı-sıvı, gaz-gaz, katı-sıvı, gaz-sıvı homojen karışımlarına çözelti diyebiliriz. Kimyasal tepkimelerin pek çoğu sıvı çözelti ortamında yürüdüğünden, en çok kullanılan çözeltiler sıvı çözeltilerdir. Katı-katı çözeltilerine örnek olarak metal alaşımları verilebilir. Örneğin, kalayın bakır içerisinde çözünmesiyle bronz oluşur. Sıvı sıvı çözeltilerine örnek olarak alkol ile su karışımını verebiliriz. Alkol ve su birbiri içerisinde her oranda karışabilirler. Gaz-gaz çözeltilerine örnek olarak yanda görüldüğü gibi O 2 ve Ar gazları karışımı verilebilir. Ayrı kaplarda bulunan gazlar aynı kaba konulurlarsa homojen bir karışım oluştururlar. Oda koşullarında sıvı halde bulunan cıvanın gümüş katısı içerisinde çözünmesiyle oluşan amalgam (diş dolgusu) sıvıkatı çözeltisine örnek olarak verilebilir. Gaz-sıvı çözeltilerine örnek olarak, karbondioksit gazının su içerisinde çözünmesiyle hazırlanan karbonatlı su (gazoz, kola vb.) verilebilir. Bütün gaz karışımları birer çözeltidir; çünkü gaz gaz karışımlarının tamamı homojendir. Karışımlar oluşturulurken çözeltiyi oluşturacak bileşenlerin kütlereleri toplamı, karışımın kütlesine eşit olur. Ancak karıştırma işlemi sırasında bileşenlerin hacimleri toplamı oluşan karışımın hacmine eşit olmaz. Bunu yandaki örnekle daha kolay anlayabiliriz. Pinpon topları ve bilyeler farklı kaplardayken, aynı kap içerisinde karıştırılıyorlar. Oluşan karışımın kütlesi, bilyelerin ve pinpon toplarının kütleleri toplamına eşit olur. Ancak oluşan karışımda bilyeler, pinpon topları arasındaki boşluklara yerleşebildiği Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 1

2 için karışımın toplam hacmi, bilyelerin ve pinpon toplarının hacimlerinin toplamına eşit olmaz.yandaki şekilde ayrı kaplarda bulunan 50 ml etanol ve 50 ml su, ayrı bir kapta karıştırıldığında toplam hacim 100 ml'den az olmaktadır. Bir miktar şekeri suya atıp karıştırdığımızda, şeker suda çözünür. Şekerli su adını verdiğimiz bu karışımda, fazla miktarda bulunan bileşene (suya) çözücü ya da çözen, karışımda az bulunan bileşene (şeker) çözünen adı verilir. Çözünme olayı, bir katının bir sıvıda çözünmesi ile gerçekleşebileceği gibi, katı, sıvı ya da gazların birbiri içinde çözünmesiyle de gerçekleşebilir. Örneğin, kalayın bakır içerisinde çözünmesiyle bronz, civanın gümüş içerisinde çözünmesiyle amalgam (diş dolgusu), asetik asitin su içerisinde çözünmesiyle sirke, karbondioksitin su içinde çözünmesiyle karbonatlı su(gazoz) çözeltisi elde edilir. Tablo. Çözücü ve çözünenin fiziksel hallerine göre çözelti türleri Çözeltinin Fiziksel Hali Çözelti Örneği Çözücü ve Fiziksel Hali Çözünen ve Fiziksel Hali Pirinç Bakır - Katı Çinko - Katı KATI Bronz Bakır - Katı Kalay ve kurşun karışımı - Katı Kolonya Su - Sıvı Etil alkol - Sıvı SIVI Şekerli Su Su - Sıvı Şeker - Katı GAZ Hava Azot - Gaz Oksijen - Gaz Çözeltiler oluşurken çözücü ve çözünen molekülleri bir araya gelir. Bunların molekülleri arasında oluşan itme ve çekme kuvvetleri sonucunda çözünenin tanecikleri ayrılabiliyorsa, çözünen, moleküllerine veya iyonlarına ayrılır. Çözücü molekülleri arasına çözünen taneciklerinin homojen dağılmasına çözünme denir. Şeker, alkol, üre, N 2 ve O 2 gibi maddeler suda çözündüklerinde sadece moleküllerine ayrışırlar ve iyon oluşturmazlar. Bu tür çözünmelere moleküler çözünme denir. Çözünme sonucunda suyun iletkenliğinde değişme olmaz. Asit, baz ve tuzların sudaki çözeltilerinde ise çözünen maddeler iyonlarına ayrışırlar. Bu durumda, çözelti elektriği iletebilir. Asitler, bazlar ve tuzların sudaki çözünmelerine iyonik çözünme denir. Metallerde elektriği serbest hareket edebilen elektronlar iletirken, sulu çözeltilerde elektriği iyonlar iletir. İyonik çözünmeye iyonlaşma denir. İyonlaşma ile çözünme farklıdır. Şeker suda çok iyi çözünmesine rağmen iyonlaşmaz. AgCl ise suda çok az çözünür fakat iyonlaşır. Çözünme sonunda su molekülleri arasına karışan moleküller ve iyonlar su molekülleri tarafından sarılır. Buna hidratlaşma denir. Çözünme ve erime olayları genellikle birbiriyle karıştırılır. Örneğin günlük yaşamımızda çay içinde çözünen şekeri eridi olarak tanımlayabiliyoruz. Gerçekte, şekerin suda çözünmesi söz konusudur. Aynı şekilde tuzun su ile karıştırılması durumunda, tuzun suda erimesi değil çözünmesi söz konusudur. Tuzun eriyebilmesi için ısıtılması ve erime sıcaklığı olan Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 2

3 801 o C'ye ulaşması gerekir. Erimede madde katı halden sıvı hale geçerken, çözünmede maddeler birbiri içerisinde homojen olarak dağılmaktadırlar. Yandaki şekilde erime ve çözünme olayları arasındaki fark görülmektedir. Sıvı Çözeltilerde Çözücü ile Çözünen Arasındaki EtkileĢim Apolar moleküller arasındaki çekim kuvvetleri yalnızca London kuvvetleridir. London kuvvetleri, çekirdek etrafındaki elektron bulutlarının herhangi bir anda simetrik olmaması durumunda ortaya çıkar. Dipol-dipol etkileşimi; su, kloroform,etil alkol gibi polar sıvılarda ve polar moleküllü katılarda görülür. Polar sıvıların birbiri içinde çözünmeleri moleküllerin bu şekilde etkileşmeleriyle ortaya çıkar. Yukarıdaki şekilde heptan ve pentan apolardır. Aralarındaki çekim kuvvetleri yalnızca London kuvvetleridir. Aseton ve klor molekülleri polar yapıya sahiptirler ve aralarında dipol-dipol etkileşimi vardır. Polar moleküller yukarıda görüldüğü gibi aynı molekül eksenli olarak birbirleriyle etkileşebildikleri gibi paralel molekül eksenli olarak da etkileşebilirler. Dipoldipol etkileşimi iyon dipol etkileşiminden daha zayıftır. Polar moleküller arsındaki dipol-dipol kuvvetleri London kuvvetlerinden daha güçlüdür. Bazı moleküller arasında ise hidrojen bağlarından dolayı moleküller arasında daha güçlü çekim kuvvetleri ortaya çıkabilir. Polar moleküllerin su ile karışma isteği çok yüksektir. Örneğin etanol su ile her oranda rahatlıkla karışabilir. Çünkü aralarında hidrojen bağları oluşturarak çözünürler. Yanda su ve etanol molekülleri arasında hidrojen bağı oluşumu gösterilmiştir. Apolar ve polar sıvı maddeler genellikle birbirleri ile karışmazlar. Polar bir maddenin kendi tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri, apolar maddenin tanecikleriyle oluşan çekim kuvvetlerinden çok fazladır. Bu durumda polar moleküller birbirini daha çok çekecek ve apolar moleküllerle olan çekim kuvvetlerini tercih etmeyecekleri için iki madde birbiri içerisinde çözünmeyecektir. Oluşan karışımda aynı tür tanecikler birarada durmaya çalışacakları için, yoğunluğu fazla olan madde kap içerisinde dibe inecek ve diğer sıvı üstte kalacaktır. Böylece iki ayrı bileşenli iki saf faz içeren bir sistem elde edilmiş olur. İkisi de polar, ya da ikisi de apolar olan sıvılar birbiriyle karıştırıldığında yapilarindaki uyum nedeniyle birbiri içerisinde çözüneceklerdir. Örneğin, apolar yapıya sahip iyot, apolar CCl 4 içerisinde kolayca çözünür. Katı iyotta moleküller arası çekim kuvveti, sıvı CCl 4 molekülleri arasındaki çekim kuvvetine oldukça yakındır. Bu durumda iyot molekülleri ile CCl 4 molekülleri birbiri içerisinde dağılabilecek ve çözünme gerçekleşmiş olacaktır. Genellikle polar maddeler polar çözücülerde, apolar maddeler de apolar çözücülerde çözünür. Elmastaki karbon atomları birbirine güçlü kovalent bağlarla bağlanmış düzgün dörtyüzlülerden oluşmuş kristal yapıya sahip bir maddedir. Atomlar arasındaki bağların çok güçlü olması nedeniyle elmas gibi ağ örgülü katılar hemen hemen hiçbir çözücüde çözünmezler. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 3

