SULU ÇÖZELTİLERDE DENGE

İMYASAL DENGE SULU ÇÖZELTİLERDE DENGE Prof. Dr. Mustafa DEMİR M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 1

SULU ÇÖZELTİLERDE DENGE Bileşikler suda, özelliklerine göre az veya çok oranda ayrışarak iyonlaşırlar. İyon içeren bir çözelti, iyon derişimine göre az veya çok oranda elektiriği iletir. Elektiriği saf sudan daha iyi ileten çözeltilere elektrolit çözeltileri, bu çözeltiyi meydana getiren çözünen maddeye de elektrolit denir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE

Bir çözeltinin elektiriği iletebilmesi için maddenin iyonlarına ayrışması gerekir. Eğer madde suda iyonlarına ayrılmadan moleküler halde çözünmüşse elektiriği iletmez. Dolayısıyla maddenin suda çözünmüş olması elektiriği iletmesi için yeterli değildir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE

Örneğin sofra tuzu ve şekerin her ikiside suda çözündüğü halde tuz çözeltisi elektiriği iletir, şeker çözeltisi iletmez. Çünkü şeker, iyonlarına ayrılmadan moleküler halde çözeltiye geçer. Bu tür çözeltilere elektrolit olmayan çözeltiler denir. Burada yalnız eloktrolitlerle ilgili özellikler incelenecektir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 4

Elektrolitler Elektrolitlerin kuvvetli ve zayıf elektrolitler olmak üzere iki grupta incelenebilir. uvvetli elektrolitler suda tamamen iyonlaşırlar. uvvetli asitler (HCl, HNO, H SO 4, HClO 4, gibi)ve tuzlar (NaCl, CaCl, Na SO 4 gibi) birer kuvvetli elektrolitlerdir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 5

İYONLAŞMA Sulu çözeltide bir zayıf elektrolit iyonlaştığı zaman, maddenin iyonlaşmış şekli ile iyonları arasında bir denge kurulur. Denge kurulduğunda maddenin iyonlaşma hızı ile iyonların tekrar maddeyi oluşturma hızı eşit olur. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 6

Örneğin A,B,C ve D den oluşan bir kimyasal tepkime için denge sabiti aa b B c C d D şeklinde yazılır. Buradaki küçük harfler eşitlenmiş denklemdeki katsayıları, büyük harfler ise kimyasal türleri tanımlar. imyasal türlerin derişimleri köşeli parektez ile [ gösterilir ve molar derişimi tanımlar. c [C [D a [A [B d b M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 7

Denge sabiti ifadesindeki terimler birimsizdir. Bu nedenle denge sabiti değeri de birimsizdir. [A/(1 M) oranının birimsiz olabilmesi için [A nın molarderişim olarak ifade edilmesi gerekir. Aynı şekilde PA/ (1 atm) ifadesinin birimsiz olabilmesi için P a nın atmosfer olarak tanımlanması gerekir. atı ve sıvılar için [A/(saf hal)[saf A(saf hal) 1 olacağından, yine birimsiz olur. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 8

Ancak bu ayrıntı hemen hemen hiç yazılmaz ve bir kabul olarak Çözünen maddenin derişimi molar derişim olarak ifade edilir. Çözünen gaz ise derişim atmosfer olarak ifade edilir. Saf katı, saf sıvı ve çözücülerin derişimleri, birim olması nedeniyle yazılmaz. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 9

imyasal denklemdeki derişim ilişkisi( denge durumu) dengeye ulaşma yolundan bağımsızdır. Ancak bu ilişkile dışarıdan yapılacak müdahale ile değiştirilebilir. Bu müdahaleler sıcaklık değişmesi, basınç değişmesi( tepken veya ürünlerden biri gaz ise), ve tepken veya ürünlerin toplam derişimindeki değişmeler olarak sıralanabilir. Bu değişmelerin etkisini Le Chatelier ilkesine göre tahmin etmek mümkündür. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 10

Hatırlanacağı gibi Le Chatelier ilkesine göre kimyasal bir dengenin durumu daima o dengeyi dışarıdan yapılacak etkiyi yok edecek yöne doğru kayar. Buna göre sıcaklıktaki bir artış, derişim ilişkisini ısının soğurulduğu yöne doğru değiştirir. Basınçtaki bir artış, sistemin hacminin küçüleceği yöne doğru dengeyi kaydırır. Tepkimede yer alan türlerden biri, tepkime ortamına eklenmesi durumunda, sistem bu ilave edilen maddenin bir kısmını harcayacak (azaltacak) yöne kayar. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 11

