Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20091 Çözeltiler Karışımlar Homojen Kolloidal ÇözünenÇözücü Heterojen.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20091 Çözeltiler Karışımlar Homojen Kolloidal ÇözünenÇözücü Heterojen."— Sunum transkripti:

1 Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Çözeltiler Karışımlar Homojen Kolloidal ÇözünenÇözücü Heterojen

2 Hedef Kazanımlar Çözelti Kavramını Öğrenme Kolloidal ve heterojen karışım kavramını öğrenme Çözünme olayını moleküler düzeyde açıklama Benzer benzerde çözünür genellemesini öğrenme C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20092

3 Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-1 Çözeltiler homojen karışımlardır. Nedeni: 1) Bileşimi ve özellikleri tek düze olduğu için homojendir. 2) Oranları değişen en az iki veya daha çok madde içerdiği için karışımdır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20093

4 Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-2 Çözelti: Çözelti: Çözünme sonucu ortaya çıkan madde, solüsyon (TDK, Eylül 2006). İki veya daha fazla maddenin meydana getirdiği homojen karışımlara çözelti denir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20094

5 Çözeltinin Bileşenleri Çözücü: Çözeltinin miktarca fazla olan ya da halini ( katı, sıvı, gaz ) belirleyen bileşenidir. Çözünen: Çözücüye göre daha az miktarda bulunan çözelti bileşenidir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20095

6 Bazı Terimler Çözünme:  İki veya daha fazla maddenin birbiri içerisinde homojen olarak karışmasıdır. Maddelerin kendilerini oluşturan moleküllere ayrışması olayıdır. NaCl çözeltisi Na + ve Cl - C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20096

7 Derişimlerine Göre Çözeltiler Derişik Çözelti: Çözünen madde ya da maddeleri daha çok miktarda içeren çözeltidir. Seyreltik Çözelti: Miktar olarak az çözünen içeren çözeltidir. Örnek: Suyun çözücü, şekerin çözünen olduğu bir çözeltide; Baklava şerbeti derişik bir şeker çözeltisi iken, az şekerli çay buna karşılık çok daha seyreltik bir şeker çözeltisidir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20097

8 Yaygın Bazı Çözeltiler Çözelti Gaz Çözeltiler Hava Doğal gaz Sıvı çözeltiler Deniz suyu Sirke Soda Katı çözeltiler Sarı pirinç Palladyum hidrojen Bileşenler N ₂,O ₂ ve diğer gazlar CH ₄, C ₂ H ₆ ve diğer gazlar H ₂ 0, NaCl ve diğerleri H ₂ 0, HC ₂ H ₃ O ₂ (asetik asit) H ₂ 0, CO ₂,C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ (şeker) ve diğerleri Cu, Zn Pd, H ₂ C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20098

9 Alaşımlar C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Bir metalin çözücü olduğu katı çözeltilere alaşım denir.

10 Kolloidal Karışımlar-1 Kum su ile karıştırıldığında kumun (SiO ₂, silika) hemen dibe çöktüğünü herkes bilir. Bununla birlikte, kütlece %40’a varan silika içeren ve silikanın yıllarca dibe çökmediği karışımlar da hazırlanabilir. Böyle karışımlarda silika, çözünmüş bir iyon ya da molekül halinde değildir. Bu karışımlarda SiO ₂ ’in mikroskobik tanecikleri suda asılı kalır (süspanse). Bunlar kolloidal karışımlar diye adlandırılır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

11 Kolloidal Karışımlar-2 Bir maddenin kolloidal olarak sınıflandırılabilmesi için bir veya iki boyutunun (uzunluk, genişlik ya da kalınlık) yaklaşık nm arasında olmalıdır. Eğer bütün boyutları 1 nm’den küçükse, tanecikler molekül büyüklüğündedir. Bütün taneciklerin boyutları 1000 nm’den büyükse makroskobik veya normal büyüklüktedir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

12 Kolloidal Karışımlar-3 Kolloidal silika tanecikleri küre şeklindedir. Bazı kolloidal tanecikler çubuk şeklinde, insan kanı plazmasındaki gama globulin gibi bazıları ise disk şeklindedir. Su üzerindeki petrol damlacıkları gibi bazı kolloidallar ise gelişi güzel kıvrılmış iplik yumakları şeklindedir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

13 Kolloidal Karışımlar-4 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri ÇözeltiKolloidal karışım

14 Kolloidal Karışımlar-5 Bir karışımın çözelti mi yoksa kolloidal mı olduğunu belirlemeye yarayan yönteme Tyndall etkisi denir. Buna göre; Işık gerçek bir çözeltiden geçtiğinde, gözleyici ışığın geldiği yöne dik doğrultuda baktığında ışık göremez. Kolloidal biçimindeki dağılma da ise, ışık her yöne saçıldığından, kolaylıkla görülebilir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

15 Kolloidal Karışımlar-6 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Bu etkiyi ilk kez 1869 yılında John Tyndall araştırdı ve ışığın bu dağılmasına Tyndall etkisi adı verildi

16 Kolloidal Karışımlar-7 Buna göre kolloidal silika taneciklerini asılı halde tutan nedir? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

17 Kolloidal Karışımlar-8 Buradaki asıl etken, tanecik yüzeylerinin soğurma etkisi ya da çözeltideki iyonları tutma etkisidir. Bu yüzeyler belli iyon tiplerini tutmayı yeğlerler. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

18 Kolloidal Karışımlar-9 SiO ₂ tarafından yeğlenen iyon OH - dır. Bunun sonucu tanecikler negatif net yüke sahip olurlar. Benzer yüke sahip iyonlar birbirlerini iterler. Bu karşılıklı itme yerçekimi kuvvetini yener ve tanecikler asılı durumda kalırlar. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

19 Kolloidal Karışımlar-10 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri a)SiO ₂ parçacıkları hidratlaşmıştır. b)Yüzeyde OH - iyonları absorplanmıştır. c) Yüzeyde negatif iyonlar pozitif iyonlardan daha çoktur ve dolayısı ile net yük negatiftir.

20 Kolloidal Karışımlar-11 Bir kolloidin kararlılığında elektriksel yükün önemli olmasına karşın, yüksek iyon derişimleri koagülasyona yani kolloidin çökmesine neden olur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

21 Kolloidal Karışımlar-12 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri ELEKTRODİYALİZ: Böbrek yetmezliği olan hastalara uygulanır. Çözücü ve çözünen molekül ve iyonları yarı geçirgen zardan kolayca geçerken kolloidal tanecikler geçemez. Elektriksel alanda işlem daha da etkili olur. Metabolizmanın ürettiği elektrolit sıvı (idrar) bir kolloidal olan kandan böylece kolayca ayrılarak kanın temizlenmesi sağlanır.

