ÇÖZELTİLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ 9.HAFTA ÇÖZELTİLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

İki veya daha fazla maddenin homojen karışımına çözelti adı verilir. Az miktarda olan madde veya meddelere çözünen; çok miktarda olan maddeye ise çözücü adı verilir.

Suda NaCl çözeltisi NaCl(aq)=katı+sıvı Hava=gaz+gaz Pd içinde H2(g)=gaz+katı Etanol-su=sıvı+sıvı Gazlı içecekler=gaz+sıvı

Alaşım=katı+katı Lehim=Sn+Pb Prinç=Zn+Cu

Bir çözücünün belirli bir sıcaklıkta çözebildiği en yüksek miktarda çözünen içeren çözeltilere doymuş çözelti adı verilir. Çözücünün belirli bir sıcaklıkta çözebildiği max. miktardaki çözünenden daha azını içeren çözeltilere doymamış çözelti adı verilir. Bir çözelti belirli bir sıcaklıkta çözülebilen max. miktardan daha fazla çözünen içeriyorsa bu çözelti de aşırı doymuş çözelti olarak adlandırılır. Sodyum asetatın aşırı doymuş çözeltisine bir çekirdek kristal Eklendiğinde bu çekirdek etrafında hızla kristallenme başlar.

ÇÖZÜNME OLGUSU Çözücü ve çözünenin birbiri içinde homojen olarak karışması ile çözünme olayı gerçekleşir. Çözünme, moleküller arasındaki çekim kuvvetine dayanır. Bir çözücünün bir maddeyi çözebilmesi için; çözücü ile çözünen molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin, çözücü ve çözünenin kendi molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden daha büyük olması gerekir.

Örneğin şekerin suda çözünmesi; şeker ile su molekülleri arasındaki çekim kuvvetinin, şeker moleküllerinin kendi arasındaki çekim kuvvetinden daha büyük olmasındandır. Şeker, suda iyonlarına ayrışmadan moleküler halde çözünür.

Çözünme olayında üç tür etkileşim rol oynar: çözücü-çözücü çözünen-çözünen çözücü-çözünen DHçözünme = DH1 + DH2 + DH3

SIMILLIA SIMILIBUS SOLVUNTUR (Benzer benzeri çözer) Benzer moleküllerarası kuvvetlere sahip olan iki madde birbiri içinde kolayca çözünür. non-polar moleküler non-polar çözücülerde CCl4 , C6H6 de polar moleküller polar çözücülerde C2H5OH , H2O de İyonik bileşikler polar çözücülerde NaCl , H2O veya NH3 de

Çözünme artan sıcaklıkla artar, azalan sıcaklıla azalır Sıcaklık ve Çözünme Sıcaklığın fonk. Olarak çözünme Çözünme artan sıcaklıkla artar, azalan sıcaklıla azalır

Çözünme genellikle artan sıcaklıkla azalır. O2 gazının sıcaklığa bağlı çözünmesi Çözünme genellikle artan sıcaklıkla azalır.

DERİŞİM Belirli bir miktar çözelti veya çözücü içerisinde çözünen madde miktarına DERİŞİM (KONSATRASYON) denir. 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 Bu derişim birimi değişik anlamlarda kullanıldığından; ağırlık, hacim veya ağırlık-hacim gibi terimlerle açıkça belirtilmesi gerekir. Ağırlık esasına göre verilen yüzde çözeltiler: 100 Ağırlık birimi çözeltide kaç ağırlık birimi çözünen olduğunu gösterir. Aşağıdaki eşitlik ile Ağırlık yüzdesi = Çözünenin ağırlığı x 100 Çözeltinin ağırlığı şeklinde ifade edilebilir. Örneğin %20'lik NaCl çözeltisi demek 100 ağırlık birimi çözeltide (g, kg, mg, ton vb. olabilir) 20 ağırlık birimi NaCl var demektir. Böyle bir çözelti 20 g NaCl'in 80 g saf suda çözünmesiyle hazırlanabilir.