4 Polar sıvılar, çoğu iyonik ve polar kovalent bileşikler için çözücü özelliğe sahiptir. Su iyi bir polar çözücüdür. Maddelerin su içerisinde çözünmeleri sırasında, iyonik maddelerin iyonları, polar kovalent maddelerin ise dipolleri, polar su moleküllerinin dipolleri tarafından elektrostatik olarak çekilir. Pozitif iyon veya dipolün pozitif ucu, su molekülünün negatif ucunu çekerken, negatif iyon veya dipolün negatif ucu ise su molekülünün pozitif ucu tarafından çekilir. Böylece iyonik ve polar kovalent kristalden tanecikler uzaklaşarak çözeltiye geçerler. İyon-dipol ve dipol-dipol etkileşimleri oldukça güçlü etkileşimlerdir. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 4

5 NaCl kristalindeki Na + iyonu, Cl - iyonları tarafından her yöne eşit ölçüde çekilmektedir. Aynı şekilde herbir Cl - iyonu da Na + iyonu tarafından her yöne eşit kuvvetle çekilmektedir. Yüzeydeki iyonlarda ise elektrostatik çekim kuvvetleri denkliği yoktur. Su molekülleri, bu yüzey iyonlarından Na + iyonlarını eksi uçlarıyla, eksi olan Cl - iyonlarını da artı uçlarıyla çekerek katı fazdan çözeltiye taşır. Böylece iyon-dipol etkileşmesi, iyonları kristal yüzeyinden uzaklaştırarak çözeltiye geçirir. Çözünen iyonların su molekülleri ile çevrilmesi sonucunda oluşan çözünmeye hidratlaģma(hidratasyon) adı verilir. Çözeltideki tüm iyonlar hidratlaşmış haldedir. Eğer su yerine başka bir çözücü tercih edilirse, çözünmeye hidratlaşma yerine solvatasyon adı verilir. Çözünme Entalpisi Bir çözelti oluşumu sırasında çözücü ve çözünen tanecikler arasında etkileşim kuvvetleri ortaya çıkacağından enerji değişimi de kaçınılmazdır. Bir çözelti oluşumu üç basamakta gerçekleşir. 1. Çözücü moleküllerinin ayrılması 2. Çözünen moleküllerin ayrılması 3. Çözücü ve çözünen moleküllerinin karışması Birinci ve ikinci basamakta çözücü ve çözünen moleküllerinin birbirinden ayrılabilmesi için bir miktar enerji gerekir. Bu nedenle ayrılma işlemleri endotermiktir(ısı alan). Bu bölümde ayrılma için gerekli olan enerjiler ile gösterilecektir. Üçüncü basamakta çözücü ve çözünen molekülleri karışır. Bu basamak endotermik(ısı alan) veya ekzotermik(ısı veren) olabilir. Çözeltinin ısısını ile gösterirsek, çözelti ısısı bu üç basamağın ısıları toplamına eşittir. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 5

6 Çözelti ısısı = + + şeklinde hesaplanır. Eğer moleküller arası çekim kuvvetleri yaklaģık aynı ise moleküller geliģigüzel karıģır. Bunun sonucunda homojen karıģımlar oluģur. Bu tip çözeltilerin özellikleri genellikle saf bileģenlerin özelliklerine bakılarak belirlenebilir. Böyle çözeltilere ideal çözelti adı verilir. Çözünme ısısı sıfır olan çözeltiler ideal çözelti olarak adlandırılırlar. Şekil. İdeal Çözeltilerde çözünme entalpisi sıfırdır. Eğer çözünen ile çözücü tanecikleri arasındaki etkileşim, çözünen ve çözücünün kendi tanecikleri arasındaki etkileşimden daha kuvvetli ise çözünme işlemi ekzotermik olarak gerçekleşir. Eğer çözünen çözücü etkileşimi, çözünen ve çözücünün tanecikleri arasındaki etkileşimden daha zayıf ise çözünme işlemi endotermik olarak gerçekleşir. Ekzotermik olaylarda değeri negatif, endotermik olaylarda ise pozitiftir. Çözelti oluşumu iki etken tarafından yürütülür. 1. Çözünme aşamalarındaki enerji değişimi 2. Çözünmedeki düzensizlik eğilimi Bütün sistemler kararlı hale gelmek için en düşük enerji seviyesinde bulunmak ve en düzensiz yapıya ulaşmak ister. Kendiliğinden gerçekleşen çözünmelerde genellikle enerji açığa çıkar. Bu tür çözünmelerde sistem enerjisini azaltır. İyonik katıların suda çözünmeleri genellikle istemlidir. Bir madde, bir çözücüde çözündüğünde ortamla ısı alışverişi olur. Bu ısıya çözünme ısısı denir. Çözeltideki ısı bazı bağların kopması, bazı kimyasal bağların ise oluşması sonucunda Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 6

7 değişir. CO 2 gazının şekerli su içerisinde çözünmesi sırasında CO 2 moleküllerinin enerji seviyesi azalır. Gazlar sıvılarda çözünürken genellikle ısı açığa çıkar. Başka bir deyişle gazların suda çözünmesi olayı ekzotermiktir. Gaz moleküllerini birbirinden ayırmak için fazladan enerji gerekmediğinden gaz moleküllerinin solvatasyon ısısı yeterli olmaktadır. Bunun sonucunda gazların sıvılardaki çözünürlüğü daima ısı veren olur. Bir metal tuzunun su içinde çözünmesi ısı alan ya da ısı veren şeklinde gerçekleşebilir. Çözünen maddeyi oluşturan kristalleri bir arada tutan bağ enerjisine eşit miktarda enerji, çözünme için gereklidir. İyonik kristalin iyonlardan oluşması sırasında verdiği bu enerjiye kristal enerjisi denir. İyonlar hidratlaşırken hidratasyon ısısı adını verdiğimiz enerji açığa çıkar. Hidratasyon enerjisinin büyüklüğü, iyonik kristalde iyonları ayrıştırmak için gerekli enerjiden(kristal enerjisi) daha büyükse iyonik katı suda çözünür. = - Kristal Enerjisi + Hidratasyon Enerjisi İyonik bir katının suda çözünmesi sırasındaki enerji değişimi yukarıdaki bağıntıya göre hesaplanır. Genelde iyonik kristallerin kristal enerjileri ile hidratasyon enerjileri birbirine yakın değerlerdir. Bu nedenle çözünme ısıları oldukça düşüktür. Örneğin AgF iyonik kristalinin kristal enerjisi -910 kj/mol iken hidratasyon enerjisi -930,5 kj/mol'dür. Bu durumda AgF için çözünme ısısı -20,4 kj/mol olur. KCl iyonik kristalinin kristal enerjisi -700,6 kj/mol iken hidratasyon enerjisi -683,4 kj/mol'dür. Bu durumda KCl için çözünme ısısı +17,2 kj/mol olur. Çözünme ısılarının hesaplanması işlemi yalnızca seyreltik çözeltiler için yapılır. ÇÖZELTĠLERĠN DERĠġĠMĠ Çözeltileri, içinde çözünmüş maddelerin karşılaştırılması temelinde incelediğimizde karşımıza derişik ve seyreltik çözelti tanımlamaları çıkar. Seyreltik Çözelti Bir başka çözeltiye göre az miktarda çözünen madde içeren çözeltilere seyreltik çözelti denir. Yandaki kapların her ikisinde de çözeltiler eşit miktarda çözünen madde kullanılarak hazırlanmıştır. Bu çözeltilerden sağdaki soldakine göre daha seyreltik bir çözeltidir. Derişik Çözelti Bir başka çözeltiye göre daha çok miktarda çözünmüş madde içeren çözeltilere derişik çözelti denir. Yandaki kapların her ikisinde de çözeltiler eşit miktarda çözünen madde kullanılarak hazırlanmıştır. Bu çözeltilerden soldaki sağdakine göre daha derişik bir çözeltidir. ÇÖZELTĠLERĠN DERĠġĠMĠ (KONSANTRASYON) Bir çözelti içerisinde az ya da çok miktarda madde çözünmüş olabilir. Çözeltideki çözünen madde miktarının, çözelti miktarına ya da çözücü miktarına oranına, o çözeltinin derişimi denir. Çözelti içerisinde çözünen madde miktarını, çözeltinin derişimi belirler. Derişim, verilen bir çözücüde ya da çözeltide bulunan çözünen maddenin miktarının bir ölçüsüdür. Derişimin değişik amaçlarla kullanımı söz konusu olabildiği için değişik birimlerle verilmesi mümkündür. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 7