Tepkime moleküler düzeyde incelenecek olursa, dengeye ulaşıldığında bile tepkimede yer alan türler arasındaki tepkimenin durmadığı gözlenecektir. İleri ve geri yöndeki tepkime hızları birbirine eşit olduğu anda, tepken ve ürünlerin derişimlerinin oranı sabit kalır. Bir başka deyişle kimyasal denge ileri ve geri yöndeki tepkime hızlarının eşit olduğu dinamik bir durumdur. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 1

Denge sabiti ifadesinde nın sayısal değerine denge sabiti değeri denir. Bu sayısal değer sıcaklığa bağımlıdır. Bu nedenle değerin yanında mutlaka sıcaklığın belirtilmesi gerekir. Eşitlik yazılırken ürünlerin derişimleri paya, tepkenlerin derişimi ise paydaya yazılır. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 1

Denge sabiti ifade şekilleri Yukarıda da özetlendiği gibi denge sabiti bir çözücüde çözünen türler için, ürünlerin molar derişimlerinin tepkenlerin molar derişimlerine oranına denir. atı ve saf sıvıların molar derişimleri değişmediği yani birim 1 kabul edildiği için eşitlikte yer almaz. Buna göre iyonlaşan türe veya oluşan ürünlere bağlı olarak denge sabiti çeşitli şekillerde isimlendirilebilir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 14

Suyun iyonlaşması, su edilir. olarak ifade H O H O OH [H [H O O [OH 1 [H O [OH su M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 15

Bir katının çözünmesi, çç edilir ile ifade AgCl(k) [Ag Ag [Cl [AgCl 1 (suda) çç Cl [Ag (suda) [Cl M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 16

Zayıf bir asitin veya zayıf bir bazın iyonlaşma sabiti a veya b olarak gösterilir. HAc Ac NH 4 H [Ac OH [NH H [H [Ac [HAc [HAc[OH O 4 [NH [H 4 Ac O NH [OH OH 4 a HAc OH OH [HAc[OH [Ac b b M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 17

Bir kompleksin oluşum sabiti βn ile gösterilir. Ni CN Ni( CN ) [ Ni [ Ni( CN) [ CN β M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 18

Bir indirgenme/yükseltgenme (redoks) tepkimesinin denge sabiti red ile gösterilir MnO 4 5Fe 8H Mn 5Fe 4H O [Mn [MnO 4 [Fe [Fe 5 5 [H 8 red M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 19

M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 0 Birden fazla basamaktan oluşan dengelerin sabitleri, ara basamakların denge sabitleri çarpımına eşittir hesaplanabilir şeklinde denge sabitleri CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni ise CN CN Ni CN Ni CN Ni CN CN Ni CN CN Ni CN Ni CN Ni CN CN Ni CN CN Ni CN Ni CN Ni CN CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni CN Ni 4 4 4 1 4 4 1 1 4 4 4 1 [ [ ) ( [ ) ( 4 [ [ ) ( [ ) ( [ [ ) ( [ ) ( [ ) ( [ ) ( [ ) ( ) ( [ ) ( [ ) ( [ ) ( ) ( [ ) ( [ ) ( [ ) ( ) ( [ [ ) ( [ ) ( β β β

M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 1 1 1 [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ C H CH x HA A H C HA CH A CH A C HA C H CH CH C H HA A H A H HA benzer şekilde

M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE Örnek için dengesabitinihesaplayınız H NH NH olarak verildiğine göre 1,8x10 [NH [OH [NH OH NH O H NH 1,0x10 [OH [H OH H O H 4 5 4 NH 4 14 su

çözüm Son tepkime ikinci tepkimenin ters çevrilip birinci tepkime ile toplanmasıyla elde edilebilir. Dolayısıyla; H NH NH O H 4 4 su OH H 1 x NH OH NH NH 1,0 x10 14 1 H O su 1 1 x 1,8 x10 5 1 NH 5,6x10 10 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE

Benzer şekilde belli yöndeki iyonlaşmaya ilişkin denge sabiti biliniyorsa, aksi yöndeki birleşmeye ilişkin denge sabiti hesaplanabilir. HA H A 1 [ H [ A [ HA H A HA [ H [ HA [ A 1 1 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 4

Sulu bir çözeltide denge sabiti ifadesinde [H O terimi yer almaz. Çünkü sulu bir çözeltide suyun molar derişimi 55,555555 M dır. 1000 g 1 litresu 1000g 55, 5555mol 18 g / mol Nötral bir suda [H [OH - 10-7 M dır M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 5