22 Bazı Yaygın Kolloidal Örnekleri Dağılan FazDağılma OrtamıTürüÖrnek SıvıGazAerosolSis KatıGazAerosolDuman GazSıvıKöpükYangın söndürme aleti Sıvı EmülsiyonSüt KatıSıvıSolMürekkep GazKatıKatı KöpükSünger taşı SıvıKatıKatı emülsiyonİnci Katı Katı solKoyu kırmızı cam C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

23 Çözünme Olayı-1 Analitik kimyada çözücü olarak genellikle su kullanılır. Su molekülleri, bir oksijen atomuna bağlı iki hidrojen atomundan meydana gelmiştir ve molekülün şekli bir V harfine benzer. Molekülde oksijenin bulunduğu kısım kısmen negatif, hidrojenin bulunduğu kısım ise kısmen pozitif yüklüdür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

24 Su, neden iyi bir çözücüdür?-1 Bu soruların cevabı suyun moleküler yapısında gizlidir:  Su molekülü, bir oksijen ve iki hidrojen atomundan meydana gelmiştir (H 2 O).  Oksijenin son yörüngesinde 6, hidrojenin ise 1 elektronu vardır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

25 Su, neden iyi bir çözücüdür?-2 Oksijen son yörüngesindeki e - sayısını 8’e, hidrojen ise 2’ye tamamlamalıdır: C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Su Molekülü Bağ yapımına katılmamış e - çiftleri

26 Su, neden iyi bir çözücüdür?-3 Oksijen, H’e göre daha elektronegatif olduğu için; bağ e - ları oksijene daha yakındır. Dolayısıyla O-H bağında O atomu tarafı kısmen negatif (  - ), H atomu tarafı kısmen pozitif (  + ) olur. Bu durum su molekülüne polar özellik kazandırır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Oksijendeki bağ yapımına katılmayan e- çiftleri O-H kovalent bağlarını iter.

27 Su, neden iyi bir çözücüdür?-4 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Bir su molekülünün kısmi (-) yüklü O atomu ile diğer su molekülünün kısmi (+) yüklü H atomu arasında elektrostatik çekim kuvvetinden dolayı hidrojen bağı oluşur. Her su molekülü 4 komşu su molekülü ile bağ yapabilir.

28 Su, neden iyi bir çözücüdür?-5 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

29 Çözünme Olayı-2 Bir molekül farklı atomlardan meydana gelmişse her bir atomun elektronlara karşı ilgisi farklı olur. Bunun sonucu olarak molekülün bir kısmında elektron fazlalığı ve bunun sonucu olarak da kısmi negatif yük, bir kısmında ise elektron noksanlığı ve bunun sonucu olarak da kısmi pozitif yük görülür. İşte bu şekildeki moleküllere polar moleküller denir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

30 Çözünme Olayı-3 Su, bir polar moleküldür. Oksijen atomu bölgesi kısmen negatif, hidrojen atomları bölgesi ise kısmen pozitif yük gösterir. Öte yandan elektron dağılımı yukarıda olduğu gibi kutuplaşma göstermeyen moleküllere ise polar olmayan moleküller veya kısaca apolar moleküller denir. Aynı tür atomlardan meydana gelen moleküller apolar özelliktedir. Örneğin; H ₂ apolar özellik gösterir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

31 Su, maddeleri nasıl çözer?-1 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri  Suya iyonik yapılı maddeler ilave edildiğinde zıt yükler arasında çekim kuvveti doğar.  (+) yüklü iyonlar H 2 O molekülünün (-) yüklü kısmı ile, (-) yüklü iyonlar ise (+) yüklü kısmı ile etkileşime girer.

32 Su, maddeleri nasıl çözer?-2 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri  İyonik moleküldeki kristal örgü parçalanmaya başlar ve serbest hale geçen iyonlar su molekülleri tarafından sarılır. Su molekülleri tarafından sarılan iyonik molekül bu şekilde çözünmüş olur.

33 Çözünme Olayı-4 Çözeltiler için genel olarak şu genelleme yapılabilir: Benzer benzeri çözer; yani polar çözücüler polar çözünenleri, apolar çözücüler ise apolar çözünenleri çözer. Bunun nedeni şu şekilde açıklanabilir. Polar bileşiklerde moleküller arası çekim kuvveti oldukça kuvvetlidir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

34 Çözünme Olayı-5 Molekülün negatif yüklü kısmı öteki molekülün pozitif yüklü kısmı tarafından çekilir. Böylece bütün moleküller arasında bir ağ yapısı kurulur. Apolar bir molekül, polar bir moleküldeki bu ağ yapısını bozarak çözemez. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

35 Çözünme Olayı-6 Karbontetraklorür (CCl ₄ ) bir apolar moleküldür ve polar bir molekül olan suda çözünmez. Çünkü su molekülleri arasındaki çekim kuvveti karbontetraklorür ile su molekülü arasındaki çekim kuvvetinden çok daha fazladır. Bu iki sıvı birbiri ile karışmaz, iki fazlı bir sistem meydana getirir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

36 Çözünme Olayı-7 Iyot (I ₂ ) bir apolar moleküldür ve yine apolar bir molekül olan karbontetraklorürde çözünür. Katı haldeki I ₂ molekülleri arasındaki çekim kuvveti ile saf CCl ₄ molekülleri arasındaki çekim kuvveti hemen hemen aynı büyüklüktedir. Dolayısıyla iyot - karbontetraklorür çekimi mümkündür. Bu çekim sonunda iyot molekülleri karbontetraklorür molekülleri ile karışabilir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

37 Çözünme Olayı-8 Bir katının sıvıda çözünmesi olayı da aynı şekilde açıklanabilir. Burada da polar çözücü için polar özelliğe sahip bir katının olması gerekir. Buna en iyi örnek sodyum klorürün (NaCl) suda çözünmesidir. Sodyum klorür kristalinde pozitif yüklü sodyum iyonları, Na + ve negatif yüklü klorür iyonları, Cl - vardır. Sodyum klorür kristalinin iç kısımlarında bütün iyonlar, karşı yüklü iyonlar tarafından çevrilmiş durumdadır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

38 Çözünme Olayı-9 Dolayısıyla elektriksel bir denge vardır. Kristalin yüzeyinde ise aynı denge yoktur. Kristal, suya atıldığında, suyun negatif yüklü oksijenleri ile yüzeydeki sodyum atomları, pozitif yüklü hidrojenleri ile ise klorür iyonlarını sarar ve bu iyonları kristalden koparıp alırlar. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

39 Çözünme Olayı-10 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

40 Çözünme Hızını Artırabilir miyiz?-1 Çözünme hızı üç şekilde artırılabilir. 1. Karıştırarak Katı maddenin sıvı moleküller içerisindeki difüzyonunu artırır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

41 Çözünme Hızını Artırabilir miyiz? Çözücü ısıtılarak Sıcaklık artışı moleküllerin aktivitesini, dolayısıyla çözünme hızını artırır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

42 Çözünme Hızını Artırabilir miyiz? Katı madde toz haline getirilerek: Çözücüyle temas eden yüzey alanını artırmak çözünme hızını artırır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

43 Çözünmenin Moleküler Düzeyde İncelenmesi-1 Bir glikoz kristalini bir miktar suya kattığımızı varsayalım. Kristalin yüzeyinde, glikoz molekülleri su molekülleri ile temastadır ve bunların arasında hidrojen bağları oluşmaya başlar. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

44 Çözünmenin Moleküler Düzeyde İncelenmesi-2 Yüzeydeki glikoz molekülleri su moleküllerince çözeltinin içine çekilirken, içteki glikoz molekülleri tarafından da zıt yöne çekilir. Su moleküllerinin çekimi baskınsa, yüzeydeki glikoz molekülleri kristalden kopar ve çözücüye geçip su moleküllerince sarılır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

45 Çözünmenin Moleküler Düzeyde İncelenmesi-3 İyonik bir katı çözündüğünde de benzer bir olay olur. H ₂ O moleküllerindeki oksijen atomları negatif kısmi yüke sahiptirler. Bu kısmi yüklü atomlar katyonları sarıp kristal örgüden koparırlar. Aynı zamanda su molekülleri kristal yüzeyindeki anyonlara hidrojen bağları ile bağlanır ve anyonları katyonlardan çekip uzaklaştırır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

