ASİTLER-BAZLAR ÇÖZÜNÜRLÜK DENGELERİ Konular ve Sorular

Transkript

1 ASİTLER-BAZLAR ÇÖZÜNÜRLÜK DENGELERİ Konular ve Sorular Mustafa Atalay 2/3/2011

2 ASİTLER ve BAZLAR Tüm kimyasal bileşikler içerisinde en çok bilinenler asitler ve bazlardır. Sirkede asetik asit, limonda sitrik asit, ev temizlik ürünlerinde amonyak asit ve bazların en çok bilinenleridir. Hidroklorik asit mide özsuyunda bulunan ve günde 1,5-2 litre salgılanan bir asittir. Asit ve bazların genel özellikleri yüzyıllardan beri bilinmektedir. Asitler demir ve çinko gibi metallerle etkileşerek hidrojen gazı oluşturabilirler, turnusol boyasının rengini maviden kırmızıya çevirirler. Bazlar, kayganlık hissi verirler, turnusol boyasının rengini kırmızıdan maviye çevirirler. Asitler ve bazlar belirli oranlarda karıştırıldiklarinda, kimyasal tepkimelerin en önemlilerinden sayılan nötrleşme tepkimeleriyle, asit ve bazların genel özelliklerine sahip olmayan yeni maddeleri(tuzlar) oluştururlar. Asit Baz Kavramı: Arrhenius Asit Baz Teorisi 1777 yılında Fransız bilim insanı Antoine Lavoisier bütün asitlerin oksijen elementi içerdiğini ileri sürmüştür. Gerçekte oksijen kelimesi Latincede asit oluşturucu deyiminden türetilmiştir yılında İngiliz bilim insanı Hamprey Davy, Lavoisierin tanımını değiştirmiştir. Davy yaptığı çalışmalarda muriatik asitin(hidroklorik asit), hidrojen ve klor elementlerinden oluştuğunu bulmuş ve yeni yaptığı tanımda asitlerdeki temel elementin oksijen değil hidrojen olduğunu ileri sürmüştür yılında İsveçli bilim insanı Svante Arrhenius hidrojen bulunduran bileşiklerin asit davranışlarını inceleyerek kendi adıyla anılan tanımı oluşturmuştur. Arrhenius a göre, asitler suda çözündüklerinde çözeltiye hidrojen iyonu(h + ) veren maddeler, bazlar ise suda çözündüklerinde çözeltiye hidroksit iyonu(oh - ) veren maddelerdir. Yukarıdaki deklemlerde HA asiti, MOH ise bir bazı temsil etmektedir.buna göre HCl ve H 2 SO 4 bileşikleri asit, NaOH ve Ca(OH) 2 bileşikleri bazdır. Arrhenius asit baz teorisi pek çok asiti ve bazı doğru tanımlamaktadır; ancak teorinin iki temel sınırlaması vardır. 1

3 i. Arrhenius teorisini sulu çözeltilerle sınırlandırmıştır. ii. Tanıma göre, H içeren maddeler asit, OH içeren maddeler bazdır. NH 3 bileşiğinin yapısında OH grubu bulunmamasına rağmen baz özellik göstermesini ise açıklayamamıştır. BrØnsted-Lowry Asit Baz Kuramı 1923 yılında asit ve bazlarla ilgili daha genel bir tanım Danimarkalı kimyacı Johannes Br Ønsted ve İngiliz kimyacı Thomas Lowry tarafından birbirlerinden bağımsız yaptıkları çalışmalar sonucunda oluşturulmuştur. BrØnsted- Lowry asit baz teorisi olarak bilinen teoriye göre, asitler başka bir maddeye proton(h + ) veren maddeler(molekül ya da iyon), bazlar ise başka maddelerden proton alan maddelerdir. Başka bir deyişle, asitler proton veren, bazlar proton alan maddelerdir. BrØnsted-Lowry asiti H + veren madde BrØnsted-Lowry bazı H + alan madde Yukarıdaki denkleme göre, HA maddesi H + vererek A - bazını oluşturmakta, A - maddesi de H + alarak HA asitini oluşturmaktadır. Aynı şekilde B maddesi H + alarak BH + asitini oluşturmakta, BH + maddesi de H + vererek B bazını oluşturmaktadır. Formüllerindeki proton sayısı bir değişen bu tür kimyasal madde türlerine konjuge asit baz çifti(eşlenik asit baz çifti) denir. A - maddesi HA asitinin eşlenik bazı, BH + maddesi de B bazının eşlenik asitidir. Bir asit baz tepkimesinde nelerin olduğunu açıklayabilmek için proton(h + ) davranışının incelenmesi gerekir. Örneğin, bir BrØnsted-Lowry asiti(ha) suya konulduğunda, suyla tersinir tepkimeye girerek asit çözünme dengesi oluşturur. Asit çözücüye bir proton verir ve ürün olarak H 2 O nun konjuge asiti hidronyum iyonu(h 3 O + ) ve HA nın konjuge bazı A - iyonu oluşur. Ters yönde tepkimede ise hidronyum iyonu(h 3 O + ), A - iyonuna bir proton vererek asit gibi davranır ve H 2 O konjuge bazını oluşturur. A - iyonuda protonu alarak HA konjuge asitini oluşturur. 2

4 BrØnsted-Lowry asit bazları yalnızca HCl, HNO 3 gibi nötr moleküllerden oluşmaz. Tuzların, atyonları ya da anyonları proton verebilme ya da alabilme özelliğine sahip oldukları için BrØnsted- Lowry asit bazları olarak tanımlanırlar. Bir BrØnsted-Lowry bazı(nh 3 ) suda çözündüğünde, asit gibi davranan sudan bir proton alarak konjuge asitini oluşturur. Proton veren su molekülleri ise OH - konjuge bazını oluştururlar. Ters yöndeki tepkimede ise iyonu bir protonu OH - iyonuna vererek NH 3 bazını oluşturur. Proton alan bir molekülün ya da iyonun proton ile bağ yapacak atomunun en azından bir çift bağ yapmamış elektronu bulunmalıdır. Aşağıda BrØnsted-Lowry bazı olarak adlandırdığımız bazı maddelerin protonla bağ yapan atomlarının bağ yapmamış elektronlarıyla formülleri verilmiştir. Bazı BrØnsted-Lowry bazları Örnek: HNO 2 (nitröz asit) asitinin asitlik özelliğini Arrhenius teorisi ve BrØnsted-Lowry teorisini kullanarak açıklayınız. HNO 2 asitinin konjuge bazını belirleyiniz. Çözüm: HNO 2 bir Arrhenius asitidir; çünkü suda çözündüğünde H + iyonu vermektedir. 3

5 ( ) ( ) ( ) HNO 2 bir BrØnsted-Lowry asitidir; çünkü suda çözündüğünde su molekülüne bir proton vermekte ve H 3 O + iyonunu oluşturmaktadır. HNO 2 asitinin bir proton kaybetmesiyle oluşan konjuge bazı dir. Örnek: Aşağıda verilen BrØnsted-Lowry asitlerin denkleştirilmiş çözünme denklemlerini yazınız ve konjuge asit baz çiftlerini gösteriniz. a) H 2 SO 4 b) c) H 3 O + d) e) f) Örnek: Aşağıda verilen BrØnsted-Lowry bazlarının denkleştirilmiş çözünme denklemlerini yazınız ve konjuge asit baz çiftlerini gösteriniz. a) b) c) OH - d) e) f) Örnek: Aşağıdaki denklemdeki konjuge asit baz çiftlerini belirleyiniz. Çözüm: Örnek: Sulu çözeltide gerçekleşen aşağıdaki tepkime için konjuge asit baz çiftlerini belirleyiniz. Örnek: Aşağıda verilen tepkimeler için, BrØnsted-Lowry asit bazlarını ve konjuge asit baz çiftlerini belirleyiniz. 4

6 Örnek: Aşağıda verilen tepkimeler için, BrØnsted-Lowry asit bazlarını ve konjuge asit baz çiftlerini belirleyiniz. Asit Kuvveti-Baz Kuvveti Bir asitin asit çözünme dengesini aşağıdaki denklemle ifade edebiliriz. HA(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + A - (suda) Asit Baz Asit Baz Eğer H 2 O bazı A - iyonundan daha kuvvetli proton alıcısı olursa, bu durumda çözelti temel olarak H 3 O + ve A - iyonlarını içerecektir. Tam tersi durumda ise çözeltide HA ve H 2 O çoğunlukta olacaktır. Eşit derişimlerde girenlerden ve ürünlerden oluşturulan bir sistemde proton daima daha kuvvetli olan baz tarafından alınacaktır. Böyle bir durumda dengenin oluşabilmesi için tepkimenin protonu veren kuvvetli asit ile protonu alan kuvvetli bazın oluşturduğu taraftan, daha zayıf asit ve daha zayıf bazın bulunduğu tarafa gerçekleştiği görülecektir. Kuvvetli asit + Kuvvetli Baz Zayıf Asit + Zayıf Baz Kuvvetli proton veren + Kuvvetli proton alan Zayıf proton veren + Zayıf proton alan Farklı asitlerin farklı proton alma kuvvetleri vardır(tablo 1). Kuvvetli bir asit suda tamamiyle iyonlarına ayrışır. Bu nedenle kuvvetli bir asitin çözünmesi %100 yakın iyonlaşma ya da ürünler yönündedir. Yukar ıdaki denkleme göre çözelti temel olarak H 3 O + ve A - iyonlarını içerecektir. Çözeltinin içereceği iyonlaşmamış HA molekülleri ihmal edilebilecek kadar az olacaktır. Kimyada bilinen bazı kuvvetli asitler, perklorik asit(hclo 4 ), hidroklorik asit(hcl), hidrobromik asit(hbr), hidroiyodik asit(hi), nitrik asit(hno 3 ) ve sülfürik asit(h 2 SO 4 ) tür. Yukarıda tanımdan çıkaracağımız önemli bir sonuç vardır. Kuvvetli asitlerin konjuge bazları zayıftır., Cl -, Br -, I -,, iyonlarının sulu çözeltilerinde bir proton alma eğilimleri ihmal edilebilecek kadar az olduğu için H 2 O dan daha zayıf baz özelliktedirler. 5

7 Zayıf bir asit kısmen iyonlaşır. Zayıf asit moleküllerinin çok küçük bir kıs mı proton verir. Bu nedenle çözelti çok büyük miktarda iyonlaşmamış HA molekülleri içerirken çok az miktarda H 3 O + ve konjuge bazı A - yi içerir.kimyada bilinen bazı zayıf asitler nitroz asit(hno 2 ), hidroflorik asit(hf) ve asetik asit(ch 3 COOH) tir. Çok daha zayıf asit özellikte olan maddelerin(nh 3, OH -, H 2 ) suya proton verme eğilimleri yok denecek kadar azdır. Bu durumda böyle maddelerin çözeltilerinde tepkime %100 e yakın oranda tepkimeye girenler yönünde gerçekleşecektir. Bu durumda zayıf asitlerin konjuge bazları kuvvetli özellikte olacaktır. Örneğin,, O 2- ve H - iyonları sulu çözeltilerinde %100 proton alacaklar ve H 2 O dan daha kuvvetli baz özellik göstereceklerdir. 6

8 Kuvvetli asit, zayıf asit ve çok zayıf asit çözeltilerinde HA, H 3 O + ve A - taneciklerinin denge derişimlerinin şematik gösterimi aşağıdaki gibi olur. Örnek: Girenlerin ve ürünlerin eşit derişimlerde karıştırıldığı aşağıdaki tepkimelerde dengenin oluşabilmesi için tepkimenin hangi yöne ilerleyeceğini bulunuz ve açıklayınız.(tablo 1 de verilen değerler kullanılacaktır.) Çözüm: a) H 2 SO 4 ve asit, NH 3 ve bazdır. Tablo 1 e göre, H 2 SO 4, ten daha kuvvetli asittir. NH 3 te ten daha kuvvetli bazdır. Bu durumda NH 3 proton alacak ve tepkime sağa ilerleyecektir. b) ve asit, ve bazdır. Tablo 1 e göre kuvvetli asit, kuvvetli bazdır. protonu alacak ve tepkime sola yönelecektir. Örnek: Girenlerin ve ürünlerin eşit derişimlerde karıştırıldığı aşağıdaki tepkimelerde dengenin oluşabilmesi için tepkimenin hangi yöne ilerleyeceğini bulunuz ve açıklayınız.(tablo 1 de verilen değerler kullanılacaktır.) 7

9 Örnek: Aşağıdaki şekillerde iki HA(A=X veya Y) asitinin sulu çözeltisi verilmiştir. Buna göre; a) HX ve HY asitlerinden hangisi daha kuvvetli asit özelliği gösterir? b) X - ve Y - iyonlarından hangisi daha kuvvetli bazdır? c) Girenlerin ve ürünlerin eşit derişimlerde karıştırıldığı tepkimede dengenin oluşabilmesi için tepkimenin hangi yöne ilerleyeceğini bulunuz. Örnek:Aşağıda verilen tepkimelerdeki BrØnsted-Lowry asit bazlarını belirleyiniz. 8

10 Örnek: Aşağıdaki şekillerde üç HA(A=X, Y veya Z) asitinin sulu çözeltisi verilmiştir. Buna göre; a) HX. HY ve HZ asitlerinden hangisi daha kuvvetli asit özelliği gösterir? b) X -, Y - ve Z - iyonlarından hangisi daha kuvvetli bazdır? c) HZ çözeltisinde iyonlaşma yüzdesi kaçtır? Hidronyum İyonu(H 3 O + ) Proton(H + ), Arrhenius ve BrØnsted-Lowry asit baz teorilerinin temelini oluşturmaktadır. Arrhenius HA asitinin suda çözünmesi sırasında sulu H + iyonu oluşacaktır. Sulu çözeltide bulunan H + iyonunun tepkimeye girme isteği çok fazladır. Bu durumda H + iyonu çözücü su molekülünün oksijen tarafıyla etkileşerek üçgen piramit geometriye sahip hidronyum iyonunu(h 3 O + ) oluşturur. H 3 O + iyonu diğer su molekülleriyle hidrojen bağları oluşturarak etkileşecektir. Konumuzun bundan sonraki bölümlerinde kullanacağımız H + ve H 3 O + sembolleri aynı yapıyı ifade edecektir. Asit baz tepkimelerinde proton vereni daha iyi ifade edebilmek için H 3 O + kullanılacaktır. 9

11 Suyun İyonlaşması Suyun en önemli özelliklerin birisi asit ya da baz gibi davranabilmesidir. Ortamda bir asit bulunması durumunda su baz gibi, ortamda bir baz bulunduğunda su asit gibi davranabilmektedir. Bu şaşırtıcı bir durum değildir; çünkü suda, su moleküllerinden biri proton vererek asit gibi davranırken, diğer su molekülü de proton alarak aynı anda baz gibi davranır. Suyun denge konumunda iyonlaşma denklemi aşağıdaki gibi gösterilebilir. 2 H 2 O(s) H 3 O + (suda) + OH - (suda) Suyun denge durumundaki iyon çarpımı(k su ) K su = [H 3 O + ][OH - ] şeklinde yazılır. Suyun dinamik denge durumunda iki önemli duruma dikkat etmek gerekir. i. İleri ve geri tepkimeler çok hızlı gerçekleşir. ii. Dengenin oluşmasında tepkime sürekli girenler yönünde olma eğilimindedir. Bu da denge konumunda çok az H 3 O + ve OH - iyonlarının oluşabileceğini gösterir. Moleküllerin büyük bir çoğunluğu iyonlaşmama eğilimindedir. Suyun iyonlaşması ile ilgili yapılan deneylerde, suyun 25 o C sıcaklıktaki H 3 O + iyonları derişimi 1.0x10-7 M olarak ölçülmüştür. Başka bir deyişle 25 0 C sıcaklıkta, [H 3 O + ] = [OH - ] = 1.0x10-7 M Suyun 25 o C sıcaklıkta özkütlesi ve mol kütlesi kullanılarak bulunan derişimi 55,4 M dır. [H 2 O] = ( ) ( ) İyonlaşan su moleküllerinin, iyonlaşamayan su moleküllerine oranını bularak suyun iyonlaşmasının çok küçük bir oran olduğunu görebiliriz. 10

12 Suyun denge durumundaki denge sabiti yukarıdaki değerlerle 25 o C sıcaklıkta hesaplanırsa 1,0x10-14 bulunur. K su = [H 3 O + ][OH - ] = (1.0x10-7 ). (1.0x10-7 ) = 1,0x10-14 Çok sulu çözeltilerde H 3 O + ve OH - iyonları derişimleri çarpımı çözünen maddeden etkilenmemesine rağmen derişik çözeltilerde çözünenin varlığı bu çarpımı etkilemektedir. Bu nedenle, derişik çözeltilerdeki bu etkiyi yok varsayarak 25 o C sıcaklıkta, H 3 O + ve OH - iyonları derişimleri çarpımının(k su ) tüm sulu çözeltilerde 1,0x10-14 olduğunu söyleyebiliriz. Sulu çözeltilerin asidik, bazik ya da nötral olduklarını H 3 O + ve OH - iyonları derişimlerini karşılaştırarak bulabiliriz. Asidik çözeltilerde [H 3 O + ] > [OH - ] Bazik çözeltilerde [H 3 O + ] < [OH - ] Nötral çözeltilerde [H 3 O + ] = [OH - ] 25 o C sıcaklıkta, asidik çözeltilerde [H 3 O + ] > 1,0x10-7 M, bazik çözeltilerde [H 3 O + ] < 1,0x10-7 M ve nötral çözeltilerde [H 3 O + ] = [OH - ] = 1,0x10-7 M olur. Bir çözeltideki [H 3 O + ] ya da [OH - + bilinirse çözeltinin özellikleri ve diğer iyonun sayısal değeri bulunabilir. K su = [H 3 O + ][OH - ] = 1,0x10-14 değeri bilindiğine göre, [ ] [ ] eşitliği ile, [ ] [ ] eşitliği ile hesaplanabilir. 11

13 Tablo. 25 o C sıcaklıkta, asidik, bazik ve nötr çözeltilerdeki H 3 O + ve OH - derişimleri Örnek: Limon suyunda H 3 O + iyonları derişimi 2,5x10-3 M olduğuna göre, OH - iyonları derişimini hesaplayınız. Limon suyunun özelliğini verilen değerleri kullanarak belirleyiniz. Çözüm: [ ] [ ] = = 4,0x10-12 M [H 3 O + ] > [OH - + olduğunu göre limon suyu asidik özelliktedir. Örnek: Deniz suyunda OH - iyonları derişimi 5,0x10-6 M olduğuna göre, H 3 O + iyonları derişimini hesaplayınız. Örnek: Suyun iyonlaşması endotermiktir. Suyun H 3 O + ve OH - iyonları derişimleri çarpımı(k su ) sıckalıkla değişir. 50 o C sıcaklıkta K su değeri 5,5x10-14 olduğuna göre bu sıcaklıktaki H 3 O + ve OH - iyon derişimlerini hesaplayınız. ph Ölçeği H 3 O + iyonları derişimini molarite cinsinden ifade etmek yerine, logaritmik bir ölçek olan ph ile ifade etmek daha uygundur. ph terimi (fransızca puissance d hydrogene -ingilizce power of hydrogen ), hidrojenin gücü anlamına gelmektedir ve H 3 O + iyonları derişimini 10 sayısının üstleri olarak açıklamaktadır. Bir çözeltinin ph değeri H 3 O + iyonları derişiminin logaritması alınarak bulunur. ph = - log [H 3 O + ] ya da [H 3 O + ] = antilog(-ph) = 10 -ph Örneğin, *H 3 O + ] = 1,0x10-2 M olan çözeltinin ph değeri 2, *OH - ] = 1x10-2 M olan çözeltinin [H 3 O + ] = 1,0x10-12 M ve ph değeri 12, nötr bir çözeltinin [H 3 O + ] = 1,0x10-7 M ve ph değeri 7 dir. Çözeltilerdeki poh değeride aynı şekilde OH - iyonları derişiminin log değeri hesaplanarak bulunabilir. Ya da, K su K su = [H 3 O + ][OH - ] - ] 1,0x10-14 = [H 3 O + ][OH - ] -log(1,0x10-14 ) = -log([h 3 O + ][OH - ]) (-log 1,0) + (-log10-14 ) = (-log [H 3 O + ]) + (-log [OH - ]) = ph + poh ph + poh = 14 12

