IN SINIFLANDIRILMASI
Doğadaki maddelerin çoğu saf halde bulunmaz. Çevremizde gördüğümüz maddeler genellikle karışım halindedir. Soluduğumuz hava, yediğimiz çikolata, kek, içtiğimiz meyve suyu, süt hatta kullandığımız maddeni para değişik türde maddelerin karışımıdır. Meyve salatası değişik meyvelerden oluşan bir karışımdır. Tüm karışımlar aynı özellikte midir? Meyve salatası ve tuzlu suyun farkı nedir? Süt bir karışımdır, homojenize edilmiş süt ne anlama gelir? Saf su ve tuzlu su görünüş olarak birbirinden farksızdır. Karışım iki ya da daha fazla maddenin kimyasal özelliklerini kaybetmeden oluşturdukları fiziksel sistemledir. Karışımı oluşturan maddelerin her birine bileşen denir.
Karışımı oluşturan maddeler karışım içinde dağılma şekillerine göre; homojen ve heterojen karışım olarak ikiye ayrılır. HOMOJEN KARIŞIM Tuzlu su, şekerli su, alkol su, gazoz ve hava gibi birbiri içerisinde her bölümünde eşit şekilde dağılmış olan karışımlara homojen karışım denir. Homojen karışımlara aynı zamanda çözelti denir. HETEROJEN KARIŞIM Sis, meyve salatası, duman, köpük vb. karışımlar ise her bölümünde eşit dağılmadığı için heterojen karışım olarak adlandırılır. Heterojen karışımlar kendi aralarında süspansiyon, emülsiyon, aerosol ve koloit vb. olmak üzere gruplara ayrılır.
HETEROJEN KARIŞIMLAR KARIŞIMLAR Bir katının sıvı içerisinde çözünmeyip dağılmasıyla oluşan karışımlara süspansiyon denir. Örneğin tebeşir tozu su karışımı bir süspansiyondur. Süt Çözünmeyen iki sıvının birbiri içerisinde heterojen dağılmasıyla oluşan karışımlara emülsiyon denir. Zeytinyağı su karışımı emülsiyona örnektir. Sis Bir sıvının veya bir katının gaz içinde dağılmasıyla oluşan heterojen karışımlara aerosol denir. Duman ve sis örnek verilebilir. Su + Zeytinyağı Bir maddenin sıvı içerinde asılı kalmasıyla oluşan heterojen karışımlara koloit karışımlar denir. Süt bir koloit karışımdır.
Karışımı oluşturan bileşenler farklı fiziksel hallerde olabilir HOMOJEN KARIŞIMLAR Fiziksel Hal Karışım Bileşenler Katı kat Alaşım Bakır Çinko Bronz Katı sıvı Tuzlu su Tuz su Sıvı sıvı Kolonya Su Etilalkol Sıvı gaz Gazoz Su CO 2 Gaz gaz Hava H 2 N 2 HETEROJEN KARIŞIMLAR Katı katı Beton Kum çimento Katı sıvı Çamur Su toprak Sıvı sıvı Emülsiyon Su zeytinyağı Beton Sıvı gaz Aerosol Sis
ÇÖZELTİ VE ÇÖZÜNÜRLÜK Bileşimi her yerde aynı olan karışımlara homojen karışım denir. Homojen karışımlara çözeltiler de denir. Bir çözelti çözücü ve çözünende oluşur. Çözünen daha az miktarda, çözücü ise çözünene göre daha fazla miktarda olan maddedir. Bir yemek kaşığı şeker suda çözündüğünde bileşimi her yerde aynı olan homojen karışım elde edilir. Bu homojen karışımda şeker çözünen su ise çözücüdür. Çözücüsü su olan çözeltilere sulu çözeltiler denir. Çözünen + Çözücü = Çözelti Şeker + Su Şekerli su
FİZİKSEL HALLERİNE GÖRE ÇÖZELTİLER Çözeltilerin fiziksel durumunu genellikle çözücüler belirler. Çözeltiler fiziksel haline bağlı olarak katı, sıvı veya gaz halinde bulunabilirler. Katı çözeltiler, sıvı çözeltiler ve gaz çözeltiler olarak isimlendirilebilirler. ÇÖZELTİ TÜRLERİ Bileşen 1 Bileşen 2 Çözeltinin Durumu Örnek Gaz Gaz Gaz Hava Sıvı Gaz Sıvı Sodalı su (suda CO 2 ) Katı Sıvı Gaz Sıvı Katı Sıvı Paladyumda H 2 Suda etil alkol Sıvı Katı Sıvı Suda NaCl Katı Katı Katı Prinç Cu/Zn),lehim (Sn/Pb)