şeklinde ifade edilebilir. Hacim esasına göre verilen yüzde çözeltiler: 100 Hacim birimi (mL, L, m3, vb.olabilir) çözeltide kaç hacim birimi çözünen olduğunu gösterir. Aşağıdaki eşitlik ile çözünenin hacmi çözeltinin hacmi Hacim yüzdesi = x 100 şeklinde ifade edilebilir. Örneğin 30 mL hacmindeki bir maddeyi, uygun bir çözücüde çözerek çözelti hacminin tam 100 mL'ye tamamlanmasıyla %30'luk bir çözelti hazırlanmış olur.

Ağırlık-hacim esasına göre verilen yüzde çözeltiler: 100 Hacim birimi çözeltide kaç ağırlık birimi çözünen olduğunu gösterir. Aşağıdaki eşitlik ile Ağırlık-hacim yüzdesi = çözünenin ağırlığı x 100 çözeltinin hacmi Katı maddenin sudaki çözeltileri için bu derişim ifadesi kullanılır. Örneğin %10'luk bir NaCl çözeltisi demek, 100 mL çözeltide 10 gram NaCl var demektir.

MOL KESRİ(mol fraksiyonu)

Örnek: 2,8 g azot ve 0,8 g oksijen içeren bir gaz karışımındaki azot ve oksijenin mol kesrini hesaplayınız. Çözüm:

MOLARİTE

Örnek: 36,9 gram sukroz C12H22O11, yeteri kadar suda çözülmüş ve çözeltinin hacmi 0,473 litre olacak şekilde su ile tamamlanmıştır. Sukrozun bu çözeltideki molaritesini hesaplayınız.(C=12, H=1, O=16) 36,9 g sukroz 0,473 L çözelti 1 mol sukroz 342,3 g sukroz 0,228 mol sukroz L çözelti Molarite = X = = 0,228 M nsukroz=36.9/342.3=0.108 M=0.108/0.473=0,228

Normalite (N) (L) Tesir Değerliği (TD): Asitlerin ortama verdiği H+ iyonu sayısı, bazların ortama verdiği OH-iyonu sayısı, tuzların ise ortama verdiği veya aldığı elektron sayısına tesir değerliği denir. 

Örneğin H2SO4 için bu değer 2’dir Örneğin H2SO4 için bu değer 2’dir. Çünkü sülfürik asit 2 tane H+ iyonunu sulu çözeltisine verebilir. NaOH, HNO3, HCl için bu değer 1’dir.

■ Nötralleşme reaksiyonlarında; eşdeğer gram sayısı , formül ağırlığının - asitlerde aktarılan H+ iyonu sayısına bazlarda aktarılan OH- iyonu sayısına bölünmesiyle bulunur. Örneğin, HCl, HNO3, CH3 COOH gibi tek H+ iyonu içeren asitlerle NaOH, KOH gibi tek OH- iyonu içeren bazlarda, eşdeğer gram sayısı formül ağırlığına eşittir. ■ Yükseltgenme indirgenme reaksiyonlarında ise eşdeğer gram sayısı , formül ağırlığının reaksiyonda aktarılan elektron sayısına bölünmesiyle bulunur. Örneğin, MnO4- + 3e- + 2 H2O MnO2 + 4OH- Reaksiyonunda MnO4 içindeki manganın değerliği +7'den, MnO2 içinde +4'e indirgendiği için aktarılan elektron sayısı 3'tür. Bu reaksiyona göre MnO4 'in ekivalen ağırlığı, formül ağırlığının üçe bölünmesiyle bulunur. ■ Tuz oluşturan reaksiyonlarda eşdeğer gram sayısı , formül ağırlığının - tuzun bir cins iyonunun toplam yük sayısına bölünmesiyle bulunur. Örneğin NaCl, AgNO3 gibi tuzlarda tesir değerliği formül ağırlığına eşittir. BaCl2, MgSO4 gibi tuzlarda ise, tesir değerliği formül ağırlığının yarısına eşittir.