Ortama eklenecek olan H veya OH -,H O H OH - dengesinin sola kaymasına neden olacaktır. Dolayısıyla tüm OH - veya H tepkime sonucu H O ya dönüşse bile en fazla 10-7 M H O oluşacaktır. Bu durumda suyun derişimideki artış veya azalış 55,55555 ± 10-7 M kadar olacaktır. Suyun derişimindeki artış yüzdesi hesaplanacak olursa, 55,5555 100 7 %1,8 x10 %0,00000018 7 10 X Dolayısıyla bu artış rahatlıkla ihmal edilebileceğinden [H O yazılabilir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 6

Suyun iyonlaşmasına ilişkin verilen iyonlar çarpımı değeri 5 o C için 1,008x10-14 dür. Ancak kolaylık sağlaması nedeniyle, yaklaşık değer olarak 1,0x10-14 alınır. İyonlaşmaya ilişkin verilen değerler aksi belirtilmedikçe 5 o C sıcaklıktaki değerlerdir. Değerler başka sıcaklıklar için ise mutlaka belirtilmelidir. Aşağıda suyun farklı sıcaklıklar için su değerleri verilmiştir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 7

Örnek 0, M derişimdeki NaOH çözeltisinde hidronyum ve hidroksit iyonlarının derişimi nedir? ph nedir? M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 8

Çözüm NaOH kuvvetli bir elektrolit olduğundan çözeltiye verdiği OH -, 0, mol/l dir. Çözeltinin toplam OH - derişimi NaOH tan gelen OH - ve suyun iyonlaşmasından gelen OH - toplamıdır. Yani [OH - NaOH tan gelen OH - suyun iyonlaşmasından gelen OH - yazılabilir. Suyun iyonlaşmasından gelen OH - ve H eşit miktarlarda olacağından [OH - 0,0 [H yazılabilir. Suyun iyonlaşmasından gelen H ortamın bazik olduğu da dikkate alınırsa, çok küçük olduğundan [OH - 0,0 [H 0,0 M kabul edilebilir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 9

su [ H [ OH 1,0 x10 14 (0,)[ H 1,0 x10 14 [ H 1,0 x10 0, 14 5,0x10 14 ph 1,0 Yapılan ihmalin doğruluğu basit bir hesaplama ile kontrol edilebilir. [OH - 0, [H 0, 5,0x10-14 0,0 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 0

iyonlaşma Asetik asit suda aşağıdaki şeklinde iyonlaşır. CH COOH H O CH COO Ancak bu iyonlaşma yüzde yüz olmadığından, çözeltide CH COOH, CH COO - ve H O iyonları birlikte bulunur. Bu iyonlaşma için denge bağıntısı yandaki şekilde yazılabilir M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 1

Bu iyonlaşma için denge bağıntısı yandaki şekilde yazılabilir [ [ H O CH COO [ CH COOH [ H O M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE

İMYASAL DENGE (genel) aa b B c C d D [C [A c a [D [B d b M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE

Denge sabiti ifadesinde Büyük harfler tepkimeye giren ve tepkimeden çıkan türlerin kimyasal formüllerini üçük harfler tepkimeyi denkleştirmek için yazılmış katsayıları öşeli parantez; tür çözünmüş ise molar derişimi, tür gaz halinde ise atmosfer cinsinden kısmi basıncı ( bu durumda P a şeklinde yazılır) M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 4

Dengede yer alan türlerden biri aşırı miktarda bulunan saf sıvı, saf katı veya saf çözücü ise denge sabiti ifadesinde yer almaz denge sabiti olarak tanımlanır, sayısal değeri sıcaklığa bağlıdır. Ürünlerin derişimi paya, tepkenlerin derişimi paydaya yazılır M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 5

imyasal denklemdeki derişim ilişkisi( denge durumu) dengeye ulaşma yolundan bağımsızdır. Ancak bu ilişkile dışarıdan yapılacak müdahale ile değiştirilebilir. Bu müdahaleler sıcaklık değişmesi, basınç değişmesi( tepken veya ürünlerden biri gaz ise), ve tepken veya ürünlerin toplam derişimindeki değişmeler olarak sıralanabilir. Bu değişmelerin etkisini Le Chatelier ilkesine göre tahmin etmek mümkündür. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 6