14 Tablo: ph Ölçeği- ph ölçeğindeki 1 birimlik değişim, [H 3 O + + değerinin 10 kat değiştiğini gösterir. ph ölçeği logaritmik olduğu için ph değeri 1 birim değiştiğinde [H 3 O kat değişir. *H 3 O + + değeri 100 kat değiştiğinde ph değeri 2 birim değişir. ph değerinin 6 birim değişmesi [H 3 O + + değerinin 1x10 6 kat değiştiğini gösterir. Bazı maddeler ve ph değerleri yandaki tabloda gösterilmiştir. ph değeri azaldıkça [H 3 O + ] artar. ph arttıkça poh değeri azalır. Asidik çözeltilerde ph < 7 Bazik çözeltilerde poh > 7 Nötr çözeltilerde ph = 7 olur. Örnek: OH - iyonları derişimi 1,0x10-3 M olan çözeltide ph değeri kaçtır? Çözüm: [ ] [ ] [H 3 O + ] = [H 3 O + ] = 1,0x10-11 ph = - log [H 3 O + ] ph = -log(1,0x10-11 ) ph = 11 Örnek: *H 3 O + ] = 3,0x10-5 M olan yağmur suyunun ph değerini hesaplayınız.(log 3,0 = 0,5) Örnek: Aşağıda verilen çözeltilerin ph değerlerini hesaplayınız. a) [OH - ] = 2,0x10-6 M olan çözelti.(log 2,0 = 0,3) b) [H 3 O + ] = 6,0x10-5 ) M olan çözelti.(log 6,0=0,75) 13

15 ph değerinin ölçülmesi Bir çözeltinin ph değeri yaklaşık olarak ölçülecekse bu ölçüm asit baz indikatörleri gösterilerek gerçekleştirilebilir. İndikatörler belirli bir ph aralığında renk değiştirme özelliğine sahip maddelerdir. Örneğin, Bromtimal mavisi ph değerinin 6,0-7,6 olduğu aralıkta asit ortamda sarı renkliyken baz ortamda mavi renkli olur. Phenolphtaelein çözeltisi ph değerinin 8,2-9,8 olduğu aralıkta renksizden pembeye renk değiştirir. Aşağıda belirli aralıklarda renk değiştiren ve ph değerini ölçmemize yarayan bazı indikatörlerin renk değiştirdikleri ph aralıkları gösterilmektedir. Tablo: Bazı asit baz indikatörleri ve renk değiştirdikleri ph aralıkları Yukarıdaki indikatörlerin karışımıyla oluşturulan indikatöre evrensel indikatör adı verilir. Günümüzde ph değerinin ölçülmesi elektronik aletlerle gerçekleştirilmektedir. Elektronik phmetrelerle yapılan ölçümlerde çok daha kesin sonuçlar elde edilmektedir. Şekil. Evrensel İndikatör 14

16 Asit Kuvveti ve Asit İyonlaşma Sabiti(K a ) Elektrolit özellik gösteren bir çözeltinin kuvveti, o çözeltide çözünen veti, o çözeltide çözünen maddenin iyonlarına ayrışma derecesiyle ilişkilidir. Kuvvetli elektrolit çözeltide madde tamamıyla iyonlarına ayrışır. Zayıf elektrolit çözeltide ise çözünen madde kısmen iyonlarına ayrışır. Kuvvetli ya da zayıf asitleri işte bu iyonlaşma yüzdelerine göre belirleyebiliriz. Kuvvetli asitler, suda tümüyle iyonlaşabilen asitlerdir. Zayıf asitler suda az iyonlaşabilen asitlerdir. başka bir deyişle bir asitin kuvveti onun denge durumuna bağlıdır. HA(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + A - (suda) Yukarıdaki denklemde, HA formülü bir asiti göstermektedir. Eğer denge tümüyle sağa ilerliyorsa, asit kuvvetli bir asittir; çünkü tamamıyla iyonlarına ayrışmaktadır ve çözeltide HA asiti derişimi sıfıra yakındır. Denge sola doğru yönelmişse, iyonlaşma eğilimi çok az olduğu için asit zayıftır ve HA derişimi çok fazladır. Tablo. Bazı kuvvetli asitler ve zayıf asitler Kuvvetli asitler Hidroklorik asit(hcl) bir kuvvetli asit örneğidir. HCl(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + Cl - (suda) Denklemdeki ok işaretinin tek yönlü olması asitin tümüyle iyonlaştığını belirtir. HCl çözeltisindeki HCl taneciklerinin tümü iyonlaşarak H 3 O + (suda) ve Cl - (suda) iyonlarını oluşturmuştur. Örneğin, 1,0 M HCl çözeltisinde H 3 O + ve Cl - iyonları derişimi 1,0 M dır. Yukarıdaki tabloda çeşitli kuvvetli asitler ve zayıf asitler verilmiştir. Bu kuvvetli asitlerden bazıları iyonlaştığında bir proton verebilen monoprotik asitler (HCl, HBr, HI, HNO 3, HClO 4 ) olarak adlandırılır. Tablodaki kuvvetli asitlerden H 2 SO 4 ise iyonlaştığında iki iyonlaşabilen proton verdiği için diprotik asit olarak adlandırılır. 15

17 Zayıf asitler Tabloda verilen asitlerden HF asiti suda tümüyle iyonlaşmadığı için zayıf asittir. HF(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) +F - (suda) HF çözeltisinde çok fazla sayıda iyonlaşmamış HF molekülü bulunur. Çok az iyonlaşabildiği için çözeltide az miktarda da olsa H 3 O + ve F - iyonları da vardır. Örneğin, 1,0 M HF çözeltisinde H 3 O + iyonları derişimi 1,0 M dan daha azdır, çünkü HF moleküllerinin çok az bir kısmı iyonlarına ayrışır. Böylece madde zayıf asit özellik gösterecektir. Bir asitin kuvvetli ya da zayıf olmasının derecesi, suyun çekim kuvvetine göre, asitin anyonu(konjuge bazı) ile hidrojen iyonu arasındaki çekimin kuvvetine bağlıdır. Hidrojen iyonu ile asitin anyonu arasındaki çekim kuvveti zayıf ise su ile daha kolay etkileşecek ve iyonlaşacaktır. Böylece madde kuvvetli asit özellik gösterecektir. Hidrojen iyonu ile asitin anyonu arasındaki çekim kuvveti fazla ise su ile daha zor etkileşecek ve az miktarda iyonlaşacaktır. HA(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + A - (suda) Yukarıdaki denkleme göre,ha asitindeki H + iyonu ile A - iyonu arasındaki çekim kuvveti zayıf olursa denge tepkimesi sağa doğru yönelecek ve ve asit tümüyle iyonlaşacaktır. Bu asitler kuvvetli asitlerdir. HA asitindeki H + iyonu ile A - iyonu arasındaki çekim kuvveti fazla olursa denge tepkimesi sola doğru yönelecek ve ve asit az miktarda iyonlaşmış olacaktır. Bu asitler zayıf asitlerdir. Kuvveti ve Zayıf asitler tablosu incelendiğinde, monoprotik, diprotik ve triprotik(h 3 PO 4 gibi iyonlaşabilen üç proton içeren asitler) olan zayıf asitler görülecektir. Asit İyonlaşma Sabiti(K a ) Zayıf asitlerin birbirlerine göre kuvvetlerini belirlerken iyonlaşma sabitleri göz önüne alınır. Asit iyonlaşma sabiti(k a ) bir zayıf asitin iyonlaşma tepkimesindeki denge sabitidir. Bir zayıf asitin iyonlaşma tepkimesini, birbirine eşdeğer ik denklemle gösterebiliriz. HA(suda) + H 2 O(s) HA(suda) H 3 O + (suda) + A - (suda) H + (suda) + A - (suda) Zayıf asitin iyonlaşma denklemini kullanarak denge sabitini, [ ][ ] [ ] [ ][ ] [ ] 16

18 [ ] ile [ ] eşdeğer olduğuna göre, denklem olarak yukarıdakilerden birini kullanmamız yeterli olacaktır. Zayıf asitlerin iyonlaşma sabitleri çok küçük sayısal değerlerdir. Bu sayısal değerler zayıf asitlerin çok az iyonlaştığını göstermektedir. K a değeri küçüldükçe asit daha az iyonlaşır. Örnek: Aşağıda iki asitin K a değerleri veriliyor. HF asiti için K a = 3,5x10-4 HClO asiti için K a = 2,9x10-8 Buna göre, a) hangisi daha zayıf asittir? b) F - ve ClO - konjuge bazlarından hangisi daha kuvvetlidir? Çözüm: a) HClO asitinin iyonlaşma sabiti daha küçük olduğuna göre HClO daha zayıf asittir. b) Zayıf bir asitin konjuge bazı ise daha kuvvetlidir. Bu nedenle ClO - konjuge bazı kuvvetlidir. Kuvvetli ve Zayıf Asit çözeltilerinde [ ] ve ph bulunması Kuvvetli asit ya da baz çözeltilerinde iki temel kaynağı vardır; asitin iyonlaşmasından oluşan ve suyun iyonlaşmasından oluşan aşağıdaki gibidir. iyonları. HA kuvvetli ya da zayıf asitinin ve suyun iyonlaşma denklemleri HA(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + A - (suda) Kuvvetli ya da zayıf asit H 2 O(s) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + OH - (suda) K su = 1,0x10-14 Çok seyreltik sulu çözeltiler ihmal edildiğinde, tüm sulu çözeltilerde suyun iyonlaşmasından gelen miktarı asitten gelen iyonları iyonları yanında ihmal edilebilecek kadar küçük olur. Saf suda, suyun iyonlaşmasıyla oluşan iyonları derişimi 1,0x10-7 M dır. Kuvvetli ya da zayıf asitten gelen iyonları derişimi bu değerden çok daha fazla olacağı için, Le Chataliers ilkesine göre fazladan gelen dengesinin sola kaymasına neden olacaktır. Böylece suyun iyonlaşmas ıyla oluşan iyonları suyun iyonlaşma iyonları derişimi daha da küçük olacağından ihmal edilebilecektir. Genel olarak kuvvetli ya da zayıf asit çözeltilerinde, suyun iyonlaşmasıyla oluşan iyonları derişimi ihmal edilecek ve oluşan iyonları derişiminin asitt en geldiği varsayılacaktır. Kuvvetli asit çözeltilerinde iyonları derişimi, çözeltiyi oluşturan asitin derişimine eşit olacaktır. Örneğin 0,10 M HCl çözeltisindeki iyonları derişimi 0,10 M, ph değeri ise 1,00 olacaktır. Örnek: 0,025 M HNO 3 kuvvetli asit çözeltisinin ph değeri kaçtır?(log 2,50 = 0,40) Çözüm: HNO 3 (suda) + H 2 O(s) ( ) + (suda) ph = -log [ ] = -log(2,5x10-2 ) = 1,60 Zayıf asit çözeltilerinde iyonları derişimi, çözeltiyi oluşturan asitin derişimine eşit değildir. Bu durumda [ ] derişiminin hesaplanması denge problemlerindeki gibi bir çözümü gerektirmektedir. Yani [ ] bulunması daha karmaşık işlemlerin yapılmasını gerektirmektedir. Örneğin, 0,10 M HA zayıf asitinin iyonlaşma 17

19 sabiti K a olsun. Suyun iyonlaşmasından gelen iyonları ihmal edildiğine göre çözeltideki iyonları derişimi aşağıdaki denge tepkimesinden hesaplanabilir. HA(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + A - (suda) Başlangıç 0,10 M 0,00 0,00 Değişim -x +x +x Denge 0,10-x x x Başlangıçtaki iyonları derişimi yaklaşık sıfır kabul edilmiştir; çünkü suyun iyonlaşmasından gelen derişim ihmal edilmiştir. X, iyonlaşabilen HA derişimini göstermektedir. Bu durumda denge sabiti, yazıldığında, [ ][ ] [ ] bulunur. Denge denkleminde denge derişimleri yerine K a = eşitliği elde edilir. Genel olarak HA başlangıç derişiminin yanında iyonlaşabilen miktar(x) çok küçük olduğundan ihmal edilebilir. İhmal etmenin hataya neden olmaması için oranının 0,05 ten(%5) küçük olması gerekir. Örnek: 0,100 M HCN çözeltisinin H 3 O + iyonları derişimini bulunuz.(hcn için K a = 4,9x10-10 ) HCN(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + CN - (suda) Örnek: 0,200 M HNO 2 çözeltisinin ph değeri kaçtır?(hno 2 için K a = 5,0x10-4 ) HNO 2 (suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + (suda) Örnek: 0,100 M HA zayıf asit çözeltisinin ph değeri 5 olduğuna göre HA zayıf asitinin K a değeri kaçtır? Örnek: 0,200 M HA zayıf asit çözeltisinin ph değeri 4 olduğuna göre HA zayıf asitinin K a değeri kaçtır? Zayıf asitlerin iyonlaşma yüzdesi Bir zayıf asitin iyonlaşmasını yüzde iyonlaşma değeri olarakta ifade edebiliriz. Bir zayıf asitin iyonlaşma yüzdesini iyonlaşabilen asit derişimini, zayıf asitin başlangıç derişimine oranlayıp 100 ile çarparak bulabiliriz. İyonlaşma Yüzdesi = = [ ] [ ] Örnek: 2,0 M HNO 2 çözeltisindeki iyonlaşma yüzdesini hesaplayınız.(hno 2 için K a = 5,0x10-4 ) Zayıf asit çözeltilerinde asit derişimi artırıldığında, iyonları derişimi de artar, ancak asit derişimindeki artış iyonları derişimindeki artıştan daha fazla olur; çünkü asit derişimi artarken bu derişimin çok az bir kısmı iyonlaşır. Bu davranışı Le Chataliers ilkesine göre şöyle açıklayabiliriz. HA(suda) H + (suda) + A - (suda) 1 mol çözünmüş parçacık 2 mol çözünmüş parçacık 18

20 Yukarıdaki denkleme göre denge durumunda bulunan çözeltinin seyreltilmesi(su eklenerek) durumunda sistem bu etkiyi azaltacak yönde tepki gösterecektir. Denge derişimler azaldığı için sağa yönelecektir; çünkü denklemin sağ tarafı daha fazla parçacık bulundurmaktadır. Sistem sağa kayınca iyonlaşma yüzdesi de artmış olacaktır. Dengedeki zayıf asit çözeltisine su eklenmesi daha seyreltik bir çözelti oluşmasına neden olurken asitin iyonlaşma yüzdesini de artıracaktır. Zayıf asitlerde asitin başlangıç derişimi arttıkça dengedeki derişimi de artar. Zayıf asitlerde asitin başlangıç derişimi arttıkça iyonlaşma yüzdesi azalır. Örnek: Aşağıda verilen zayıf asit çözeltilerinden hangisinin iyonlaşma yüzdesi en büyüktür? Hangi çözeltinin ph değeri en küçüktür(daha asidiktir)? a) 0,100 M HC 2 H 3 O 2 b) 0,500 M HC 2 H 3 O 2 c) 0,0100 M HC 2 H 3 O 2 Çözüm: 0,0100 M HC 2 H 3 O 2 çözeltisinin iyonlaşma yüzdesi en büyüktür. Zayıf asitin derişimi azaldıkça iyonlaşma yüzdesi artar. Asit derişimi arttıkça iyonları derişimi de artar. iyonları derişiminin fazla olduğu çözeltinin ph değeri daha küçük olur. Kuvvetli ve Zayıf Bazlar Kuvvetli Bazlar Kuvvetli bazlar, suda tamamıyla iyonlaşabilen bazlardır. Örneğin, NaOH çözeltisinde bazın tamamı Na + ve OH - iyonlarına ayrışır. NaOH(suda) Na + (suda) + OH - (suda) 1,0 M lık NaOH çözeltisinde NaOH ın tamamı iyonlaştığı için *OH - ] = 1,0 M ve [Na + ] = 1,0 M olur. Bazı kuvvetli bazlar ve zayıf bazlar tabloda verilmiştir. Tablo. Kuvvetli ve Zayıf Bazlar Tabloda görüldüğü gibi, kuvvetli bazlar 1A ve 2A grubu metallerinin hidroksitleridir. 1A grubu metallerinin hidroksitleri suda çok iyi iyonlaşırlar ve derişik baz çözeltileri oluştururlar. 2A grubu metallerinin hidroksitlerinin 19

21 sudaki çözünürlükleri daha azdır. Suda çözündüklerinde mol başına 2 mol OH - iyonu oluştururlar. Örneğin, Sr(OH) 2 suda aşağıdaki gibi çözünür. Sr(OH) 2 (suda) Sr 2+ (suda) + 2 OH - (suda) Diprotik asitler iki basamakta iyonlaşabilirken, bazlar iyonlaşmalarını tek basamakta tamamlarlar. Zayıf Bazlar Zayıf bazlar, zayıf asitlerle benzer davranışlar gösterirler. OH - iyonu içeren kuvvetli bazlardan farklı olarak, zayıf bazlar suyun iyonlaşmasını sağlayarak sudan bir proton alırlar ve suda OH - oluşmasını sağlarlar. Zayıf bazların genel iyonlaşma denklemi aşağıdaki gibidir. B(suda) + H 2 O(s) BH + (suda) + OH - (suda) B yukarıdaki denklemde bir zayıf bazı sembolize etmektedir. Amonyak suda aşağıdaki gibi iyonlaşır. NH 3 (suda) + H 2 O(s) (suda) + OH - (suda) Çift yönlü ok iyonlaşmanın çok az olduğunu vurgulamaktadır. NH 3 çözeltisinde çoğunlukla NH 3 molekülleri çözünmüş halde bulunurken, çok az miktarda da ve OH - iyonları bulunur. Örneğin, 1,0 M NH 3 çözeltisinde OH - iyonları derişimi 1,0 M dan çok küçük olur. Bir zayıf asitin iyonlaşmasının ölçüsü bazın iyonlaşma sabiti(k b ) ile ifade edilir. Bir zayıf bazın iyonlaşma sabiti denge denklemi yazılarak ifade edilebilir. B(suda) + H 2 O(s) BH + (suda) + OH - (suda) K b = [ ][ ] [ ] K b değeri küçüldükçe, baz da daha zayıf olur. Kuvvetli ve Zayıf Baz çözeltilerinde [ ] ve poh bulunması Kuvvetli ve Zayıf asitlerde gerçekleştirilen hesaplamalar, kuvvetli ve zayıf bazlar için de geçerlidir. Örnek: 0,225 M kuvvetli baz KOH çözeltisindeki OH - iyonları derişimi kaç M dır? Örnek: 0,0015 M Sr(OH) 2 çözeltisindeki OH - iyonları derişimi kaç M dır? Örnek: 0,005 M Ba(OH) 2 çözeltisindeki OH - iyonları derişimini ve ph değerini bulunuz. Örnek: 0,1 M NH 3 zayıf baz çözeltisindeki OH - iyonları derişimini, iyonlaşma yüzdesini ve ph değerini bulunuz.(log1,3 = 0,1, NH 3 için K b = 1,69x10-5 ) Örnek: 0,01 mol HNO3 ile 10 litre çözelti hazırlanıyor. Buna göre, çözeltideki OH - iyonları derişimi kaç molardır? Örnek: 0,04 mol HCl ile 4 litre çözelti hazırlanıyor. Buna göre, çözeltideki OH - iyonları derişimi kaç molardır? 20