Örnek: 0,1 litre çözeltide 4,9 g H2SO4 bulunuyorsa bu çözeltinin normalitesini ve molaritesini hesaplayınız. eşdeğer gram sayısı = H2SO4 'ün ağırlığı H2SO4 'ün tesir değeri eşdeğer gram sayısı = 98 2 49 N= 4,9 / 0.1 =1 49 0,05 mol 0,1 L M=n/V  M= 0,5 M

MOLALİTE

Molarite (M) M = Çözünenin mol sayısı Hacim (l) çözelti Molalite (m) m = Çözünenin mol sayısı Kütle (kg) çözücü

ÖRNEK: Yoğunluğu 0,927 g/mL olan 5,86 M etanol (C2H5OH, MA = 46 g/mol) çözeltisinin molalitesini hesaplayınız m = Çözünenin mol sayısı Çözücü kütlesi (kg) M = Çözünenin mol sayısı Çözelti Hacmi (l) 1 L çözelti için: 5,86 mol etanol = 270 g (5,86 x 46) dır.(çözünen) 927 g çözelti (1000 mL x 0.927 g/mL) d=m/V 0,927=m/1000 çözücünün kütlesi = çözeltinin kütlesi – çözünenin kütlesi = 927 g – 270 g = 657 g = 0.657 kg m = Çözünenin mol sayısı Çözücü kütlesi (kg) = 5.86 mol C2H5OH 0,657 kg çözücü = 8.92 m

katı ve gazların çözünürlüğü sıcaklıkla nasıl değişir Katıların çözünürlüğünü artırır Gazların çözünürlüğünü azaltır. Basıncın Etkisi  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.

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. Gazların sıvılardaki çözünürlüğünün basınçla değişimi HENRY YASASI Bir gazın çözünürlüğü gaz basıncıyla doğru orantılı olarak değişir. Buna Henry yasası denir C=k × Pgaz şeklinde ifade edilir. Burada,  C=gazın belli çözücüde sabit sıcaklıktaki çözünürlüğü Pgaz=gazın bu çözeltideki kısmi basıncı K=orantı katsayısıolarak ifade edilir. Bu yasaya göre gazların sıvılardaki çözünürlüğü, bu gazın sıvı üzerindeki kısmi basıncı ile doğru orantılıdır.

Buhar-basıncı azalması

Kaynama-noktası Yükselmesi DTb = Tb – T b T b saf çözücünün kaynama noktası T b çözeltinin kaynama noktasıdır ve her zaman için DTb > 0 Tb > T b DTb = Kb m m molalite Kb verilen bir çözücü için molal kaynama noktası yükselmesi sabiti (0C/m)

Donma-noktası Düşüşü DTf = T f – Tf T f > Tf DTf > 0 DTf = Kf m T f saf çözücünün donma noktası T f çözeltinin donma noktası T f > Tf DTf > 0 DTf = Kf m m çözeltinin molalitesi Kf verilen çözücü için molal donma noktası düşüşü sabiti (0C/m)

DTf = Kf m Kf su = 1.86 0C/m DTf = Kf m = 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C ÖRNEK: 478 g etilen glikol (MA 62,01 g/mol) içeren 3202 g of suyun donma noktasını bulunuz. DTf = Kf m Kf su = 1.86 0C/m = 3,202 kg çözücü (Su) 478 g x 1 mol 62,01 g m = Çözünenin mol sayısı Çözücü kütlesi (kg) = 2.41 m DTf = Kf m = 1.86 0C/m x 2.41 m = 4.48 0C DTf = T f – Tf Tf = T f – DTf = 0.00 0C – 4.48 0C = -4.48 0C

Osmotik Basınç (p) Ozmoz çözücü moleküllerinin gözenekli bir membrandan seyreltik çözeltiden derişik çözeltiye doğru seçimli olarak geçişidir. Yarı geçirgen membran çözücü moleküllerinin geçişine izin verirken çözünenin moleküllerini engeller. Ozmotik basınç (p) ozmozu durdurmak için gereken basınçtır.

Ozmotik Basınç (p) p = MRT High P Low P M çözeltinin Molaritesi R gaz sabiti T sıcaklık (K)

Kolloid bir maddenin yayıcı ortam olan diğer bir madde içerisinde partiküller halinde dağılmasıyla oluşur. Partiküller süspande olacak kadar küçük ışığı yayacak kadar büyük olmalıdır. (Tyndall etkisi). Kolloid vs. çözelti kollodial partikülleri çözünen moleküllerinden daha büyüktür. kollodial süspansyon homojen bir çözelti değildir