46 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-1 Bir maddenin çözünürlüğü çözücünün ve çözünenin cinsine bağlıdır. Örneğin sodyum klorür suda çok çözünür, ama benzende çözünmez. Bunun tersine gres yağı benzende çözünür, ama suda çözünmez. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

47 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-2 Bir mum lekesini çıkarmak istediğimizi düşünelim. Hangi çözücüyü kullanacağımızı nasıl bilebiliriz. Burada benzer- benzeri çözer genellemesi iyi bir rehberdir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

48 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-3 Çözelti oluşurken, saf çözünen ve saf çözücü taneciklerinin kendi aralarındaki çekim kuvvetlerinin ( etkileşimlerin) yerini, çözünen-çözücü çekim kuvvetleri alır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

49 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-4 Benzer benzeri çözer genellemesi buradan çıkar. Eğer bu yeni çekimler yerlerini aldıkları çekimlere benziyorsa, çözeltinin oluşması için çok az enerji gereklidir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

50 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-5 Eğer çözünendeki başlıca çekim kuvvetleri hidrojen bağları ise, hidrojen bağları bulunan bir çözücüde çözünmesi daha muhtemeldir. Moleküller, çözünen-çözünen hidrojen bağlarının yerini çözücü-çözünen hidrojen bağlarını oluşturabiliyorsa, çözeltiye geçer. Örneğin; glikoz hidrojen bağı oluşturan OH - gruplarına sahiptir ve suda çabuk çözünür ama benzende çözünmez. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

51 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-6 Sabunlar ve deterjanlarda benzer-benzeri çözer genellemesinin pratik bir uygulamasıdır. Sabunlar, sodyum stearat da dahil olmak üzere, uzun zincirli karboksilik asitlerin sodyum tuzlarıdır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

52 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-7 Bu asitlerin anyonlarının apolar hidrokarbon zincirinin bir ucunda baş grubu denilen bir polar karboksil (–CO ₂ ) grubu vardır. Baş grubu hidrofilik ya da su çekici iken, apolar hidrokarbon kuyrukları hidrofobik ya da su iticidir. Benzer-benzeri çözer genellemesi anyonun hidrofilik baş grubunun suda, hidrofobik hidrokarbon kuyruklarının da yağda çözünmesi gerektiğini söyler. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

53 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-8 Hidrokarbon kuyruklar yağ damlacığının içine çekilirken, polar baş gruplar dışta kalır. Bu hidrofilik gruplar kitlenin yüzeyini kuşatır. Böylece, suda çözünebilir bir yağ-sabun yumağı oluşur. Yağ molekülleri misel denilen sabun moleküllerinin yağı sarması ile oluşan tanecikler şeklinde uzaklaştırılır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

54 Benzer-Benzeri Çözer Genellemesi-9 Modern ticari deterjanlar karışımlardır. Bunların en önemli bileşeni sabunun yerini alan surfaktan ya da yüzey aktif maddelerdir. Sterat iyonu gibi bunların da hidrofilik baş grubu ve hidrofobik bir kuyruğu vardır ve benzer şekilde davranırlar. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

55 Derişim Birimleri-1 Derişim Birimleri Mol Kesri Kütlece Yüzde MolariteMolalite Hacimce Yüzde C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

56 Hedef Kazanımlar  Derişim birimlerini öğrenme  Molalite, mol kesri ve molarite arasındaki ilişkiyi öğrenme C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

57 Derişim Birimleri-2 Derişim: Verilen bir çözücüde ya da çözeltide bulunan çözünen miktarının bir ölçüsüdür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

58 Derişim Birimleri-3 Mol Kesri: Bir türün mol sayısının karışımdaki tüm türlerin toplam mol sayısına oranıdır. herhangi bir bileşenin mol sayısı Mol kesri = çözeltideki bileşenlerin mol sayıları toplamı C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

59 Derişim Birimleri-4 Molalite: Çözücünün kilogramı başına çözünenin mol sayısına denir. çözünenin mol sayısı Molalite = çözücü kütlesi kilogram cinsinden C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

60 Derişim Birimleri-5 Molarite ( Molar derişim): Bir litre çözeltide çözünen maddenin mol sayısına molarite denir. M ile gösterilir. 1 molar çözelti, 1 litresinde 1 mol çözünen madde içermektedir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

61 Örnek 250 mL’sinde 5 gr NaOH bulunan çözeltinin molaritesi nedir? (NaOH’in mol kütlesi = 40 gr/mol) C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Çözüm 5 gr NaOH kaç mol ? n=5/40= mol M=n / V =0.125 mol / 0.25 L= 0.5 M (mol/L)

62 Derişim Birimleri-6 Hacimce Yüzde: Bileşenin hacminin toplam hacmin yüzdesi olarak ifade edilmesi çözünen hacmi Hacimce yüzde = x 100 çözelti hacmi Örnek: -15,6 ⁰ C de donan bir antifriz çözeltisi, hacimce %25,0 etilen glikol içeren bir su-etilen glikol çözeltisidir. 100 mL’lik antifriz çözeltisi 25,0 mL etilen glikol içeriyor demektir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

63 Derişim Birimleri-7 Kütlece Yüzde: Bileşenin kütlesinin, toplam kütlenin yüzdesi olarak ifade edilmesi çözünen kütlesi Ağırlıkça Yüzde = x 100 çözelti kütlesi Örnek: 5 g NaCl’ü 95 g suda çözersek, 100 gramında kütlece % 5,0 NaCl içeren bir çözelti elde ederiz. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

64 Derişim Birimleri-8 Soru: 10,0 mL etil alkol, C ₂ H ₅ OH (d= 0,789 g/mL), suda çözülüyor ve hacmi 100,0 mL’ye tamamlanarak yoğunluğu 0,982 g/mL olan bir etil alkol-su çözeltisi hazırlanıyor. Bu çözeltide etil-alkolün; Hacimce yüzdesi, Kütlece yüzdesi, Kütle/hacim yüzdesi, Mol kesri, Mol yüzdesi, Molaritesi, Molalitesi nedir? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

65 Derişim Birimleri-9 Soru: 0,50 molal NaCl’ün suda olan çözeltisindeki sodyum klorürün kütlece yüzdesi nedir? Soru: Bir laboratuardaki NH ₃ (aq)’ün molaritesi 14,8 M ve yoğunluğu 0,8980 g/mL dir. Bu çözeltideki amonyağın mol kesri nedir? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

66 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Çözeltiler Çözünen-Çözünen EntropiEntalpi Moleküller Arası Kuvvetler Çözücü-ÇözücüÇözücü-Çözünen

67 Hedef Kazanımlar C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri  Çözünme entalpisini öğrenme  Çözünme entalpisinin sıfırdan büyük veya küçük olma durumuna göre çözünmenin ekzotermik mi yoksa endotermik mi olduğunu öğrenme  Çözünme olayını tanecikler arası kuvvetlerle açıklama

68 Moleküller Arası Kuvvetler ve Çözünme Bir otomobilin yakıt deposuna az miktarda su girerse, otomobil çalışmaz. Eğer su benzinde çözünseydi böyle bir durumla karşılaşılmazdı. İşte bu bölümde suyun benzinde niye çözünmediğini göreceğiz. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