8 Seyreltik ve derişik olarak kullandığımız ifadelerle çözeltinin derişimini kabaca ifade etmiş oluruz. Ancak bu ifadeler bize çözeltideki çözücü ve çözünen madde ile ilgili kesin bilgiler vermez. Derişimin sayısal olarak belirtilmesi çeşitli şekillerde yapılır. Bilindiği gibi, çözünen madde miktarı ve çözücü miktarı mol sayısı, kütle, hacim ve eşdeğer ağırlık olarak ölçülebilir. Ölçtüğümüz birimlere bağlı olarak da derişim türü değişir. En çok kullanılan derişim birimleri; kütlece yüzde derişim, molarite, molalite ve normalitedir. Kütlece Yüzde DeriĢim Bir çözeltinin 100 gramında çözünmüş halde bulunan madde miktarının gram cinsinden değerine kütlece yüzde derişim denir. Genelde yüzde derişim kütlece verilir. Çözünen madde kütlesi Kütlece yüzde derişim = x100 Çözelti kütlesi Örnek: 75 gram suda 25 gram NaOH çözerek hazırlanan çözelti kütlece % kaç NaOH içerir? Örnek: 80 gram kütlece % 20'lik X tuzu çözeltisine, 4 gram X tuzu ve 96 gram su katılırsa, oluşan çözelti kütlece % kaç X tuzu içerir? Örnek: 250 gram kütlece % 4'lük X tuzu çözeltisine, 150 gram kütlece % 10'luk X tuzu çözeltisi katılıyor. Oluşan karışım kütlece % kaç X tuzu içerir? Örnek: 40 gram kütlece % 20'lik NaCl çözeltisine kaç gram su katılırsa kütlece % 8'lik NaCl çözeltisi elde edilir? Örnek: Yoğunluğu 1,3 g/ml olan 200 mililitre AgNO 3 çözeltisi 80 gram AgNO 3 içermektedir. Çözeltinin kütlece % 40 AgNO 3 içermesi için, çözeltiye daha kaç gram AgNO 3 katılması gerekir? Örnek: 3 mol NaOH kullanarak hazırlanan 500 mililitre çözeltinin özkütlesi 1,2 g/ml olduğuna göre, bu çözelti kütlece % kaç NaOH içerir? (NaOH=40) Hacimce Yüzde DeriĢim Sıvı sıvı çözeltiler hacim olarak ölçülebildiğinden bazı çözeltilerin derişimleri hacim yüzdesine göre hazırlanır. Bu durumda, 100 ml çözeltide bulunan çözünmüş maddenin, mililitre olarak miktarı belirtilir. Örneğin, kolonyada hacimce alkol yüzdesi,kolonyanın derecesini gösterir. 80 o 'lik kolonya denince, 100 ml kolonyada 80 ml alkol bulunuyor demektir. Bir başka derişim birimi de çözünen kütlesinin çözeltinin hacmine oranıyla verilir. Örneğin, 100 ml çözeltide 1 gram NaCl içeren çözeltinin derişimi %1'dir. Bu birim genellikle eczacılıkta kullanılır. Bir ton suya bir damla mürekkep damlatılırsa, derişimi ifade etmek için daha hassas ölçüm değerleri kullanmak gerekir. Örneğin, derişimi 1 mg/l olan bir çözeltide, 1 litre içerisinde 0,001 gram madde bulunmaktadır. Başka bir deyişle bu çözeltinin 1000 ml'sinde 0,001 gram, ml'sinde 1 gram madde bulunmaktadır. Bu derişim çok küçük bir sayısal değerdir. Bu tür derişimleri ifade etmek için büyük rakamlar yazmak yerine milyonda bir(ppm) veya milyarda bir(ppb) kısım kısaltmaları kullanılır. 1 ppm = 1 mg/l 1 ppb = 1 g/l ppm ve ppb birimleri çok hassas ölçümler yapıldığında gerekli olmaktadır. Mol Kesri Bir çözeltideki herhangi bir bileşenin mol sayısının, çözeltiyi oluşturan bütün maddelerin mol sayıları toplamına oranıdır. Karışımdaki herhangi bir maddeninn mol kesri(x) aşağıdaki gibi gösterilir. X = n, çözeltideki herhangi bir bileşenin mol sayısı, n T ise toplam mol sayısıdır. Bir karışımda bulunan maddelerin her birinin mol kesirlerinin toplamı 1'e eşittir. X T = X 1 + X X n = 1 Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 8

9 MOLAR DERĠġĠM (MOLARĠTE) Çözeltilerin derişimleri, çözeltinin birim hacminde çözünen maddenin mol sayısı olarak da belirtilebilir. 1 L çözeltide çözünen maddenin mol cinsinden değerine molarite adı verilir. Molarite (M) = Çözünenin mol say ısı (n) Çözeltinin hacmi(v) Molaritenin birimi mol/l'dir. mol/l birimi yerine "molar" terimi de kullanılabilir. Çözeltiler hazırlanırken, kullanılacak olan saf maddeler alınır ve istenilen derişim ve hacimde çözelti hazırlanır. Örnek: Yukarıdaki şekilde 0,01 M 250 ml KMnO 4 çözeltisinin hazırlanması basamakları gösterilmiştir. 0,395 gram KMnO 4 tartılarak 250 mililitrelik balon kaba konulur. Üzerine bir miktar(yaklaşık 240 ml) su ilave edilir ve tuzun iyice çözünmesinin sağlanması için karışım karıştırılarak sallanır. Son aşamada çözelti hacmini 250 ml'ye tamamlayacak şekilde su ilave edilir. Böylece istenilen hacim ve derişimde çözelti hazırlanmış olur. Örnek: Aşağıdaki çözeltilerin molar derişimlerini hesaplayınız. a) 21,2 gram Na 2CO 3 kullanılarak hazırlanan 500 mililitre çözelti. (Na 2CO 3=106) b) 0,5 mol NaOH ile hazırlanan 2 litre çözelti. c) NK'da 8,96 litre hacim kaplayan NH 3 ile hazırlanan 400 mililitre çözelti. d) 2,408x10 23 tane NH 3 molekülüyle hazırlanan 500 mililitre çözelti. Örnek: 8 gram NaOH'in suda çözünmesiyle oluşan 250 mililitre çözeltinin molar derişimi kaçtır? (NaOH=40 g/mol) Örnek: 0,5 molar 400 ml Ca(OH) 2 çözeltisinde kaç gram Ca(OH) 2 çözünmüştür? (Ca(OH) 2 = 74 g/mol) Örnek: 0,8 molarlık KOH çözeltisi hazırlamak için 11,2 gram KOH kullanıldığına göre çözeltinin hacmi kaç mililitredir? (KOH = 56) Örnek: 27 o C sıcaklıkta ve 2 atmosfer basınçta 12,3 litre hacim kaplayan HCl gazı ile 500 mililitrelik çözelti hazırlanıyor. Çözeltinin molar derişimi nedir? Örnek: 14 gram azot ve yeterince hidrojen kullanılarak gerçekleştirilen tepkime sonucunda elde edilen NH 3 gazı ile 2 litre çözelti hazırlanıyor. Hazırlanan çözeltinin molar derişimi kaçtır? (N=14, H=1) Örnek: 53,2 gram X 2SO 4 ile 400 ml çözelti hazırlanıyor. Çözeltideki X 2SO 4'ün molar derişimi 0,5 olduğuna göre, X elementinin atom kütlesi nedir? ( O=16, S=32) Madde miktarlarının doğrudan mol olarak ölçülemediği durumlarda, mol sayısını başka miktarlarla ilişkilendirmek gerekir. Kütlesi ve hacmi bilinen bir çözeltinin yoğunluğu bulunabilir. Çözücü ve çözünen madde miktarları bilinemez. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 9