Hatırlanacağı gibi Le Chatelier ilkesine göre kimyasal bir dengenin durumu daima o dengeyi dışarıdan yapılacak etkiyi yok edecek yöne doğru kayar. Buna göre sıcaklıktaki bir artış, derişim ilişkisini ısının soğurulduğu yöne doğru değiştirir. Basınçtaki bir artış, sistemin hacminin küçüleceği yöne doğru dengeyi kaydırır. Tepkimede yer alan türlerden biri, tepkime ortamına eklenmesi durumunda, sistem bu ilave edilen maddenin bir kısmını harcayacak (azaltacak) yöne kayar. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 7

Tepkime moleküler düzeyde incelenecek olursa, dengeye ulaşıldığında bile tepkimede yer alan türler arasındaki tepkimenin durmadığı gözlenecektir. İleri ve geri yöndeki tepkime hızları birbirine eşit olduğu anda, tepken ve ürünlerin derişimlerinin oranı sabit kalır. Bir başka deyişle kimyasal denge ileri ve geri yöndeki tepkime hızlarının eşit olduğu dinamik bir durumdur. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 8

Denge sabiti ifadesinde nın sayısal değerine denge sabiti değeri denir. Bu sayısal değer sıcaklığa bağımlıdır. Bu nedenle değerin yanında mutlaka sıcaklığın belirtilmesi gerekir. Eşitlik yazılırken ürünlerin derişimleri paya, tepkenlerin derişimi ise paydaya yazılır. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 9

Denge sabiti işlemleri 1. Bir tepkimenin yönü ters çevrilirse; denge sabitinin tersi, tepkimenin denge sabitine eşittir. HA H A - 1 [H [HA H A HA - [H [ A [ HA 1 - [A 1 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 40

Denge sabiti işlemleri -. İki tepkime toplanırsa, bunların denge sabitleri çarpımı toplam tepkimenin denge sabitine eşittir HA HA C H x 1 A CH - A - - [ H [ A [ HA x H C CH A 1 [H [ CH [ H [ C - [A [ HA [CH [H [C [ CH [ A [ HA[ C - [ A [ CH [ HA[ C M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 41

İyonlaşma Seyreltik çözeltilerde suyun derişimini değişmediği kabul edilir. Örneğin 0,1 M 1 litre asetik asit çözeltisi için suyun yalnız 0,001 molü H O oluşumunda kullanılır. 1 litre çözeltide yaklaşık 55,5 mol H O bulunduğu düşünülürse kullanılan kısmın ihmal edilebilecek kadar küçük olduğu anlaşılır. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 4

Öte yandan hidronyum iyonunun H O şeklinde gösterilebildiği gibi basit olarak H şeklinde de gösterildiğini ve buna proton dendiğini biliyoruz. Bu durumda iyonlaşma dengesi ve denge bağıntısı aşağıdaki şekilde de gösterilir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 4

Buradaki denge sabiti ayrışma sabiti olarak bilinir ve genellikle, ayr. veya diss şeklinde gösterilir. CH COOH H [ [ H CH COO [ CH COOH CH COO M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 44

iyonlaşma Bir bileşiğin ayrışma sabiti değeri ne kadar küçükse o bileşik o kadar zayıf bir asit (veya baz) dır. Ayrışma sabiti değerine göre bileşiklerin kuvvetli veya zayıflık sıralamasını yapmak mümkündür. Genel olarak ayrışma sabiti 1 den küçükse zayıf, 1-10 arasında ise orta, 10 dan büyük ise kuvvetli olarak tanımlanır. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 45

iyonlaşma Ayrışma olayı H gcl yalnız asit ve bazlarda değil ayr. zayıf elektrolit olan bazı tuzlarda da görülür. CdSO Örneğin HgCl ve CdSO 4 bu tür tuzlardandır. ayr. 4 [ H Cl [ Cl g H g Cl [ HgCl Cd Cl [ [ - Cd SO [ CdSO SO 4 4 - - 4,x10 5x10 7 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 46

iyonlaşma Denge dinamik bir olaydır. Yani denge durumunda ayrışan molekül sayısı kadar iyonların birleşmesinden meydana gelen molekül mevcuttur. Dolayısıyla denge sabiti değerleri yalnız ayrışmayla ilgili değil, aynı zamanda birleşme için de geçerlidir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 47

Örneğin asetik asitte dengesi, asetik asit molekülünün ayrışmasıyla kurulabileceği gibi HCl ve sodyum asetat(ch COONa) çözeltilerinin karıştırılmasıyla da kurulabilir. Bu dengeye birleşme dengesi denir ve birl.(veya ass.) şeklinde gösterilir. Denge bağıntısına dikkat edilirse bu, öncekinin matematiksel olarak tersidir. Dolayısıyla bunun değeri de öncekinin tersidir M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 48