ÇÖZÜNENİN ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNE GÖRE Kimyacılar çözeltileri bir katıyı çözme gücüne bağlı olarak karakterize ederler. Bunlar doymuş çözelti, belirli bir sıcaklıkta, söz konusu bir çözücü ortamında bir katının çözünebilen maksimum miktarını içerir. Doymamış çözelti ise çözebilme gücünden daha az miktarda katı içerir. Bir üçüncü tür aşırı doymuş çözelti ise, doymuş çözeltide mevcut olandan daha fazla katı içerir.aşırı doymuş çözeltiler çok kararlı çözeltiler değildirler. Zamanla çözünen maddenin bir kısmı kristal olarak, aşırı doymuş çözeltiden ayrılırlar. Kristalleşme, çözünen katının çözeltiden ayrılıp, kristaller oluşturma işlemidir. Örneğin; 20 o C ta 100 ml suda en fazla 36 gr. NaCl tuzu çözünebilir. Bu sıcaklıkta; 100 ml suya 36 gr. NaCl ekleyerek oluşturulan çözelti doymuş çözeltidir. 100 ml suya 36 gramdan daha az NaCl ekleyerek oluşturulan çözelti doymamış çözeltidir. Özel koşullarda 100 ml suya 36 gramdan daha fazla NaCl ekleyerek oluşturulan çözelti aşırı doymuş çözeltidir.
ÇÖZÜNENİN MİKTARINA GÖRE Çözeltiler içerdikleri çözünen maddenin göreceli miktarlarına göre seyreltik ve derişik olmak üzere ikiye ayrılırlar. Verilen bir çözelti için belirli miktar çözücüde çözünmüş madde miktarına Derişim denir. Derişimin düşük olduğu çözeltilere seyreltik çözeltiler, derişimin yüksek olduğu çözeltilere ise derişik çözeltiler denir. Laboratuarlarda en çok asit çözeltilerinin kıyaslanmasında kullanılır. 100 ml 0,5 M HCl çözeltisi 100 ml 1 M HCl çözeltisi 100 ml 1,5 M HCl çözeltisi
ELEKTRİK İLETKENLİKLERİNE GÖRE Suda çözünen tüm maddeler iki kategoriden birinde bulunurlar; elektrolit ve elektrolit olmayan. Bir elektrolit suda çözündüğünde elektriği iletebilen çözelti oluşturabilen maddedir ve oluşan çözelti elektrolit çözeltidir. Elektrolit olmayan ise suda çözündüğünde elektriği iletmeyen maddedir. Oluşan çözelti ise elektrolit olmayan çözeltidir. Örnek: NaCl (k) + H 2 O Na + (aq) + Cl - (aq) (elektrolit çözelti) C 6 H 12 O 6 (k) + H 2 O C 6 H 12 O 6 (suda) (elektrolit olmayan çözelti) Elektriksel iletkenlik; İyonların derişimi ile doğru orantılıdır. Sıcaklıkla doğru orantılıdır. Çünkü iyonların hızını artırır.
ÇÖZÜNÜRLÜK Belli sıcaklıkta, verilen miktardaki bir çözücüde çözünebilen maksimum madde miktarıdır. Çözünürlük verilen sıcaklıkta doymuş çözeltinin derişimi olarak ta tanımlanır. Kullanılan hacim 100 cm 3 ya da 100 mililitredir. Genellikle kimyada çözücü sudur. Çözünürlüğü aşağıdaki formülle ifade edebiliriz Çözünürlük = Çözünenin Kütlesi (gram) 100 gr. Su Doygun bir çözeltideki çözünen maddenin oranı aşağıdaki formülle edilebilir. ifade Doygun çözeltideki çözünen maddenin oranı (%) = Çözünen Maddenin Kütlesi X 100 Çözelti Kütlesi
MERAKLISINA.. Bazı durumlarda çözeltideki çözünen madde miktarı yaşamsal öneme sahiptir. Örneğin hastaya verilen serum da % 0,05 NaCl çözeltisi vardır. Bu değer 100 gram çözelti içinde 0,05 gram NaCl çözündüğünü belirtir. Yani çözünenin kütlesinin çözeltiye oranı 0.05 /100 dür. Serumda tuz oranını fazla olmasının vücuda zararları neler olabilir? Serum bir çözeltidir.