10 Bir çözeltinin yoğunluğu, çözeltinin kütlesi ve hacmi bilinmeden de bulunabilir. Bunun için çözeltinin molar derişimi, kütlece yüzdesi ve çözünen maddenin mol kütlesi bilinmelidir. Aşağıdaki örneklerde bu durumla ilgili çalışmalar vardır. Örnek: Kütlece % 20 NaOH içeren çözeltinin özkütlesi 1,2 g/ml'dir. Bu çözeltinin 60 gramına 100 ml su katıldığında, son çözeltideki NaOH derişimi kaç M olur? (NaO = 40) A) 2,0 B) 1,5 C) 1,0 D) 0,6 E) 0,3 Örnek: Kütlece % 21 HNO 3 içeren çözeltinin özkütlesi 1,2 g/ml'dir. Bu çözeltinin 250 mililitresinde kaç mol HNO 3 bulunur? ( HNO 3 =63) A) 0,2 B) 0,4 C) 0,5 D) 0,8 E) 1,0 Örnek: Derişik HCl çözeltisinin yoğunluğu 1,2 g/ml ve kütlece % 36,5 HCl içerdiğine göre, 50 ml çözeltide kaç mol HCl bulunur? (H=1, Cl=35,5) A) 0,6 B) 1,2 C) 3 D) 4,2 E) 6 Örnek: Derişik nitrik asit ( HNO 3 ) çözeltisinin yoğunluğu 1,4 g/ml'dir. Çözeltideki HNO 3 'ün kütlece yüzdesi 72'dir. Çözeltinin molar derişimi kaçtır? (HNO 3=63) A) 12 B) 14 C) 16 D) 18 E) 19 MOLALĠTE(m) Molalite, birim kilogram(kg) çözücü içerisinde çözünen maddenin mol cinsinden değeridir. Çözünen maddenin mol sayısının, çözücünün kg cinsinden kütlesine bölünmesiyle elde edilir. Molalite = Yandaki şekilde potasyum kloratın 0,1 M'lık(solda) ve 0,1 m'lik(sağda) iki çözeltisi hazırlanmıştır. Her iki çözeltide de 0,1 mol(19,4 g) potasyum klorat kullanılmıştır. Birinci çözelti hazırlanırken potasyum klorat önce az miktar su ile karıştırılarak çalkalanmış, daha sonra çözelti hacmi 1 litreye tamamlanacak şekilde su eklenmiştir. İkinci çözelti hazırlanırken, yine aynı miktar potasyum klorat su ile çalkalanarak karıştırılmış ve sonrasında su miktarı 1000 grama tamamlanmıştır. Bu nedenle iki çözeltiye dikkatle bakıldığında, 0,1 m'lik çözelti hacminin daha fazla olduğu görülecektir. Bunun nedeni kullanılan su hacminin, 0,1 M'lik çözeltidekinden daha fazla olmasıdır. Molalite ve molarite değerleri hesaplanırken, bu ayrıma dikkat edilmelidir. Molaritede, çözelti hacmi ile işlem yapılırken, molalitede çözücü kütlesi ile işlem yapılması gerekmektedir. Örnek: 400 gram suda 9,8 gram H 2SO 4 içeren çözeltinin molalitesini hesaplayınız.(h 2SO 4 = 98 g/mol) Örnek: 0,15 m NaCl çözeltisi hazırlamak için 500 gram su içerisinde kaç gram NaCl çözünmesi gerekir? (NaCl = 58,5 g/mol) Örnek: 34 gram Na 2SO 4 tuzunun 250 gram suda çözünmesiyle hazırlanan çözeltinin a) molalitesini hesaplayınız.(na 2SO 4 = 136 g/mol) b) Çözeltinin molaritesinin molalitesinden büyük mü küçük mü olduğunu tartışınız. Örnek: 0,8 m Demir(III) nitrat çözeltisinden a) 0,2 mol demir(iii) nitrat elde edebilmek için, çözeltiden kaç gram alınmalıdır?(demir(iii) nitrat = 242 g/mol) Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 10

11 b) 0,05 mol Fe 3+ iyonu elde edebilmek için, çözeltiden kaç gram alınmalıdır? c) 0,09 mol iyonu edebilmek için, çözeltiden kaç gram alınmalıdır? Örnek: Su, içerisinde çözünen bir madde varsa daha düşük sıcaklıkta donar. Metanolün(CH 3OH) suyun donma noktasına etkisini incelemek için metanol kullanılarak 0,05 molallik ve 0,25 molallik iki ayrı çözelti hazırlanıyor. Her iki çözelti için kullanılan su kütleleri 200'er gram olduğuna göre, çözeltilerde kaçar gram metanol kullanılmıştır?( CH 3OH = 32 g/mol) Örnek: Şekildeki iki kapta aynı çözeltinin farklı sıcaklıklardaki örnekleri verilmiştir. a) Çözeltilerin molar derişimlerini karşılaştırınız. b) Çözeltilerin molalitelerini karşılaştırınız. Seyreltme Çözelti içerisine çözücü eklendiğinde (seyreltme) ya da çözücü buharlaştırıldığında (derişik hale getirme) çözünmüş maddenin mol sayısı değişmez. Bu durumda, çözünen maddenin başlangıçtaki ve sonuçtaki mol sayısı aynı olur. Çözelti seyreltilirken çözeltinin hacmi artar. Başlangıçta çözelti içerisinde bulunan çözünen mol sayısı seyreltme sonucunda daha büyük bir hacme bölünür. Böylece molar derişim azaltılmış olur. Çözeltilere çözücü eklenmesi, ya da çözücü buharlaştırılması ile ilgili hesaplamalarda aşağıdaki eşitlikler esas alınır. Seyreltmeden önceki mol sayısı n 1 = M 1 x V 1 Seyreltmeden sonraki mol sayısı n 2 = M 2 x V 2 Her iki durumda da çözünen maddenin mol sayısı aynı olduğuna göre, n 1 = n 2 M 1 x V 1 = M 2 x V 2 bağıntısı yazılır. Çözeltiye çözücü eklenmesi molar deriģimi düģürür. Çözücü buharlaģtırılırsa çözeltinin molar deriģimi artar. Örnek: 1,2 M NaCl çözeltisinin 400 mililitresine 100 mililitre su ekleniyor. Oluşan çözeltinin molar derişimi kaçtır? Örnek: 800 mililitre, 0,5 M NaOH çözeltisinin 600 mililitresi buharlaştırıldığında, oluşan çözeltinin molar derişimi kaç olur? Örnek: 400 mililitre 0,8 M HNO 3 çözeltisine kaç mililitre su eklenirse, HNO 3 molar derişimi 0,32 olur? Örnek: Özkütlesi 1,2 g/ml olan derişik NH 3 çözeltisinin 20 mililitresi 400 mililitreye seyreltiliyor. Son çözeltide NH 3 molaritesi 0,3 oluyor. Buna göre derişik NH 3 çözeltisi kütlece % kaçlıktır? (NH 3=17) Çözeltilerin KarıĢtırılması Aynı tür çözünen ve çözücü içeren iki ayrı çözeltinin birbirine karıştırılması durumunda, karışımdaki çözünen maddenin toplam mol sayısı, her iki çözeltiden gelen çözünen maddelerin mol sayıları toplamına eşittir. Birinci çözeltide çözünen maddenin mol sayısı n 1 = M 1 x V 1 İkinci çözeltide çözünen maddenin mol sayısı n 2 = M 2 x V 2 n T = n 1 + n 2 olduğuna göre, Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 11