CH H birl birl COOH CH [ CH COOH [ H [ CH COO 1 ayr COO H 1 1,8x10 CH CH 5 COO COOH 5,6x10 4 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 49

Örnek:1 H O NH (suda) H O NH NH 4 H OH - 4 NH (suda) H su - [H [OH 1,0x10 OH - NH NH4 1,8x10? -14-15 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 50

Çözüm:1 H O NH NH 4 4 1 H OH - 1,0x10-14 OH x su NH (suda) NH (suda) x 1 1 NH 1,8x10-5 H H O 5,6x10-10 1 su 1 NH M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 51

İyonlaşma derecesi Yüzde iyonlaşma derecesi, denge halindeki bir zayıf elektrolitin 100 birimindeki iyonlaşan miktarını verir. İyonlaşma derecesi yardımıyla denge sabiti değeri bulunabilir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 5

ÖRNE 1: 0,1 M derişimindeki asetik asitin 5 o C da, % 1,4 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin ayrışma sabiti nedir? M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 5

ÖRNE 1: 0,1 M derişimindeki asetik asitin 5 o C da, % 1,4 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin ayrışma sabiti nedir?(1/) Denge sabiti değerini hesaplarken bileşenlerin derişimlerinin molar derişim biriminden yani litrede mol olarak hesaplanması gerekir. Bu nedenle çözeltinin hacmi 1 litre olarak kabul edilir. 1 litre 0,1 M asetik asit çözeltisinde 0,1 mol asetik asit bulunduğuna göre, bunun %1,4 ü ayrıştığında toplam (1,4x0,1)/100 1,4x10 - mol asetik asit ayrışmış demektir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 54

ÖRNE 1: 0,1 M derişimindeki asetik asitin 5 o C da, % 1,4 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin ayrışma sabiti nedir?(/) Buna göre ayrışmadan kalan miktar 0,100-1,4x10-0,09866 mol dür. Asetik asitin ayrışma dengesi ve denge bağıntısı gereğince ayrışan asetik asit kadar H ve CH COO - meydana geleceğinden, bu iyonların derişimleri 1,4x10 - mol/litre olur. Bilinen değerler yerine konursa denge sabiti bulunur. CH ayr COOH CH [ CH COO [ H [ CH COOH ( 1,4x10 )( 1,4x10 ) ( 0,09866) COO H 1,8x10 5 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 55

ÖRNE : 0,001 M derişimindeki asetik asitin % 1,6 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin iyonlaşma sabiti nedir? M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 56

ÖRNE : 0,001 M derişimindeki asetik asitin % 1,6 oranında iyonlaştığı bilinmektedir. Buna göre asetik asitin iyonlaşma sabiti nedir? 0,001 M HAc 0,01 mol HAc/litre 100/1,6 0,001/X X 0,00016 mol iyonlaşan O halde [H 0,00016 mol/l [Ac - 0,00016 mol/l [HAc 0,001-0,00016 0,000874 mol/l HAc H [ H [ Ac [ HAc ( 0,00016)( 0,00016) ( 0,000874) 1,8164x10 5 Ac M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 57

Çeşitli derişimlerdeki asetik asitin iyonlaşma dereceleri asit derişimi % iyonlaşma derecesi,0 0,015 1,0 0,46 0,1 1,4 0,01 4,8 0,001 1,6 Bu olay Le Chatelier ilkesine de uygundur. Sistemin daha seyreltik olması demek dengedeki su miktarının artması demektir. Sistemin bu fazlalığı azaltacak yöne yani daha fazla iyonlaşma yönüne kayacaktır. CHCOOH HO CHCOO HO M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 58

ÖRNE :,0 M lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir? M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 59

ÖRNE :,0 M lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?(1/4) Çözeltide başlangıçta,0 mol/litre asetik asit vardır. Bunun X molünün iyonlaştığını düşünelim. Bu sırada X mol H ve X mol CH COO - meydana gelmiştir. Bu değerleri denge sabiti ifadesinde yerine konarak çözüm yapılır. Bu iki çözümden şüphesiz negatif değerli olan anlamsızdır. Dolayısıyla yanıt [H [CH COO - 6,0x10 - M ayrımadan kalan miktar ise,0-6,0x10-1,994 M dır. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 60

ÖRNE :,0 M lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?(/4) X X X [ CH COO [ H ayr. [ CHCOOH ( X )( X ) 5 1,8x10 (,0 X ) 1 CH başlangıçta,0 M dengede (,0 - X)1,8x10 6,0x10 - COOH (, 0 x) Μ -5,64x10-5 - (1,8x10 X CH -5 1,8x10 )X COO 0 xμ -1,x10-5 H 0 xμ M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 61

ÖRNE :,0 M lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?(/4) Yaklaşık çözüm Bu tür problemlerin çözümünde bazı yaklaştırmalar yapılarak ikinci dereceden denklem çözümünden kaçınılabilir. Örneğin yukarıdaki çözüme bakılırsa asetik asitin başlangıçtaki derişimi,0 M dır. Bunun iyonlaşan miktarı ise 0,0060 M kadar olup toplamın yanında ihmal edilebilecek kadar azdır. Yani (,0-X),0 kabul edilebilir. Bu durumda denklemin çözümü basitleşir. Bulunan sonuçlar karıştırılırsa yaklaştırma yapmakla önemli bir hatanın yapılmadığı görülür. Asit ve asetat derişimleri yaklaştırma yapılmadan 0,0060 M iken yaklaştırma yapıldığında bu değer ancak 0,0060 olmuştur. [ H [ CH COO [ CHCOOH ( X)( X) (,0 X) X,0 X [H [CH 1,8x10,64x10 [CH 1,8x10 5 - COO 1,8x10 6,0x10 COOH,0-6,0x10-5 5 - - M 1,994 M M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 6

ÖRNE :,0 M lık asetik asit çözeltisindeki bütün bileşenlerin molar derişimleri nedir?(4/4) Yaklaşık çözüm [ H [ CH COO [ CHCOOH ( X)( X) (,0 X) X 1,8x10,0 X [H [CH,64x10 [CH 1,8x10 5 - COO 1,8x10 6,0x10 COOH,0-6,0x10-5 5 - - M 1,994 M M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 6

Yüzde iyonlaşma derecesi İyonlaşma sabiti bilinen bir zayıf elektrolitin yüzde iyonlaşma derecesini hesaplamak oldukça kolaydır. Örneğin,0 M lık HAc çözeltisinin, iyonlaşma yüzdesi 6,0x10 x100 %0,015,00 şeklinde hesaplanabilir. Aynı elektrolitin değişik derişimlerdeki çözeltileri için iyonlaşma yüzdeleri hesaplanırsa en yüksek iyonlaşmanın en seyreltik olanda olduğu görülür. Örneğin asetik asit için benzer hesaplama yapılırsa aşağıdaki çizelge elde edilir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 64

ÖRNE 4: 1,0 M derişimdeki asetik asit çözeltisinin ph ı nedir? Bu çözeltide asetat derişimi nedir? 1,8x10-5 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 65

x ph - ÖRNE 4: 1,0 M derişimdeki asetik asit çözeltisinin ph ı nedir? Bu çözeltide asetat derişimi nedir? 1,8x10-5 başlangıçta dengede x ihmal [ H [ Ac [ HAc edilebilir 1,8x10 log[h HAc 1, 0 1, 0-5 - x ( x)( x) ( 1,0 x) x [H H x 0 Ac x 0 [Ac log(4,4x10 1,8x10 - - 4,4x10 ) 5 ph,7 - M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 66

Denge sabiti tipleri su çç a, olş b ( β ) n redoks H O H O HAc H Ni BaSO (k) MnO NH OH NH 4 4CN - 4 5Fe Ba Ac OH 8H dağılım I(suda) I(org) 4 - - 4 SO OH Ni(CN) - - - 4-4 Mn Fe 4H O M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 67

OMPLES İYONLARIN BASAMALARI VE TOPLAM OLUŞUMU Ni Ni(CN) Ni(CN) Ni(CN) ise Ni Ni Ni CN - - CN CN 4CN CN CN CN - - - - - - Ni(CN) M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 68 Ni(CN) Ni(CN) Ni(CN) Ni(CN) Ni( CN) Ni(CN) - 4 - - 4 β β β 4 1 1 1 1 4 4

SUYUN İYONLAŞMASI VE ph Bildiğimiz gibi su, çok zayıf bir eloktrolittir ve OH - vererek iyonlaşır. Bildiğimiz gibi seyreltik çözeltilerde, iyonlaşan su miktarı toplam su miktarı yanında ihmal edinilebilecek kadar azdır. (1 litre suda iyonlaşan su miktarı 10-7 kadardır. Oysa 1 litre suda 55,55 mol kadar su molekülü bulunur. Dolayısıyla 55,55 mol yanında 10-7 molün ne kadar küçük bir değer olduğu aşikardır.) Dolayısıyla sabit kabul edilebilir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 69