69 Çözünme Entalpisi-1 Bir madde çok seyreltik bir çözelti oluşturmak üzere sabit basınçta çözündüğünde, mol başına ortaya çıkan ya da absorblanan ısıya çözünme entalpisi denir. Çözünme entalpisi denen bu ısı basit kalorimetreyle kolayca ölçülebilir. Bazı çözeltiler oluşurken çevreye ısı verir, bazıları da çevreden ısı alır. Bunlardan ilkine ekzotermik, ikincisine ise endotermik çözünme denir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

70 Çözünme Entalpisi-2 Endotermik ve ekzotermik çözünmede belirleyici olan nedir? Bu soruya yanıt verebilmek için çözünme olayını yakından incelemek gerekir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

71 Çözünme Entalpisi-3 Çözücü molekülleri ile çözünen molekülleri arasında etkileşmeler olur. Bunun neticesinde çözünen-çözünen ve çözücü-çözücü tanecikleri arasındaki etkileşmeler kırılır ve çözünen-çözücü etkileşmeleri oluşur. Bu ilk iki olay da enerji ister ve enerji değişimi sıfırdan büyük, yani ∆H > 0 dır. Üçüncü olayda ise dışarıya enerji verilir, yani ∆H < 0 olur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

72 Çözünme Entalpisi-4 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Çözünme olayı karışma basamaklarındaki entalpi büyüklüğüne bağlıdır. ∆H ç =0 (siyah çizgi), endotermik (mavi çizgi), ekzotermik (kırmızı çizgi).

73 Çözünme Entalpisi-5 İşte çözünme entalpisi, ∆H ç, bu üç olayın entalpi değişimi toplamıdır. Bu toplam enerji değişimi, pozitif ya da negatif olabilir. Toplam enerji pozitif ise çözünme endotermik, negatif ise ekzotermiktir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

74 Çözünme Entalpisi-6 Bu olay aşağıdaki şekildeki gibi özetlenebilir. Saf çözücü Ayrılmış çözücü molekülleri ∆H a >0 Saf çözünen Ayrılmış çözünen molekülleri ∆H b >0 Çözücü ve çözünen molekülleri Çözelti ∆H c <0 Toplam: Saf çözücü + Saf çözünen Çözelti ∆H ç = ∆H a + ∆H b + ∆H c ∆H ç > 0 Endotermik çözünme ∆H ç < 0 Ekzotermik çözünme C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

75 Çözünme Entalpisi-7 Çözeltilerde “benzer benzeri çözer” ifadesinin anlamı bu şekilde daha iyi anlaşılabilir. Benzer molekül yapısındaki bileşikler yakın değerlerde moleküller arası kuvvetlere sahip olduklarından birbirlerini çözerler. Benzer olmayan yapıdaki bileşikler çözelti oluşturma eğiliminde değillerdir. Bir çok bileşikte yapıların bazı kısımları benzer, bazı kısımları ise farklı olabilir. Bu durumda hangi kısmın önemli olduğuna göre çözünme gerçekleşir veya gerçekleşmez. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

76 Çözünme Entalpisi-8 Lityum klorür negatif çözünme entalpisine sahiptir. Bu ise, çözünmenin ekzotermik olduğunu gösterir. Lityum klorür suya ilave edildiği zaman, çözelti önemli ölçüde ısınır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

77 Çözünme Entalpisi-9 Aksine amonyum nitrat suya ilave edildiğinde, sıcaklık düşer. Bu ise amonyum nitratın endotermik olarak çözündüğünü gösterir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

78 Çözünme Entalpisi-10 Çözünme entalpisinin negatif olması, hidratlaşma sırasında ortaya çıkan enerjinin, çözünenin iyonlarını ya da moleküllerini ayırmak için gerekli olan enerjiyi karşılayacak miktardan fazla olduğunu gösterir. Böyle maddelerin çözünebilir olmasını bekleriz. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

79 Çözünme Entalpisi-11 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Sıcak ve soğuk paketler, sporcuların hafif yaralanmalarda, şişliklerde, kas ve baş ağrılarında tercih ettikleri acil ilkyardım paketleridir. Bu paketler başlıca iki bileşenden oluşur: Su ve kimyasal madde. Paket hızlıca sallandığında veya sıkıştırıldığında bu kimyasal madde su içinde çözünür.

80 Karışımlarda Moleküller Arası Kuvvetler-1 Eğer moleküller arası çekim kuvvetleri yaklaşık aynı büyüklükteyse, moleküller gelişi güzel karışır. Bunun sonucu homojen karışım ya da çözelti oluşur. Böyle çözeltilere ideal çözeltiler denir. İdeal çözeltilerin bileşenlerinden oluşumu sırasındaki entalpi değişimi sıfırdır. ∆H ç =0 dır. Bunun anlamı ∆H c büyüklüğünün ∆H a ve ∆H b büyüklükleri toplamının ters işaretlisine eşit olduğudur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

81 Karışımlarda Moleküller Arası Kuvvetler-2 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Molekül büyüklükleri birbirine yakın apolar bileşikler arasında İdeal Çözeltiler oluşur. Sıvı hidrokarbonların çözeltileri ( Benzen-Toluen Karışımı) böyledir. Bu tür çözeltiler oluşurken pek ısı alışverişi olmaz olsa da çok zayıftır. ΔHç ~ 0 olur. Toluendeki -CH ₃ grubu düzlemsel benzen halkasını çok az çarpıtır. Benzer molekül yapısına sahip bileşikler, benzer moleküller arası çekim kuvvetine sahiptir.

82 Karışımlarda Moleküller Arası Kuvvetler-3 Farklı moleküller arası çekim kuvvetleri, aynı tür moleküller arasındaki çekim kuvvetlerinden fazla olursa yine çözelti oluşur. Fakat bu tür çözeltilerin özellikleri önceden bilinemez. Bunlar ideal olmayan çözeltilerdir. (İdeallikten negatif sapma) Çözücü ve çözünen molekülleri arasında açığa çıkan ısı, ∆H c çözücü ve çözünen moleküllerinin ayrılması için soğurulan ısıdan ∆H a + ∆H b daha büyüktür. Çözünme işlemi ekzotermiktir. ∆H ç < 0 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

83 Karışımlarda Moleküller Arası Kuvvetler-4 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri KloroformAseton Molekül büyüklükleri birbirinden çok farklı Polar yapılı bileşiklerin birbirinde çözünmeleriyle İdeal olmayan çözeltiler oluşur. Hidrojen bağı

84 Karışımlarda Moleküller Arası Kuvvetler-5 Çözünen ve çözücü molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri, aynı tür moleküller arasındaki kuvvetten biraz küçükse, yine tam karışma olur. Fakat oluşan çözelti ideal değildir. (ideallikten pozitif sapma) Çözeltinin entalpisi saf bileşenlerinkinden daha büyüktür ve çözelti oluşumu ısı alan yani endotermik bir olaydır. Bu tür davranışlar apolar bir sıvı olan karbon sülfür (CS ₂) ile polar bir sıvı olan asetonun karışmasında gözlenir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

85 Karışımlarda Moleküller Arası Kuvvetler-6 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Aseton Karbon sülfür ( CH 3 ) 2 CO Aseton CS 2 Karbon Sülfür arasındaki dipol-dipol kuvvetler farklı olup ideal olmayan çözelti olur. Bu karışımda aseton molekülleri, yanındaki diğer aseton moleküllerini yeğleyerek, onunla dipol-dipol etkileşmesi yapar.