22 Örnek: 27 o C sıcaklık ve 1,2 atm basınçta 4,1 litre hacim kaplayan HCl gazı 200 ml suda çözünüyor. Buna göre, çözeltinin ph ve poh değerlerini bulunuz. Örnek: 4 gram NaOH bileşiğinin 10 litre suda çözünmesiyle hazırlanan çözeltinin ph ve poh değerlerini bulunuz. (NaOH=40) Örnek: ph değeri 12 olan 20 litre çözelti hazırlamak için kaç gram Ca(OH)2 gereklidir? (Ca(OH)2=74) Örnek: ph değeri 2 olan HCl çözeltisinin 400 mililitresine kaç ml su katılırsa ph değeri 3 olur? Örnek: ph değeri 0 olan HCl çözeltisinin 500 mililitresine kaç ml su katılırsa ph değeri 2 olur? Örnek: NK'da 8,96 litre hacim kaplayan HCl gazı ile 4 litre çözelti hazırlanıyor. Çözeltinin ph ve poh değerlerini bulunuz. Örnek: ph değeri 13 olan 20 litre NaOH çözeltisi için, a) kaç gram NaOH çözünmüştür? (NaOH=40) b) H + ve OH - iyonları molar derişimleri kaçtır? c) ph/poh oranı kaçtır? Örnek: ph değeri 1 olan 10 litre HCl çözeltisi için, a) NK'da kaç litre hacim kaplayan HCl gazı çözünmüştür? b) H + ve OH - iyonları molar derişimleri kaçtır? c) ph/poh oranı kaçtır? Örnek: 0,4 M 100 ml NaOH sulu çözeltisine 300 ml su ilave ediliyor. Buna göre, oluşan çözelti için, a) ph ve poh değerleri kaçtır? b) kaç gram NaOH çözünmüştür? (NaOH=40) Örnek: 0,8 M 400 ml HNO3 sulu çözeltisine su ilave edilerek 3,2 litre çözelti hazırlanıyor. Buna göre, oluşan çözelti için, a) ph ve poh değerleri kaçtır? b) kaç gram HNO3 çözünmüştür? (HNO3=63) Örnek: HA zayıf asiti için asitin iyonlaşma sabiti(ka) 5x10-6 'dır. Buna göre, 0,2 M HA asit çözeltisinin, a) ph değeri kaçtır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? Örnek: HA zayıf asiti için asitin iyonlaşma sabiti(k a) 1x10-5 'dır. Buna göre, 0,1 M 400 ml HA asit çözeltisinin, a) ph ve poh değerleri kaçtır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) H + iyonlarının mol sayısı kaçtır? Örnek: HA zayıf asiti için asitin iyonlaşma sabiti(ka) 4x10-7 'dır. Buna göre, ph değeri 4 olan HA asit çözeltisinin, a) molar derişimi kaçtır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? 21

23 c) A - iyonlarının molar derişimi kaçtır? d) ph/poh değeri kaçtır? Örnek: HA zayıf asiti için asitin iyonlaşma sabiti(ka) 1,8x10-7 'dır. Buna göre, 0,5 M HA asit çözeltisinin, a) H + ve OH - iyonları molar derişimi kaçtır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) A - iyonlarının molar derişimi kaçtır? Örnek: Asetik asit(ch 3COOH) zayıf asitinin belirli bir sıcaklıktaki iyonlaşma sabiti(k a) 4x10-6 'dır. 1,5 gram CH3COOH bileşiğinin 10 litre suda çözünmesiyle hazırlanan çözeltinin, a) CH3COOH molar derişimi kaçtır? (CH3COOH=60) b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) A - iyonlarının molar derişimi kaçtır? d) ph/poh değeri kaçtır? Örnek: XOH zayıf bazının iyonlaşma sabiti(kb) 8,1x10-5 'tir. XOH çözeltisindeki X + iyonları derişimi 9x10-3 M olduğuna göre, a) XOH çözeltisinin derişimi kaç molardır? b) Zayıf bazın çözeltideki iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) H + iyonları derişimi kaç molardır? Örnek: 0,01 M XOH zayıf baz çözeltisinin ph değeri 8 olduğuna göre, a) iyonlaşma sabiti(kb) kaçtır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? Örnek: 0,01 M XOH zayıf baz çözeltisinin ph değeri 10 olduğuna göre, a) iyonlaşma sabiti(kb) kaçtır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? Örnek: 0,01 M HA zayıf asit çözeltisinde iyonlaşma yüzdesi 0,1 olduğuna göre, a) iyonlaşma sabiti(ka) kaçtır? b) ph ve POH değerleri kaçtır? Örnek: 0,1 M HA zayıf asit çözeltisinde iyonlaşma yüzdesi 0,1 olduğuna göre, a) iyonlaşma sabiti(k a) kaçtır? b) ph ve POH değerleri kaçtır? Örnek: HA zayıf asiti için iyonlaşma sabiti(ka) 1x10-7 'dır. Buna göre, 0,001 M 400 ml HA asit çözeltisinin, a) ph ve poh değerleri kaçtır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) H + iyonlarının mol sayısı kaçtır? 22

24 Örnek: 0,01 M HCl çözeltisinin 200 mililitresi su ile 2 litreye seyreltiliyor. Buna göre, oluşan çözelti için, a) ph ve poh değerleri kaçtır? b) H + /OH - kaçtır? Örnek: NH3 için belirli bir sıcaklıkta Kb=2x10-5 'tir. NK'da 2,24 litre hacim kaplayan NH3 gazının suda çözünmesiyle hazırlanan 2 litre çözelti için, a) NH 3 derişimi kaç molardır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) N ve OH - iyonları derişimi kaçtır? d) ph ve poh değerleri kaçtır? Örnek: HNO2 için belirli bir sıcaklıkta Ka=5x10-4 'tür. 0,04 mol HNO2 bileşiğinin suda çözünmesiyle hazırlanan 200 ml çözelti için, a) HNO2 derişimi kaç molardır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) H + ve OH - iyonları derişimi kaçtır? d) ph ve poh değerleri kaçtır? Örnek: XOH zayıf bazı için belirli bir sıcaklıkta Kb=4x10-6 'dır. 0,5 mol XOH'ın suda çözünmesiyle hazırlanan 2 litre çözelti için, a) XOH derişimi kaç molardır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) X + ve OH - iyonları derişimi kaçtır? d) ph ve poh değerleri kaçtır? Örnek: Asetik asit(ch3cooh) zayıf asitinin belirli bir sıcaklıktaki iyonlaşma sabiti(ka) 1,8x10-5 'dir. 0,2 mol CH3COOH bileşiğinin 3,6 litre suda çözünmesiyle hazırlanan çözeltinin, a) CH3COOH molar derişimi kaçtır? b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? c) CH3COO - iyonlarının molar derişimi kaçtır? d) ph/poh değeri kaçtır? Örnek: 0,1 M HA zayıf asit çözeltisinde ph değeri 5 olduğuna göre, a) iyonlaşma sabiti(ka) kaçtır? b) poh değeri kaçtır? c) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? 23

25 Poliprotik asitler Birden fazla iyonlaşabilen proton içeren asitlere poliprotik asitler denir. Poliprotik asitlerin iyonlaşması basamaklar halinde gerçekleşir. Her iyonlaşma basamağındaki asit iyonlaşma sabiti de farklıdır. Örneğin, Karbonik asit(h 2 CO 3 ) diprotik asiti, CO 2 gazının suda çözünmesiyle oluşur. Karbonik asit, suda çözündüğünde iki basamaklı iyonlaşma gerçekleştirir. H 2 CO 3 (suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + (suda) [ ][ ] [ ] (suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + (suda) [ ][ ] [ ] Asitin iyonlaşma basamağı ilerledikçe iyonlaşma sabiti küçülür(k a1 >K a2 ). Birinci iyonlaşmadan sonra oluşan negatif iyonlu yapıdan bir protonun koparılması daha zor hale gelir; Böylece yukarıdaki örnekte olduğu gibi iyonundan bir proton koparmak, H 2 CO 3 molekülünden bir proton koparmaktan daha zor hale gelir; çünkü negatif yüklü iyon, pozitif yüklü iyonu nötr moleküle göre çok daha sıkı tutar. Bu tür asitler için çözeltideki H 3 O + iyonları derişimi hesaplanırken ikinci iyonlaşmada oluşan H 3 O + iyonları derişimi, ilk iyonlaşmada oluşan H 3 O + iyonları derişiminden çok çok az olacağı için, ihmal edilebilir. Başka bir deyişle çözeltideki H 3 O + derişimi birinci iyonlaşmada oluşan H 3 O + iyonları gözönüne alınarak bulunur. Bazı poliprotik asitlerin iyonlaşma basamaklarındaki iyonlaşma sabitleri aşağıdaki gibidir. İyonların ve Tuzların Asit-Baz Özellikleri Bazı iyonların baz gibi davranabildiklerini görmüştük. Örneğin, bikarbonat iyonları aşa ğıdaki gibi baz özellik gösterir. (suda) + H 2 O(s) H 2 CO 3 (suda) + OH - (suda) Bikarbonat iyonları, başka iyonlar gibi kendi başına kararlı olmayan ve serbest halde tek başına bulunamayan iyonlardır. Bikarbonat iyonu nötr hale gelebilmek için bir karşıt iyon(bu tepkimede katyon) ile birleşerek iyonik bir bileşik(tuz) oluşturur. Sodyumbikarbonat sodyum iyonlarıyla bikarbonat iyonlarının birleşerek oluşturduğu bir tuzdur. Bikarbonat iyonunun sodyum tuzu olan sodyum bikarbonat, bütün diğer çözünebilen tuzlar gibi suda çözündüğünde iyonlaşarak sodyum katyonunu ve bikarbonat anyonlarını oluşturur. NaHCO 3 (k) Na + (suda) + (suda) 24

26 Çözeltideki Na + iyonları asit ya da baz özellik göstermez(suyu iyonlarına ayrıştırmaz). Aynı çözeltideki bikarbonat iyonları ise bir zayıf baz gibi davranarak suyun iyonlaşmasına neden olacak ve etkileşme sonucunda bazik özellikte bir çözeltinin oluşmasına neden olacaktır. (suda) + H 2 O(s) H 2 CO 3 (suda) + OH - (suda) Çözeltinin ph değeri ölçüldüğünde 7 den büyük olduğu görülecektir. Bu bölümde, iyonların ve tuzların asit-baz özellikleri incelenecektir. Yapısında yer alan iyonların özelliklerine göre bazı tuzlar asidik, bazıları bazik, diğerleri de nötr özellik gösterir. Genel olarak, anyonlar nötr ya da bazik çözeltiler oluşturma, katyonlar ise nötr ya da asidik çözeltiler oluşturma eğilimindedirler. Zayıf Bazların Anyonları Anyonlar, asitlerin konjuge bazlarıdır... anyonu.. asitinin konjuge bazıdır. Cl - F - HCl HF HNO 3 Genel olarak asit formülü HA kabul edilirse, bu asitin konjuge bazı A - anyonudur. Her anyonun bir asitin konjuge bazı olduğu varsayılırsa, her anyonun baz gibi davranabilme potansiyelinin olabileceği ortaya çıkar; ancak, bu davranış asitin kuvvetine bağlı olduğu için her anyon bu davranışı gösteremez. Bir zayıf asitin konjuge bazı olan anyon zayıf baz özellik gösterir. Kuvvetli bir asitin konjuge bazı olan anyon nötr özellik gösterir. Cl - iyonu HCl kuvvetli asitinin konjuge bazıdır. Cl - iyonu sulu çözeltisinde nötr özellik gösterecektir. F - anyonu ise HF zayıf asitinin konjuge bazıdır. F - iyonu kendi başına bir baz gibi davranacak ve suyu iyonlaştırarak aşağıdaki tepkimeyi gerçekleştirecektir. F - (suda) + H 2 O(s) HF(suda) + OH - (suda) Bir zayıf asitin konjuge bazının neden bazik özellik gösterdiğini daha iyi aşıklayabilmek için zayıf asitin iyonlaşmasından başlayarak açıklama yapmak gerekir. HF bir zayıf asit olduğu için sudaki denge tepkimesi sola yönelme eğilimindedir. HF(suda) + H 2 O(suda) H 3 O + (suda) + F - (suda) Tepkime sola yönelme eğilimindedir; çünkü F - iyonunun H + iyonunu yakalama eğilimi oldukça fazladır. Buna bağlı olarak, F - iyonu suya tek başına konulursa, H + iyonunu yakalama isteği fazla olduğu için sudan H + iyonlarını çekecek, daha çok su molekülünün iyonlaşmasına neden olacaktır. Böylece çözeltide OH - iyonları artacak ve F - iyonları bir zayıf baz gibi davranmış olacaktır. Aşağıdaki tabloda görüldüğü gibi asitlerin zayıflığı arttıkça, konjuge bazlarının baz kuvveti artacaktır. Kuvvetli bir asit olan HCl nin konjuge bazı olan Cl - ise nötr özellik gösterecektir; çünkü Cl - iyonunun H + yakalama ilgisi çok azdır ve suya tek başına bırakıldığında sudan H + iyonu koparamaz ve suyu iyonlaştıramaz. 25

27 Örnek: Aşağıdaki anyonları zayıf baz ya da nötr olarak sınıflandırınız. a) b) c) d) e) Bir anyonun zayıf baz gibi davrandığı bir çözeltideki ph değerinin bulunması, herhangi bir zayıf bazın çözeltisindeki ph değerinin bulunmasındaki gibi hesaplanır. Bu hesaplamanın yapılabilmesi için, zayıf baz gibi davranan anyonun iyonlaşma sabitinin(k b ) bulunması için, anyonu oluşturan asitin iyonlaşma sabitinin de(k a ) bilinmesi gerekir. Bir HA zayıf asitinin K a değeri aşağıdaki şekilde hesaplanır. HA(suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + A - (suda) [ ][ ] [ ] Zayıf HA asitinin konjuge bazı olan A - iyonunun iyonlaşma denklemi aşağıdaki gibidir. A - (suda) + H 2 O(s) HA(suda) + OH - (suda) A - bazının K b değeri de aşağıda verilen eşitlikle bulunur. [ ][ ] [ ] Denklemler toplanarak, K a ve K b değerlerini birbiriyle çarpılırsa K su değeri elde edilir. K a x K b = [ ][ ] [ ] [ ][ ] [ ] = [ ][ ] = K su ya da, K a x K b = K su değerine ulaşılır. Yukarıdaki sonuç, bir zayıf asitin K a değeriyle, asitin konjuge bazının K b değerinin çarpımının K su değerine eşit olduğunu gösterir. 26

28 Örnek: Asetik asitin( asetat iyonlarının K b değerini bulunuz. ) 25 o C sıcaklıkta K a değeri 1,8x10-5 olduğuna göre, asetik asitin konjuge bazı olan Çözüm: K a x K b = K su = 5,6x10-10 Örnek:HCN bileşiği için K a değeri 4,9x10-10 olduğuna göre CN - için K b değeri kaçtır? Örnek: 0,100 M NaHCO 2 çözeltisinin ph değerini hesaplayınız. NaHCO 2 tuzu suda tamamen iyonlaşarak nötr özellkteki Na + ve zayıf baz özellikteki iyonlarını oluşturur. ( HCHO 2 zayıf asiti için K a = 1,8x10-4, K su = 1,0x10-14 = 2,4, log4,2 = 0,62) Zayıf Asit Katyonları Katyonlardan bazıları sulu çözeltilerinde zayıf asit gibi davranabilirler. Burada katyonları davranışları bakımından üç farklı grupta toplamak gerekir. Kuvvetli bazların yapısındaki katyonlar: Kuvvetli bazlar suda tümüyle iyonlaşarak yapısındaki katyonları ve OH - iyonlarını oluşturur. Oluşan katyonlar su molekülleri ile iyon-dipol etkileşimim kurar. Bu durumda suyun iyonlaşması gerçekleşmez. Katyonlar suyu iyonlaştırmadıkları için çözelti nötr özellik gösterir. Kuvvetli bazların yapısını oluşturan katyonlar nötr özelliktedir. Örneğin, NaOH, KOH ve Ca(OH) 2 kuvvetli bazlarının yapısında yer alan Na +, K +, Ca +2 iyonların sulu çözeltileri nötr özellik gösterir. Zayıf bazların konjuge asiti olan katyonlar: İyonik olmayan bir zayıf bazın katyon oluşturabilmesi için formülüne bir proton(h + ) eklemesi gerekir. Oluşan katyon zayıf bazın konjuge asiti olur. Aşağıda bazı zayıf bazların konjuge asitleri listelenmiştir.. Zayıf bazının.konjuge asitidir. NH 3 C 2 H 5 NH 2 CH 3 NH 2 Yukarıda verilen katyonları BH + genel formülüyle gösterirsek, katyonun zayıf asit özellikteki denge denklemini aşağıdaki gibi yazabiliriz. BH + (suda) + H 2 O(s) H 3 O + (suda) + B(suda) Bir zayıf bazın konjuge asiti zayıf asit özellik gösterir. Yukarıda verilen denkleme göre katyonun K a değerini, anyonların zayıf baz özellik göstermesindeki gibi hesaplayabiliriz. K a x K b = K su Oluşan çözeltinin ph değerinin hesaplanması da zayıf asitlerdeki ph hesaplamaları gibi yapılır. Çapı küçük, yükü büyük olan metal katyonları: Al +3, Fe +3 gibi çapı küçük, yükü büyük olan metallerin katyonları zayıf asit çözeltileri oluştururlar. Örneğin, Al +3 iyonları suda çözündüğünde, su ile hidrat yapısı oluşturur ve Bronsted-Lowry asiti gibi davranarak zayıf asit özellik gösterir. Al +3 (suda) + 6 H 2 O(s) ( ) (suda) 27

29 ( ) (suda) + H 2 O(suda) ( ) ( ) (suda) + H 3 O + (suda) Alkali metal ve toprak alkali metal katyonları suda yukarıda verilen örnekteki gibi iyonlaşmazlar. Ancak pekçok metal kayonu suda yukarıdaki gibi iyonlaşabilmektedir. Metal katyonun çapı küçüldükçe ve yükü arttıkça asidik davranabilme özelliği de artar. Örnek: Aşağıdaki katyonları zayıf asit veya nötr olarak sınıflandırınız. a) ) +2 c) Cr +3 d) Li + e) f) Fe +3 Tuz Çözeltilerinin sınıflandırılması 1. Katyonu ya da anyonu asit ya da baz gibi davranmayan tuzların sulu çözeltileri nötr özelliktedir. 2. Katyonu asit gibi davranmayan ancak anyonu baz gibi davranan tuzları sulu çözeltileri baz özelliktedir. 3. Katyonu asit gibi davranan ancak anyonu baz gibi davranmayan tuzların sulu çözeltileri asit özelliktedir. 4.Katyonu asit gibi davranan, anyonu da baz gibi davranan tuzları sulu çözeltilerinin nasıl davranacağı asit ve bazın kuvvetlerine bağlı olarak belirlenir. Böyle bir çözeltide, çözeltinin ph değerinin belirlenmesi için asitin K a değeri ile bazın K b değerine bakılır. K a > K b ise çözelti asidik, K b > K a ise çözelti baziktir. KATYON ANYON Kuvvetli asitin konjuge bazı Zayıf asitin konjuge bazı Zayıf Bazın Konjuge asiti Asidik K a ve K b değerlerine bağlı Çapı küçük, yükü büyük metal iyonu Asidik K a ve K b değerlerine bağlı Kuvvetli bazın yapısındaki katyon Nötr Bazik Tablo. Tuz çözeltilerinin ph değeri Örnek: Aşağıdaki tuz çözeltilerinin hangileri asidik, hangileri bazik, hangileri nötr özelliktedir? a) SrCl 2 (Kuvvetli asit-kuvvetli Baz, Nötr) 28

30 b) AlBr 3 (Asidik katyon-nötr anyon, Asidik) c) CH 3 NH 3 NO 3 ( Asidik katyon-nötr anyon, asidik) d) NaCHO 2 (nötr katyon-bazik anyon, bazik) e) NH 4 F Ka( ) = 5,68x10-10 K b (F - ) = 2,9x10-11 (asidik katyon- bazik anyon, K a > K b asidik) Örnek: 0,2 M CH 3 COONa çözeltisinin ph'ı kaçtır? (CH 3 COOH için K a = 2 x10-5 ) Örnek: 0,18 molarlık CH 3 COONa tuzu çözeltisinin poh değeri kaçtır? (CH 3 COOH için K a =1,8x10-5 ) Örnek: 0,1 M N 2 H 5 Br çözeltisinin ph değeri kaç olur?( N 2 H 4 için K b =1x10-7 ) Örnek: NaOH kuvvetli baz, NH 3 zayıf bazdır. HNO 3 kuvvetli asit, CH 3 COOH zayıf asittir. Buna göre: I. CH 3 COONa II. NaNO 3 III.NH 4 NO 3 sulu çözeltilerinin, 25 o C sıcaklıkta, hangisi ya da hangilerinde ph değeri 7'den büyük olur? Örnek: 0,2 M NH 4 NO 3 çözeltisinin poh değeri kaçtır?(nh 3 için K b =2x10-5 ) Örnek: 0,2 M NaCN çözeltisinin ph değeri 10 olduğuna göre, HCN zayıf asiti için iyonlaşma sabiti(k a ) kaç olur? Örnek: X : Kuvvetli asit-zayıf baz Y : Zayıf asit-kuvvetli baz Z : Kuvvetli asit-kuvvetli baz ile oluşturulmuş tuzlardır. Bu tuzların sulu çözeltileri için, I. Üçü de elektrik akımını iletir. II. X ve Z baz özelliği gösterir. III.Y asit özelliği gösterir. Yargılarından hangileri doğrudur? 29

