ÇÖZELTİLER VE ÇÖZÜNÜRLÜK

ÇÖZELTİ VE TÜRLERİ Çözeltiler, fiziksel özellikleri her yerinde aynı olan homojen karışımlardır. Bir çözeltide en az iki bileşen vardır. *Çözelti içinde miktarı çok olan bileşene "çözücü", *miktarı az olan bileşene ise "çözünen" denir.

Çözücü ve çözünen; katı, sıvı veya gaz olabilir Çözücü ve çözünen; katı, sıvı veya gaz olabilir. Buna göre çeşitli çözeltiler hazırlanabilir. Diğer bir ifadeyle, katı,sıvı ve gaz bir maddenin katı, sıvı ve gaz bir madde içerisinde homojen olarak dağılmasıyla çözeltiler oluşur. Örneğin;

Çözücü Çözünen Örnek Çözelti Sıvı Sıvı Alkollü su (suda alkolün çözünmesi) Sıvı Katı Tuzlu su (suda tuz çözünmesi) Sıvı Gaz Amonyaklı su (suda amonyağın çözünmesi) Katı Sıvı Amalgam (gümüşte civanın çözünmesi) Katı Katı Pirinç (bakırda çinkonun çözünmesi) Katı Gaz Palladyumda hidrojenin çözünmesi Gaz Gaz Azotta oksijenin çözünmesi

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 çekimkuvvetlerinin, 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.

Genellikle çözünme olayı, çözücü ile çözünenin benzer yapıda olmaları ile gerçekleşir. Bu durum “benzer benzeri çözer” şeklinde ifade edilebilir. Dolayısıyla polar çözücüler polar maddeleri, polar olmayan çözücüler de polar olmayan maddeleri daha iyi çözer. Analitik kimyada genellikle sıvı-sıvı, katı-sıvı ve gaz sıvı çöz. Kullanılır.

ÇÖZÜNÜRLÜK Maddeler değişik ortamlarda farklı miktarlarda çözünür. Bu durumu ifade etmek üzere çözünürlük kavramı kullanılır. Herhangi bir sıcaklıkta, belirli bir hacimdeki çözücü içerisinde, belirli miktar madde çözünür. Ancak verilen belli bir miktar çözücüde çözünen madde miktarı için limit bir değer vardır. Bu limite gelmiş çözeltiye daha fazla çözünen eklenirse, maddenin fazlası çözünmeden kalacaktır. Böyle çözeltilere "doymuş çözeltiler" denir. Doymuş çözeltide çözünen madde miktarına da o maddenin o çözücüdeki "çözünürlüğü" denir.

Çözünürlük genellikle 100 mL (100 cm3) veya 100 g çözücüde çözünebilen maddenin gram cinsinden ağırlığı olarak verilir. Örneğin, NaCl'ün sudaki çözünürlüğü 20°C da 36 g/100 mL'dir. Bu ifadeden NaCl'ün verilen şartlarda 100 mL suda 36 g'dan daha fazla çözünmeyeceği anlaşılır.

Doygun hale gelmiş bu çözeltiye daha fazla NaCl ilave edildiği takdirde, ilave edilen NaCl çözeltide çözünmeden katı halde kalacaktır. Böyle bir çözeltide, katı madde ile o maddenin doygun çözeltisi temas halindedir ve aralarında bir dinamik denge söz konusudur. Bu denge çözünen moleküllerin hızının, çökelen moleküllerin hızına eşit olmasıyla sağlanır. Doymuş bir çözelti için verilen çözünürlük değerinden daha az miktarda madde bulunduran çözeltilere ise "doymamış çözeltiler" denir.

ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN ETMENLER Çözünürlük belirtilirken, sıcaklığın ve çözünmenin yer aldığı ortamın diğer şartlarının tanımlanması gerekir. Çoğunlukla çözeltiler normal atmosfer basıncında hazırlandığından, gazlar dışındaki maddelerin çözünürlükleri basınçtan söz etmeden verilir. Çünkü basınç değişimi, katıların sıvılardaki veya sıvıların sıvılardaki çözünürlüğünü etkilemez, fakat gazların sıvılardaki çözünürlüğünü etkiler ve gazların çözünürlükleri basıncın artması ile artar.