Örnek 1: Sodyum klorunun 20 o C ta çözünürlüğü 36 gr/100 ml sudur. Buna göre Çözeltideki tuz yüzdesi nedir? Çözüm:
ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Uzun süre buzdolabında bekletilen reçelin kristalleşmesinden halk arasında reçel şekerlendi diye söz ederiz. Reçel ısıtılırsa eski haline döner. Peki reçelin neden şekerlendiğini hiç düşündünüz mü? Isıtma nasıl bir etki yaparak reçeli eski haline getirir? Sıcaklık şekerin çözünürlüğünü nasıl etkiler? ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Çözücü ve çözünenin cinsi Sıcaklık Basınç Ortak iyon etkisi ÇÖZÜCÜ VE ÇÖZÜNENİN CİNSİ Polar maddeler genellikle polar çözücülerde, apolar maddeler genellikle apolar çözücülerde çözünürler. Şeker ve tuz gibi maddeler suda iyi çözünürken yağlı boya ise apolar çözücü olan benzende çözünürler.
KATILARIN ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNE SICAKLIĞIN ETKİSİ 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Çözünürlük gr/100 ml su KI NaNO 3 KClO 3 KNO 3 NH 4 Cl NaCl KCl Ce 2 (SO 4 ) 3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Sıcaklık o C Çözünürlüğü etkileyen en önemli faktörlerden biri sıcaklıktır. Sıcaklığın çözünürlüğe etkisi maddenin cinsine ve fiziksel hallerine göre değişir. Katıların çözünürlüğüne sıcaklığın etkisini yandaki grafiği inceleyerek görelim. Başlangıç sıcaklığında NaCl ve KNO 3 ın çözünürlükleri arasındaki fark çok azken sıcaklık arttıkça bu fark artmaktadır. Sıcaklık arttıkça katıların sudaki çözünürlüğü genellikle artar. Sıcaklık arttıkça çözünürlüğü azalan çok az katı vardır. Potasyum nitrat, sodyum nitrat ve potasyum klorunun çözünürlüğü sıcaklıkla artarken seryum sülfatın (Ce 2 (SO 4 ) 3 ) çözünürlüğü sıcaklıkla azalır.
BAZI KATILARIN DEĞİŞİK SICAKLIKLARDAKİ ÇÖZÜNÜRLÜKLERİ ( gr/100 gr Su) Sıcaklık ( o C) Madde 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Sodyum klorür 35,7 35,8 36,0 36,3 36,5 37,0 37,2 37,8 38,6 39,0 Sodyum nitrat 73,0 80 88,0 96,0 104 113 124 132 148 162 Sodyum sülfat - - - 50,4 48,8 46,7 45,3 44,1 43,7 43,1 Potasyum klorür 27,6 31,0 34,0 37,0 40,0 42,6 45,5 48,3 51,1 54,0 Potasyum nitrat 13,3 20,9 31,6 46,0 63,9 85,5 110 138 169 202 Potasyum sülfat 7,35 9,22 11,1 12,8 14,7 16,5 18,3 20,0 21,1 22,9
GAZLARIN ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNE SICAKLIĞIN ETKİSİ 0,0069 Çözünürlük gr/100 ml su Gazların sudaki çözünürlüğü sıcaklık artıkça azalır. Aşağıdaki grafikte oksijenin sıcaklıkla değişimi grafiği verilmiştir. 0,0043 0,008 20 40 60 80 100 Sıcaklık o C
Tablo: Bazı gazların 100 ml suda 1 atm basınçtaki çözünürlükleri gr/100 ml su Sıcaklık o C 0 20 50 100 Madde Azot 0,0029 0,0019 0,0012 0,003 Oksijen 0,0069 0,0043 0,0027 0,008 Karbondioksit 0,335 0,169 0,076 -
Meraklısına Suda yaşayan canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için suda çözünmüş oksijen gazına ihtiyaç duyarlar. Yaz günlerinde, havanın azalması, derinliği az olan sularda daha az balık yaşamasına neden olur. Derinlere inildikçe sıcaklık azalacağından çözünmüş oksijen gazı miktarı da artar. Bu nedenle balıklar, sıcak havalarda derin sulara gider.