31 Asit Kuvveti ve Moleküler Yapı Bir bronsted-lowry asiti proton veren maddedir. Bununla birlikte, bazı asit içeren maddeler asit gibi davranırken bazıları asit özellik göstermemektedir. Bazı asitler kuvvetli asit olarak adlandırılmakta, bazıları zayıf asit olarak davranmaktadırlar. Hidrojen içeren H 2 S bir asit gibi davranırken, CH 4 aynı özelliği göstermemektedir. HF çok az iyonlaşarak zayıf asit özellik gösterirken HCl suda tamamıyla iyonlarına ayrışarak kuvvetli asit özellik göstermektedir. Hidrojen içeren bu bileşiklerin asit özelliklerini iki gruba ayırarak incelemek gerekir. Hidrojenli İkili Asitler: Hidrojen yanında sadece bir element içeren asitlerdir. Genel formül olarak H Y sembolü kullanılır. Bu moleküler yapıdaki hidrojenin verilmesini kolaylaştıran faktörler, bağın polarlığı ve bağın kuvvetidir. Bağın polarlığı: H Y asitinin asit özellik gösterebilmesi için atomlar arasındaki bağın polar olması ve hidrojen atomunun pozitif kutup olması gerekir. Kısmen pozitif yüklenmiş durumda olan hidrojen atomu bu molekülden H + iyonu şeklinde ayrılırsa madde asit özellik göstermiş olur. Asidik değil Asidik değil Asidik LiH iyonik bir maddedir ve hidrojen tarafı negatif kutup olduğu için asit özellik göstermez. C-H bağı ise apolar yapıdadır; çünkü C ve H atomlarının elektronegativite değerleri yaklaşık olarak birbirine eşittir. H-F molekülünde ise F elementinin elektronegativite değeri çok yüksektir. Bu nedenle bağın H tarafı pozitif kutup olduğu için HF asit özellik gösterir. Bağın H tarafının kısmen pozitif olması H + iyonu oluşmasını sağlar. Bağın Kuvveti: H-Y bağının kuvveti asitin kuvvetini etkiler. Bağın kuvveti arttıkça hidrojen atomunun ayrılma olasılığı ve H + oluşma olasılığı azalır. Madde zayıf asit özellik gösterir. Hidrojen halojenür bileşikleri incelenirse, bağ kuvvetinin asit kuvvetine etkisi daha iyi anlaşılabilir. Asit Bağ Enerjisi(kJ/mol) Asitin türü H-F 565 Zayıf H-Cl 431 Kuvvetli H-Br 364 Kuvvetli HCl ve HBr bileşiklerinin bağları daha zayıf olfuğu için ikisi de kuvvetli asit özelliği gösterirler. HF bileşiğinin bağı kuvvetli olduğu için zayıf asit özelliği gösterir. Elektronegativite artar, asitlik artar Bağ kuvveti 6A H 2 O 7A HF azalır, H 2 S HCl Asitlik artar. H 2 Se HBr H 2 Te HI Tablo. 6A ve 7A grubu hidrojenli bileşiklerinin asit özellikleri. Soldan sağa gidildikçe hidrojenli bileşiklerin asit özelliği H-Y bağının polarlığı arttığı için artar. Yukarıdan aşağı inildiğinde H-Y bağının kuvveti azaldığı için hidrojenli bileşiklerin asit özelliği artar. 30

32 Oksiasitler: Oksijen atomuna bağlı hidrojen içeren asitlerdir. Oksijen atomu hidrojen atomunun yanında başka bir atoma da bağlıdırlar(genel formülde Y ile gösterilen atom). Y atomu başka atom yada atomlara bağlı olabileceği gibi, başka hiçbir atoma bağlı olmayabilir. Yukarıdaki oksiasit bileşiğinde H elementinin ayrılarak H + iyonu oluşturmasında iki önemli etken vardır. Y element atomunun elektronegativite değeri Y element atomu ile bağ yapan oksijen atomu sayısı Y elementinin elektronegativite değeri: Y elementinin elektronegativite değeri arttıkça H-O bağının polarlığı artar ve madde daha asidik olur. Aşağıda Y elementinin elektronegativite değerine bağlı olarak bazı oksiasitlerin iyonlaşma sabitleri(k a büyüdükçe asitlik kuvveti artar) verilmiştir. Asit Y nin elektronegativitesi K a H O I 2,5 2,3x10-11 H O Br 2,8 2,0x10-9 H O - Cl 3,0 2,9x10-8 Cl elementinin elektronegativite değeri en büyük olduğu için oluşturduğu oksiasitin kuvveti daha fazladır. Y atomuna bağlanan oksijen atomu sayısı: Oksiasitler Y atomuna bağlı birden fazla oksijen atomu içerebilrler. Moleküle eklenen diğer oksijen atomlarının elektronegativi te değerleri yüksek olduğu için, elektron yoğunluğunun Y atomundan uzaklaşmas ına neden olurlar. Elektron yoğunluğu Y atomundan uzaklaştıkça H O bağından da uzaklaşır ve oksiasitin asitliği artar. Oksijen sayısı arttıkça oksiasitin H + oluşturma olasılığı da artar ve asit kuvveti artar. Buna göre, H 2 SO 4 asiti H 2 SO 3 asitinden, HNO 3 asiti HNO 2 asitinden daha kuvvetlidir. Asit baz ile ilgili verilen tablolarda H 2 SO 4 ve HNO 3 kuvvetli asitler grubunda yer alırken, H 2 SO 3 ve HNO 2 zayıf asit grubunda yer alırlar. 31

33 Lewis Asit ve Bazları Arrhenius ve Bronsted-Lowry asit baz tanımlarından sonra, asitlere daha geniş bir bakış açısı getiren yeni asit baz tanımı Amerikalı kimyacı G. N. Lewis tarafından yapılmıştır. Lewis tarafından oluşturulan modele Lewis modeli denir. Lewis elektron nokta gösterimi ile kimyasal bağları açıklamıştır. Bronsted-Lowry modeli proton transferi ile asit baz tanımı yaparken, Lewis elektron çifti transferi ile aist baz tanımını yapmıştır. H + iyonu ve NH 3 arasında gerçekleşen aşağıdaki tepkimeyi inceleyelim. H + + : NH 3 * H : NH 3 ] + Bronsted-Lowry hidrojene odaklanır. Lewis modeli elektron çiftine Bronsted_lowry modeline göre amonyak(nh 3 ) proton alarak bir baz gibi davranır. Lewis modeline göre, amonyak elektron çiftini vererek baz gibi davranır. Lewis modelinin genel asi t baz tanımı bu nedenle elektron çiftine dayalı olarak yapılabilir. Lewis asiti : elektron çiftini alan maddedir. Lewis bazı : elektron çiftini veren maddedir. Lewis asit baz tanımına göre, H + elektron çiftini alarak asit gibi davranmış, : NH 3 ise elektron çiftini vererek baz gibi davranmıştır. Lewis modeline göre, bir maddeni asit özellik göstermesi için hidrojen içermesi gerekmez. Lewis modeline göre, asit olan maddenin elektron çiftini alan taraf olması yeterlidir. BF 3 + : NH 3 F 3 B : NH 3 Lewis asiti Lewis bazı Yukarıdaki örnekte Boron triflorür molekülünde merkez atomunun elektron çiftini alabilecek boş bir orbitali bulunur. Bu nedenle amonyaktan elektron çiftini alır ve asit özellik gösterir. Bu tepkime, Lewis asitlerinin bir boş orbitallerinin olduğunu( ya da elektronlarını yeniden düzenleyerek boş bir orbital oluşturduğunu) ve elektron çiftini aldığını göstermektedir. Lewis modelinin bu tanımı yeni bir asit sınıfını kapsamaktadır. Lewis asiti gibi davranan moleküller Oktetini tamamlamamış olam moleküller boş orbitaller içerirler ve birer Lewis asiti gibi davranabilirler. Örneğin, AlCl 3 ve BCl 3 moleküllerinin ikisi de oktetini tamamlamamış ve boş orbital içerirler. Maddelerin ikisi de Lewis asidi gibi davranırlar ve aşağıdaki tepkimelerde olduğu gibi elektron çiftini alırlar. 32

34 Bazı moleküller başlangıçta boş orbital içermediği halde Lewis asiti gibi davranabilmek için elektronlarını yeniden düzenleyerek boş orbital oluşturur ve elektron çiftini alır. Yukarıdaki örnekte C atomundaki çift bağlardaki elektron uçtaki oksijen atomuna taşınır ve C üzerindeki boş orbital, sudan elektron çiftini alarak Lewis asiti gibi davranır. Bundan sonra molekül yeni bir düzenlemeye giderek, içteki oksijene bağlı(bağ sayıs ı 3 ten ikiye ineceği için) hidrojenlerden birini uçtaki oksijene aktarır ve karbonik asit oluşur. Lewis asiti gibi davranan katyonlar Pozitif yüklü, elektronlarını kaybetmiş ve boş orbitali bulunan bazı katyonlar Lewis asiti gibi davranabilirler. Aluminyumun hidratlaşması olayında aluminyum iyonu Lewis asiti gibi davranır. Aluminyum iyonları su moleküllerinden elektron çiftlerini alır ve hidratlaşmış iyonları oluştururlar. Çapı küçük, yükü fazla olan bazı metal iyonları yukarıdakine benzer şekilde Lewis asiti özelliği gösterirler. 33

35 Örnek: Aşağıda bazı asitlerin moleküler görünümleri verilmiştir. Bu asitleri Kuvvetli veya zayıf asit olarak sınıflandırınız. Örnek: Aşağıda bazı bazların moleküler görünümleri verilmiştir. Bu asitleri Kuvvetli veya zayıf baz olarak sınıflandırınız. 34

36 Tampon Çözeltiler: ph değişmelerine direnç gösteren çözeltiler Pek çok çözeltinin ph değeri üzerine asit ya da baz eklendiğinde değişir. Tampon çözeltiler üzerlerine asit ya da baz eklendiğinde eklenen asitin ya da bazın etkisini nötrleştirecek şekilde ph değişimine direnç gösterirler. Bir tampon çözeltiyi oluşturan bileşenler zayıf asit ile onun konjuge bazı ya da zayıf baz ile onun konjuge asiti ile oluşturulmuş çözeltilerdir. Örneğin, tampon çözelti olan kanımız zayıf karbonik asit(h 2 CO 3 ) ile onun konjuge bazı bikarbonat iyonunu( ) içerir. Bu tampon çözeltiye bir baz eklendiğinde, çözeltinin zayıf asit bileşeni eklenen baz ile etkileşerek onu nötrleştirir ve etkisini yok etmeye çalışır. Baz özellik gösteren bir tampon çözeltiye asit eklendiğinde ise, zayıf baz kısmı eklenen asit ile etkileşerek onu nötrleştirir. Bu durumda tampon çözeltinin ph değerinde çok büyük bir değişme olmaz. Bir zayıf asit kendi başına bir çözelti oluşturduğunda, çözeltide çok az iyonlaşma olacağı için oluşan konjuge baz çözeltinin tampon özellik göstermesini sağlayamaz. Bir çözeltinin tampon özellik gösterebilmesi için, çözeltiye zayıf asitin yanında konjuge bazındanda yeterli miktarda ekleme yapmak gerekir. Aynı şekilde bir zayıf baz ile tek başına hazırlanan çözeltinin de tampon özellik gösterebilmesi için çözeltiye yeterli miktarda o bazın konjuge asitinin de eklenmesi gerekir. Yandaki şekil asetik asit(hc 2 H 3 O 2 ) ile onun konjuge bazını içeren NaC 2 H 3 O 2 tuzu ile oluşturulan bir tampon çözeltiyi göstermektedir. Şekil. Bir zayıf asitle(eklenecek bazı nötrleştirecek), onun konjuge bazının(eklenecek asiti nötrleştirecek) oluşturduğu tampon çözelti Yukarıdaki şekilde hazırlanan tampon çözeltiye kuvvetli baz olan NaOH eklendiğinde asetik asit gelen bazı nötleştirecektir. NaOH(suda) + HC 2 H 3 O 2 (suda) H 2 O(s) + NaC 2 H 3 O 2 (suda) Eklenen NaOH çözeltideki HC 2 H 3 O 2 miktarının azalmasına neden olacaktır.tampon çözelti gelen NaOH ı nötrleştirdiği için çözeltinin ph değerinde fazlaca bir değişme olmayacaktır. HCl(suda) + NaC 2 H 3 O 2 (suda) HC 2 H 3 O 2 (suda) + NaCl(suda) Aynı çözeltiye yukarıdaki gibi kuvvetli bir asit olan HCl eklendiğinde ise, NaC 2 H 3 O 2 konjuge bazı gelen asiti nötrleştirecek ve çözeltinin ph değerinin çok fazla değişmesini engelleyecektir. Tampon çözeltilerin karakteristik özellikleri aşağıdaki şekilde özetlenebilir. Tamponlar ph değişmelerine direnç gösterirler. 35

37 Tampon çözeltiler bir zayıf asit ve yeterli miktarda konjuge bazı yada bir zayıf baz ve yeterli miktarda konjuge asiti ile oluşturulur. Tampon çözeltinin zayıf asiti eklenen bazı nötrleştirir. Tampon çözeltinin konjuge bazı eklenen asiti nötrleştirir. Etkili bir tampon çözelti, aşırı olmayacak şekilde eklenen asiti ya da bazı nötrleştirebilir. Başka bir deyişle, tampon çözeltinin etkin olabilmesi için eklenen asit ya da bazın aşırı olmaması gerekir. Çok yüksek miktarda asit ya da bazın bir tampon çözeltiye eklenmesi durumunda çözelti tampon özelliğini kaybedecektir. Bu nedenle bir tampon çözeltinin etkinliğinin sürebilmesi, çözeltideki zayıf asit ve konjuge bazının ya da zayıf baz ile konjuge asitinin birbirlerine bağlı olarak miktarlarına ve mutlak derişimlerine bağlıdır. Bir tampon çözeltide, asit ve konjuge bazının ya da baz ile konjuge asitinin derişimleri birbirine eşitse ph değişmelerine enbüyük direnci gösterir. Başka bir deyişle en etkili tampon bu durumda oluşur. Bir tampon çözeltinin etkinliğinin kaybolmaması için asit ile konjuge bazının derişimlerinin oranının( ) 0,10 ile 10 arasında olması gerekir. Tampon çözeltilerin kapasitesi,asit ya da baz eklemesi yapıldığında, ne kadar asiti ya da bazı etkili bir biçimde nötrleştirdiğiyle ilişkilidir. Bir tampon çözeltinin ph aralığı ise, çözeltideki zayıf asit ve konjuge bazı yada zayıf baz ile konjuge asitinin etkinliğine bağlıdır. Bir tampon çözeltide, asit ve konjuge bazının ya da baz ve konjuge asitinin derişimleri yüksek olursa, ph değişimlerine daha fazla direnç gösterir. Tampon çözeltiyi oluşturan bileşenlerin derişimleri arttıkça, tamponun kapasitesi de artmış olur. Yukarıda anlatılanları bir cümlede toparlamamız durumunda tampon çözeltilerin kapasitesini şu şekilde özetleyebiliriz: Tampon çözeltiyi oluşturan bileşenlerin derişimleri arttıkça ve mutlak derişim değerleri birbirine yaklaştıkça tamponun kapasitesi de artar. İnsan yaşamı için çok önemli olan kan içerisinde ph sürekli uygun bir değerde tutulur. Bu durumtampon özellikte olan kanımızın tampon kapasitesinin yüksek olduğunu gösterir. 0,01 mol HCl nin kana eklenmesi durumunda ph değeri yalnızca 7,4 ten 7,2 ye düşer. Aynı miktar HCl, kan ile aynı derişimde olan NaCl çözeltisine konulursa ph değeri 7,0 den 2,0 ye düşer. Bunun nedeni kanımızın tampon kapasitesinin yüksek olmasıdır. NaCl çözeltisinin ise tampon özelliği yoktur. Örnek: 1,0 Litre tampon çözeltide HF zayıf asiti derişimi 0,10 M, NaF derişimi 0,05 M dır. Bu çözeltiye aşağıdakilerden hangisi eklenirse çözeltinin tampon özelliği kaybolur? a) 0,050 mol HCl eklenmesi b) 0,050 mol NaOH eklenmesi c) 0,05 mol NaF eklenmesi Çözüm: (a) 0,050 mol HCl eklendiğinde, NaF tuzunun tamamıyla tepkimeye girecek ve NaCl tuzuyla HF zayıf asitini oluşturacaktır. Çözletide yeterince konjuge baz olamayacağı için çözeltinin tampon özelliği kaybolmuş olacaktır. Örnek: 0,2 mol HCN ve 0,8 mol NaCN maddelerinin çözünmesiyle oluşan 1 litre çözeltide ph kaçtır?(hcn için K a =4x10-10 ) 36

38 Örnek: 1 mol HA asiti ile 1 mol NaOH karıştırılarak 1 litre çözelti hazırlanıyor. Bu çözelti için I. Tampon çözeltidir. II. ph>7 dir. III.HA ile NaOH tam nötrleşmiştir. yargılarından hangileri doğrudur? (HA için K a =1x10-6 ) Örnek: 1 litresinde 0,25 mol NH 3 ve 0,25 mol NH 4 Br içeren çözeltinin ph değeri kaçtır? (NH 3 için K b =2x10-5 ) Örnek: I. 0,1 M 100 ml NH 3 + 0,1 M 100 ml NH 4 Cl II. 0,1 M 100 ml NH 3 + 0,05 M 100 ml HCl III. 0,1 M 100 ml NH 3 + 0,1 M 200 ml HCl karışımlarından hangileri tampon çözelti özelliği taşımaz? Örnek: K a = 2x10-4 olan HX asitinin 0,2 M çözeltisi ile 0,4 M NaX çözeltisi eşit hacimlerde karıştırılıyor. Karışımın ph değeri kaç olur? Örnek: 0,2 M HCl çözeltisi ile 0,4 M HCN çözeltisi eşit hacimlerde karıştırılıyor. Karışım dengeye ulaştığında CN - molaritesi kaç olur? (HCN için K a =2x10-5 ) Örnek 0,15 mol CH 3 COONa ve 0,1 mol CH 3 COOH kullanılarak 1 litre tampon çözelti hazırlanıyor. Çözeltinin ph değeri kaçtır? Nötrleşme Tepkimeleri Bir asitle bir bazın tepkimeye girerek tuz ve su oluşturmaları olayına nötrleşme denir. HCl kuvvetli asiti ile NaOH kuvvetli bazı arasında gerçekleşen nötrleşme tepkimesi sonucunda NaCl ve H 2 O oluşur. Asit + Baz Tuz + Su HCl + NaOH NaCl + H 2 O HCl, NaOH ve NaCl maddeleri suda tümüyle iyonlaştıkları için nötrleşme tepkimesinde gerçekleşen kimyasal olay aşağıdaki gibi olur. H 3 O + (suda)+oh - (suda) 2 H 2 O(s) Nötrleşme olayında eşit mollerde HCl ve NaOH nötrleştirirldiğinde H 3 O + ve OH - iyonları derişimi sudaki değerine ulaşır. [H 3 O + ] = [OH - ] = 1.0x10-7 M 37