12 M s x V s = M 1 x V 1 + M 2 x V 2 bağıntısı yazılır. Örnek: 200 mililitre 0,4 M NaOH çözeltisiyle, 800 mililitre 0,8 M NaOH çözeltisi karıştırılıyor. Karışımdaki NaOH molar derişimi kaçtır? Örnek: 200 mililitre 0,5 M NaOH çözeltisi içerisinde 8 gram daha katı NaOH çözülüyor. Çözeltiye su eklenerek hacim 1200 mililitreye tamamlanıyor. Son çözeltideki NaOH molar derişimi nedir? (NaOH=40) Örnek: 2 litre 0,4 M HCl çözeltisi hazırlamak için, 0,5 M ve 0,1 M HCl çözeltileri karıştırılıyor. Bu çözeltilerden kaçar mililitre kullanılmıştır? Örnek: 0,5 M 400 mililitre NaOH çözeltisine, başka bir NaOH çözeltisinin 600 mililitresi ilave edildiğinde, son çözeltinin molar derişimi 0,8 oluyor. 600 mililitrelik çözeltinin molar derişimi kaçtır? ĠYONLARIN MOLAR DERĠġĠMĠ Bir katı madde suda çözündüğünde, iyonlarına ayrışabiliyorsa, çözeltideki iyonlarında molar derişimleri hesaplanabilir. İyonlar çözeltinin her tarafına homojen dağılacakları için dolaşabildikleri hacim, çözeltinin hacmi olacaktır. Buna göre, çözelti içerisindeki iyonun mol sayısının çözelti hacmine bölünmesiyle, iyonun molar derişimi bulunacaktır. İyonların molar derişimleri belirtilirken, iyon köşeli parantez içerisinde gösterilir. Örnek: 100 mililitre 0,4 molar NaCl çözeltisi ve 400 mililitre 0,2 M FeCl 3 çözeltisi karıştırılıyor. Karışımdaki toplam molar derişimi kaçtır? Örnek: 0,2 M NaCl, 0,5 M BaCl 2 ve 0,08 M FeCl 3 çözeltilerinin eşit hacimleri karıştırılıyor. Karışımdaki toplam Örnek: molar derişimi kaçtır? Cl derişimi 0,4 mol/lt olan 500 mililitre CaCl 2 çözeltisi kaç gram CaCl 2 içerir? (CaCl 2 = 111) Örnek: 0,4 M 500 mililitre Al(NO 3) 3 çözeltisi 800 mililitreye seyreltilirse, oluşan çözeltide Örnek: 5,3 gram X 2CO 3 ile 500 mililitre çözelti hazırlanıyor. Çözeltideki X + elementinin atom kütlesi kaçtır? (C=12, O=16) Cl Cl NO 3 molar derişimi kaç olur? molar derişimi 0,2 olduğuna göre, X Örnek: 300 mililitre 0,2 M MgCl 2 çözeltisi ile NaCl çözeltisinin 200 mililitresi karıştırılıyor. Karışımdaki Cl - molar derişimi 0,44 olduğuna göre NaCl çözeltisinin başlangıçtaki molar derişimi kaçtır? Örnek: Sertlik derecesi 1 olan suyun litresinde 10 miligram CaCO 3 bulunmaktadır. Buna göre, sertlik derecesi 15 olan suda Ca +2 molar derişimi kaç olur? (CaCO 3=100) ĠYON DENKLEMLERĠ VE ELEKTRĠK ĠLETKENLĠĞĠ Çözeltileri kendi içerisinde elektrolit çözeltiler ve elektrolit olmayan çözeltiler olarak sınıflamıştık. Elektrolit olan çözeltilerde, çözünen maddenin iyonları aracılığıyla elektrik akımı iletilir.kristal halinde zaten var olan iyonlar, çözelti oluştuğunda, çözelti içinde dağılırlar ve iyonlaşmış olurlar. Örneğin, NaCl iyonik bileşiği Na + ve Cl - iyonlarından oluşmuştur. Kristal içinde bulunan iyonlar su içerisinde kolayca dağılır ve çözelti içinde serbestçe hareket edebilir. NaCl(k) Su Na + (suda) + Cl - (suda) Bütün iyonik bileşikler NaCl iyonik katısı gibi suda çok çözünmez. AgCl iyonik katısı suda çok az çözünebilen iyonik bir katıdır. Ancak, AgCl'nin suda çözünen kısmı yinede iyonlarına ayrışır. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 12

13 AgCl(k) Su Ag + (suda) + Cl - (suda) Eşit derişimli ve hacimli AgNO 3 ve NaCl çözeltileri karıştırıldığında, az çözünen bileşik olan AgCl katısı oluşur. Tepkimenin iyon denklemi aşağıdaki gibidir. Ag + (suda) + NO 3 (suda) + Na + (suda) + Cl - (suda) Su AgCl(k) + Na + (suda) + NO 3 (suda) Tepkimede AgCl çöktüğünden, tepkimenin net iyon denklemi aşağıdaki gibi olur. Ag + (suda) + Cl - (suda) Su AgCl(k) Suda çok az çözünebilen ve büyük kısmı çöken maddelerle ilgili sorular çözülürken, bu tür maddelerin suda çözünmediği varsayılacaktır. Örnek: 400 mililitre 0,2 M FeCl 3 çözeltisi ile 100 mililitre NaOH çözeltisi karıştırılıyor. Karışımdaki tüm Fe +3 iyonları çökeldikten sonra OH - molaritesi 0,12 oluyor. Buna göre başlangıçtaki, NaOH molaritesi kaçtır? Örnek: 9,68 gram X(NO 3) 3 bileşiği ile hazırlanan 200 mililitre çözelti, 300 mililitre 0,4 M NaOH çözeltisi ile karıştırılıyor. Karışımdaki X +3 ve OH - iyonlarının tümü çöktüğüne göre X'in atom kütlesi kaçtır? (N=14, O=16) Örnek: Molar derişimi 0,2 olan AlCl 3 çözeltisinin 400 mililitresindeki Cl - iyonlarının tümünü çöktürmek için, molar derişimi 1,2 olan AgNO 3 çözeltisinden kaç mililitre kullanmak gerekir? Örnek: 0,2 M 100 mililitre XCl n çözeltisi ile 0,3 M 200 mililitre AgNO 3 çözeltisi karıştırıldığında, tüm Ag + ve Cl - iyonları AgCl şeklinde çöküyor. Buna göre XCl n formülündeki n kaçtır? Örnek: 1 molar 500 mililitre NaOH çözeltisi ile 300 mililitre Mg(NO 3) 2 çözeltisi karıştırılıyor. Mg(OH) 2 bileşiğinin suda çözünmediği varsayılıyor. Karışımdaki OH - molaritesi 0,1 olduğuna göre, başlangıçtaki Mg(NO 3) 2 çözeltisi kaç molarlıktır? Örnek: 200 mililitre 0,2 M CuSO 4 çözeltisi ile 300 mililitre 0,4 M NaOH çözeltisi karıştırıldığında, kaç gram Cu(OH) 2 çöker? (Cu(OH) 2=98) Örnek: 700 mililitre 0,5 M Na 2CO 3 çözeltisi ile 300 mililitre 0,4 M HCl tepkimeye sokuluyor. Na 2CO HCl 2 NaCl + H 2O + CO 2 Buna göre, tepkime sonucunda oluşan CO 2'in NK'da hacmi kaç litredir? Örnek: 600 mililitre 0,2 M AgNO 3 çözeltisi ile 400 mililitre K 2CrO 4 çözeltisi karıştırılıyor. İşlem sonucunda Ag 2CrO 4 çökeltisi oluşuyor. Son karışımdaki Ag + molar derişimi 0,02 olduğuna göre, başlangıçtaki K 2CrO 4 molar derişimi kaçtır? Örnek: X elementinin klorla oluşturduğu bileşiğin 0,6 molü kullanılarak 300 mililitre çözelti hazırlanıyor. Bu çözeltinin 100 mililitresindeki klor iyonlarının tümünü çöktürmek için, 0,1M 200 mililitre AgNO 3 çözeltisi kullanılıyor. Buna göre, X elementi ile klorun oluşturduğu bileşiğin formülü nedir? Örnek: I. KCl çözeltisi ile Ba(NO 3) 2 çözeltisi karıştırılıyor. Karıştırma işleminin sonucunda bir çökelme olmuyor. II. Ba(NO 3) 2 çözeltisi ile K 2CrO 4 çözeltisi karıştırılıyor ve karışımda bir çökelme görülüyor. III. AgNO 3 çözeltisi ile KCl çözeltisi karıştırılıyor ve karışımda bir çökelme gözleniyor. Buna göre, yukarıdaki karışımlarda çöken maddelerin formülleri nedir? Örnek: X 2O HCl 2 XCl H 2O tepkimesine göre 8 gram X 2O 3 ile 600 mililitre 0,5 M HCl çözeltisi tam olarak birleşiyor. Buna göre, X elementinin atom kütlesi kaçtır? (O=16) Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 13

14 Çözünürlük ve Çözünme Hızı Bir çözelti elde edilebilmesi için çözücü ve çözünenin biraraya gelmesi ve çözünmenin gerçekleşmesi gerekir. Çözeltileri, içerisinde çözünmüş madde miktarı bakımından doymuş, doymamış ve aşırı doymuş çözeltiler olarak sınıflayabiliriz. Çözünen madde çözücü ile karıştırıldığında önce çözünme gerçekleşir. Bir süre sonra çökelme başlar. Çözünme hızı ile çökelme hızı eşit olduğunda çözünen maddenin çözelti içerisindeki derişimi sürekli aynı olur. İçinde bir miktar katı madde kalan çözelti doymuş olur. Aşağıdaki şekilde 1. bardaktaki çözeltide dipte azda olsa katı madde kaldığı için çözeltimiz doymuştur. İkinci bardakta ise çözelti içerisinde katı madde çözünmeye devam ettiği için çözelti henüz doymamıştır. Çeşitli katı maddelerinin çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişim grafiği aşağıdaki gibidir. Çeşitli sıcaklıklarda maddelerin çözünürlüklerine bakıldığında çözünme miktarlarının genellikle farklı olduğu görülmektedir. Belirli bir sıcaklık derecesinde,belirli miktar çözücüde çözünebilen maksimum madde derişimine çözünürlük denir. Çözünürlük,ayırt edici ve çözücünün ve çözünenin miktarına bağlı olmayan bir özelliktir. Aşağıda verilen grafikte maddelerin çözünürlüğünü gösteren eğrilerin geçtiği noktalarda çözelti doygundur. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 14