86 Karışımlarda Moleküller Arası Kuvvetler-7 Eğer farklı moleküller arası çekim kuvvetleri benzer moleküller arası kuvvetlerinden çok küçükse, bileşenler ayrı ayrı kalır ve heterojen karışım oluşur. Önemli bir çözünme olmaz. Su ile oktan ( benzinin bir bileşeni) karışımında, su molekülleri kuvvetli hidrojen bağları ile bir arada, kapalı yapıda tutulur. Apolar oktan molekülleri su moleküllerinin güçlü çekim kuvvetlerini yenemez ve iki sıvı birbiri içinde çözünmez. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Böylece bu kesimin başında sorduğumuz, suyun benzin içinde niçin çözünmediği sorusunu da yanıtlamış olduk.

87 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-1 Su molekülleri kristal yüzeyindeki iyonlara yaklaşır ve etrafını sarar. Su moleküllerinin negatif uçları pozitif iyonlara doğru, pozitif uçları ise negatif iyonlara doğru yönlenir. Eğer bu iyon- dipol çekim kuvvetleri kristaldeki iyonlar arası çekim kuvvetlerinden yeterince büyükse, çözünme olacaktır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

88 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-2 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

89 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-3 İyonun etrafının su molekülleri ile sarılmasına hidratlaşma denir. İyonlar hidratlaştığı zaman enerji açığa çıkar. Hidratlaşma enerjisinin büyüklüğü, iyonik kristalden iyonları ayırmak için gerekli enerjiden daha büyükse, iyonik katı suda çözünür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

90 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-4 İyonik katının çözünmesi olayını da üç basamaklı bir işlem gibi düşünebiliriz. Bir mol iyonik katının ayrı ayrı gaz iyonları haline gelmesi, ısı isteyen yani endotermik bir işlem olup, bu enerji, örgü enerjisinin negatif değerine eşittir. Daha sonraki iki basamak katyonların ve anyonların hidratlaşma basamaklarıdır ve enerji verirler. Çözeltinin entalpisi bu üç basamağın ∆H değerlerinin toplamına eşittir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

91 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-5 NaCl( k ) H 2 O Na + ( g ) + Cl - ( g ) ∆H 1 =(-NaCl örgü enerjisi) >0 Na + ( g ) H 2 O Na + ( aq ) ∆H 2 = ( Na + hidratlaşma enerjisi) <0 Cl - ( g ) H 2 O Cl - ( aq ) ∆H 3 = (Cl - hidratlaşma enerjisi)<0 NaCl( k ) H 2 O Na + ( aq ) + Cl - ( aq ) ∆H ç = ∆H 1 +∆H 2 +∆H 3 =5kj/mol C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

92 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-6 Sodyum klorürün suda çözünmesi endotermik bir olaydır. Bu olay endotermik olduğuna göre, NaCl suda niçin çözünür? Sistemin entalpisi arttığına göre çözünmemenin olması gerekmez mi? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

93 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-7 Bu olayın kendiliğinden meydana gelmesini sağlayan iki etmen vardır. Bunlardan biri entalpi diğeri entropidir. Entropi: Atom, iyon ve molekül gruplarının olabildiğince düzensiz bir şekilde dağılma eğilimlerinin bir ölçüsüdür. Başka bir deyişle bütün sistemler düzenli hale gelerek enerjilerini azaltmak ( entalpi azalması) isterken bir taraftan da en dağınık durumda bulunmak (entropi artması) isterler. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

94 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-8 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Katı bir madde sıvıda çözündüğünde veya bir sıvı başka bir sıvıda çözündüğünde moleküler düzensizlik arttığı için; Çözeltilerin entropileri daima pozitiftir.

95 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-9 Bir olay bu iki etmenin bileşkesi uygunsa kendiliğinden meydana gelir. NaCl( k ) ve H 2 O daki düzensizlik ile NaCl( aq ) deki düzensizlik karşılaştırıldığında NaCl( aq ) un daha düzensiz olduğu görülür. Yani NaCl( k ) ve H 2 O bir çözelti oluşturduklarında düzensizlik (entropi) artar. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

96 İyonik Çözeltilerin Oluşumu-10 Entropideki bu artış entalpideki +5kj/mol’luk artışı karşılayabildiği için katı sodyum klorür suda çözünür. Özetlersek; Bu üç aşamalı olay ekzotermik ise çözünmenin meydana gelmesini bekleriz. Yine çözünme olayı endotermik olduğu halde ∆H ç çok büyük değilse çözünme meydana gelir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

97 Çözelti Oluşumu ve Denge-1 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Bir çözücü ile çözünen karıştırıldığında ilk önce çözünme meydana gelir (a). Fakat hemen arkasında çökelme olayı başlar ve gittikçe artar (b). Çözünme ve çökelme hızları eşit olduğu zaman çözelti doygun hale gelir (c).

98 Çözelti Oluşumu ve Denge-2 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri İçinde bir miktar çözünmemiş madde içeren çözeltilere doygun çözeltiler denir.

99 Çözelti Oluşumu ve Denge -3 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

100 Çözelti Oluşumu ve Denge-4 Doygun çözeltide bulunması gerekenden daha az bir çözünen ile bir çözelti hazırlarsak, çözünenin hepsi çözünür ve bu çözelti doymamıştır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

101 Çözelti Oluşumu ve Denge-5 Diğer yandan belirli bir sıcaklıkta doygun bir çözelti hazırladığımızı ve sonra sıcaklığı, çözünürlüğün daha az olduğu bir değere getirdiğimizi ( genellikle sıcaklık düşürülür) varsa yalım. Bu durumda genellikle çözünenin fazlası çöker. Fakat bazen hiçbir çökelme olmaz ve çözeltide çözünmüş madde miktarı, o sıcaklıkta çözünmesi gerekenden fazla olur. İşte böyle çözeltilere aşırı doymuş çözeltiler denir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

102 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Çözünürlük Çözünürlüğü Etkileyen Faktörler BasınçSıcaklık Henry Kanunu Çözücünün Cinsi Çözünenin Cinsi Ortak İyon Etkisi

103 Hedef Kazanımlar  Çözünürlüğü öğrenme  Çözünürlüğe etki eden faktörleri öğrenme C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

104 Çözünürlük-1 Bir maddenin belli bir çözücünün belli bir miktarında, belli basınç ve sıcaklıkta çözünebilen en fazla miktarına o maddenin Çözünürlüğü denir. Her maddenin belli bir çözücüde çözünebileceği madde miktarı yani, denge noktası farklıdır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

105 Çözünürlük-2 Belli bir miktar çözücü ancak sınırlı miktarda madde çözebilir. Oda sıcaklığında 100 ml suya 20 g glikoz ilave edersek, hepsi çözünür. Fakat 300 g ilave edersek glikozun bir kısmı çözünmemiş olarak kalır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

106 Çözünürlük-3 Nitel bir sınıflama ile çözünürlüğü 1) Çözünmeyen, 2) Az çözünen 3) Çözünen olarak gruplandırmak mümkündür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

107 Çözünürlük-4 Bir madde 25 ⁰ C’da (oda sıcaklığında) 1 litre çözücüde 10 gram veya daha fazla çözünüyorsa çözünen madde, 1 gramın altında çözünüyorsa çözünmeyen madde, Bu iki değerin arasında çözünüyorsa az çözünen madde olarak tanımlamak mümkündür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

108 Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler Çözünen maddenin türü Çözücünün türü Sıcaklık Basınç Ortak iyon etkisi C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

109 Çözünen Maddenin Türü-1 Her maddenin çözücü-çözünen dengesine ulaşma noktası farklıdır. Örneğin çözünürlüğe etki eden diğer faktörler sabit tutulduğunda bir litre suda 3,8 mol yani 1311 gram şeker çözünürken aynı miktar suda 5,3 mol yani 310 gram NaCl çözünür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