39 Asit Baz Titrasyonları Asit baz nötrleşme tepkimelerini laboratuvarda gerçekleştirdiğimizde yapılan işleme Titrasyon denir. Titrasyon işleminde derişimini bildiğimiz bir bileşenle, derişimini bilemediğimiz bileşeni karıştırarak nötrleşme gerçekleştirilir ve derişimi bilinmeyen bileşenin derişimi bulunmaya çalışılır. Bir asit baz titrasyonunda, derişimi bilinmeyen asidik(ya da bazik) bir çözelti, derişimi bilinen bir bazik(ya da asidik) çözeltiyle tepkimeye girer. Derişimi bilinen çözelti azar azar, derişimi bilinmeyen ve çeşitli indikatörlerle(rengi bulunduğu ortamın ph ına bağlı madde) gözlenen çözeltinin üzerine eklenir. Eklemede asit baz birleşmesi gerçekleşir ve maddeler birbirini nötrleştirmeye başlar. Eşdeğerlik noktasına ulaşıldığında titrasyon tamamlanmış olur. Eşdeğerlik noktası asitin mol sayısının, bazın mol sayısına eşit olduğu noktadır. Eşdeğerlik noktasına ulaşıldığında tepkimeye giren asit ve bazın tamamı kullanılmış olur. Yukarıdaki şekilde verilen grafikte, 0,100 M 50,0 ml HCl çözeltisinin 0,100 M NaOH ile titrasyonunda, ph değerinin eklenen NaOH hacmine bağlı değişimi gösterilmektedir. NaOH eklendikçe, asit çözeltisinin ph değeri artar. Eklenen NaOH hacmi 50,0 ml değerine ulaştığında eşdeğerlik noktasına ulaşılmış olur. Bundan sonra eklenecek çok az miktardaki NaOH ph değerinin çok fazla değişmesine neden olacak, eşdeğerlik noktasının üstüne çıkıldığı için çözelti bazik olacaktır. 38

40 Tesir Değeri Asit baz tepkimelerinde, alınan ya da verilen proton sayısına tesir değeri denir. H 3 PO NaOH için tesir değeri 3 olur. Na 3 PO H 2 O asit baz tepkimesinde alınan ya da verilen proton sayısı 3 olduğu Redoks tepkimelerinde alınan ya da verilen elektron sayısına tesir değerliği denir. Redoks tepkimeleri daha sonra görüleceği için, bu tepkimelerdeki tesir değeri bulunma işlemi şu anda işlenmeyecektir. Çözünme çökelme tepkimelerinde, tepkimeye giren kimyasal türün yüküne tesir değeri denir. Ag + (suda) + Cl - (suda) AgCl(k) tepkimesinde tesir değeri iyonların yüküne yani 1 e eşittir. Eşdeğer Kütle Bir maddenin atom veya molekül kütlesinin tesir değerine bölümüne o maddenin eşdeğer kütlesi denir. Maddelerin eşdeğer kütleleri bulunurken maddenin girdiği tepkime esas alınır. Eşdeğer Sayısı Bir maddenin kütlesinin o maddenin eşdeğer kütlesine oranına, o ma ddenin eşdeğer sayısı denir. Titrasyonla ilgili işlemlerde tepkimeye giren asit ve bazın eşdeğer sayılarının eşitliği ilkesinden yararlanılır. Örnek: 25,0 ml 0,100 M HCl çözeltisinin 0,100 M Na OH çözeltisinin titrasyonunu inceleyelim. Başlangıçta eşdeğerlik noktasına ulaşabilmek için gerekli olan NaOH çözeltisinin hacmini hesaplamak gerekir. Eşdeğerlik noktasına ulaşmak için gerekli olan NaOH çözeltisinin hacmi: Titrasyon işleminde eklenen NaOH, HCl çözeltisini nötrleştirecektir. HCl(suda) + NaOH(suda) NaCl(suda) + H 2 O(s) Çözeltideki asitin mol sayısı ile eklenen bazın mol sayısı birbirine eşit olduğu anda eşdeğerlik noktasına ulaşılmış olacaktır. Başlangıçtaki asit çözelti sinde bulunan HCl mol sayısını molar derişimini ve hacmini kullanarak aşağıdaki gibi bulabiliriz. Başlangıçtaki HCl mol sayısı = = 0,00250 mol gereken NaOH çözeltisi hacmi, Eklenen NaOH hacmi = = 0,0250 L olacaktır. NaOH eklenmeden önceki asit çözeltisinin ph değeri: HCl kuvvetli asit olduğu için H 3 O + iyonları derişimi 0,100 M olur. ph değeri ise, ph = - log [H 3 O + ] 39

41 = - log(0,100) = 1,00 olur. 5,00 ml NaOH eklendikten sonra ph: NaOH eklenmeye başladıktan sonra H 3 O + iyonları nötrleşir. H 3 O + (suda)+oh - (suda) 2 H 2 O(s) Eşdeğerlik noktasından önceki bu aşamada H 3 O + iyonları derişimini hesaplayabilmek için nötrleşmeden sonra çözeltide kalan H 3 O + iyonlarının mol sayısını bulmamız gerekir. 5,00 ml NaOH çözeltisi ekledğimizde, eklenen NaOH mol sayısını aşağıdaki gibi bulabiliriz. Eklenen NaOH mol sayısı = = 0, mol Eklenen NaOH kuvvetli bazından gelen OH - çözeltideki H 3 O + iyonlarını nötrleştirir. H 3 O + (suda) + OH - (suda) 2 H 2 O(s) Eklenmeden önce 0,0025 mol Ekleme - 0, mol Eklemeden sonra 0,00200 mol Çözeltideki H 3 O + iyonları derişimini, kalan H 3 O + iyonlarının mol sayısını çözeltinin toplam hacmine(hcl hacmi ve eklenen NaOH çözeltisi hacminin toplamı) bölerek bulabiliriz. [H 3 O + ] = log(6,67) = 0,82 verildiğine göre, ph= -log 0,0667 ph= 1,18 olur. 10,0, 15,0, 20,0 ml NaOH eklendikten sonra ph: Eklenen NaOH çözeltisinin hacmi arttıkça, nötrleşen H 3 O + çoğalacak ve yukarıdaki işlemlere benzer işlemlerle belirtilen hacimlerde NaOH eklenmesinden sonra ph değerleri aşağıdaki gibi olacaktır. Eklenen NaOH hacmi(ml) ph 10,0 1,37 15,0 1,60 20,0 1,95 30,00 ml NaOH eklendikten sonra ph: Eşdeğerlik noktasının üzerine çıkacak şekilde NaOH çözeltisi eklendiğinde OH - iyonları mol sayısı, H 3 O + iyonları mol sayısından fazla olacaktır. Eklenen NaOH mol sayısını ya da OH - mol sayısını hesaplayalım. Eklenen NaOH(ya da OH - ) mol sayısı = = 0,00300 mol Nötrleşme işleminden sonra kalacak OH - iyonları mol sayısını ise aşağıdaki gibi bulabiliriz. 40

42 H 3 O + (suda) + OH - (suda) 2 H 2 O(s) Eklenmeden önce 0,0025 mol Ekleme - 0,00300 mol Eklemeden sonra 0,00050 mol Buradan OH - iyonları derişimi kalan OH - mol sayısının eklemeden sonraki toplam hacme bölünmesiyle bulunur. [OH - ] = = 0,00909 M H 3 O + iyonları derişimini aşağıdaki gibi hesaplayabiliriz. [H 3 O + ].[OH - ] = 1,0x10-14 [H 3 O + ] = [ ] = 1,10x10-12 M log(1,10) = 0,04 olduğuna göre, ph = - log(1,10x10-12 ) 35,0, 40,0, 50,0 ml NaOH eklendikten sonra ph: ph = 11,96 olur. Eklenen NaOH çözeltisinin hacmi arttıkça, nötrleşen H 3 O + çoğalacak, eşdeğerlik noktasının üzerine çıkıldığı için OH - iyonları mol sayısı H 3 O + iyonları mol sayısından fazla olacak ve yukarıdaki işlemlere benzer işlemlerle belirtilen hacimlerde NaOH eklenmesinden sonra ph değerleri aşağıdaki gibi olacaktır. Eklenen NaOH hacmi(ml) ph 35,0 12,22 40,0 12,36 50,0 12,52 Bir kuvvetli asitin kuvvetli bir baz ile, ya da bir kuvvetli bazın kuvvetli asit ile titrasyonunda elde edilecek titrasyon grafiklerinin genel özellikleri aşağıdaki gibi olacaktır. 41

43 Örnek: 50,0 ml 0,200 M NaOH çözeltisi 0,200 M nitrik asit çözeltisiyle titre ediliyor. Aşağıdaki eklemeler yapıldığında oluşan çözeltinin ph değerini hesaplayınız. (log5=0,7) a) 30,0 ml HNO 3 ekleniyor. b) eşdeğerlik noktasına ulaşacak şekilde ekleme yapılıyor. SORULAR 1. 0,2 M 400 ml H2SO4 çözeltisini nötrleştirmek için 0,1 M'lık KOH çözeltisinden kaç ml kullanmak gerekir? 2. 14,8 gram Ca(OH)2 bileşiğinin suda çözünmesiyle oluşan 500 ml çözeltiyi nötrleştirmek için kaç gram H3PO4 gerekir? (H3PO4=98, Ca(OH)2=74) 3. Özkütlesi 1,47 gr/ml olan kütlece %10'luk H3PO4 çözeltisinin 50 ml'sini nötrleştirmek için 300 ml NaOH çözeltisi kullanıldığına göre, NaOH çözeltisinin molar derişimi kaçtır? (H 3PO 4=98) ml 0,5 M HNO 3 çözeltisi ile 200 ml 0,5 M Mg(OH) 2 çözeltisi karıştırıldığında, karışımın ph değeri kaç olur? ml 0,8 M HCl çözeltisi ile 100 ml NaOH çözeltisi karıştırıldığında, karışımın ph değeri 2 olduğuna göre, NaOH çözeltisinin başlangıç derişimi kaç molardır? 6. 1x10-4 M 200 ml HCl çözeltisi ile ph değeri 10 olan 200 ml çözelti karıştırılıyor. Karışımın ph değeri kaç olur? ml 0,2 M HNO3 çözeltisi ile 500 ml 0,2 M Mg(OH)2 çözeltisi karıştırıldığında, karışımın ph değeri kaç olur? 8. 3 değerlikli bir asitin 160 mililitresini nötrleştirmek için 1 M'lık KOH çözeltisinden 60 ml kullanıldığına göre, asit çözeltisinin molar derişimi kaçtır? ml 0,4 M HCl çözeltisi ile 500 ml Mg(OH) 2 çözeltisi karıştırıldığında, karışımın ph değeri 13 olduğuna göre, Mg(OH) 2 çözeltisinin başlangıç derişimi kaç M'dır? 11. 0,4 M 800 ml HNO3 çözeltisi ile 0,3 M'lık NaOH çözeltisi karıştırıldığında, karışımın ph değeri 13 olduğuna göre, NaOH çözeltisinden kaç ml kullanılmıştır? değerlikli bir asitin 6,4 gramını nötrleştirmek için 1 M'lık KOH çözeltisinden 200 ml kullanıldığına göre, asit mol kütlesi kaçtır? 13. İki ayrı kapta hazırlanmış 0,1 M 100 ml HCl çözeltilerinden birine 900 ml su diğerine ise 0,01 mol NaOH katılıyor. Oluşan çözeltiler için son ph değerlerini bulunuz. 14. İki ayrı kapta hazırlanmış 0,1 M 100 ml HCl çözeltilerinden birine 900 ml su diğerine ise 0,01 mol NaOH katılıyor. Oluşan çözeltiler birbirine karıştırıldığında son karışımdaki H + iyonları derişimi kaç M olur? 15. Üç ayrı kapta hazırlanan çözeltilerin molar derişimleri ve hacimleri aşağıda verilmiştir. I. kapta 0,2 M 100 ml NaOH çözeltisi II. kapta 0,2 M 100 ml Ba(OH)2 çözeltisi III. kapta 0,2 M 100 ml NaCl çözeltisi Kapların herbirine 0,2 M HCl çözeltisinden 100 ml ekleniyor. Son durumda kaplardaki ph değerlerini karşılaştırınız. 16. Üç ayrı kapta hazırlanan çözeltilerin molar derişimleri ve hacimleri aşağıda verilmiştir. I. kapta 0,1 M 100 ml NaOH çözeltisi II. kapta 0,2 M 100 ml NaOH çözeltisi ml 1 M Ca(OH)2 çözeltisini nötrleştirmek için kullanılan HNO3 çözeltisinin özkütlesi 1,6 gr/ml ve kütlece yüzdesi 63 olduğuna göre, HNO3 çözeltisinden kaç ml kullanılmıştır? III. kapta 0,4 M 100 ml NaOH çözeltisi Kapların herbirine 0,2 M HCl çözeltisinden 100 ml ekleniyor. Son durumda kaplardaki ph değerlerini karşılaştırınız. 42

44 17. Üç ayrı kapta belirli bir sıcaklıkta hazırlanan çözeltilerin molar derişimleri ve hacimleri aşağıda verilmiştir. I. kapta 0,2 M 100 ml HCl çözeltisi II. kapta 0,2 M 100 ml NaOH çözeltisi III. kapta 0,2 M 100 ml NaCl çözeltisi Kapların herbirine aynı sıcaklıktaki 0,2 M HCl çözeltisinden 100 ml ekleniyor. Son durumda, a) kaplardaki ph değerlerini karşılaştırınız. b) hangi kap ya da kaplarda ph değeri değişmez? c) hangi kap ya da kaplarda ph değeri küçülür? 18. Bir değerlikli asitin 1,26 gramını nötrleştirmek için 0,1 M Ba(OH)2 çözeltisinin 100 mililitresi kullanılıyor. Buna göre, asitin mol kütlesi kaçtır? 19. 9,3 gram C6H5 - NH2(anilin) bileşiğinin suda çözünmesiyle oluşan 10 litrelik çözeltide H + iyonları derişimi 5x10-9 M olduğuna göre, a) C6H5 - NH2 için bazlık sabiti(kb) kaçtır? (H=1, C=12, N=14) b) iyonlaşma yüzdesi kaçtır? 25. 0,2 M 300 ml NaOH çözeltisi ile 100 ml H 2SO 4 çözeltisi karıştırılıyor. Karışımın ph değeri 13 olduğuna göre, H2SO4 çözeltisinin başlangıç derişimi kaç molardır? 26. İki ayrı kapta belirli bir sıcaklıkta hazırlanan çözeltilerin H + iyonları derişimleri ve hacimleri aşağıda verilmiştir. I. kapta [H + ]=1x10-11 M, 50 ml II. kapta [H + ]=1x10-3 M, 50 ml Buna göre, aşağıdaki soruları yanıtlayınız. a) Kaplardaki çözeltilerin ph değerlerini bulunuz. b)kapların herbirine aynı sıcaklıktaki 0,01 M HCl çözeltisinden 100 ml eklendiğinde hangisi ya da hangilerinde ph değeri düşer? c) Kaplardaki çözeltiler birbiriyle karıştırılırsa ph değeri kaç olur? 27. ph değeri 1 olan 1 litre HNO 3 çözeltisinin bulunduğu üç ayrı kaba aşağıdaki maddeler ekleniyor. a) 1. kaba 9 litre su b) 2. kaba 0,1 M 1 litre NaOH çözeltisi c) 3. kaba 0,2 M 400 ml NaOH çözeltisi Kaplardaki son ph değerlerini bulunuz ,5 M 400 ml HCl çözeltisini nötrleştirmek için X(OH)2 bileşiğinden 5,8 gram kullanıldığına göre, X elementinin atom kütlesi kaçtır? (H=1, O=16) 21. 0,2 M 200 ml HI çözeltisi ile 0,2 M 300 ml NaOH çözeltisi karışımına 1,5 litre su ekleniyor. Oluşan karışımın ph/poh değeri kaçtır? 22. 0,5 M 400 ml H 2SO 4 çözeltisini nötrleştirmek için, kütlece %40 NaOH içeren çözeltiden kaç gram kullanılmalıdır? (NaOH=40) 23. ph değeri 2 olan çözelti ile ph değeri 11 olan çözelti eşit hacimlerde karıştırıldığında karışımdaki H + iyonları derişimi kaç M olur? 24. ph değeri 2 olan çözelti ile ph değeri 11 olan çözelti hangi hacim oranında karıştırılırsa karışımdaki H + iyonları derişimi 1x10-7 M olur? 28. ph değeri 0 olan 1 litre HNO3 çözeltisinin bulunduğu üç ayrı kaba aşağıdaki maddeler ekleniyor. a) 1. kaba 9 litre su b) 2. kaba 0,1 M 10 litre NaOH çözeltisi c) 3. kaba 0,2 M 4 litre NaOH çözeltisi Kaplardaki son ph değerlerini bulunuz. 29. ph değeri 2 olan 100 ml HNO3 çözeltisinin bulunduğu üç ayrı kaba aşağıdaki maddeler ekleniyor. a) 1. kaba 900 ml su b) 2. kaba 0,1 M 10 ml NaOH çözeltisi c) 3. kaba 0,04 gram NaOH katısı Kaplardaki son ph değerlerini bulunuz. (NaOH=40) 43

45 30. ph değeri 13 olan 100 ml NaOH çözeltisinin bulunduğu üç ayrı kaba aşağıdaki maddeler ekleniyor. a) 1. kaba 900 ml su b) 2. kaba 0,1 M 10 ml NaOH çözeltisi c) 3. kaba 0,3 M 100 ml HCl çözeltisi Kaplardaki ph değerleri nasıl değişir? 31. ph değeri 14 olan 1 litre NaOH çözeltisinin bulunduğu üç ayrı kaba aşağıdaki maddeler ekleniyor. 35. Aşağıdaki madde çiftlerinin hangilerinden H 2 gazı elde edilemez? I. CaCO 3 + H 2 SO 4 II. Zn + HCl III. NaOH + Al IV. Na + H 2 O V. C 2 H 5 OH + Na a) 1. kaba 90 litre su b) 2. kaba 0,1 M 10 litre HCl çözeltisi c) 3. kaba 1 M 2 litre NaOH çözeltisi Kaplardaki son ph değerlerini bulunuz. 36. Kütlece %49 luk 50 gram H 2 SO 4 çözeltisinin bakır metaline etkisiyle en çok kaç gram CuSO 4 elde edilebilir?(cuso 4 =160, H 2 SO 4 =98) Cu + 2H 2 SO 4 CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O 32. F - (suda) + H 2 O(s) HF(suda ) + OH - (suda ) tepkimesinde hangi maddeler asittir? 33. Aşağıdaki olaylardan hangisi ya da hangilerinde hidrojen gazı çıkışı gözlenmez? I. Cu + HCl II. Zn + NaOH III. Na + H 2 O 37. Cu, Zn, Au metallerinden oluşan bir alaşımın 25 gramı önce HCl, daha sonra sıcak derişik H 2 SO 4 ile tepkimeye sokulduğunda normal koşullar altında 2,24 litre H 2 ve 2,24 litre SO 2 gazı elde ediliyor. Alaşımda kaç gram Au vardır? (Cu=64, Zn=65, Au=197) IV. MgO + HCl V. Cu + HNO X + KOH Tuz + Y tepkimesi veriliyor. I. X maddesi Zn olursa, Y maddesi H 2 gazıdır. 38. Aşağıda verilen madde çiftlerinin hangisinden bir tuz elde edilemez? I. Mg + HCl II. X maddesi bir asit ise, Y maddesi H 2 O olur. II. CuO + HCl III. X maddesi bir asit oksit ise, Y maddesi H 2 O olur. III. Ba(OH) 2 + HNO 3 yargılarından hangileri doğrudur? IV. CH 3 COOH + HCl V. NH 3 + HNO 3 44