GAZLARIN ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNE BASINCIN ETKİSİ 0,020 0,015 0,012 0,010 0,005 Çözünürlük gr/100 ml su Oksijen Azot 1 2 3 4 5 Gaz çözünürlüğü ve basınç arasındaki ilişki nitel olarak Henry Kanunu ile ifade edilmiştir. Bu kanun; bir sıvı içerisinde bir gazın çözünürlüğünün çözeltinin üzerindeki basıncı ile doğru orantılıdır. Dolayısıyla basınç artıkça gazın çözünürlüğü artar. 25 o C ta azot ve oksijen gazlarının çözünürlüğünün basınçla değişim grafiği yandaki şekilde olduğu gibidir. Basınç (atm) Basıncın çözünürlüğe etkisi katı ve sıvılarda yok denecek kadar azdır.
Çözünürlük maddenin kimlik özelliği midir? Çözünürlük tabloları incelendiğinde hem katıların hem de gazların aynı sıcaklıkta farklı maddelerin çözünürlüklerinin de farklı olduğu görülür. O halde çözünürlük maddenin kimlik özelliklerindendir. Örneğin deneysel ölçümler sonucunda bir maddenin 20 o C taki sudaki çözünürlüğü 11,1 gr/100 ml su olarak belirlemişsek bu maddenin Potasyum sülfat (K 2 SO 4 ) olduğunu çözünürlük tablosuna bakarak söyleyebiliriz. Ancak bir maddenin yalnızca bir özelliğine bakarak hangi madde olduğunu söylemek doğru olmaz. Başka fiziksel özelliklerinin de bilinmesi gerekir.
KARIŞIMLARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Makarna için koyduğumuz su tencerede kaynarken tuz atıldığında kaynamanın durduğu ve bir müddet sonra tekrar kaynamanın başladığı görülür. Tuzlu su bir karışım olduğuna,karışımların bileşenleri değiştikçe kaynama noktası, yoğunluk gibi fiziksel özellikleri nasıl değişir? Deniz suyu çeşitli tuzların çözünmüş olarak bulunduğu bir karışımdır. Farklı denizlerde bu tuz oranı farklı değerlerdedir. Bu farklılığın çeşitli nedenlerinden biri sıcaklık diğeri de o bölgedeki denizi besleyen akarsuların fazlalığıdır. Dünyada en tuzlu deniz İsrail ile Ürdün sınırındaki ölü denizdir. Ülkemizde Akdeniz in suyu, Karadeniz e göre neden daha tuzludur? Ölü Deniz de yüzmek diğer denizlere göre daha kolaydır. Neden?
KARIŞIMLARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Saf maddelerin onları tanımamızı sağlayan kimlik özellikleri vardır. Karışımların ise bu tür kimlik özellikleri yoktur. Karışımların yoğunluk, kaynama noktası gibi özellikleri karışımı meydana getiren bileşenlerin birleşme oranına göre değişir. Örneğin suyun kaynama noktası 1 atm basınçta 100 o C iken glikolun kaynama noktası 198 o C tur. Glikol su karışımın kaynama noktası ise suyun kaynama noktasından yüksek, glikolun kaynama noktasından düşüktür. Kaynama noktası suyun kaynama noktasından yüksek olan glikolun donma noktası da suyun donma noktasından düşüktür. Glikol, suyun donma noktasında alçalmaya, kaynama noktasında yükselmeye neden olur. Motorlu araçların radyatörlerindeki suya kış aylarında neden glikol karıştırılır?
Suda çözünen tuzlar da suyun kaynama noktası alçalmasına neden olur. Suyun donma noktası alçalması ve kaynama noktası yükselmesi çözünen tuzun miktarına bağlıdır. Özet KARIŞIMLARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Kışın buzlanan yollara neden tuz atılır? Karışımı oluşturan maddeler her oranda karışır. Karışımı oluşturan maddeler kendi özelliklerini kaybetmez. Karışımın erime noktası ve kaynama noktası gibi özellikleri, karışımı oluşturan maddelerin karışma oranına göre değişir. Karışımlar fiziksel yöntemlerle bileşenlerine ayrılır. Karışımların belirli bir formülü yoktur. Karışımların oluşması ya da ayrılmasında bileşiklere göre daha az enerji değişimi olur.