110 Çözünen Maddenin Türü-2 Miktarlar gram olarak karşılaştırıldığında şekerin çözünürlüğünün sofra tuzundan fazla olduğu düşünülebilir. Ancak çözünürlüğün fazla olması demek daha fazla sayıda molekülün çözeltiye geçmesi demektir. Bu açıdan karşılaştırıldığında tuzun çözünürlüğünün şekerden daha fazla olduğu görülür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

111 Çözünen Maddenin Türü-3 Bu da beklenen bir olaydır. Çünkü sodyum klorür iyonik yapıdadır ve iyonların yarıçapları şeker moleküllerinden çok daha küçüktür. Dolayısıyla suyun daha fazla sayıda sodyum klorür molekülünü çözeltiye alması doğaldır C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

112 Çözücünün Türü-1 Çözücü ve çözünen maddelerin molekülleri birbirine ne kadar çok benzer ise çözünürlük o kadar yüksektir. Başka bir deyişle polar yapıdaki bir madde ancak polar çözücülerde, apolar bir madde ise ancak apolar çözücülerde çözünür. Kısaca söylemek gerekirse benzer benzeri çözer. Gerek çözücü gerekse çözünen moleküllerinin özellikleri iki uç özelikten ne kadar farklı ise, çözünürlük o ölçüde değişir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

113 Çözücünün Türü-2 Bazı çözücü molekülleri polarlık ve apolarlık özelliklerini birlikte gösterebilirler. Örneğin; Etil alkol böyle bir moleküldür. Molekülün karbon - hidrojen ve karbon - karbon bağları apolar, oksijen - hidrojen ve karbon - oksijen bağları ise polar özelliktedir. Bir başka deyişle molekülün bir ucu polar özellik, öteki ucu ise apolar özellik gösterir. Dolayısıyla etil alkol hem polar hem de apolar maddeler için iyi bir çözücüdür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

114 Sıcaklık-1 Sıcaklığın çözünürlüğe etkisini gazlar ve katılar için ayrı ayrı incelemek gerekir. Gazların sıvılardaki çözünürlükleri genellikle sıcaklık arttıkça azalır. Katıların sıvılardaki çözünürlüğü için ise kesin bir şey söylemek mümkün değildir. Çözünme olayının ekzotermik veya endotermik oluşuna bağlıdır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

115 Sıcaklık-2 Örneğin; Çözünen+ Su + Enerji Doygun çözelti şeklinde gerçekleşen çözünme olayı için sıcaklığın artması çözünürlüğü artırırken Çözünen + Su Doygun çözelti + Enerji şeklindeki bir çözünme olayında durum tam tersidir. Bu durum Le Chatelier ilkesine uygun bir sonuçtur. Çözünme olayındaki enerji etkisi (ister enerji veren isterse enerji alan yönde olsun) ne kadar büyük ise sıcaklıktan etkilenme o kadar belirgin olur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

116 Sıcaklık-3 Sıcaklığın Etkisi: Gazların çözücülerde çözünürlükleri üzerine sıcaklığın etkisi ile ilgili, kapsamlı bir genelleştirme yapamayız. Ama çoğu gazın sudaki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır. Bu durum balıkların niçin soğuk denizlerde yaşamayı tercih ettiklerini açıklar. Musluktan gelen su ılık bir odada bekletildiğinde meydana çıkan küçük kabarcıkların nedeni; kabarcıklar su daha soğukken çözünmüş olan havadan oluşur ve sıcaklık yükseldikçe çözeltiyi terk eder. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

117 Termal Kirlenme Endüstri işlemleri sırasında oluşan ve çevreye yayılan ısının çevreye yaptığı zararlı etkiyi ifade eder. Güç santrallerinden atılan ılık suda oksijen daha az çözünür. Ayrıca, sıcak suyun yoğunluğu düşük olduğu için, bu su nehirlerin yüzeyine çıkarak oksijenin absorpsiyonunu ve soğuk suya geçişini engeller. Bu yüzden, su canlılarını boğucu bir battaniye gibi davranır. Bunun sonucu olarak su canlıları özellikle balıklar ölebilir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

118 Sıcaklık-4 Gazların organik çözücülerdeki çözünürlükleri yüksek sıcaklıklarda daha fazladır. Soy gazların ise sudaki çözünme davranışları oldukça karmaşıktır. Bunların çözünürlükleri sıcaklık artıkça azalırsa da, belli bir sıcaklıkta minimuma indikten sonra, artmaya başlar. Örnek: Helyum, 1 atm basınçta, 35 ⁰ C’ de suda minumum çözünür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

119 Basınç-1 Yeni açılan bir kola şişesinden niçin gaz çıkışı olur ve bu gaz çıkışı bir süre sonra niçin durur? İşte bu soruların cevabını bu bölümde öğreneceğiz. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

120 Basınç-2 Basıncın sıvı ve katıların çözünürlüğüne önemli bir etkisi yoktur. Şüphesiz bir gazın başka bir gaz içindeki çözünürlüğü de basınca bağlı değildir. Gazların katı ve sıvılardaki çözünürlükleri ise basınçtan önemli ölçüde etkilenir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

121 Basınç-3 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

122 Basınç-4 Gazların sıvılarda çözünmesi sırasında, katıların sıvılarda çözünmesinde olduğu gibi denge vardır. Eğer sıvı üzerindeki gazın basıncı artırılırsa denge bozulur ve daha fazla gaz sıvıda çözünür. Böylece gazın sıvıdaki çözünürlüğü artmış olur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

123 Basınç-5 Gazların sıvılardaki çözünürlüğünün basınçla olan değişimi Henry Yasası ile ifade edilir. Bu yasaya göre gazların sıvılardaki çözünürlüğü, bu gazın sıvı üzerindeki kısmi basıncı ile doğru orantılıdır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

124 Basınç-6 Su ile tepkime veren gazların çözünürlüğü vermeyenlere oranla daha fazladır. Örneğin; Oksijen, hidrojen veya azotun sudaki çözünürlükleri amonyak, karbondioksit veya kükürt dioksitin sudaki çözünürlüklerinden daha azdır. Çünkü sonuncular suda bileşik oluştururlar. Bu tür gazların çözünürlüğü Henry yasasından sapma gösterir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

125 Basınç-7 Bir gazın bir sıvı içerisindeki çözünürlüğüne basıncın etkisi, sıcaklığın etkisinden çok daha fazladır. Henry Yasasına göre: bir gazın çözünürlüğü gaz basıncıyla doğru orantılı olarak artar. C= k. P gaz C= Bir gazın belli bir çözücüde, sabit bir sıcaklıkta çözünürlüğünü, P gaz = Gazın bu çözeltideki kısmi basıncını k= Orantı katsayısını verir C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

126 Basınç-8 Gazın bilinen bir sıcaklık ve basınçtaki çözünürlüğü yardımıyla orantı katsayısı hesaplanabilir. Örneğin azot gazının 0 ⁰ C ve 1.0 atm basınç altındaki çözünürlüğü ml/L olarak biliniyorsa orantı katsayısı; C= k. P gaz 23,54 mL/L = k. 1 atm k= 23,54 mL.atm/L olarak hesaplanır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

127 Basınç-9 N 2(g) 0 0 C ve 1,00 atm de sudaki çözünürlüğü 23,54 mL/L dir. Buna göre Henry yasası sabiti k, k= C/ Pgaz = 23,54 mL N 2 /L 1 atm Şimdi N 2(g) un çözünürlüğünü 100,0 mL N 2 /L artırdığımızı düşünelim. Bunu yapmak için ne yapmalıyız? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