46 39. Asit ya da baz olduğu bilinen, eşit derişimli I, II, III çözeltilerinin bazı özellikleri tabloda verilmiştir. Çözelti I Çözelti II Çözelti III Cu ya etkisi Etkir Etkimez Etkimez Elektrik İyi iletken Zayıf İyi iletken iletkenliği iletken Kendi aralarındaki tepkimeler III ile tepkime verir I ile tepkime vermez II ile tuz oluşturur I, II, III, sırasıyla aşağıdakilerin hangisinde verilen maddelerin çözeltileri olabilir? A) H 2 SO 4, NaOH, CH 3 COOH B) NaOH, H 2 SO 4, CH 3 COOH C) H 2 SO 4, CH 3 COOH, NaOH D) CH 3 COOH, H 2 SO 4, NaOH E) CH 3 COOH, NaOH, H 2 SO ,1 M HCl çözeltisinde, H + derişimi kaç molardır? o C sıcaklıkta 4 miligram NaOH kullanılarak hazırlanan 1 litre sulu çözeltideki OH - iyonları derişimi, aynı sıcaklıktaki saf suda bulunan OH - iyonları derişiminin kaç katıdır?(naoh=40) ml arı suya 500 ml KOH çözeltisi katıldığında karışımın ph değeri 11 olduğuna göre KOH çözeltisinin başlangıçtaki molar derişimi kaçtır? o C'de arı suyun ph'ı kaçtır? 44. 0,1 M NaOH çözeltisinin poh'ı kaçtır? 45. 5x10-4 mol HBr ile 500 ml kuvvetli asit çözeltisi hazırlanıyor. Bu çözeltideki H +, OH - molar derişimlerini, ph ve poh değerlerini hesaplayınız ,12 gram KOH kuvvetli bazı ile hazırlanan 200 ml çözeltide H +, OH - molar derişimlerini, ph ve poh değerlerini hesaplayınız. (KOH=56 ) 47. ph=11 olan 100 ml Ca(OH) 2 çözeltisinde kaç mg Ca(OH) 2 vardır?(ca(o H) 2 =7 4 ) 48. HA kuvvetli asit olduğuna göre, 0,001 M HA çözeltisinin ph değeri kaçtır? ,8 gram Aluminyumun tamamını 2Al + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 tepkimesine sokmak için 600 ml HCl çöçzeltisi kullanılıyor. Buna göre HCl çözeltisinin ph'sı kaçtır? (Al=27) 50. 1,3 gram Zn metalini tamamen tepkimeye sokmak için 400 ml HCl çözeltisi kullanılıyor. Buna göre HCl çözeltisinin ph değeri kaçtır?(zn=6 5 ) 51. I. 0,1 M HNO 3 çözeltisi II. poh=13 olan çözelti III. 0,2 mol HCl içeren 200 ml çözelti Yukarıdaki çözeltileri asitlik kuvvetine göre büyükte n küçüğe doğru sıralayınız. 52. poh değeri 1 olan çözeltinin H + iyonları derişimi kaçtır? 53. Bir değerli kuvvetli asitin 1,62 gramı ile 2 litre çözelti hazırlanıyor. Çözeltinin ph değeri 2 olduğuna göre asitin molekül kütlesi nedir? ml 0,001 M HCl çözeltisine su katılarak ph=4 olan çözelti elde ediliyor. Çözeltinin son durumda ki hacmi kaç mililitredir? 55. 0,1 M 100 ml NaOH çözeltisine, 3,6 gram katı NaOH katılıyor. Çözelti hacminin değişmediği varsayılırsa, yeni durumda çözelti ph'ı kaç olur?(naoh=40) ml arı suya 100 ml HCl çözeltisi katıldığında karışımın ph değeri 3 olduğuna göre HCl çözeltisinin molar derişimi kaçtır? lt 0,01 M NaCl çözeltisine 0,02 mol HCl(g) katıldığında ph değeri kaç olur? 45

47 M HCl çözeltisinin ph ve poh'ı kaçtır? mg NaOH kullanılarak, 100 mi çözelti hazırlanıyor. Çözeltinin ph'ı kaç olur?(nao H=4 0 ) 60. ph 'ı 12 olan bir çözeltiye, hacmi 10 katına çıkacak şekilde su ekleniyor. ph kaç olur? 61. Na(katı)+ H 2 O (sı vı ) NaOH(suda ) + 1/2 H 2 (g) tepkimesi ile normal koşullarda 2,24 litre H 2 gazı ve 2 litre NaOH çözeltisi oluşuyor. Buna göre, çözeltinin ph değeri kaçtır? 70. Bir zayıf asitin 0,01 molarlık çözeltisinde moleküllerinin %0,2'si iyonlaşmaktadır. Bu asitin asitlik sabiti(k a ) kaçtır? 71. Aşağıdaki sulu çözeltiler veriliyor. I. 0,2 M HCl çözeltisi (K a çok büyük) II. 0,2 M CH 3 COO H çözeltisi (K a =1,8x1 0-5 ) III. 0,2 M HCN çözeltisi (K a =5,6x ) Buna göre verilen çözeltilerin ph değerlerini karşılaştırınız M CH 3 COO H çözeltisinde, H + derişimi kaç molardır? (CH 3 COO H için K a = 2 x 10-5 ) 63. 0,2 molarlık çözeltisinde ph'si 6 olan bir değerli asitin iyonlaşma sabiti(k a ) kaçtır? 64. 0,05 M NH 3 çözeltisinin ph'ı kaçtır? (NH 3 için K b = 2 x 10-5 ) 65. 0,1 M HX çözeltisinin ph'ı 5 olduğuna göre, HX'in asitlik sabiti(k a ) kaçtır? 66. 0,01 M HX çözeltisinin ph ' ı 2 olduğuna göre, HX için K a kaçtır? 67. HA zayıf asitinin 25 0 C sıcaklıkta iyonlaşma sabiti K a =2x10-4 'tür. 1 litresinde 0,23 gram HA zayıf asiti bulundura n çözeltide, a) H +, A -, OH - iyon molar derişimleri nedir? b) Çözeltinin ph ve poh değerleri kaçtır? c) HA asitinin iyonlaşma yüzdesi kaçtır?(ha= 46 g/mol) 68. XOH zayıf bazı sulu çözeltisinde %2 iyonlaştığına göre, bu bazın 1x10-2 molarlık çözeltisinde, a) OH -, X +, H + iyonlarının molar derişimlerini, b) ph ve poh değerlerini c) XOH zayıf bazının iyonlaşma sabitini(k b ) hesaplayınız.(l og2= 0,3 ) 69. 0,01 M çözeltisinin ph değeri 9 olan bazın K b değeri kaçtır? M HCOOH çözeltisinde asitin yüzde biri H + ve HCOO - iyonlarına ayrışmaktadır. Bu çözeltide OH - iyonu derişimi kaç molardır? 73. Bir zayıf asitin 0,4 M lık çözeltisinin 25 mililitresinde 1x10-6 mol H + iyonu bulunduğu saptanmıştır. Bu asitin iyonlaşma sabitinin(k a ) sayısal değeri kaçtır? 74. Bir HA asiti için K a =4x10-7 dir. Bu asitin 0, M çözeltisinde H + iyonları molar derişimi kaç olur? 0,1 M çözelti ph değeri X 1 Y 8 Z 13 Tabloda ph değerleri verilen X, Y, Z çözeltileri için aşağıdakilerin hangisinde verilen sınıflama doğrudur? X Y Z A) Kuvvetli asit Zayıf Baz Kuvvetli Baz B) Kuvvetli asit Zayıf Asit Kuvvetli Baz C) Kuvvetli Baz Zayıf Baz Kuvvetli asit D) Kuvvetli Baz Zayıf Asit Kuvvetli asit E) Kuvvetli asit Nötr Kuvvetli Baz 46

48 76. 14,8 g Ca(OH) 2 'i nötrleştirmek için, 0,1 M HCl çözeltisinden kaç ml kullanılmalıdır? [Ca(OH) 2 : 74] ml 0,5 M Ca(OH) 2 çözeltisini nötrleştirmek için 500 ml HCl çözeltisi harcandığına göre, HCl çözeltisinin derişimi kaç molardır? ml 0,4 M NaOH çözeltisini nötrleştirmek için, özkütlesi 1,4 gr/l olan, kütlece %36,5'lik HCl çözeltisinden kaç ml gerekir?(hcl=36,5) 79. 0,4 M 100 ml H 2 SO 4 çözeltisini nötrleştirmek için ph=12 olan NaOH çözeltisinden kaç litre gerekir? litre 0,005 M Ba(OH) 2 çözeltisini nötrleştirmek için, 100 ml H 3 PO 4 çözeltisi kullanılıyor. H 3 PO 4 'ün derişimi kaç molardır? 81. ph=2 olan bir kuvvetli asit çözeltisi ile bir NaOH çözeltisi eşit hacimlerde karıştırılıyor. Karışımın ph değeri 7 olduğuna göre, NaOH çözeltisinin derişimi kaç molardır? 82. 0,1 mol CuO yu, CuO + 2HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O tepkimesine göre tamamen nötrleştirme k için bir HNO 3 çözeltisinden en az 200 mililitre gerekme kte dir. Bu HNO 3 çözeltisinin ph değeri kaçtır? ml 0,4 M HCl çözeltisi ile 90 ml 0,4 M NaOH çözeltisi karıştırılıyor. Elde edilen yeni çözeltideki OH - iyonu derişimi kaç molardır? ml 1 M NaOH çözeltisiyle, 500 ml 0,4 M HCl çözeltisi karıştırılırsa, ph kaç olur? 85. 0,1 M 500 ml NaOH çözeltisine 0,12 M 500 ml HNO 3 çözeltisi karıştırıldığında, oluşan çözeltide ph değeri kaç olur? 86. 0,5 M 100 ml HCl çözeltisine 0,1 M 400 ml NaOH çözeltisi karıştırıldığında, oluşan çözeltinin ph değeri kaç olur?(log5=0,7) ,8 g Ca(OH) 2 üzerine 1 lt HNO 3 çözeltisi ekleniyor. İşlem sonunda ph = 1 olduğuna göre, HNO 3 çözeltisinin derişimi kaç molardır? [Ca(OH) 2 : 74] 88. 0,1 M 300 ml iki değerli bazı, 0,2 M üç değerli asitin kaç mililitresi nötrleştirir? 89. H + iyonları derişimi 1x10-3 M olan 100 ml HNO 3 çözeltisi ile H + iyonları derişimi 1x10-11 M olan 100 ml NaOH çözeltisi karıştırıldığında karışımın ph değeri kaç olur? 90. 4x10-4 M 200 ml HCl çözeltisi ile 2x10-4 M 200 ml NaOH çözeltisi karıştırıldığında karışımın ph değeri kaç olur? ml 0,4 M KOH çözeltisi ile 300 ml 0,3 M HCl çözeltisi karıştırılıyor. Karışım daha sonra su ile 1 litreye tamamlanıyor. Çözeltinin ph değeri kaç olur? ml 0,08 M NaOH çözeltisi ile 50 ml 0,32 M KOH çözeltileri karışımına 100 ml su ekleniyor. Son durumdaki çözeltinin ph değeri kaç olur? 93. 0,2 M KOH çözeltisinin 200 mililitresi üzerine 0,3 M HCl çözeltisinin 300 mililitresi ekleniyor. Ortamın ph değeri kaç olur? 94. 3x10-3 M NaOH çözeltisinin 100 mililitresi üzerine 2x10-3 M HCl çözeltisinden kaç mililitre katılırsa ortamın ph değeri 3 olur? 95. x değerli bir asitin molekül kütlesi 192 gramdır. Bu asitin yeterli NaOH ile oluşturduğu nötral tuzun 516 gramında 6 mol Na bulunduğuna göre x kaçtır?(na=23, H=1) değerli bir asitin 19,6 gramını tam nötrleştirmek için x değerli bir bazın 22,2 gramı kullanılıyor. Asitin mol kütlesi 98 gram, bazın mol kütlesi 78 gram olduğuna göre, x kaçtır? 97. 2,5x10-2 M HCl çözeltisinin 200 mililitresi ile derişimi bilinmeyen NaOH çözeltisinin 150 mililitresi karıştırıldığında ph değeri 2 olan çözelti elde ediliyor. Buna göre NaOH çözeltisinin başlangıç derişimi kaç molardır? 98. Bir X bileşiğinin ph değeri 0 olan 1 M derişimli 1 litrelik sulu çözeltisine, aşağıdakilerden hangisi katılırsa ph değeri 7 olan çözelti elde edilir? I. 1 mol NaOH II. 1 mol HCl III. 1 litre arı su V. 1 lt 2 M NaOH çözeltisi IV. 1 lt 1 M HCl çözeltisi 47

49 99. I. 50 mililitre 2 M NaOH II. 50 mililitre 1 M NaOH III. 100 mililitre 0,5 M NaOH çözeltilerinden hangileri, derişimi 1 M olan HCl çözeltisinin 50 şer mililitresi ile karıştırılırsa, ph değeri 7 olan çözelti elde edilir? 100. HB ve XOH bileşiklerinin, sulu çözeltilerinde %100 iyonlaştıkları bilinmektedir. H + iyonları derişimi bu bileşiklerden, 105. Al(OH) 3 katısının çözünürlük çarpımı K ç =2,7x10-35 dir. ph değeri 11 olan Ca(OH) 2 çözeltisi içerisinde Al(OH) 3 katısının çözünürlüğü kaç M dir? 106. Cd(OH) 2 bileşiğinin çözünürlük çarpımı K ç =1x10-14 tür. ph değeri 10 olan NaOH çözeltisi ile Cd(NO 3 ) 2 çözeltisi eşit hacimlerde karıştırılıyor. Bir çökelmenin başlayabilmesi için Cd(NO 3 ) 2 çözeltisinin başlangıç derişimi kaç molar olmalıdır? HB ile hazırlanan çözeltide 1x10-3 M, XOH ile hazırlanan çözeltide ise 1x10-13 M dır. Bu iki çözeltinin eşit hacimleri karıştırıldığında oluşan çözelti için ne söylenebilir? ml'sinde 8 g NaOH içeren çözeltide, OH - derişimi kaç molardır? (NaOH : 40) 101. Bir X maddesi, oda sıcaklığında, su ile X(suda) +H 2 O(sıvı) XH + (suda) + OH - (suda) tepkimesini veriyor. Dengedeki çözeltide XH + iyonları derişimi 1x10-4 M dır. Bu çözeltinin 100 mililitresi 0,01 mol HCl ile tamamen nötrleştiğine göre, tepkimenin oda sıcaklığında denge sabiti kaçtır? I I. H 2 CO 3 + H 2 O HC + H 3 O + II. HC + HS H 2 CO 3 + S III. HC + NH 3 N + C tepkimeleri ni n hangisinde ya da hangilerinde HC asit özelliği gösterir? 102. Zayıf bir asit olan HA nın arı su ile hazırlanmış sulu çözeltisinin ph değeri 5 tir. Bu çözeltinin 100 mililitresinin tamamını tepkimeye sokmak için 0,01 mol NaOH gerekmekte dir. Buna göre, HA nın asitlik sabiti(k a ) değeri kaçtır? 103. Bir titrasyon işleminde 500 ml 1 M HCl çözeltisi üzerine, a) 499 ml b) 499,9 ml c) 500 ml d) 500,1 ml e) 501 ml f) Çok miktarda 1 M NaOH çözeltisi ekleniyor. Her bir durumda, ph kaç olur? ,1 M NaOH çözeltisi ile 0,01 M HCl çözeltisinin titrasyonunda, a) Bürette NaOH çözeltisi bulunursa, b) Bürette HCl çözeltisi bulunursa, ph 'ın eklenen çözelti hacmiyle değişimi nasıl olur? 48

50 ÇÖZÜNÜRLÜK DENGELERİ Çevremizdeki kimyasal ve biyolojik olayların çoğunda suda çok az çözünebilen maddelerin oluşturduğu çökelme olaylarını görürüz. Dişlerin çürümesi, diş minesinin yapıtaşı olan hidroksiapetit(ca 5 (PO 4 ) 3 OH) maddesinin, çok şekerli besinlerle beslenmede, ortamdaki bakterilerin ürettiği organik asitlerle tepkimes i sonucunda gerçekleşir. Böbrek taşları, suda çok az çözünebilen kalsiyum tuzlarının(kalsiyum okzalat-cac 2 O 4 gibi) uzun zaman içerisinde yavaş yavaş kristalleşmesi ile oluşur. Pek çok yerde su kaynakları çözünmüş durumda CaCO 3 ve MgCO 3 içerirler. Yağmur sularının toprakta akmasıyla çözünen bu maddeleri içeren suya sert su denir. Sert sular yaşam için tehlikeli olmamasına rağmen sıkıntı vericidir. Bu maddelerin sudaki çözünürlükleri çok az olduğu için suyun buharlaşmasıyla çökelek oluştururlar. Bu çöken maddeler musluklarda, lavabolarda tıkanmalara neden olurlar. Sert sular yumuşatıcı kullanılarak daha yumuşak hale getirilirler. Bu maddeler sudaki Ca +2 ve Mg +2 iyonlarının yerine K + ve Na + iyonlarının geçmesini sağlarlar. Sodyum ve potasyum tuzları suda çözünebildikleri için kalsiyum ve magnezyum iyonlarının yaptığı gibi çökelek birikmesine neden olmazlar. Çökelme ve çözünme olaylarını daha iyi anlayabilmek için tuzların çözünürlük dengelerini incelemek gerekir. CaF 2 tuzu ile oluşturulmuş ve çözünme ile çökelmenin birbirine eşit hızda devam ettiği fazla miktarda CaF 2 katısını içeren çözeltiye doymuş çözelti denir. Çözelti içerisinde çözünme ve çökelme olayları devam ettiği için oluşan denge dinamik dengedir. Belirli bir sıcaklıkta, belirli miktarda çözücüde maksimum miktarda çözünen içeren çözeltinin denge konumu denge bağıntısıyla aşağıdaki gibi ifade edilir. Verilen çözünme tepkimesi için denge bağıntısı, K ç = [Ca +2 ].[F - ] 2 Denge bağıntisindaki denge sabitine çözünürlük çarpımı sabiti(k ç ) denir. Yukarıdaki denge denklemi heterojen bir dengeyi göstermektedir ve CaF 2 katı maddesinin derişimi sabit olduğu için denge bağıntısında gösterilmez. Çözünürlük dengeleri için denge denkl emini genel olarak aşağıdaki şekilde gösterebiliriz. Tepkime için denge bağıntısı K ç = [M +n ] m.[x -m ] n şeklinde ifade edilebilir. K ç her zaman sağdaki iyon derişimlerinin denkleşmiş denklemdeki katsayıları kadar üstleri nin alınıp çarpılmasıyla bulunur. Çözünürlük çarpımı suda çok az çözünen tuzlar için kullanılır. İyonik maddelerin %100 çözünmemesi söz konusu değildir. K ç değeri çözünürlüğün bir ölçüsüdür. Örnek: Ag 2 CrO 4 bileşiğinin çözünürlük çarpımı denklemini yazınız. Çözüm: Çözünme denklemi ve K ç ifadesi aşağıdaki gibidir. K ç = [Ag + ] 2.[ ] Çözünürlük çarpımı sabitinin ölçülmesi ve çözünürlüğün K ç değeri kullanılarak hesaplanması: Çözünürlük çarpımı sabitlerinin sayısal değerleri deneyler sonucunda elde edilmiş değerlerdir. Örneğin, 49

51 için 25 o C sıcaklıkta K ç = 1,77x10-10 sıcaklıkta ölçülen K ç değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. değeri deneyler sonucunda elde edilmiştir. Bazı iyonik maddelerin25 o C Bir bileşiğin belirli bir sıcaklıktaki çözünürlüğü, belirli miktar çözücüde çözünebilen maksimum madde miktarıdır. Molar çözünürlük(mol/l) ise birim hacimde(litre) çözünen maddenin mol sayısıd ır. Bir maddenin molar çözünürlük değeri K ç değeri kullanılarak doğrudan hesaplanabilir. Yukarıdaki denklemde AgCl için K ç değeri verildiğine göre, AgCl nin çözünürlüğü K ç eşitliğinden hesaplanır. AgCl(k) Ag + (suda) + Cl - (suda) [Ag + ] [Cl - ] Başlangıçta 0,00 0,00 Değişim +s +s Denge s s s değeri AgCl bileşiğinin molar çözünürlüğünü ve doymuş çözeltideki iyonların molar derişimlerini ifade etmektedir. 1 mol AgCl suda çözündüğünde 1 mol Ag + iyonu ve 1 mol Cl - iyonu oluşturur. Bu nedenle, Ag + ve Cl - iyonları derişimleri birbirine eşittir ve s dir. Değerler denge bağıntısında yerine yazılırsa, K ç = [Ag + ].[Cl - ] = s x s = s 2 K ç değeri de tablodan bulunarak yerine yazılırsa, s = = = 1,33x10-5 M Sonuç olarak AgCl nin molar çözünürlüğü 1,33x10-5 M bulunur. 50