Bir başka deyişle bir sabit ise [H Oda bir sabittir. [H O [H [OH - [H O sabitine su sabiti denir ve su ile gösterilir. Saf su için su değeri 1,0x10-14 dür. su [H [OH - 1,0x10-14 su iyonlaştığında eşit sayıda H ve OH - iyonları meydana getirdiğine ve bu iki molar derişimleri çarpımı su değerini verdiğine göre saf sudaki her bir iyonun derişimi kolaylıkla hesaplanabilir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 70

M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 71 [ [ [ O H OH H OH H O H OH O H O H O H M 1,0x10 X 1,0x10 X 1,0x10 [OH H [ X [OH [H x x OH H O H -7-14 -17 - -

Suyun iyonlaşması H O [H O su [H O H O [H O OH [OH [OH - - - [H O [H O [OH - M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 7

[H O??? [H O 55,5555 bulunuz 0,1 M HCl eklense bile H OH - H O Gereğince en fazla 10-7 M H O oluşacaktır. Yani [H O55,555 1,0x10-7 55,555 M HATA PAYI 55,555 100 X % x10 7 10 X -7 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 7

Suyun iyonlaşması ve ph Saf suya asit eklenirse [H derişimi 10-7 M ın üstüne çıkar. Ancak [H [OH - 1,0x10-14 olduğundan [OH - derişimi aynı ölçüde azalır. Şüphesiz bunun tersi de doğrudur. Yani saf su baz eklendiğinde [OH - derişimi artarken [H derişimi azalır. Bildiğimiz gibi düşük derişimleri ifade etmede p ölçüsü bulunmuştur. p ölçüsü, molar iyon derişiminin logaritmasının eksi işaretlesine verilen addır. Eğer söz konusu olan iyon [H ise buna ph, [Ca ise pca, [Cl - ise buna pcl denir. Buna göre saf suyun ph ve poh değerleri 7 dir. ph -log[h log(10-7 ) 7 poh -log[oh - log(10-7 ) 7 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 74

Asitli bir çözeltide [H derişimi 10-7 den daha büyüktür, dolayısıyla ph 7 den daha küçüktür. Bazik çözelti için bunun tersi doğrudur. Bazik çözeltide H derişimi 10-7 den daha küçüktür, dolayısıyla ph den daha büyüktür. Buradan şu genellemeyi yapmak mümkündür. Sulu çözeltilerde H ve OH - iyonları daima bulunur. Asitli çözeltilerde [H derişimi 10-7 den büyüktür, dolayısıyla ph 0 ile 7 arasındadır. Bazik çözeltilerde ise [OH - derişimi 10-7 den küçüktür, dolayısıyla poh 0 ile 7 arasındadır. Suyun ph ve poh toplamı daima 14 sayısını verir. ph poh 14 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 75

su değerinin sıcaklığa bağımlığı Suyun iyonlaşma sabiti sıcaklığa bağlı olarak değişir. 5C de suyun iyon çarpımı 1.008x10-14 dür. Bu değer yaklaşık olarak 1.0x10-14 olarak kullanılır.çeşitli sıcaklıklardaki suyun iyon çarpımı aşağıda verilmiştir. Sıcaklık ( C ) su 0 0.114x10-14 5 1.008x10-14 50 5.47x10-14 100 49x10-14 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 76

su değerinin sıcaklığa bağımlığı- Bir sistemin sıcaklığı değiştirildiğinde denge sabiti de değişir. üzerinde sıcaklığın etkisini anlamak için ve G terimlerinin birleştirilmesi gerekir. İkinci terim T den bağımsızdır G e 0 G o H e e e e G -( H -( H - H o o o / RT o 0 /RT T S /RT -T S o /RT S x e 0 )/RT o /R) S o /R M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 77

e - H o /RT x e S o /R Eğer H 0 pozitif ise artan sıcaklıkla birinci terim büyür. H 0 negatif ise artan sıcaklıkla birinci terim küçülür. Dolayısıyla; 1.Sıcaklık artarsa,endotermik bir tepkimenin denge sabiti büyür..sıcaklık artarsa, ekzotermik bir tepkimenin denge sabiti küçülür. Bu durum Le Chatelier ilkesine uygundur. Isı Tepkimeye girenler ürünler M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 78