128 Basınç-10 Henry yasasının pratik bir uygulaması hafif içkilerde görülür. Bu içeceklerde çözünen gaz karbondioksittir ve yüksek gaz basınçlarında soda da daha çok CO 2 çözünür. İçecek kapağını açtığımızda bir miktar gaz çıkışını fark ederiz. Basınç kalktığında çözünmüş CO 2 uzaklaşır ki, bu da köpürme şeklinde görülür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

129 Basınç-11 Dalgıçlar deniz altında, yanlarında hava tüpü taşımak zorundadırlar. Dalgıçlar su altında basınçlı havayı solumak durumunda kalırlar. Fakat yüksek basınçtaki hava, kanda ve vücut sıvılarında, normal basınçtakine göre daha fazla çözünür. Dalgıç yüzeye döndüğünde basınç ortadan kalkar ve çözünmüş fazla N 2 (g), küçük kabarcıklar oluşturur. Bu kabarcıklar eklem ve damarlarda şiddetli ağrıya neden olurlar ve sinir sistemini etkilerler. En önemlisi, bu kabarcıklar vurgun denen tam ya da kısmi felçlere ve hatta ölümlere neden olabilir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

130 Basınç-12 Bu tehlikeli durumdan kurtulmak için; Su altından yüzeye çok yavaş çıkmak Belli basınçlarda belli süreler geçirmek Basınç odalarında belli bir süre kalmak Dalma tüplerine helyum-oksijen karışımı doldurmak gerekir. Çünkü helyum kanda azottan daha az çözünür. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

131 Ortak iyon Etkisi Bir tuzun bileşenlerinden birisi çözeltide bulunuyorsa, o tuzun çözünürlüğü azalır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

132 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri Çözeltilerin Fiziksel Özellikleri Osmotik Basınç Kaynama Noktası Yükselmesi Buhar Basıncı Düşmesi Donma Noktası Alçalması

133 Hedef Kazanımlar  Koligatif özellikleri öğrenme C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

134 Buhar Basıncı Düşmesi-1 Tuzlu göllerde, buharlaşma hızının daha düşük olması, tuzun varlığının buhar basıncını düşürdüğünü gösterir. Aynı olayı laboratuarda da görebiliriz. Uçucu olmayan çözünen madde varlığında, çözücünün buhar basıncı düşer. Örneğin 40 ⁰ C’de saf suyun buhar basıncı 55 Torr iken 0,1 m NaCl (suda) çözeltisinin ki aynı sıcaklıkta sadece 44 Torr’dur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

135 Buhar Basıncı Düşmesi-2 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

136 Buhar Basıncı Düşmesi-3 Fransız bilim adamı François- Marie Raoult hayatının büyük bir bölümünü buhar basıncı ölçümü üzerine harcamıştır. Çözünenin etkisini şu şekilde özetlemiştir. Raoult Kanunu: Uçucu olmayan bir maddenin çözeltisi için, buhar basıncı, çözücünün mol kesri ile doğru orantılıdır. P saf = Saf çözücünün buhar basıncı X çözücü = Çözücünün mol kesri P = Çözeltideki çözücünün buhar basıncı C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri P = X çözücü. P saf

137 Raoult Kanunun Kullanılması Soru: 5,00 g glikozun ( C ₆ H ₁₂ O ₆ ) 100 g suda çözülmesi ile hazırlanan çözeltinin 90 ⁰ C’deki suyun buhar basıncını hesaplayınız? 90 ⁰ C’deki saf suyun buhar basıncı 524 Torr’dur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

138 Buhar Basıncı Düşmesi-4 Uçucu olmayan bir maddenin, çözücünün buhar basıncını neden düşürdüğünü anlamak için çözelti yüzeyindeki molekülleri düşünmeliyiz. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

139 Buhar Basıncı Düşmesi-5 Çözünen molekülleri yüzeyin bir kısmını bloke eder ve çözücü moleküllerinin çözeltiden kaçma hızlarını azaltır. Bununla beraber çözünen moleküllerinin çözücü moleküllerinin geri dönme hızı üstünde hiçbir etkisi yoktur. Çünkü dönen moleküller yüzeyin herhangi bir kısmına, orada çözünen molekülleri olsa bile tutunabilir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

140 Buhar Basıncı Düşmesi-6 Dengede buharlaşma hızı yoğunlaşma hızına eşit olur ve böylece kaçış hızının düşük olmasına karşılık yoğunlaşma hızı da düşüktür. Buhar basıncı bu nedenle saf çözücüdekinden daha düşüktür. Çünkü yüzeye daha az molekül çarpması daha düşük basınç demektir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

141 Buhar Basıncı Düşmesi-7 Saf çözücüye çözünen moleküllerin ilave edilmesi ( sağ taraf- portakal renkli) saf çözücü ile karşılaştırıldığında (sağ taraf) çözücü moleküllerin kaçış hızı azalır. Sonuç olarak ta çözeltinin buhar basıncı saf çözücünün buhar basıncına göre azalır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

142 Buhar Basıncı Düşmesi-8 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

143 Kaynama Noktası Yükselmesi-1 Uçucu olmayan maddeler, çözeltinin kaynama noktasını yükseltir. Kaynama noktası yükselmesi denilen bu özellik de koligatiftir ve buhar basıncı düşmesi ile açıklanır. Çözücünün çözeltideki buhar basıncı aynı sıcaklıkta saf çözücününkinden daha düşük olduğu için, kaynamayı başlatmak üzere, buhar basıncını atmosfer basıncına yükseltmek için, daha yüksek sıcaklık gereklidir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

144 Donma Noktası Alçalması-1 Çözücünün donma noktası alçalması, kaynama noktası yükselmesinden daha önemlidir. Örneğin Na + ve Cl - iyonlarınca zengin olan deniz suyu saf sudan 1 ⁰ C daha düşük sıcaklıkta donar. Kışları soğuk olan bölgelerde, yollara tuz serpilince buz oluşumunun gecikmesinin nedeni budur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

145 Donma Noktası Alçalması-2 Saf çözücünün donma noktasında, moleküllerin katıyı oluşturmak üzere birbirine tutunma ve sıvıya dönmek için katıyı terk etme hızları eşittir. Çözünen madde varlığında, çözünen tanecikleri işe karıştığı için, çözeltide katı yüzeyi ile daha az sayıda çözücü molekülü temas halindedir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

146 Donma Noktası Alçalması-3 Bunun sonucunda da, çözücü molekülleri yüzeye daha yavaş bağlanır. Böylece, moleküllerin katıyı terk etme hızı (saf çözücü) değişmez. Bu nedenle, saf çözücünün erime noktasında bile, katıdan dışa doğru moleküllerin net bir akışı vardır. Yani katı erir. Bu akış ancak sıcaklık düştüğünde düşer ve denge yeniden kurulur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

147 Elektrolit Olmayan Çözeltilerde Donma Noktası Alçalması ve Kaynama Noktası Yükselmesi-1 Donma noktasındaki azalma ve kaynama noktasındaki artışın büyüklüğü çözünenin mol kesrine bağlıdır. Seyreltik çözeltilerde çözünenin mol kesri ile molalite orantılı olduğundan; ∆T d = -K d x m ∆T k = K k x m eşitliği yazılabilir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