52 Örnek: PbCl 2 tuzunun saf sudaki çözünürlüğü kaç M olur? ( PbCl 2 için K ç = 1,17x10-5 ) Örnek: 25 o C sıcaklıkta AgCl katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1x10-10 alındığına göre, a) saf sudaki çözünürlüğü nedir? b) 100 litre suda kaç gram AgCl çözünür? (AgCl=143,5) Örnek. 25 o C sıcaklıkta PbSO 4 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1x10-8 alındığına göre, a) saf sudaki çözünürlüğü nedir? b) 200 litre suda kaç gram PbSO 4 çözünür? (PbSO 4 =303) Örnek. 25 o C sıcaklıkta Mg(OH) 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-12 alındığına göre, a) saf sudaki çözünürlüğü nedir? b) 5,8 gram Mg(OH) 2 bileşiğini çözmek için kaç litre su gerekir? (Mg(OH) 2 =58) Örnek. 25 o C sıcaklıkta PbSO 4 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1x10-8 alındığına göre, 3,03 gram PbSO 4 bileşiğini çözmek için kaç litre su gerekir? (PbSO 4 =303) Örnek. X 3 Y bileşiğinin 25 o C sıcaklıktaki çözünürlük çarpımı(k ç ) 2,7x10-11 olduğuna göre, 20 litre doymuş çözeltide kaç mol X 3 Y çözünmüştür? Örnek. XY 2 bileşiğinin 25 o C sıcaklıktaki çözünürlük çarpımı(k ç ) 3,2x10-11 olduğuna göre, 100 litre doymuş XY 2 çözeltisindeki Y - iyonlarının sayısı kaçtır? Örnek. Doymuş PbI 2 çözeltisinde I - iyonları molar derişimi 2x10-3 olduğuna göre, deneyin yapıldığı sıcaklıkta PbI 2 için çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? Örnek. 500 ml doymuş XY 2 çözeltisi hazırlamak için 0,29 miligram XY 2 katısı kullanıldığına göre, XY 2 bileşiğinin çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? (XY 2 =58) Örnek. 25 o C sıcaklıkta Ag 2 CO 3 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-12 alındığına göre, 400 litre doymuş Ag 2 CO 3 çözeltisinde bulunan Ag + iyonlarının sayısı kaçtır? Örnek. 25 o C sıcaklıkta Ca 3 (PO 4 ) 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1,08x10-33 alındığına göre, 200 litre doymuş Ca 3 (PO 4 ) 2 çözeltisinde toplam kaç mol iyon bulunur? Örnek. 25 o C sıcaklıkta MgF 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-9 alındığına göre, 2,48 gram MgF 2 bileşiğini çözmek için kaç litre su gerekir? (MgF 2 =62) Örnek. 25 o C sıcaklıkta CaF 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-12 alınmıştır. 5 litre suya 1 gram CaF 2 atılıyor. CaF 2 bileşiğinin kütlece % kaçı çözünür? (CaF 2 =78) Örnek. MgX 2 bileşiğinin 25 o C sıcaklıktaki çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-9 alındığına göre, aynı sıcaklıkta 500 litre MgX 2 çözeltisi hazırlamak için 31 gram MgX 2 kullanıldığına göre, X elementinin atom kütlesi kaçtır? (Mg=24) Örnek. Doymuş Ag 2 CO 3 çözeltisinin 200 mililitresinde 4x10-5 mol Ag + iyonu bulunduğuna göre, bu sıcaklıkta Ag 2 CO 3 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? Örnek. 25 o C sıcaklıkta Mg(OH) 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-12 alındığına göre 20 litre doymuş Mg(OH) 2 çözeltisinde kaç mol OH - iyonu bulunur? Örnek. 25 o C sıcaklıkta Pb(OH) 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-15 ' alındığına göre, aynı sıcaklıkta, OH - iyonları derişimi 1x10-4 M olan bir çözeltide Pb(OH) 2 bileşiğinin çözünürlüğü kaç M olur? Örnek. 25 o C sıcaklıkta 200 ml suda en çok 12,4 miligram MgF 2 çözünebildiğine göre, aynı sıcaklıkta MgF 2 bileşiğinin çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? (Mg=24, F=19) Örnek. Belirli bir sıcaklıkta, 500 ml doymuş çözeltide 9x10-4 gram Fe(OH) 2 çözünmüştür. Buna göre, Fe(OH) 2 tuzunun çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? (Fe=56, O=16, H=1) 51

53 Bağıl çözünürlük ve K ç : K ç ve çözünürlük değerleri birbirlerine bağlı olarak hesaplanabilirler; ancak farklı maddelerin K ç değerlerine bakarak maddelerin çözünürlüklerini doğrudan karşılaştırmak mümkün olmaz. Örneğin aşağıdaki tuzların aynı sıcaklıktaki K ç ve çözünürlük değerlerini inceleyelim. Madde K ç Çözünürlük Mg(OH) 2 2,06x ,72x10-5 FeCO 3 3,07x ,54x10-6 Mg(OH) 2 bileşiğinin K ç değeri, FeCO 3 bileşiğinin K ç değerinden küçüktür; ancak çözünürlüğü daha fazladır. Maddelerin K ç değerleri ve çözünürlükleri denge tepkimesindeki madde katsayılarına bağlı olduğu için böyle bir sonuca ulaşılır. Farklı maddelerin bu bakımdan karşılaştırmalarının yapılabilmesi için, K ç değerleri verilen maddelerin çözünme tepkimesindeki katsayılarının aynı olması gerekir. Aşağıdaki maddelerin verilen K ç değerlerine bakılarak çözünürlükleri karşılatırılabilir; çünkü çözünme tepkimelerinde maddelerin katsayıları aynı olur. Madde K ç Çözünürlük Mg(OH) 2 2,06x ,72x10-5 CaF 2 1,46x ,32x10-4 Yukarıda verilen maddelerin 1 molü, 3 mol çözünen iyon verebildiğine göre denklemdeki katsayıları aynı olur. Böylece bu maddelerin K ç değerlerini kullanarak maddelerin bağıl çözünürlükleri karşılaştırılır. Çözünürlüğe Ortak İyon Etkisi Bir iyonik bileşiğin çözünürlüğü, bu bileşiğin iyonlarından birini içeren çözeltide nasıl değişir? Örneğin, CaF 2 iyonik bileşiğinin 0,100 M NaF çözeltisindeki molar çözünürlüğü kaçtır? Bu durumda çözünürlüğü belirleyebilmek için ortak iyon etkisini göz önüne almak gerekir. Le Chataliers ilkesine göre, çözeltideki F - iyonlarının varlığı dengenin sola kaymasına neden olur. Bu durumda çözünebilen CaF 2 azalır ve çözünürlüğü azalmış olur. Bir iyonik bileşiğin ortak iyon içeren bir çözeltideki çözünürlüğü, saf sudaki çözünürlüğüne göre daha düşük olur. Başka bir deyişle, ortak iyon çözünürlüğü azaltır. Örnek: CaF 2 iyonik bileşiğinin 0,100 M NaF çözeltisindeki molar çözünürlüğü kaçtır? (CaF 2 için K ç = 1,46x10-10 ) Çözüm: [Ca +2 ] [F - ] Başlangıç 0,00 0,100 Değişim +s +2s Denge s 0,100+2s 52

54 K ç = [Ca +2 ].[F - ] 2 değerinin yanında 2s sayısal değeri çok küçük kalacağından ihmal edilir. = s. (0,100+2s) 2 s çok küçük bir değer olduğu için 0,100 sayısal K ç = s. (0,100) 2 s = = = 1,46x10-8 M Örnek. 25 o C sıcaklıkta CaF 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 3,2x10-11 'dir. Buna göre, aynı sıcaklıkta, a) CaF 2 katısının saf sudaki çözünürlüğünü bulunuz. b) 0,1 M NaF çözeltisindeki çözünürlüğünü bulunuz. c) 0,2 M KF çözeltisinin 20 litresinde kaç mol CaF 2 çözünebilir? Örnek. 25 o C sıcaklıkta AgCl katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1x10-10 olduğuna göre, aynı sıcaklıkta, a) saf sudaki çözünürlüğü nedir? b) 0,1 M NaCl çözeltisinin 50 litresinde kaç gram AgCl çözünebilir? (AgCl=143,5) c) 0,2 M AgNO 3 çözeltisindeki çözünürlüğünü bulunuz. Ca(OH) 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? (Ca(OH) 2 =74) Örnek. 0,01 M KCl çözeltisindeki çözünürlüğü 4x10-5 M olan MgCl 2 bileşiğinin saf sudaki çözünürlüğü kaç M'dır? Örnek. 25 o C sıcaklıkta CaF 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-12 'dir. a) saf sudaki çözünürlüğü kaç mol/litre'dir? b) 0,4 M NaF çözeltisindeki çözünürlüğü kaç mol /litre'dir? Örnek. PbF 2 tuzunun, I. 0,1 M Pb(NO 3 ) 2 çözeltisi II. 0,1 M BaF 2 çözeltisi III. saf su sıvılarındaki çözünürlüğünü karşılaştırınız. Örnek C sıcaklıkta 0,2 M 20 litre Mn(NO 3 ) 2 çözeltisinde çözünebilen Mn(OH) 2 mol sayısı 2x10-5 olduğuna göre, aynı sıcaklıkta, a) Mn(OH) 2 bileşiğinin çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? b) saf sudaki çözünürlüğünü bulunuz. Örnek. 25 o C sıcaklıkta AgI katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 2x10-16 'dır. Buna göre, AgI tuzunun, I. 0,02 M AgNO 3 çözeltisi Örnek. Ag 2 SO 4 bileşiğinin 0,2 M K 2 SO 4 çözeltisindeki çözünürlüğü 2x10-4 M olduğuna göre, aynı sıcaklıkta, a) çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? b) saf sudaki çözünürlüğünü kaç M'dır? Örnek. 500 ml 0,1 M Ca(NO 3 ) 2 çözeltisinde 74 miligram Ca(OH) 2 çözünebildiğine göre, II. 0,01 M AgNO 3 çözeltisi III. 0,01 M CaI 2 çözeltisi IV. 0,02 M CaI 2 çözeltisi V. saf su sıvılarındaki çözünürlüğünü karşılaştırınız. 53

55 Örnek. Belirli bir sıcaklıkta, AgCl katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1x10-10 'dur. 1x10-3 M NaCl çözeltisinin 250 litresinde kaç mol AgCl çözünebilir? Örnek. Belirli bir sıcaklıkta, AgCl katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1x10-10 'dur. 1x10-4 M NaCl çözeltisinin kaç litresinde 1x10-7 mol AgCl çözünebilir? Örnek. Belirli bir sıcaklıkta CuBr tuzunun çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-8 'dir. Aynı sıcaklıkta, 0,5 M NaBr çözeltisinin 800 litresinde kaç mol CuBr çözünebilir? Örnek. Belirli bir sıcaklıkta, AgCl katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1x10-10 'dur. 1x10-2 M NaCl çözeltisinin kaç litresinde 1x10-6 mol AgCl çözünebilir? Örnek. Belirli bir sıcaklıkta, PbCl 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 1,6x10-5 'tir. Buna göre, 1x10-2 M NaCl çözeltisinin 500 litresinde en çok kaç mol PbCl 2 çözünebilir? Örnek. NiCO 3 tuzunun 0,05 M Ni(NO 3 ) 2 çözeltisindeki çözünürlüğü 3,2x10-6 M'dır. Buna göre aynı sıcaklıkta, a) çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? b) saf sudaki çözünürlüğü kaç mol/li tre'dir? Örnek. CaSO 4 tuzunun 25 o C sıcaklıkta, saf sudaki çözünürlüğü 1,5x10-5 'tir. Buna göre aynı sıcaklıkta, a) çözünürlük çarpımı(k ç ) kaçtır? b) 0,15 M Na 2 SO 4 çözeltisindeki çözünürlüğü kaç mol/litre'dir? c) 1,5x10-2 M Ca(NO 3 ) 2 çözeltisinin 5 litresinde kaç gram CaSO 4 çözünür? (Ca=40, S=32, O=16) Örnek. 25 o C sıcaklıkta PbF 2 katısının çözünürlük çarpımı(k ç ) 4x10-12 'dir. Aynı sıcaklıkta, a) 2 litre doymuş PbF 2 çözeltisinde kaç mol F - iyonu bulunur? b) 0,02 M KF çözeltisinin 20 l itresinde kaç mol PbF 2 çözünür? Çözünürlüğe ph Etkisi Bir maddenin çözünürlüğü ekleneceği çözeltinin ph değerinden etkilenir. Örneğin, Mg(OH) 2 bileşiğinin suda çözünme denklemi şeklindedir. Bu maddenin ph değeri yüksek olan bir çözeltide çözünmesi durumunda çözünürlüğü, ph değerinden etkilenecektir. Çözeltinin ph değeri yüksekse, çözeltideki OH - iyonları derişimi fazla olacaktır. Böylece, ortak iyon etkisinden dolayı denge sola kayacak ve maddenin çözünürlüğü azalacaktır. ph değeri düşük olsaydı,çözeltideki H 3 O + iyonları derişimi yüksek olacak ve çözeltide Mg(OH) 2 çözünürken H 3 O + iyonları gelen OH - iyonlarını nötrleştirecekti. Böylece daha çok Mg(OH) 2 iyonlaşacak, denge sağa kayacak ve çözünürlüğü artacaktı. 54

56 Mg(OH) 2 bileşiğinin asit çözeltilerindeki çözünürlüğü bazik çözeltilerdeki çözünürlüğünden yüksek olacaktır. Kuvvetli baz özellik gösteren ya da zayıf bazik anyon içeren iyonik bir bileşiğin çözünürlüğü, asitlik arttıkça(ph küçüldükçe) artar. Genel olarak bazik anyonlar OH -, S -2, iyonlarıdır. İyonik bileşiklerin hidroksitleri, sülfürleri ve karbonatları, asidik çözeltilerde saf sudakine göre daha yüksek çözünürlüğe sahiptirler. Yağmur suyu içerdiği CO 2 den dolayı asit özellikte olduğu için, kayaların yapıs ında bulunan CaCO 3 ü çözer ve çözünmüş madde ile mağaralarda, tavandan tabana damlalar halinde iner. Amlayan doymuş CaCO 3 çözleltisi halindeki damlalar mağaralarda sarkıt ve dikitleri oluştururlar. Örnek: Aşağıda verilen maddelerin saf sudaki ve asit çözel tilerindeki çözünürlüklerini karşılaştırınız. a) BaF 2 b) AgI c) Ca(OH) 2 Çözüm: a) F - iyonu zayıf bir asit olan HF nin konjuge bazı olduğu için BaF 2 bileşiğinin asit çözeltisindeki çözünürlüğü saf sudaki çözünürlüğünden büyüktür. b) I - iyonu kuvvetli bir asit olan HI nın konjuge bazı olduğu için çözeltisi nötr özelliktedir. Bu nedenle AgI nın çözünürlüğü hem saf suda hem de asit çözeltisinde aynıdır. c) OH - iyonu kuvvetli baz özelliği gösterdiği için asit çözeltisindeki çözünürlüğü daha fazladır. Örnek: FeCO 3 ve PbBr 2 maddelerinden hangisi asitlerde bazlardakine göre daha fazla çözünür? Çözüm: iyonu bazik anyon olduğu için FeCO 3 asit çözeltilerinde daha fazla çözünür. (Br - iyonu HBr kuvvetli asitinin konjuge bazı olduğu için nötr özellik gösterir. PbBr 2 çözeltisi bu yüzden nötr özelliktedir.) Çökelme İyonik madde içeren iki çözelti karıştırıldığında, çözeltilerden birinden gelen katyon ile diğerinden gelen anyon birleşerek suda çözünmeyen(çok az çözünebilen) bir katı madde oluşturabilirler. İki çözeltinin karıştırılmasıyla suda çözünmeyen katı maddenin oluşması olayına çökelme denir. Çökelme olayının daha iyi anlaşılabilmesi için çözünme tepkimesinin tepkime kesri(q ç ) kavramını irdelemek gerekir. Tepkime kesri bir iyonik maddenin suda çözünmesi sırasında oluşan iyonların derişimlerinin, tepkimedeki katsayıları kadar üstlerinin alınmasıyla elde edilen değerlerinin çarpılması sonucunda bulunan değerdir. Örneğin, CaF 2 suda çözündüğünde aşağıdaki gibi iyonlarına ayrışır. Q ç = [Ca +2 ]. [F - ] 2 Bu nedenle Q ç değerini K ç değeriyle karşılaştırarak, herhangi bir andaki tepkime durumunun, dengeye göre hangi konumda olduğunu belirleyebiliriz. Örneğin, Q ç değeri K ç değerinden küçükse tepkime sağa kaymaktadır(ürünlere ya da çözünme yönüne yönelmektedir). Tepkimede dipte katı madde varsa iyon derişimleri artacaktır. Dipte katı madde kalmamışsa ya da yoksa iyon derişimleri artmayacaktır. Bu durumdaki çözeltiye doymamış çözelti denir. Doymamış çözeltiye katı madde eklenirse, Q ç değeri K ç değerinden küçük olduğu sürece çözünme devam edecektir. 55

57 Q ç değeri K ç değerine eşit olduğunda çözünme ve çökelme hızları eşt olur. Bu durumda sistem dengededir. Böyle bir çözelti en azından görünebilir miktarda katı maddeyi ve katısıyla dengede olan iyonları içerir. Böyle çözeltilere doymuş çözelti denir. Q ç değeri K ç değerinden büyükse tepkime sola(girenlere ya da çökelme yönüne) kayar. Bu durumda dipteki katı madde artışı Q ç değeri K ç değerinden büyük olduğu sürece devam edecektir. Bazı özel durumlarda Q ç değeri K ç değerinden büyük kalabilir ve çökelme devam etmeyebilir. Böyle çözeltilere aşırı doymuş çözelti denir. Aşırı doymuş çözeltiler çok kararsızdır ve en ufak bir etkide fazlaca bulundurduğu miktar dibe çökebilir. Örneğin, çözünmüş maddenin küçük bir parçası çözeltiye eklenirse, aşırı doymuş kısım çökelir ve denge oluşur. Q ç değeri K ç değerine eşitlenir. İyonik bir bileşik içeren çözeltilerde Q ç değeri ile K ç değeri arasındaki ilişkiyi aşağıdaki gibi özetleyebiliriz. Q ç < K ç ise, çözelti doymamıştır ve daha fazla katı madde çözünebilir. Q ç > K ç ise, çözelti aşırı doymuş durumdadır ve fazladan çözünmüş gibi görünen katı madde dibe çöker. Q ç = K ç ise, çözelti doymuş durumdadır ve dengededir. Çözelti, bulundurması gereken miktarda iyonu içermekte ve eklenecek fazla katı maddeyi çözmeyecektir. Q ç değerine bakarak karıştırılan iki çözeltide çökelme olup olmayacağını belirleyebiliriz. Örnek: Kurşun(II) nitrat çözeltisiyle, sodyum bromür çözeltileri karıştırılıyor. Karışımdaki çözeltide kurşun(ii ) nitrat derişimi 0,0150 M, sodyum bromür derişimi 0,00350 M ölçülüyor. Oluşan karışım çözeltide bir çökelme olur mu? Çözüm: Oluşan karışımda çökelecek maddenin formülünü bulabilmek için başlangıç çözeltilerinden gelen katyon ve anyonları çaprazlamak gerekir. Karışımda oluşacak tuzlar NaNO 3 ve PbBr 2 olacaktır. Bu tuzlardan NaNO 3 suda çok iyi çözünebildiği için çökme olasılığı olan madde PbBr 2 olacaktır. PbBr 2 bileşiği suda çok az çözünebilen ve K ç değeri 4,67x10-6 olan bir maddedir. Bu durumda Q ç değerini hesaplayalım. Q ç = [Pb +2 ]. [Br - ] 2 = (0,0150). (0,00350) 2 = 1,84x10-7 Q ç < K ç olduğu için çökelme olmayacaktır. Örnek: Belirli bir sıcaklıkta AgCl tuzunun çözünürlük çarpımı 1,0x10-10 dur. Aşağıdaki çözeltilerin hangilerine, çözelti hacmine eşit hacimdeki 1,0x10-3 M AgNO 3 çözeltisi eklenirse çökelme gözlenmez? I. 2,0x10-6 M NaCl II. 2,0x10-5 M KCl III. 1,0x10-7 M CaCl 2 Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, AgCl katısının çözünürlük çarpımı 1,0x10-10 dir. 100 ml 0,02 M AgNO 3 çözeltisi ile 100 ml 0,04 M NaCl çözeltisi karıştırılıyor. a) Çökelme olur mu? b) Çökelme olursa, kaç mol AgCl çöker? c) Karışımda denge durumunda iyonların molar derişimlerini hesaplayınız. IV. 1,0x10-4 M KCl 56