15 Grafik. Çeşitli katı maddelerin çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi Çözeltiler, çözünen madde miktarına göre üç farklı gruba ayrılabilir. 1. Doymuş Çözelti Derişik çözeltilerde çözünebilecek olan maddenin bir üst sınırı vardır. Örneğin,100 ml su içerisine fazlaca şeker atılırsa, şekerin bir kısmı çözünmeden kalacaktır. Bu durumda çözünebilen şeker ve suyun oluşturduğu çözeltiye doymuş çözelti denir. Belirli bir sıcaklık ve basınçta, çözücünün çözebileceği kadar madde içeren doymuş bir çözeltiye daha fazla çözünen eklendiğinde,eklenen madde çözünmeden kalır. Örneğin, 25 o C sıcaklıkta 100 ml suda 36 gram tuzun çözünmesiyle oluşan doymuş çözeltiye daha fazla tuz eklendiğinde,eklenen tuz çözünmez ve tuzlu suyun dibinde birikir. Doymuş bir çözeltiye sabit sıcaklıkta, çözünen madde eklenmesi durumunda, eklenen madde çözünmeden kalır. Doymuş çözeltiler kararlıdır ve koşullar değişmedikçe çözeltide çökme ya da çözünme olayları gözlenmez. Grafik. Çözelti Çeşitleri. 2. Doymamış Çözelti Bir çözeltide doygunluk miktarının altında çözünmüş madde varsa,bu çözeltiye doymamış çözelti denir.doymamış bir çözeltiye daha fazla çözünen madde eklenirse, çözündüğü görülür. Başka bir deyişle, doymamış bir çözelti doygunluk noktasına gelene kadar çözünen maddeyi çözebilir. 3. Aşırı Doymuş Çözelti Bir çözeltide doygunluk miktarının üstünde madde çözünmüş ise, yani çözelti çözebileceğinden daha çok çözünen madde içeriyorsa, böyle çözeltilere de aşırı doymuş çözelti adı verilir. Aşırı doymuş olarak hazırlanan çözeltiler kararsızdır. Yüksek bir sıcaklıkta hazırlanmış olan doymuş çözelti, soğumaya bırakıldığında bazen çökme olmayabilir. Bu çözelti daha düşük sıcaklıkta içermesi gereken maddeden fazlasını yapısında barındırmış olur. Başka bir deyişle, bu çözelti düşük sıcaklıkta aşırı madde içerir. Bu çözeltiye küçük bir parça çözünen kristali eklendiğinde, çok hızlı bir çökme gerçekleşir. Aşırı madde dibe çöker ve çözelti barındırması gereken miktarla doymuş hale gelir. Evde hazırlanmış olan reçellerde aşırı doymuşluğa rastlanabilir. Reçelin şekerlenmesi onun hazırlanması sırasında aşırı doymuş olduğunu gösterir. Aşırı doymuş çözeltiler, zamanla aşırı miktarın çökmesiyle kararlı hale gelirler yani doymuş olurlar. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 15

16 Şekil.(a)Aşırı doymuş sodyum asetat(ch 3COONa) sulu çözeltisi.(b) Aşırı doymuş çözeltiye ufak bir parça sodyum asetat kristali eklenirse aşırı çözünmüş kısım hemen kristalleşir. Sıvılar da katılar gibi başka sıvılar içinde çözünebilir. Örneğin, etil alkolle su birbiri içerisinde her oranda karışarak çözünebilirler. Etil alkol, gliserin, sirke gibi sıvılar suda her oranda çözünebilirken, benzaldehit suda çok az çözünür. Bu nedenle, çözünürlük sıvılar içinde ayırt edici özellik olarak kullanılır. Hava, gazlardan oluşan bir karışımdır. Havayı oluşturan gazlar gibi bütün gazlar birbiriyle her oranda karışır. Gazlar da, katılar ve sıvılar gibi suda çözünebilirler. Gazların sudaki çözünürlükleri oldukça azdır. Örneğin, oksijen gazı ya da karbondioksit gazı suda çok az çözünen gazlardır. Gazların küçük bir kısmının sudaki çözünürlüğü ise fazladır. Örneğin,amonyak ( NH 3 ) gazı suda çok çözünür. Gazlarda da çözünürlük ayırt edici özellik olarak kullanılır. Çözünürlüğü Etkileyen Etmenler Sıcaklık, basınç, çözücü ve çözünenin türü gibi faktörler çözünürlüğü etkiler. 1. Sıcaklık Sıcaklık çözünürlüğü önemli ölçüde etkiler. Çözünme ısı alan(endotermik) ise, sıcaklığın yükseltilmesi çözünürlüğü artırır. Isı veren ise, sıcaklığın yükseltilmesi çözünürlüğü azaltır. Katıların çözünmesi genellikle ısı alan olduğundan, sıcaklık artışı katıların çözünürlüğünü artırır. Bazı katı maddelerin, sıcaklık artışıyla çözünürlükleri azalır. Örneğin, sodyum sülfatın çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır(bakınız katıların çözünürlük grafiği). Gazların suda çözünmeleri sırasında ise ısı açığa çıkar. Bu nedenle gazların çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 16

17 Grafik. Çeşitli gazların çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi 2. Çözücü ve Çözünenin Türü Çözücü ve çözünen maddelerin molekül yapıları, polarlıkları bakımından ne kadar çok benzer yapıdalarsa, çözünme o kadar iyi olur. Polar çözücüler polar maddeleri, apolar çözücülerde apolar maddeleri iyi çözer. Su içerisinde yemek tuzu, şeker ve etil alkol gibi maddeler iyi çözünür. Naftalin, zeytinyağı gibi maddeler ise suda hemen hemen hiç çözünmez. Oysa organik çözücülerde (benzin, aseton), etil alkol çok az çözünürken, benzaldehit çok iyi çözünür. 3. Basınç Katı ve sıvılar sıkıştırılamadığından basınçla çözünürlükleri değişmez. Ancak gazlar sıkıştırılabilme özelliğine sahip olduklarından, uygulanan basınçla orantılı olarak çözünürlükleri değişir. Basınç artırılırsa çözünürlük artar ya da basınç düşürülürse çözünürlük azalır. Denge Durumu Basınç artırılıyor Yeni denge oluşuyor Şekil.Gazların çözünürlüğünün basınçla değişimi Kanımızda çözünmüş halde hava bulunur. Deniz dibine doğru dalan bir kimsenin uzun süre su altında kalması durumunda, basınç artması nedeniyle, daha çok hava çözünür. Böylece, havanın bileşiminde yer alan azot gazı da fazla çözünmüş olur. Deniz dibinden hızla yukarı çıkan dalgıcın kanındaki azot, basınç azalacağından hızla gaz haline geçer ve plazmadan ayrılır. Oluşan gaz kabarcıkları kanın damarlarda dolaşımını engeller. Kanın gidemediği dokular beslenemez ve hasar görürler. Oluşan bu hasara vurgun denir. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 17

18 Grafik. Gazların çözünürlüğünün basınçla değişimi. Çözünme Hızı Çözünme hızı, birim zamanda belirli miktardaki çözücüde çözünen madde miktarıdır. Çözünürlüğü, çözünme hızı ile karıştırmamak gerekir. Çözünme hızını etkileyen etmenler 1. Çözücü ve çözünen türü 2. Sıcaklık 3. Çözücü ve çözünenin değme yüzeylerinin büyüklüğü 4. Çözücü ile çözüneni karıştırmak Çözünme hızını etkileyen etmenlerden karıştırmak ve yüzey büyüklüğü çözünürlüğü etkilemez. Fakat, çözücü ve çözünen türü ile sıcaklık hem çözünme hızını hem de çözünürlüğü etkiler. Çözeltilerin Elektrik Ġletkenlikleri Çözeltileri elektrik iletkenliklerine göre de gruplandırabiliriz. Elektrik akımını iletebilen çözeltilere elektrolit çözeltiler denir. İyonik yapılı bileşiklerin(tuzlar) çözeltileri, asit ve baz çözeltileri iletkendir. Bu maddeler suda iyonlar halinde çözünürler ve çözelti içerisindeki hareketleriyle elektrik akımını iletirler. Örneğin, yemek tuzu suda iyonlarına ayrışarak çözünür ve elektrik akımını iletir. Çeşme suyu da elektriği iletebilir. Şeker, alkol, üre, N 2, O 2 gibi maddeler suda çözündüklerinde, sadece moleküllerine ayrışırlar ve iyon oluşturmazlar. Bu tür moleküler çözünmeler sonucunda oluşan çözeltiler, iyon içermedikleri için elektriği iletmezler. Bu tür çözeltilere elektrolit olmayan çözeltiler denir. Şekil. Çeşitli çözeltilerin elektrik iletkenliği. Moleküler çözünmüş olan sükroz çözeltisi elektriği iletmezken, iyonlaşmanın gerçekleştiği çözeltiler, iyon derişimlerine bağlı olarak elektriği az ya da çok iletirler. Çözeltiler içerdikleri H + iyonu derişimine göre asidik, bazik, ve nötr çözeltiler olarak gruplandırılabilir. Asit, Baz ve Tuz çözeltileri elektrolit çözeltilerdir. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 18

19 Çözünürlük ile ilgili örnekler Çözünürlük (g/100 cm 3su) Sıcaklık ( C) o Bir X katı maddesinin çözünürlüğünün sıcaklığa bağlı değişimi yukarıdaki gibidir. 1'den 7'ye kadar olan soruları yukarıda grafiğe göre yanıtlayınız.(d su = 1 g/cm 3 ) o C sıcaklıkta 400 gram su içerisinde en çok kaç gram X katısı çözünebilir? A) 128 B) 256 C) 320 D) 512 E) gram X in 200 gram su içerisinde çözün-mesiyle doymuş çözelti oluşuyor. Çözeltinin hazırlandığı sıcaklık kaç o C dir? A) 30 B) 40 C) 50 D) 60 E) o C de hazırlanmış 400 gram doymuş X çö-zeltisinin sıcaklığı 60 o C ye çıkarılıyor. 60 o C sıcaklıkta çözeltinin tekrar doyabilmesi için kaç gram daha X eklenmesi gerekir? A) 50 B) 60 C) 80 D) 120 E) o C deki doymuş X çözeltisi kütlece yüzde kaçlık olur? A) 20 B) 40 C) 50 D) 80 E) o C sıcaklıkta 200 gram su ile hazırlanmış doymuş X çözeltisinin sıcaklığı 60 o C ye düşü-rülürse kaç gram X çökelmiş olur? A) 20 B) 40 C) 60 D) 80 E) o C de 400 gram su ile hazırlanan doymuş X çözeltisinin sıcaklığı 30 o C ye düşürülüyor. Çökelen maddenin olmaması için 30 o C sıcak-lıkta çözeltiye kaç gram su eklenmelidir? A) 600 B) 500 C) 400 D) 320 E) o C'de 30 gram X kullanılarak elde edilecek çözelti kaç gram olur? A) 35 B) 40 C) 50 D) 55 E) 65 Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 19

20 Çözünürlük (gr X / 100ml su) t ( o C) X katısının sudaki çözünürlüğünün sıcaklıkla değişimi grafikte görülmektedir. Aşağıdaki 8-17 arasındaki soruları bu grafiğe göre yanıtlayınız.(d su= 1 g/ml) ml su kullanılarak 66 o C de X in doygun çözeltisi hazırlanıyor. Çözelti kaç gramdır? A) 210 B) 225 C) 240 D) 250 E) litre su kullanılarak 50 o C de X in doygun çözeltisi hazırlanıyor. Sıcaklık 66 o C ye yükseltildiğinde doygun çözelti oluşması için, çözücünün yüzde kaçı buharlaştırılmalıdır? A) 20 B) 40 C) 50 D) 60 E) X in 66 o C de doygun çözeltisinin derişimi kütlece yüzde kaçtır? A) 10 B) 15 C) 20 D) 25 E) ml su kullanılarak X in 70 o C de doygun çözeltisi hazırlanıyor. Sıcaklık 40 o C ye düşürülüyor. Kaç gr X çöker? A) 20 B) 30 C) 40 D) 60 E) soruda X in çökmemesi için kaç ml su eklenmelidir? A) 200 B) 400 C) 500 D) 1000 E) gr X kullanılarak 200 gram çözelti hazırlanıyor. Çözelti kaç o C de doygun hale gelir? A) 40 B) 50 C) 60 D) 66 E) gr X, 200 ml kaynar suda çözülüyor ve soğumaya bırakılıyor. X in çökmeye başlaması için sıcaklık kaç o C nin altına düşmelidir? A) 40 B) 50 C) 60 D) 66 E) ml suda 75 gr X çözülebilmesi için sıcaklık en az kaç o C olmalıdır? A) 40 B) 50 C) 60 D) 66 E) Hangi sıcaklıkta X in doygun çözeltisinin derişimi kütlece % 20 tir? A) 60 o C B) 66 o C C) 70 o C D) 73 o C E) 80 o C 17. Eşit miktarlarda su kullanılarak X in 40 o C ve 70 o C de doygun çözeltileri hazırlanıyor. İki çözelti karıştırılıyor. X in çökmemesi için, sıcaklık en az kaç o C olmalıdır? A) 50 B) 55 C) 60 D) 65 E) 70 Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 20

21 Çözünürlük (g.x / 100 g su) (Sıcaklık o C) X katısının çözünürlüğünün sıcaklıkla değişimi şekildeki gibidir soruları grafikteki bilgilere göre yanıtlayınız. (d su= 1 g/ml) o C de 400 gram su ile hazırlanan X çözeltisi kaç gramdır? A) 320 B) 520 C) 600 D) 720 E) o C de 100 gram su ile hazırlanan doymuş X çözeltisi 20 o C ye kadar soğutuluyor. Kaç gram X çöker? A) 20 B) 40 C) 60 D) 80 E) 100 ÇÖZELTĠLERĠN DERĠġĠME BAĞLI(KOLLĠGATĠF) ÖZELLĠKLERĠ Çözünen taneciklerin derişimlerine bağlı olan özelliklere kolligatif özellikler adı verilir. Bu bölümde incelenecek kolligatif özellikler, çözücünün buhar basıncının düşmesi, kaynama sıcaklığının yükselmesi, donma noktasının alçalması ve bir zardan farklı çözelti içine geçme eğilimidir. Buhar Basıncının DüĢmesi Bir sıvıda uçucu olmayan bir katı bir madde ya da uçucu olan bir sıvı çözündüğünde sıvının buhar basıncı düşer. Buhar basıncının düşmesi buharlaşmanın daha az olduğu anlamına gelir. Tuz gibi suda çözünen bir maddenin çözelti içerisindeki miktarı arttıkça suyun buharlaşması ve buhar basıncı düşer. Çözünen maddenin mol kesri arttıkça buhar basıncında daha büyük düşme gerçekleşir. Çözeltilerin buhar basınçları, saf sıvıların buhar basıncından farklıdır. Çözünen derişimi ile çözeltinin buhar basıncı arasındaki ilişki Fransız Kimyacı F. M. Rault tarafından bulunmuştur. Buna göre uçucu bileşeni bulunmayan bir çözeltideki buhar basıncı düşmesi, çözeltideki çözünen maddenin mol kesriyle doğru orantılıdır. Suyun çözücü tuzun çözünen olduğu bir çözeltide, çözeltinin buhar basıncını suyun mol kesri belirler. Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 21

22 Şekil. Uçucu olmayan bir çözünenin çözücüye eklenmesi durumunda oluşan buhar molekülleri sayısında bir azalma olduğu için basınç düşer. Herhangi bir çözeltinin buhar basıncı(p T), çözeltiyi oluşturan bileşenlerinin buhar basınçlarının toplamına eşittir. P T = P 1 + P P n Çözüneni A, çözücüsü B olan iki bileşenli bir ideal çözeltide, P B çözücünün kısmi buhar basıncı, P A çözünenin kısmi buhar basıncıdır. Çözücünün kısmi buhar basıncını hesaplamak için saf çözücünün o sıcaklıktaki buhar basıncı ile çözeltideki mol kesri çarpılır. Saf çözücünün buhar basıncını belirli bir sıcaklıkta ile ve çözücünün mol kesrini X çözücü ile gösterirsek, P B =. X çözücü işlemi bize çözücünün o sıcaklıktaki kısmi basıncını verir. Çözünenin kısmi basıncını bulmak için de, P A =. X çözünen bağıntısı kullanılır. Çözeltinin toplam basıncı ise, P T = P A =. X çözünen + P B =. X çözücü denklemiyle hesaplanır. Suyun buhar basıncının suya etilen glikol eklenmesiyle nasıl değiştiğini aşağıdaki örnekle inceleyelim. Örnek: Etilen glikol(hoch 2CH 2OH) antifriz olarak kullanılan bir maddedir. 90 o C sıcaklıkta 100 ml etilen glikol ve 100 ml su ile hazırlanan çözeltide suyun buhar basıncını hesaplayınız.(etilen glikolün özkütlesi 1,15 g/ml, suyun özkütlesi 1 g/ml'dir. Saf suyun 90 o C sıcaklıktaki buhar basıncı 525,8 mmhg'dir. Etilen gilkol= 62 g/mol, H 2O = 18 g/mol) Çözüm: Önce çözeltiyi oluşturan maddelerin mol sayılarını bulalım. 100 ml etilen glikol x x = 1,86 mol etilen glikol 100 ml su x = 5,56 mol su P su = (X su )( ) = (0,749)(525,8 mm Hg) = 394 mmhg Çözeltilerde Donma Noktası DüĢmesi ve Kaynama Noktası Yükselmesi Uçucu olmayan bir katı madde sıvı içerisinde çözündüğünde, sıvının özelliklerinde değişme olur. Belirli bir sıcaklıkta, arı suyun buhar basıncını düşürebilmek için, içerisine suda çözünebilen katı bir madde (tuz, şeker) eklenebilir. Böyle bir durumda, aynı sıcaklıkta, oluşan çözeltinin buhar basıncı, arı suyun buhar basıncından düşük olur. Çünkü, çözünen madde molekülleri, birim yüzeydeki çözücü moleküllerinin sayısını azaltır. Bu durum çözücünün daha yavaş ve zor buharlaşmasına,dolayısıyla buhar basıncının düşmesine neden olur. Buhar basıncının açık hava basıncına eşit olması (kaynama) için, çözeltinin daha yüksek sıcaklıklara ısıtılması gerekir. Başka bir deyişle, buhar basıncı düşünce kaynama noktası da yükselmiş olur. Bu nedenle, içinde katı madde çözünmüş çözeltilerin kaynama noktası saf çözücünün kaynama noktasından daha yüksektir. Kolligatif özellikler, çözünenin cinsine bağlı olmayıp yalnızca çözeltide bulunan taneciklerin derişimine bağlıdır ve taneciklerin molekül, anyon veya katyon oluşlarına bağlı değildir. Örneğin, 1 molal metanol(ch 3OH) çözeltisi ile 1 molal etanol(c 2H 5OH) çözeltisinin çözücüleri aynı olmak koşuluyla kaynama noktaları yükselmeleri ile donma noktası alçalmaları aynı iken,1 molallik sofra tuzu(nacl) çözeltisinde, tuz Na + ve Cl - iyonlarına ayrışır ve çözeltideki tanecik sayısı iki katına çıktığı için, kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası alçalması metanol ve etanolün iki katı olur. Saf çözücünün içerisinde ne kadar çok katı madde çözünürse, kaynamaya noktasındaki yükselme miktarı o kadar fazla olacaktır. Çözeltinin kaynama noktasındaki yükselme miktarı, birim hacimde bulunan tanecik(iyon, molekül gibi) miktarı ile doğru orantılı değiģir. İyonlaşmadan çözünen maddenin bir molü 1000 gram çözücü ile karıştırılıp çözününce, donma noktası 1,86 o C düşer; kaynama noktası ise 0,52 o C yükselir. İyonlaşarak çözünebilen maddelerde ise Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 22

23 bu değişmeler, çözünen maddenin verdiği iyon sayısı ile çarpımı kadar olur. Elektrolitlerin seyreltik çözeltilerinin donma noktası, elektrolit olmayan ideal çözeltilere göre daha fazla düşer. Örneğin, AgNO 3, K 2SO 4 ve AlCl 3 gibi elektrolitler, elektrolit olmayan bir maddenin aynı derişimdeki çözeltisine göre donma noktasını sırasıyla iki, üç ve dört kat azaltır. Bu durumda iyon sayısı donma noktasını farklı hale getirir. Zayıf elektrolitlerin çözeltilerinde iyonlaşmanın tam olmaması sebebiyle, aynı derişimdeki elektrolit olmayan çözeltilerin kolligatif özelliklerinin tam katları alınarak bir hesap yapılamaz. Grafik. Suyun faz diyagramı(kırmızı çizgiler) ve uçucu olmayan bir katının suda çözünmesiyle oluşan çözeltinin faz diyagramı(mavi çizgiler). Çözeltinin kaynama noktası suyunkinden yüksek, donma noktası ise suyunkinden düşüktür. Kaynama sıcaklığı yükselmesi ölçülerek mol kütlesi belirlenmesi yöntemine ebüliyoskopi denir. Bir çözücünün çözelti oluşturduğunda kaynama noktasında meydana gelen değişim, bağıntısıyla bulunur., çözücünün kaynama noktası değişimini, K k, çözücünün kaynama noktası yükselme sabitini(ebüliyoskopi sabiti), m değeri ise molaliteyi gösterir. Bir çözelti içerisinde,uçucu olmayan bir maddenin çözünmesi, donma noktasının düşmesine de neden olur. Örneğin suya şeker ilave edildiğinde, 0 o C'nin altındaki sıcaklıkta donar. Tuzlu suyun donma noktası da donma sırasında sürekli düşer.yani tuzlu suyun kaynaması veya donması sırasında sıcaklık sabit kalmaz. Bu durumda karışımların erime ve kaynama sıcaklıklarının sabit olmadığını söyleyebiliriz. Donma sıcaklığı alçalması ölçülerek mol kütlesi belirlenmesi yöntemine kriyoskopi denir. Şekil.(a) Buzun 0 o C sıcaklıkta saf sudaki denge konumu.(b) İçinde çözünen madde bulunan suda buzun denge durumu. Bir çözücü çözelti oluşturduğunda, donma noktasında meydana gelen değişim, Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 23

24 bağıntısıyla bulunur., çözücünün donma noktası değişimini, K d, çözücünün donma noktası alçalması sabitini(kriyoskopi sabiti), m değeri ise molaliteyi gösterir. Su için K k değeri 0,52 o C/m iken K d değeri 1,86 o C/m dir. Maddelerin ısınma eğrileri incelenerek, bir sıvının arı madde veya çözelti olduğu anlaşılır. Tablo. Bazı çözücü maddelerin molal kaynama noktaları, K k değerleri, donma noktaları ve K d değerleri Grafik. Suyun(kırmızı) ve bir sulu çözeltinin(yeşil) (a) kaynama eğrisi ve (b) donma eğrisi. Donma ve kaynama noktalarındaki bu değişme, çözünen katı miktarına, çözünen maddenin yapısına ve çözücünün yapısına göre az veya çok olur. Tuz ve su kullanılarak hazırlanan bir çözelti ısıtıldığında, 100 o C'nin üstünde kaynamaya başlayacaktır. Ancak kaynama süresince su buharlaşacağı için, birim hacimde çözelti başına tuz miktarı artacaktır. Böylece çözeltinin özkütlesi artmış olacaktır. Bu durumda buharlaşma daha zor ve yavaş gerçekleşecektir. Başka bir deyişle, kaynama noktası sabit kalmayacak ve yükselecektir. Çözelti doyma noktasına ulaşıncaya kadar, bu yükselme devam edecektir. Çözelti doyma noktasına ulaştığında çözeltinin özkütlesi sabit kalacaktır. Başka bir deyişle, birim hacimdeki tuz miktarı sabit kalacaktır. Bunun nedeni, buharlaşan su miktarı ile orantılı olarak, buharlaşan suyun çözmüş olduğu tuzun, katı halde dibe çökmesidir. Bu durumda kaynama sıcaklığı sabit kalacaktır. Yani, kaynama sırasında doyma noktasına ulaşan çözeltilerde, sıcaklık sabit kalacaktır. Aynı durum, oluşturulan çözeltinin donma olayı için de geçerlidir. Yani hazırlanan tuzlu su çözeltisi soğutulursa, donma olayı sabit sıcaklıkta gerçekleşmeyecektir. Çözeltilerde, kaynama noktasındaki yükselme ve donma noktasındaki düşme, çözeltinin birim hacminde çözünen madde miktarı ile orantılı olarak değişir. Çözeltilerde, çözünen madde miktarının artması kaynama noktasını yükseltirken, donma Mustafa Atalay mustafaatalay.wordpress.com Sayfa 24