148 Elektrolit Olmayan Çözeltilerde Donma Noktası Alçalması ve Kaynama Noktası Yükselmesi-2 Bu eşitliklerdeki ∆T d, ∆T k sırasıyla donma noktası alçalması ve kaynama noktası yükselmesidir. m= çözünenin molalitesi K d ve K k ise orantı sabitleridir. Bunların değerlerini, 1m çözeltinin donma noktası alçalması ve kaynama noktası yükselmesi olarak düşünebiliriz. Pratikte 1 m’dan daha derişik çözeltiler için geçersizdir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

149 Donma Noktası Alçalmasından Mol Kütlesinin Tayini-1 Örnek: Nikotin tütün yapraklarından özütlenen bir sıvı olup 60 0 C’ ın altında, suda her oranda çözünür. a) C de donan bir sulu çözeltide nikotinin molalitesi nedir? b) Bu çözelti 48,92 g suda 1,921 g nikotinin çözünmesi ile hazırlanmışsa, nikotinin mol kütlesi ne olmalıdır? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

150 Donma Noktası Alçalmasından Mol Kütlesinin Tayini-2 Soru: 0,24 g kükürt 100 g karbon tetraklorüre ilave edildiğinde, çözeltinin donma noktası 0,28 ⁰ C düşer. Kükürdün mol kütlesi ve molekül formülü nedir? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

151 Uygulamalar-1 Otomobillerde en çok kullanılan antifriz etilen glikoldür, C 2 H 4 (OH) 2. Otomobilin soğutma sistemine, hava koşullarına bakılmaksızın etilen glikol- su konması yararlıdır. Etilen glikol kışın donmayı önlediği gibi, yazın da kaynamayı geciktirerek otomobil motorunu korur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

152 Uygulamalar-2 Genelde etilen glikol ile hazırlanan antifriz ( su + etilen glikol ) çözeltisinin donma noktası, saf suyunkinden daha düşüktür. Antifriz çözeltileri ideal sayılamayacak kadar derişik olduğu için, bu çözeltilerdeki donma noktası alçalması, hesapla bulunandan çok daha fazladır. Yani gerçek bir koligatif özellik örneği değildir. Antifrizin donma noktasının çok daha düşük olmasının daha iyi açıklaması etilen glikol ve su moleküllerinin çok kötü bir şekilde istiflenmesi ve bu yüzden rijit bir yapı oluşturamayışıdır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

153 Uygulamalar-3 Limon ve narenciye yetiştiricileri donma olayları ile karşılaşırlar ve sıcaklığın 0 ⁰ C’ın altına düşmesi halinde koruyucu önlem almaları gerekir. Meyvenin içindeki meyve suyunda çözünmüş maddeler donma noktasını bir veya iki derece düşürmeye yeterlidir. Üreticiler limonu portakaldan daha çok korumaları gerektiğini bilirler. Çünkü portakal de çözünen madde derişimi limondan daha yüksektir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

154 Uygulamalar-4 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

155 Osmoz-1 Şekilde uçucu olmayan bir maddenin iki sulu çözeltisi, aynı fanus altında görülmektedir. Eğri ok A dan buharlaşan suyun B de yoğunlaştığını belirtmektedir. Bunu yürüten kuvvet nedir? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri AB

156 Osmoz-2 Böyle bir olayın meydana gelebilmesi için A’nın üzerindeki kuvvetin B’nin üzerindeki kuvvetten daha büyük olması gerekir. Çözelti A çok seyreltiktir. Burada suyun mol kesri daha yüksektir. Suyun bu taşınması sizce ne kadar sürer? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

157 Osmoz-3 Çözelti A su kaybederek daha derişik ve çözelti B su alarak daha seyreltik olur. Suyun mol kesri iki çözeltide de aynı olunca H 2 O’nun geçişi durur. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

158 Osmoz-4 Uzun cam bir boru içine konan sulu şeker çözeltisi, yarı geçirgen bir zar vasıtasıyla, saf sudan ayrılmıştır. Su molekülleri zardan her iki tarafa da geçebilmektedir. Saf sudaki su derişimi, çözeltideki su derişiminden fazla olduğundan, saf sudan çözeltiye doğru net bir geçiş vardır. İşte bu geçişe osmoz denir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

159 Membranlar Membran yarı geçirgendir, yani sadece belli tür moleküller ya da iyonlar bundan geçebilir. Yarı geçirgen zarlar çok küçük delikler içeren domuz mesanesi, parşömen kağıdı veya sellofan maddeleridir. Delikler yalnız çözücü moleküllerinin geçmesine uygun olup, çözüneni geçirmez. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

160 Osmotik Basınç-1 Eğer şeker çözeltisine bir basınç uygulanırsa, su moleküllerinin saf suya doğru olan geçiş hızı artar ve dolayısı ile suyun çözeltiye net geçiş hızı azalır. Çözelti üzerine yeteri kadar büyük basınç uygulanırsa, suyun net geçişi sıfırlanabilir. İşte osmotik geçişi durdurmak için çözeltiye uygulanması gereken basınca osmotik basınç denir. Sulu çözelti ya da su dolu bir kolonun uygulayacağı basınca ise hidrostatik basınç denir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

161 Osmotik Basınç-2 Osmotik basınçta bir tanecik özelliğidir. Çünkü bu basıncın büyüklüğü yalnızca çözeltinin birim hacminde çözünmüş olan çözünenin tanecik sayısına bağlıdır. Yani çözünenin cinsine bağlı değildir. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

162 Osmotik Basınç-3 Os motik basınç hesaplamalarında; ∏.V= n.R.T ∏ = n. R.T = M.R.T V ∏ = osmotik basınç, R= gaz sabiti T= sıcaklık, M= molaritesi C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

163 Osmotik Basınç-4 Örnek: 2,12 g insan serumu albümünü içeren 75,00 mL lik bir sulu çözeltinin 37,0 ⁰ C’deki osmotik basıncı 5,25 mm Hg ise mol kütlesini hesaplayınız? C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

164 Osmotik Basınç-5 Osmoza en iyi örnek yaşayan organizmalarda görülür. Eğer kırmızı kan hücrelerini saf suya koyarsak, içlerine osmoz yoluyla su girer, hücreler genişler ve sonunda çatlar. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

165 Ters Osmoz-1 Yarı geçirgen zarın içindeki çözeltiye osmotik basınçtan daha büyük basınç uygulanır. Bu uygulanan basınç, çözücünün akışını ters yöne çevirip çözeltiden saf çözücüye akmasına neden olur. Ters osmoz içme ve sulama için deniz suyundan tuzların uzaklaştırılıp tatlı su elde etmek için kullanılır. C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

166 Ters Osmoz-2 C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri

167 Kaynaklar Petrucci, R.P., Harwood, W.S., and Herring, F.G., Genel Kimya, İlkeler ve Modern Uygulamalar, 14. Ünite: Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri, Çeviri Editörleri: Uyar T. ve Aksoy S., Palme Yayıncılık, Ankara, 8. Baskı, Atkins, P., and Jones, L., Temel Kimya: Moleküller, Maddeler ve Değişimler, 12. Ünite: Çözeltilerin Özellikleri, Çeviri Editörleri: Kılıç, E., Köseoğlu, F., Yılmaz, H., Bilim Yayıncılık, Ankara, Chang, R., Chemistry, Chapter 12: Physical Properties of Solutions, Sixth edition, C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri


"Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri C. TOSUN / Çözeltiler ve Fiziksel Özellikleri-20091 Çözeltiler Karışımlar Homojen Kolloidal ÇözünenÇözücü Heterojen." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları