1.10.2015. ÇÖZELTİLER VE ÇÖZELTİ KONSANTRASYONLARI.1. Çözeltiler için kullanılan temel kavramlar Homojen karışımlardır. Çözelti iki veya daha fazla maddenin birbiri içerisinde homojen olarak dağılmasından oluşan sistemlere denir. Çözelti Çözelti derişimi, çözelti konsantrasyonu Belirli miktardaki çözelti veya çözücü içinde çözünen madde miktarıdır. Mol/L, g/l, % Çözünürlük Doygun çözeltinin derişimidir. Belli bir sıcaklıkta çözünenin çözücü içerisinde en çok (fazla) çözünebildiği derişime (konsantrasyona) çözünürlük denir. Doymuş çözelti Çözebileceği en fazla oranda çözünen içeren çözeltidir. Aşırı doymuş Çözebileceğinden daha çok çözünen içeren çözeltidir. Aşırı miktar kristallenerek çöker. Doymamış çözelti Doymuş çözeltiden daha az oranda (düşük konsantrasyonda) çözünen içeren çözeltidir. Seyreltik, derişik çözelti Bağıl bir kavramdır. Maddeden maddeye değişir. Bazı Çözücüler Polar çözücüler Su H2O Apolar çözücüler Hekzan CH14 Aseton CHCOCH Toluen C7H8 Metanol Karbontetraklorür CHOH Etanol CHCH2OH Dietileter CCl4 C2H5OC2H5 Kristal (yapı) enerjisi : 1 formül gram tuzu kristal fazından, gaz fazına geçmesi için verilmesi gereken enerjidir. Değeri daima pozitiftir (Ey). Hidratlaşma enerjisi : 1 formül gram gaz halindeki tuzun, su fazına geçmesiyle açığa çıkan enerjidir. Bunun değeri daima negatiftir (Eh). Bu iki enerjinin toplamı çözünme enerjisini verir (Eç)..2. Kristal Maddelerin Suda Çözünmeleri 1) Kovalent kristaller (Moleküller arası kovalent bağlar Eç = Eh + Ey Buna göre, Eç si negatif (ekzotermik) olan kristal suda çözünürken çözelti ısınır. 2) İyonik kristaller (Elektrostatik etkileşim) ) Metalik kristaller (Elektron denizinde pozitif iyonlar) 4) Moleküler katılar (a) Polar (dipole-dipole and H-bonding) (b) Non-polar (London forces) 1) Kovalent kristaller (Moleküller arası kovalent bağlar) Aksi durumda, yani endotermik ise madde enerji alır ve çözelti soğur. ) Metalik kristaller (Elektron denizinde pozitif iyonlar) Metalik katılar Grafit SiO2 2) İyonik kristaller (Elektrostatik etkileşim) 4) Moleküler maddeler (a) Polar (dipol-dipol ve H-bağları) (b) Apolar (London kuvvetleri) NaCl(k) Na+(ç) + Cl-(ç) 1
1.10.2015.. Çözelti Konsantrasyonları (Derişim) Konsantrasyon (Derişim) : Belli bir kütle veya hacim içinde çözünen madde miktarıdır. Çözünen madde miktarı Konsantrasyon (derişim) = Çözücü veya çözelti miktarı 1) Yüzde Konsantrasyon (%) 12,00g daki mol sayısı : n = Molarite : 0,155 mol 0,250 L 12,00 g 78,114 g/mol = 0,144 M = 0,15 mol Örnek: Derişimi 0, M olan bir glikoz (C H 12 O ) çözeltisi için 5,4 gram glikoz kaç mililitre çözeltide bulunur? (C H 12 O :180) Molaritenin tanımından çözeltinin hacmi şöyle bulunur. M = n/v 0, = (5,4 / 180)mol / V L V = 0,1 L V = 0,1 L V = 100 ml olarak bulunur. Örnek : % 5 lik (a/a) KCl çözeltisi demek 100 g KCl çözeltisinde 5 g KCl ve 95 g çözücü var demektir. Eğer % türü belirtilmemiş ise % (w/w) alınacaktır. Örnek : 100 gram %20 CuSO 4 lik çözeltisi hazırlamak için a) CuSO 4 dan ve sudan kaç gram, b) CuSO 4.H 2 O dan ve sudan kaç gram c) CuSO 4.5H 2 O dan ve sudan kaç gram alınmalıdır? 