Tamponlar, Asit-Bazlar, ve Konsantrasyon türleri Prof. Dr. Yeşim Özarda

Asitler ve bazlar Günlük hayatımızda yer alan bazı asit ve bazlar

Asitler ve Bazlar Asitler proton vericisi (donör), bazlar proton alıcısı (akseptör) Sudaki çözeltilerine H + iyonu veren maddelere asit, OH- iyonu veren maddelere baz denir

İki proton verebilen asitler diprotik asit olarak tanımlanırlar İki proton verebilen asitler diprotik asit olarak tanımlanırlar. Örnek; okzalik asit

Konjuge asit ve baz Bir baz bir asitin protonunu kaybetmesiyle oluşuyorsa bu baza konjuge baz denir Bir asit bir bazın proton kazanmasıyla oluşuyorsa bu asite konjuge asit denir

Bir proton donörü ve ona uygun proton akseptörü, bir konjuge asit-baz çifti oluştururlar

Konjuge asit ve baz Bir asit ne kadar zayıf ise konjuge baz o denli kuvvetli olur Bir baz ne kadar kuvvetli ise konjuge asit o denli zayıf olur

Asit ve Bazların kuvveti Çözeltilerde tamamen iyonlaşarak tüm protonlarını veren asitler ‘kuvvetli asit’ Çözeltilerde kısmen iyonlaşarak protonlarının bir kısmını veren asitler ‘zayıf asit’

Hidroklorik asit, sülfürik asit,nitrik asit gibi kuvvetli asitler ile NaOH ve KOH gibi kuvvetli bazlar, seyreltik sulu çözeltilerde‘tamamen iyonize’ olurlar

pH, bir çözelti için bir karakteristiktir Bir çözeltinin pH’ı, çözeltideki H+ iyonları konsantrasyonunun eksi (-) logaritmasıdır. pH, bir çözelti için bir karakteristiktir

İyonizasyon/Disosiasyon sabiti (Ka)

Henderson – Hesselbach Denklemi -log [Ka] = - log [H+] - log [HA] [HA] -log [H+] = - log Ka - log [A-] pH = p Ka + log

pKa değeri küçük olan asit, kuvvetli olarak disosiye olur; kuvvetli asittir

25oC’de nötral bir çözeltinin pH’ı 7’dir (nötr) Bir çözeltinin pH’ı 7’den küçükse asidiktir Bir çözeltinin pH’ı 7’den büyükse alkali veya baziktir

Zayıf asidin pKa değerine eşit pH’da, zayıf asit ve bunun Zayıf asit ve bazlar, biyolojik sistemlerde bulunurlar; metabolizmada ve metabolizmanın düzenlenmesinde önemli rol oynarlar Zayıf asidin pKa değerine eşit pH’da, zayıf asit ve bunun konjuge bazı eşit konsantrasyonlarda bulunur Daha düşük pH’larda asit konsantrasyonu fazla Daha yüksek pH’larda ise asidin konjuge bazının

Nötralizasyon reaksiyonu Asitler bazlar ile reaksiyona girdiği zaman suyu ve su içinde çözünmüş iyonik bir bileşik (tuz) meydana getirirler HCl + NaOH H2O + NaCl Asit Baz Su Tuz

Zayıf asitlerin pKa değerleri titrasyon grafiği çizilerek bulunabilir; -Belirli volümdeki asit örneği, konsantrasyonu bilinen kuvvetli bir baz (genellikle NaOH) çözeltisi ile titre edilir -NaOH, bir indikatör boya veya bir pH metre ile nötralizasyon sağlandığı anlaşılıncaya kadar, aside yavaş yavaş ilave edilir

Asidin belirli bir volümüne belirli miktarlarda NaOH eklendikçe pH ölçümü yapılır, eklenen NaOH miktarlarına karşılık pH değerlerinin grafiği çizilir

Tampon çözeltiler Zayıf bir asit (proton donörü) ve onun konjuge bazını (proton akseptörü) eşit miktarlarda içeren karışımlar tampon sistemi [A-] = [HA] pH = p Ka

Tamponlar, asit (H+) veya baz (OH) eklendiğinde pH değişikliklerine karşı koyma eğiliminde olan, çok az pH değişikliği gösteren sulu sistemlerdir

Bir tampon sisteminin tamponlama özelliği, iki geri dönüşümlü (reversibl) reaksiyonun sonucudur

İnsan vücudundaki kan plazmasının pH değeri 7. 4 (7. 35-7 İnsan vücudundaki kan plazmasının pH değeri 7.4 (7.35-7.45) civarındadır. Bu değer 7.0 den aşağıya veya 7.8 den yukarı çıkarsa insan sağlığı için tehlikeli sonuçlar ortaya çıkabilir Kan plazmasının temel tampon sistemi bikarbonat/karbonik asit sistemidir

pH, zayıf asit ile onun konjuge bazının bir karışımının tamponlama etkisi ve zayıf asidin pKa’sı arasındaki kantitatif ilişki, Henderson-Hasselbalch denklemi - konjuge

Henderson-Hasselbalch denklemi, verilen bir pH aralığında proton donör ve proton akseptörünün molar oranlarından, herhangi bir asidin pKa değerini hesaplamak için; Örnek; laktik asit konsantrasyonunun 0,010 M ve konjuge bazı (laktat) konsantrasyonunun 0,087 M olduğu laktat tamponunun pH’ı 4,80 ise laktik asidin pKa değeri?

Henderson-Hasselbalch denklemi, herhangi bir pH’da proton donör ve proton akseptörün molar oranını hesaplamak için; Örnek; asetik asidin pKa değeri 4,76 olduğuna göre asetik asit ve konjuge bazından (asetat) ve pH’ı 5,30 olan asetat tamponu hazırlamak için gerekli asetat ve asetik asidin molar konsantrasyon oranı?

AMFOTER MADDELER Hem proton vericisi (donör), hem proton alıcısı (akseptör) olan maddelere amfoter maddeler denir

Amfolitler Hem asitlerle, hem de bazlarla tuz oluşturabilen maddelere amfolitler veya amfoter elektrolitler denir

Amfolitler, amfolitin izoelektrik noktası denen bir pH ortamında, eşit sayıda negatif () ve pozitif (+) yük içerirler (H+A); -İzoelektrik noktadan düşük pH ortamında (asit ortam), katyon (pozitif yüklü iyon; H+2A) halinde bulunurlar -İzoelektrik noktadan yüksek pH ortamında (bazik ortam) ise anyon (negatif yüklü iyon; A) halinde bulunurlar

İndikatörler Sulu çözeltide ortamın H+ iyonu konsantrasyonuna (pH’ına) göre renk değiştiren maddelerdir İndikatörler, genellikle amfoter maddelerdir

Bazik ortamda Asit ortamda

Phenolphthalein Methylorange

İndikatörün renk değiştirdiği noktaya dönüm noktası denir

Sulu çözeltilerin pH’ı, genellikle bir amfolit olan ve ortamın H+ iyonu konsantrasyonuna (pH) göre renk değiştiren indikatör boyalar yardımıyla ölçülebilir. Bu yöntemlere kolorimetrik yöntemler denir

pH metre denen aletlerde elektrottan çıkan sinyal, şiddetlendirilir ve pH’ı bilinen bir çözelti tarafından oluşturulan sinyal ile karşılaştırılır

Sulu çözeltilerin pH’ı, elektrometrik yöntemler olarak adlandırılan, iki elektrot arasındaki potansiyel farkının bir galvanometre ile ölçülmesi esasına dayanan yöntemlerle daha hassas olarak ölçülebilir

ÇÖZELTİ ÇÖZELTİ Çözücü (solvent) denen dağıtıcı faz ile bir veya birçok dağıtmış fazdan; çözünen (solut) kurulan sıvı örnek durum çözelti (solusyon) olarak tanımlanır

Konsantrasyon Bir çözeltinin konsantrasyonu, çözeltinin belirli bir volümü içinde çözünmüş olan madde (substrat) miktarıdır

Çözünen Madde Miktarına göre Çözeltiler; Seyreltik (Dilüe) çözeltiler: çözünmüş madde miktarının az olduğu çözeltilerdir (konsantrasyonu düşük çözeltiler) Derişik (Konsantre) çözeltiler: çözünmüş madde miktarının fazla olduğu çözeltilerdir (konsantrasyonu yüksek çözeltiler) Doymuş (satüre) çözeltiler: çözünmüş madde miktarının maksimum olduğu çözeltilerdir

Çözeltilerin Seyreltilmesi Konsantre bir çözeltiden dilüe bir çözelti hazırlanmasına seyreltme denir 1:10’luk seyreltme yapılırken konsantre çözeltiden 1 birim alınarak toplam hacim olan 10 birime tamamlanır Seri seyreltmeler, içerisinde çözünen madde miktarının gittikçe azaldığı bir seri seyreltmelerdir

Çözelti konsantrasyonları Kullanılan bazı ifadeler; -Yüzde (%) -Molarite (M) -Molalite (m) -Normalite (N)

Yüzdeler %w/v (ağırlık/hacim) %w/w (ağırlık/ağırlık) %v/v (hacim/hacim)

% w/v konsantrasyon %w/v , genellikle g/dL (g/100 mL)’ye karşılık gelir Çözelti konsantrasyonu % 5 w/v; 5 gr çözünen 100 mL çözeltide

% w/w konsantrasyon %w/w, genellikle g/g’a karşılık gelir. Çözelti konsantrasyonu % 5 w/w; 5 gr çözünen 100 gr çözeltide

% v/v konsantrasyon %v/v, genellikle mL/mL’ye karşılık gelir. Hem çözücünün, hem de çözünenin sıvı olduğu çözeltileri ifade etmek için kullanılır. Çözelti konsantrasyonu % 70 v/v; 70 mL çözünen 100 mL çözeltide

Molarite (M) 1 L çözeltideki mol sayısıdır. Ölçüm birimi mol/L 5 M çözelti; çözeltinin 1 litresinde 5 mol çözünen bulunur

Molalite (m) 1000g çözeltideki mol sayısıdır. 1 molal çözelti;1000 gr çözücüde 1 mol çözünen bulunur Klinik laboratuvarlarda kullanılan çözeltiler sulu çözeltiler olduğu için molalite ile molarite arasında bir fark yoktur

Normalite (N) 1 L çözeltideki ekivalan ağırlık sayısıdır. Ölçüm birimi Eq/L’dir. 2 N çözelti; çözeltinin 1 litresinde 2 Eq çözünen bulunur

SU Hem katı hem de sıvı halde iken, birbirine hidrojen köprüsü bağlarıyla bağlanma yeteneğindedir; Su molekülleri, dipol karakterdedir

SU Polar biyomoleküller su içerisinde rahatça çözünürler Polar olmayan biyomoleküller su içerisinde zayıf çözünürler. Yağlar ve bunlara bağlı yapılar suda hem çözünmezler, hem de suyla etkileşimden kaçınırlar

Suyun iyonizasyonu Hidronyum ve hidroksil iyonlarına ayrışır; Sulu çözeltilerde, saf suda olduğu gibi H+ ile OH konsantrasyonları eşit olduğunda, çözeltinin nötral pH’ da olduğu ifade edilir Nötral pH’da H+ ile OH’nin konsantrasyonu birbirine eşit ve 10-7M’dır