ÇÖZELTİLER VE ÇÖZÜNÜRLÜK
DERİŞİM VE BİRİMLERİ Derişimi düşük olan çözeltiler seyreltik çözelti, derişimi yüksek olan çözeltiler ise derişik çözelti olarak bilinir. Ancak bir çözeltide çözünen madde miktarının bilinmesi gerekir.
DERİŞİM Birim hacimde (1mL, 10mL, 100mL, 1000mL yada 1 Litre) çözünen madde miktarına DERİŞİM (KONSATRASYON) denir. (C) ile sembolize edilir.
Çözünen madde miktarı(m) Derişim = ---------------------------------- (C) Çözeltinin Hacmi (V) C = m/v olur. Çözeltideki madde miktarı(m)= C.V Şeklinde hesaplanır.
Bir çözeltide çözünen madde miktarını nasıl ifade ederiz? Bir çözeltide çözünen madde miktarı, kütle, hacim, mol terimlerini içeren çeşitli derişim birimleri ile belirtilir. En çok kullanılan derişim birimleri, yüzde derişim, mol kesri, molarite, normalite, molalite, ppm ve ppb'dir. Şimdi bu birimleri görelim.
YÜZDE DERİŞİM
STANDART ÇÖZELTİLER Derişimi bilinen çözeltilere denir. Bunlar; a)molar Çözeltiler (M) b)molal (m) c)normal (N) d)formal (F) şeklinde incelenir.
MOLARİTE (M) Bir litre çözeltide çözünen maddenin mol sayısına molarite denir. M ile gösterilir. 1 molar çözelti, 1 litresinde 1 mol çözünen madde içermektedir. Molarite (M)= Çözünenin mol sayısı Çözelti hacmi (litre) n = (mol/l) v
ÖRNEK: 250 ML SİNDE 5 GR NAOH BULUNAN ÇÖZELTİNİN MOLARİTESİ NEDİR? (NAOH İN MOL KÜT = 40 GR/MOL) Çözüm: 5 gr NaOH kaç mol? n=5/40= 0.125 mol n = m/ma dan M=n / V =0.125 mol / 0.25 Lt= 0.5 M (mol/l)
ÖRNEK 2 1 litre, 0.1 M CuSO4 çözeltisini nasıl hazırlarsınız? (Ma CuSO4.5H2O= 249.6 gr/mol) Çözüm: Kaç mol CuSO 4 eder? M=n / V 0.1 =n/1 n=0.1 mol CuSO 4 n=x/ma 0.1=X/159.6 X=15.96 gr CuSO 4
MOLALİTE
ÖRNEK
ÇÖZELTİLERİN SEYRELTİLMESİ
Bir çözeltiye çözücü ilave etmek suretiyle konsantrasyonunu düşürme işlemine seyreltme (dilüsyon) denir. Çözücü ilavesi çözeltinin hacmini değiştirir, çözünmüş madde miktarı değişmez.
SEYRELTME İŞLEMİ NASIL YAPILIR? C 1 x V 1 = C 2 x V 2 eşitliğinden yararlanılır. C 1 : İlk konsantrasyon (seyrelmeden önceki) V 1 : İlk hacim C 2 : Seyrelmeden sonraki konsantrasyon V 2 : Seyrelmeden sonraki hacim (çözelti + çözücü)
SORU:15 M lık stok HCl çözeltisinden 50 ml 0.1 M HCl çözeltisi nasıl hazırlanır? ÇÖZÜM: C 1 x V 1 = C 2 x V 2 15 M x? = 0.1 M x 50 ml V 1 = 0.33 ml
SORU: 100 ml 0.5 N H 2 SO 4 çözeltisine 400 ml su ilave edildiğinde konsantrasyon ne olur? ÇÖZÜM: C 1 x V 1 = C 2 x V 2 0.5 N x 100 =? N x 500 ml C 2 = 0.1 N
ÇÖZÜNME: Bir maddenin bir çözücü (su) içersinde en küçük birimlerine ayrışacak şekilde dağılması işlemine çözünme denir. İyonik yapılı maddeler suda çözündüklerinde iyonlarına kadar ayrışırlar. NaCl --------> Na + + Cl - CaCl 2 --------> Ca +2 + 2Cl - AlCl 3 --------> Al +3 + 3Cl -
Kovalent yapılı maddeler suda çözündüklerinde moleküllerine n kadar ayrışırlar. İyonlaşmazlar. C 6 H 12 O 6 --------> C 6 H 12 O 6 1 mol n tane