58 Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, PbI 2 katısının çözünürlük çarpımı 8,0x10-9 dur. 400 ml 0,5 M Pb(NO 3 ) 2 çözeltisi ile 600 ml 0,5 M NaI çözeltisi karıştırılıyor. a) Çökelme olur mu? Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, PbCrO 4 tuzunun çözünürlük çarpımı 4,0x10-14 dir. 10 ml 0,2 M Pb(NO 3 ) 2 çözeltisi ile 10 ml 0,1 M Na 2 CrO 4 çözeltisi karıştırılıyor. Çökelme tamamlandıktan sonra çözeltideki Pb +2 iyonları derişimi kaç M olur? b) Çökelme olursa, kaç mol PbI 2 çöker? c) Karışımda denge durumunda iyonların molar derişimlerini hesaplayınız. Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, PbCl 2 katısının çözünürlük çarpımı 1,21x10-9 dur. 100 ml 0,04 M Pb(NO 3 ) 2 çözeltisi ile 100 ml 0,06 M NaCl çözeltisi karıştırılıyor. Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, Ag 2 CO 3 tuzunun çözünürlük çarpımı 4,0x10-11 dir. 50 ml 0,1 M AgNO 3 çözeltisi ile 50 ml 0,1 M Na 2 CO 3 çözeltisi karıştırılıyor. Çökelme tamamlandıktan sonra çözeltideki tüm iyonların iyonları derişimi kaç M olur? a) Çökelme olur mu? b) Çökelme olursa, kaç mol PbCl 2 çöker? c) Karışımda denge durumunda iyonların molar derişimlerini hesaplayınız. Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, PbSO 4 katısının çözünürlük çarpımı 1,3x10-8 dur. 400 ml 2,0x10-4 M Pb(NO 3 ) 2 çözeltisi ile 400 ml 4,0x10-4 M Na 2 SO 4 çözeltisi karıştırılıyor. a) Çökelme olur mu? Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, AgBr katısının çözünürlük çarpımı 1,0x10-10 dur. 200 ml 0,02 M NaBr çözeltisi ile 200 ml 0,006 M AgNO 3 çözeltisi karıştırılıyor. a) Çökelme olur mu? b) Çökelme olursa, kaç mol AgBr çöker? c) Karışımda denge durumunda iyonların molar derişimlerini hesaplayınız. b) Çökelme olursa, kaç mol PbSO 4 çöker? c) Karışımda denge durumunda iyonların molar derişimlerini hesaplayınız. Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, AgOH katısının çözünürlük çarpımı 2,0x10-12 dir. 2,0x10-5 M AgNO 3 çözeltisi ile 6,0x10-5 M NaI çözeltisi eşit hacimlerde karıştırılıyor. a) Çökelme olur mu? c) Karışımda denge durumunda iyonların molar derişimlerini hesaplayınız. Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, Ag 2 CrO 4 tuzunun çözünürlük çarpımı 3,2x10-11 dir. 100 ml 0,2 M Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, AgCl katısının çözünürlük çarpımı 1,7x10-10 dur. 100 ml 0,02 M AgNO 3 çözeltisi ile, 100 ml 0,04 M NaCl çözeltisi karıştırılıyor. Tepkime sonucu dengeye ulaşan çözelti için aşağıdakilerden hangii ya da hangileri doğrudur? I. Cl - iyonları derişimi yarıya iner. II. Cl - ve Ag + iyonları çarpımı K ç değerinden büyüktür. III. AgCl çökeltisi oluşur. AgNO 3 çözeltisi ile100 ml 0,1 M Na 2 CrO 4 çözeltisi karıştırılıyor. Çökelme tamamlandıktan sonra çözeltideki Ag + iyonları derişimi kaç M olur? 57

59 Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, AgCl katısının çözünürlük çarpımı 1,7x10-10 dur. 10 ml 2,0x10-4 M AgNO 3 çözeltisi ile, 10 ml 4,0x10-4 M NaCl çözeltisi karıştırılıyor. Tepkime sonucu dengeye ulaşan çözelti için aşağıdakilerden hangisi ya da hangileri doğrudur? I. Cl - iyonları derişimi yarıya iner. II. Cl - ve Ag + iyonları çarpımı K ç değerinden büyüktür. III. AgCl çökeltisi oluşur. Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, CaSO 4 katısının çözünürlük çarpımı 1,0x10-10 dur. 50 ml 2,0x10-3 M K 2 SO 4 çözeltisi ile, 50 ml 2,0x10-4 M CaCl 2 çözeltisi karıştırılıyor. Tepkime sonucu dengeye ulaşan çözelti için aşağıdakilerden hangii ya da hangileri doğrudur? I. Ca +2 iyonları derişimi yarıya iner. II. Ca +2 ve büyüktür. III. CaSO 4 çökeltisi oluşur. iyonları çarpımı K ç değerinden Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, PbI 2 katısının çözünürlük çarpımı 1,0x10-9 dur. 50 ml 2,0x10-3 M NaI çözeltisi ile, 50 ml 1,0x10-3 M Pb(NO 3 ) 2 çözeltisi karıştırılıyor. Tepkime sonucu dengeye ulaşan çözelti için aşağıdakilerden hangii ya da hangileri doğrudur? I. Pb +2 iyonları derişimi yarıya iner. II. [Pb +2 ]. [I - ] 2 çarpımı K ç değerinden büyüktür. III. PbI 2 çökeltisi oluşur. Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, SrCO 3 katısının çözünürlük çarpımı 3,6x10-5 dir. 200 ml Sr(NO 3 ) 2 çözeltisi ile 200 ml 0,04 M K 2 CO 3 çözeltisi karıştırıldığında bir çökelmenin olmaması için Sr(NO 3 ) 2 çözeltisinin başlangıç derişimi en çok kaç M olmalıdır? Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, AgCl katısının çözünürlük çarpımı 1,0x10-10 dur. 100 ml 0,02 M AgNO 3 çözeltisi ile, 100 ml NaCl çözeltisi karıştırılıyor. Bir çökelmenin başlayabilmesi için NaCl çözeltisinin başlangıç derişimi en az kaç M olmalıdır? Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, Ca(OH) 2 katısının çözünürlük çarpımı 1,0x10-6 dır ml 0,01 M Ca(NO 3 ) 2 çözeltisine bir miktar NaOH katısı ekleniyor. Bir çökelmenin oluşmaması için eklenecek NaOH kütlesi en fazla kaç gram olmalıdır? (NaOH = 40 gram/mol) Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, CaF 2 katısının çözünürlük çarpımı 4,0x10-11 dir. 300 ml Ca(NO 3 ) 2 çözeltisi ile 300 ml 0,04 M KF çözeltisi karıştırıldığında bir çökelmenin başlayabilmesi için Ca(NO 3 ) 2 çözeltisinin başlangıç derişimi en az kaç M olmalıdır? Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, Fe(OH) 2 katısının çözünürlük çarpımı 3,75x10-14 dir. 300 ml Fe(NO 3 ) 2 çözeltisi ile 100 ml 4,0x10-4 M NaOH çözeltisi karıştırıldığında bir çökelmenin başlayabilmesi için Fe(NO 3 ) 2 çözeltisinin başlangıç derişimi en az kaç M olmalıdır? Örnek: Belirli bir sıcaklıkta, MgCO 3 katısının çözünürlük çarpımı 2,4x10-5 dir. 100 ml 0,01 M MgCl 2 çözeltisi ile, 600 ml Na 2 CO 3 çözeltisi karıştırılıyor. Bir çökelmenin başlamaması için Na 2 CO 3 çözeltisinin başlangıç derişimi en çok kaç M olmalıdır? 58

60 Seçmeli Çöktürme Farklı metal katyonlarını içeren bir çözeltiden, metal katyonlarını birbirinden ayırmak için, çözeltiye katyonlardan biri ile çökelek oluşturup diğerleriyle oluşturmayacak maddenin(anyon) eklenmesi yöntemine seçmeli çöktürme denir. Örneğin, deniz suyunda bulunan Mg +2 iyonları derişimi 0,059 M, Ca +2 iyonları derişimi 0,011 M dır. Deniz suyunun içerdiği bu iyonları ayırmak için, çözeltiye bu iyonlardan biriyle çökecek, ancak diğeriyle çökmeyecek olan bir madde eklemek gerekir. Bu madde KOH veya NaOH olabilir. Eklenecek maddeden gelen OH - iyonları Ca +2 iyonları ile Ca(OH) 2, Mg +2 iyonları Mg(OH) 2 katı maddelerini oluşturabilir. Bu maddelerin K ç değerleri tablodan bulunduğunda, Ca(OH) 2 için K ç = 4,68x10-6, Mg(OH) 2 için K ç = 2,06x10-13 olduğu görülür. Bu değerler dikkate alındığında, Mg +2 iyonlarının çökmesi için gereken OH - miktarı, Ca +2 iyonlarının çökmeye başlaması için gereken miktardan çok azdır. Deniz suyuna NaOH ya da KOH eklenmeye başlandığında Mg(OH) 2 katısının çökmeye başlaması daha önce gerçekleşecektir. Mg(OH) 2 çökme işlemi, Ca(OH) 2 maddesinin çökmeye başlamasına kadar geçen aralıkta tek başına gerçekleşeceği için deniz suyundaki katyonlar büyük oranda ayrıştırılmış olacaktır. Aşağıdaki örnek bu ayrıştırma işlemi ile ilgili işlemleri göstermektedir. Örnek: Deniz suyunda bulunan Mg +2 iyonları derişimi 0,059 M, Ca +2 iyonları derişimi 0,011 M dır. Deniz suyundaki bu iyonları ayırmak için seçmeli çöktürme yapılır. (Ca(OH) 2 için K ç = 4,68x10-6, Mg(OH) 2 için K ç = 2,06x10-13 ) a) Deniz suyuna eklenen OH - iyonları derişimi kaç M olduğunda Mg +2 iyonları çökmeye başlar? b) OH - iyonları derişimi hangi aralıkta iken yalnızca Mg +2 iyonlarının çökmesi gerçekleşir? c) Ca +2 iyonlarının çökmeye başladığı anda Mg +2 iyonları derişimi kaç M olur? Çözüm:a) Mg(OH) 2 tuzunun K ç değeri daha küçük olduğu için ilkönce Mg(OH) 2 katısı çökmeye başlayacaktır. Q ç = [Mg +2 ]. [OH - ] 2 = (0,059). [OH - ] 2 Çökmenin başlayabilmesi için Q ç = K ç olmalıdır. Bu nedenle, 2,06x10-13 = (0,059). [OH - ] 2 [OH - ] 2 = [OH - ] = 1,9x10-6 M b) Yalnızca Mg +2 iyonlarının çökmesi için gerekli aralığı bulmak için Ca +2 iyonlarının çökmeye başlaması için gerekli olan OH - iyonları derişimini bulmak gerekir. Q ç = [Ca +2 ]. [OH - ] 2 = (0,011). [OH - ] 2 Q ç = K ç olduğu zaman, 4,68x10-6 = (0,011). [OH - ] 2 [OH - ] 2 = [OH - ] = 2,06x10-2 M Bu durumda yalnızca Mg +2 iyonlarının çökmesi için OH - iyonları derişimi 59

61 1,9x10-6 M < [OH - ] < 2,06x10-6 M aralığında olmalıdır. c) Ca +2 iyonları çökmeye başladığında *OH - ] = 2,06x10-2 M olduğuna göre, Q ç = [Mg +2 ]. [OH - ] 2 Q ç = [Mg +2 ]. (2,06x10-2 ) 2 Q ç = K ç olduğu zaman, 2,06x10-13 = [Mg +2 ]. (2,06x10-2 ) 2 [Mg +2 ] = [Mg +2 ] = 4,9x10-10 M olur. Bu işlem sonucunda Ca +2 iyonları çökmeye başlayıncaya kadar Mg +2 iyonları derişimi 0,059 M dan 4,9x10-10 M a düşmüştür. Bu durumda seçmeli çöktürme işleminde %99,99 başarılı olunduğu görülür. Başka bir deyişle Mg +2 iyonlarının %99,99 u çözeltiden tek başına ayrılmıştır. Kompleks İyon Dengesi Buraya kadar içinde asit-baz dengesi ve çözünürlük dengesinin de olduğu birçok denge durumuna değinildi. Şimdi içerisinde geçiş metallerinin iyonları içeren çözeltilerin dengesinden bahsetmek gerekiyor. Geçiş metallerinin iyonları iyi birer elektron alıcısı(lewis asiti) gibi davranırlar. Sulu çözeltilerde, su elektron çiftini veren(lewis bazı) madde gibi davranarak, geçiş metali iyonuyla hidratlaşır ve kompleks iyonlar oluşturur. Örneğin, gümüş iyonları suyla hidratlaşarak ( ) (suda) kompleksini oluşturur. Kimyacılar, hidratlaşmış gümüş iyonunu gerçekte var olmayan bir şekilde, kısaca Ag + (suda) şeklinde gösterirler. ( ) türündeki yapılara komplek iyonlar denir. Bir kompleks iyon, merkezinde metal iyonu ve bu metal iyonuna bağlı nötr molekül ya da anyon bulundurur. Kompleks iyonda metal iyonuna bağlı, Lewis bazı gibi davranan nötr molekül ya da anyonlara ligand denir. ( ) kompleks iyonunda su ligand dır.*fe(cn) 6 ] -3 kompleks iyonunda ise CN - ligand dır. ( ) içeren bir çözeltiye sudan daha kuvvetli bir Lewis bazı eklendiğinde, kuvvetli Lewis bazı kompleksteki su ile yer değiştirir. Örneğin, amonyak(nh 3 ), ( ) ile tepkimeye girerek su ile yer değiştirir. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 60

62 Denklemi basitleştirmek için, su denklemden çıkarılır ve tepkime basitleştirilmiş haliyle aşağıdaki gibi yazılabilir. Ag + (suda) + 2 NH 3 (suda) ( ) ( ) K ol = 1,7x10 7 Tepkimede verilen K ol değeri ( ) ( ) kompleks iyonunun oluşum değeridir. Oluşum sabiti(k ol) kompleks iyonun kararlılığını gösterir. Oluşum sabiti büyüdükçe kompleks iyonun kararlılığı da artar. Yukarıda verilen ( ) ( ) oluşum denkleminin denge bağıntısı diğer denge bağıntıları gibi yazılabilir. K ol = [ ( ) ]( ) [ ] [ ] Yukarıdaki tabloda bazı kompleks iyonların 25 o C sıcaklıktaki oluşum değerleri verilmiştir. Örnek: 1,5x10-3 M Cu(NO 3 ) 2 çözeltisinin 200 ml si ile 0,20 M 250 ml NH 3 çözeltisi karıştırılıyor. Karışım çözelti dengeye ulaştığında, çözeltideki Cu +2 iyonları derişimi kaç M olur? ( ( ) için K ol = 1,7x10 13 ) Tepkime denklemi Cu +2 (suda) + 4 NH 3 (suda) ( ) ( ) Çözüm: Çözeltiler karıştırıldığında Cu +2 ve NH 3 derişimlerini bulmamız gerekir. [Cu +2 ] = = 6,7x10-4 M [NH 3 ] = = = 0,11 M Cu +2 (suda) + 4 NH 3 (suda) ( ) ( ) [Cu +2 ] [NH 3 ] [ ( ) ] Başlangıç 6,7x10-4 0,11 0,0 Değişim (- 6,7x10-4 ) 4( - 6,7x10-4 ) ( + 6,7x10-4 ) Denge x 0,11 6,7x10-4 K ol = [ ( ) ]( ) [ ] [ ] 1,7x10 13 = ( ) X = 2,7x10-13 [Cu +2 ] = 2,7x10-13 M 61

63 Kompleks iyon dengesinin çözünürlüğe etkisi Kompleks iyon oluşturabilecek bir metal katyonu içeren iyonik bir bileşiğin çözünürlüğü, katyonla kompleks iyon oluşturacak Lewis bazlarının varlığında artar. Metal katyonlarının çözünürlüğünü bu şekilde artıran bazı Lewis bazları NH 3, CN - ve OH - dir. Örneğin AgCl suda çok az çözünebilen bir maddedir K ç = 1,77x10-10 Yukarıdaki çözeltiye NH 3 eklenmesi durumunda AgCl tuzunun çözünürlüğü artmaya başlayacaktır. Amonyak gümüş iyonları ile kompleks iyon oluşturacaktır ve çözünürlüğün artmasına neden olacaktır. Ag + (suda) + 2 NH 3 (suda) ( ) ( ) K ol = 1,7x10 7 K ol değeri çok büyük olduğu için Ag + iyonları derişimi azalacaktır. Böylece daha çok AgCl çözünecektir. K ç = 1,77x10-10 Ag + (suda) + 2 NH 3 (suda) ( ) ( ) K ol = 1,7x10 7 AgCl(k) + 2 NH 3 (suda) ( ) ( ) K = K ç. K ol = 3,0x10-3 Amonyak eklenmesi, AgCl(k) çözünme ile ilgili denge sabitinin sayısal değerinde 3,0x10-3 / 1,77x10-10 = 1,7x10 7 (17 milyon) katlık bir değişime neden olur ve az çözünen AgCl tuzunun suda çok çözünebilmesini sağlar. Kompleks iyonlar insan hayatında da önemli bir yer tutar. Kana kırmızı rengini veren hemoglobin bir komplekstir. Hemoglobin, hem ve globin proteininin biraraya gelmesiyle oluşmuştur. Fe +2 iyonu, dört azot atomuna koordinasyon bağıyla bağlanmıştır. Bu iyon beşinci koordinasyon bağını globin ile yaparken altıncı bağı da solunum gazları ile yapar. Hemoglobin + O 2 Oksihemoglobin Oksijen, basıncı yüksek olan ortamda(akciğer kılcallarında) hemoglobinle kolayca birleşir ve oksihemoglobin oluşur. Oksihemoglobin kan dolaşımı ile kalbe gelir. Kalpten tüm dokulara pompalanır. Doku kılcallarına gelir. Doku kılcaldamarlarında oksihemoglobin yoğunluğu fazladır. Doku sıvılarının bulunduğu kısımlara geldiğinde, oksijen, basıncı düşük olan doku sıvısına geçmek için hemoglobinden ayrılır ve serbest kalır. doku sıvı sından gelen CO 2 ortamın asitliğini artırması da oksijenin hemoglobinden ayrılmasını hızlandırır. Oksihemoglobin Hemoglobin + O 2 Solunan havada karbonmonoksit(co) gazı varsa hemoglobin CO ile öncelikli birleşir. Çünkü hemoglobin CO ile oksijenle oluşturduğu kompleksten çok daha kararlı bir kompleks oluşturur. CO gazı ile oluşan kompleksten CO gazının ayrılması çok zordur. CO dan ayrılamayan hemoglobin, dokulara yeteri kadar oksijen taşıyamaz ve dokular oksijensiz kalır. Buna karbonmonoksit zehirlenmesi denir. Hemoglobin + CO Karboksihemoglobin Vücuttaki hemoglobinlerin yaklaşık yarısı CO ile birleşirse zehirlenme ölüme neden olur. Vücuda az miktarda CO girdiğinde bu durum baş ağrısına neden olur. CO nun hemoglobinle birleşmesi sırasında kişinin uykusu da gelir. Bu nedenle CO zehirlenmesine uğrayan kişi, zaman geçirilmeden oksijen bakımından zengin bir ortama götürülmeli ya da bulunduğu ortam hemen havalandırılmalıdır. 62