2) Molarite n mol Molarite (mol/l ) dir ve M ile gösterilir. M = = V L 1 Litre çözeltideki çözünmüş olan maddenin mol (n) sayısıdır. Molarite mililitrede milimol olarak da tanımlanır (mmol/ml). Örnek : 10 ml sulu çözelti içinde 285 mg trikloasetik asit (Cl CCOOH) çözünmüştür (%7 iyonlaşmaktadır.) Buna göre Cl CCOOH in molaritesini hesaplayınız. (Ma : 1,5) Cl CCOOH Cl CCOO - + H + Çözünen molü = 0,285/1,5 = 1,74 10 - mol İyonlaşmayan kısım = 1,74 10 - mol x 0,27 = 4,7 10-4 mol Molarite (M) = n/v M = 4,7 10-4 mol/10 10 - L 1 M H 2 SO 4??? M = 4,7 10-2 molar n mmol mol M = = = V ml L 1 M =1 mol =1000 mm = 1 000 000 M L Örnek : 500 ml 0,1 M NaOH çözeltisi nasıl hazırlanır? ) Molalite (m) 1 kg çözücüde çözünmüş olan maddenin mol (n) sayısı olarak tanımlanır. Molalite (mol/kg) dır ve m ile gösterilir. m (molalite) = = Örnek : 120 g suda (120 ml suda) 12 g NaOH çözülmüştür. Bu çözeltinin molalitesi nedir? Örnek : 12,00 g benzen (C H ) hekzanda çözülerek 250,0 ml lik çözelti hazırlanıyor. Bu çözeltideki benzenin molaritesini bulunuz? C H için MA= 78,114 g/mol 2
1.10.2015 4) Normalite 1 L çözeltideki çözünmüş olan maddenin eşdeğer gram sayısı (Eşgs) N = N = Etkime Değerliği (Tesir Değerliği) Bileşik Tesir değeri HCl 1 H 2SO 4 2 H PO 4 NaOH 1 Ba(OH) 2 2 Fe Fe 2+ + SO 2-4 2 Ca (PO 4) 2 Na 2SO 4 2 Örnek :, ppm K Fe(CN) (29,2 g/mol) içeren bir sulu çözeltideki K + iyonlarının molaritesini bulunuz? Bu çözeltinin 10 gram mı, gram bileşik içermektedir. Böyle seyreltik bir sulu çözeltinin özgül ağırlığı, saf suyun özgül ağırlığı ile eşit yani 1,00 g/ml veya 1000 g/l kabul edilebilir. Bu nedenle K + iyonların molaritesi şöyle hesaplanır. + +, gk Fe(CN) 10 g çözelti 1mol K Fe(CN) mol K [K ] = x x x 10 g çözelti L çözelti 29,2 g K Fe(CN) 1mol K Fe(CN) [K + ] = 5,77.10-4 mol/l Tesir değerliği yükseltgen veya indirgenlerde verdiği veya aldığı elektron sayısına eşittir. 7) Mol kesri A bileşeni için mol kesri B bileşeni için mol kesri Örnek : 500 ml 0,1 N Na 2 SO 4 çözeltisini hazırlamak için kaç gram Na 2 SO 4 gereklidir? Ma: 142 g/mol N = M. TD M = N/TD = 0,1/2 = 0,05 molar Örnek : 2,8 g azot ve 0,8 g oksijen içeren bir gaz karışımındaki azot ve oksijenin mol kesrini hesaplayınız. n = M.V = 0,05 x 0,5 = 0,025 mol M = 2,5 10-2 x 142 =,55 g Örnek : 25 g H 2 SO 4 100 ml içinde çözülmüştür. Bu çözeltinin N ve M sini hesaplayınız? M A : (98 g/mol) Örnek : Ağırlıkça % 2,4 NaCl içeren bir çözeltide sodyum klorürün ve suyun mol kesri nedir? 5) Milyonda bir : Parts per million (ppm) ppm = (g/g.10 ) = mg/kg = μg/g ppm (wt/v) = mg/l = μg/ml (d=1 g/ml ise) ) Milyarda bir : Parts per billion (ppb) ppb = (g/g.10 9 ) = μg/l
1.10.2015 8) Bome Derecesi Madde Bome derecesi % Özgül ağırlık, g/cm HNO 25,82 1,210 H 2 SO 4 25 28,55 1,210 NaOH 25 18,0 1,210 Örnek : % 20 lik fosforik asit çözeltisinin özgül ağırlığı 1,2 g/ml olarak verilmiştir. Bu çözeltinin a) molaritesi? b) normalitesi? c) molalitesi? d) mol kesri nedir? Ya da M şu formül ile bulunabilir. M = M 1 V 1 = M 2 V 2 = (0,7.1000.1,18) /,5 = 11,9 M. 100 = 11,92. V 2 Alınan hacim => V 2 = 50,4 ml Soru : Özgül ağırlığı 1,84 g/cm olan %98 lik H 2 SO 4 den 500 ml 0,25 M sülfürik asit çözeltisi nasıl hazırlanır? M = M 1 V 1 = M 2 V 2 = (0,98.1000.1,84) / 98 = 18,4 M 0,25. 500 = 18,4. V 2 Alınan hacim => V 2 =,79 ml a) 100 g 20 g H PO 4 V = 8,4 ml 0,204 mol 1000 ml x x = 2,45 M Derişik sülfürik asit üzerine su dökmemelidir. b) 100 g 20 g H PO 4 8, ml 0,12 eşd.g.s 1000mL x x = 7,4 N c) 100g 20 g H PO 4 80 g çözücü 0,204 mol 1000 g x x = 2,55 molal d) 100 g çözelti 20 g H PO 4 80 g çözücü 20 g H PO 4 n ç = 4,45 mol x A = 0,204/(4,45 + 0,204) = 0,04 n asit = 0,204 mol Örnek : Özgül ağırlığı 1,18 g/ml olan % 7 (a/a) lık derişik HCl (,5 g/mol) çözeltisinden, 100 ml,0 M HCl çözeltisi nasıl hazırlanır? Çözüm : 100g 7 g HCl n = m/ma V = m/d V = 84,74 ml V = (100g/1,18g/mL) = 84,74 ml n = 1,01 mol 1000 ml x x = 11,95 M Soru : Cu(NO ) 2.4H 2 O kristalinden yararlanarak; a) 0,1 M 250 ml Cu 2+ çözeltisini nasıl hazırlarsınız? b) 0,2 m 250 ml Cu(NO ) 2 çözeltisini nasıl hazırlarsınız? (d=1,04 g/ml) (Cu:,5 N: 14.0 O:1.0 H:1.0 g/mol) Çözüm : Cu(NO ) 2.4H 2 O için M A : 187,5 + 4x18 = 259,5 g/mol a) Hazırlanacak çözeltideki Cu 2+ molü n = 0,1 mol/l x 0,250 L = 0,025 mol Cu(NO ) 2.4H 2 O miktarı =,4875 g Cu(NO ) 2.4H 2 O kristali suda çözülür ve üzeri balon jojede saf suyla 250 ml ye tamamlanır. 4
1.10.2015 b) => m = V.d => m = 250 ml.1,04 g/ml = 20 g Cu(NO ) 2.4 H 2 O : 295,5 187,5 72 Gereken Cu(NO ) 2.4 H 2 O miktarı s g kabul edilirse bundaki su ve bakır(ii) nitrat miktarı şöyle bulunur. Su miktarı = (72/259,5) s gram Cu(NO ) 2 miktarı = (187,5/259,5) s gram m (molalite) = = Soru : % 2 lik KCl çözeltisinin özgül ağırlığı 1,0 g/cm olarak verilmiştir. Bu çözeltinin konsantrasyonunu; a) molarite, b) normalite, c) molalite, d) mol kesri, e) ppm, f) ppb olarak hesaplayınız. s = 1,0 gram Cu(NO ) 2 miktarı Soru : % 24 lük NaOH çözeltisinin yoğunluğu 1,2 g/ml olduğuna göre çözeltinin a) molaritesi, b) molalitesi, c) normalitesi nedir? Çözüm : a) 100g 24 g NaOH d = m/v V = 8, ml n = m/ma n=0, mol 1000 ml x x = 7,2 M Soru : Özgül ağırlığı d = 0,900 g/ml olan, 14, M amonyak (NH ) çözeltisinin yüzdesini (w/w) hesaplayınız. (N:14, H:1) Çözüm : NH için MA = 17 g/mol => n = M.V = (14, mol/l).(1 L) = 14, mol NH miktarı : (14, mol).(17 g/mol)= 24 g 1 L çözelti ağırlığı: m = d.v = (0,900 g/ml).(1000 ml) = 900 g % (w/w) = = = % 27,0 b) 100 g çözelti 24 g NaOH 7 g çözücü 0, mol 1000 g x x = 7,89 molal b c) 100 g çözelti 24 g NaOH V = 8,mL MA/TD = 40 eşdg (eşdeğer ağırlık) Eşdeğer gram sayısı = m/ea = 24/40 = 0, eşdg.s. V = 8, ml 0, eşdg.s 1000 ml x x = 7,2 N 5
1.10.2015 b b