Örnek 5: 50 o C deki suda hidronyum ve hidroksit iyonları derişimi nedir? PH nedir? M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 79

Örnek: 50 o C deki suda hidronyum ve hidroksit iyonları derişimi nedir? PH nedir? su (X) (X) [ [ - H O OH ( X )( X ) 5,47x10,8x10 ph log[ H -14-7 [ H [ OH log(5,47x10 ph 6,61 poh 14 ph 14 6,61 poh 7,69 5,47x10 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 80 O 7 ) 14

Örnek 6: 0.001M derişimindeki NaOH çözeltisinde ph nedir? M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 81

Örnek: 0.001M derişimindeki NaOH çözeltisinde ph nedir? Bu çözeltideki [OH -, 0,01M NaOH tan gelen ve suyun iyonlaşmasından gelen OH- olacaktır. Suyun iyonlaşması sonucu oluşan [H O [OH - olacağından [OH - 0,001 [H O su yazılabilir.suyun iyonlaşmasından gelen [OH - derişimi 0,001 yanında çok küçük olduğundan ihmal edilebilir. Dolayısıyla, [OH - 0,001 yazılabilir. [ H O [ H O ph 11 su [ OH - 1,0x10 0,001 ph log(1,0x10 ihmalin kontrolü -14 1,0x10 11-11 [ -11 OH 0,001 1,0x10 0,001 M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 8

ÖRNE 7: 0,001 M derişimdeki HCl çözeltisinin ph ı nedir? Bu çözeltideki [H ve [OH - derişimleri nedir? M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 8

ÖRNE 7: 0,001 M derişimdeki HCl çözeltisinin ph ı nedir? Bu çözeltideki [H ve [OH - derişimleri nedir? HCl kuvvetli bir elektrolit olduğundan, suda yüzde yüz iyonlaşır. Dolayısıyla [H [Cl - 0,001 M 1,0x10 - M olur. ph -log [H olduğundan ph - log(1,0x10 - ) ph tür. Çözeltideki [H derişimi, yukarıda da bulunduğu gibi 1,0x10 - M dır. su [H [OH - 1,0x10-14 olduğundan, [H derişimi yerine konursa (1,0x10 [ OH [OH ) [OH 1,0x10 1,0x10 bulunur. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 84 - - - -11-14 14 1,0x10 11 1,0x10 1,0x10

ÖRNE 8: 0,001 M NaOH içeren çözeltinin ph ı nedir M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 85

ÖRNE 8: 0,001 M NaOH içeren çözeltinin ph ı nedir NaOH %100 iyonlaşyonından [Na 1,0x10 su [H [ H [OH [H - ph - log[h ph - log(1,0x10 ph 11 (1,0x10-1,0x10 0,001 M - 1,0x10 M dıır [OH - 1,0x10 ) 1,0x10 14 1,0x10-11 ) -14-14 11 Aynı sonucu daha kısa yoldan bulmak mümkündür. [OH - 1,0x10 - M olduğuna göre poh dür. ph poh 14 ph 14-11 bulunur. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 86

ÖRNE 9: PH 1,048 olan çözeltide [H ve [OH - derişimleri nedir? M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 87

ÖRNE 9: PH 1,048 olan çözeltide [H ve [OH - derişimleri nedir? Yapılacak işlem tamamen logaritmik bağıntı ile ilgilidir. ph -log[h log[h -ph log[h -1,048 [H antilog(-1,048) [H 8,95x10-1 M [OH - 0,011 M M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 88

LE CHATELIER İLESİ Denge halindeki bir sisteme, dışarıdan bir etki olursa sistem bu etkiyi ortadan kaldıracak şekilde kendini düzenler. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 89

Le chatelier ilksi- BrO - Cr [ [ [ Br CrO 7 H [ [ BrO Cr 4H O 8 Br - Cr 1,0x10 11 O - 7 8H Bu tepkimedeki Cr O 7 - derişimi artırılarak katına çıkartılacak olursa,aynı sayısal değeri verebilmek için, denge sabiti ifadesinde paydada bulunan türlerin derişiminin de artması,yani sol yöne doğru kayması gerekir. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 90

Le chatelier ilksi- Genel olarak söylemek gerekirse : 1.Dengedeki bir tepkimeye, ürünlerden biri eklenir (veya tepkenlerden biri azaltılırsa) tepkime sola kayar..dengedeki bir tepkimeye ürünlerden biri azaltılır (veya tepkenlerden biri artırılırsa) tepkime sağa kayar. M.DEMİR 06-İMYASAL DENGE 91