Katı ve sıvıların su içindeki çözünürlükleri genellikle sıcaklık ile artar, gazların çözünürlükleri ise sıcaklıkla azalır. Bu nedenle, çözünürlük ifade edilirken mutlaka hangi sıcaklıkta olduğunu belirtmek gerekir. Ayrıca gazların çözünürlüklerinde, basıncın etkisi büyük olduğundan basıncın da belirtilmesi gerekir. Maddelerin çözünürlüğü, çözücü ve çözünen maddelerin türüne göre değişir. Maddelerin çözünürlüğünü fiziksel ve kimyasal özellikleri etkiler. Bu özellikler polarlık, moleküller arası çekim kuvvetleri gibi özelliklerdir.

Çözünürlük Çarpımı Faz sayısı birden fazla olan dengelere heterojen denge denir. Bazı tuzların sudaki çözünürlükleri çok azdır. Böyle tuzların iyonları ile tuz arasında heterojen denge kurulur. Örneğin CaSO4 suda çok az çözünür. CaSO4(k) (Ca+2 ) (SO4-2) buradan Kçç= (Ca+2) (SO4-2) = (s).(s)=s2 yazarız. Kçç : Çözünürlük çarpımıdır.

Örnek : 100mL su 25oC de CaSO4 ile doyuruluyor. Elde edilen çözeltiden su tamamen uzaklaştırıldığı zaman 0,248 g CaSO4 elde edildiğine göre; CaSO4 ın 25 oC deki Kçç=? Bulunuz. ( Ca=40, S=32, O=16)

Çözüm : CaSO4 ın Molaritesini bulalım n/MA 0,248 g /136g/mol M = --------- = ----------------------- --- 0,018 M V 0,1 L (Ca+2 ) = s = 0,018 M (SO4)-2 = s = 0,018M CaSO4 (Ca+2 ) (SO4-2) Kçç= (Ca+2) (SO4-2) = (s).(s)=s2 Kçç = (0,018).(0,018) = 3,2.10-4 olur.

Örnek : Pb(OH)2’in belli bir sıcaklıktaki çözünürlük çarpımı 4x10-15’dir. Buna göre Pb(OH)2’in, saf sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız

Çözüm : Pb(OH)2’in çözünürlüğü “s” olsun. Pb(OH)2(k) Pb2+(suda) + 2OH-(suda) olduğuna göre; [Pb2+]=s ve [OH-]=2s olur. Çözünürlük çarpımı ifadesinden Kçç= [Pb2+][OH-]2 yazılır. Çözünürlükleri yerine yazılırsa; Kçç=(s)(2s)2 = 4s3 = 4x10-15 olduğundan s=1x10-5 bulunur.

Örnek : (PbI2) kurşun iyodürün; a) Çözünürlüğünü b) Her bir iyonun derişimini bulunuz. Kçç = 7,1.10-3

Çökme reaksiyonları Q ve Kçç arasındaki ilişkiye göre sistemin denge hali için yargıda bulunulabilir. Yani; Q = Kçç ise; çözünürlük dengesi kurulmuş demektir. Çözelti doygunluğa ulaşmıştır. Q < Kçç ise; çözelti doymamıştır ve çökme olmaz. Qçç = Kçç oluncaya kadar çözünme devam eder. Q > Kçç ise; iyonların derişimleri çarpımı büyük olduğundan aşırı doygunluk vardır. Q = Kçç oluncaya kadar çökme devam edecektir. Q: İyonların başlangıçtaki konsantrasyonları çarpımıdır.

Örnek Eşit hacimde 2x10-3 M Pb(NO3)2 ve 2x10-3M NaI karıştırılıyor. PbI2 çökeleği oluşur mu? (Kçç=7,1.10-9) Çözüm: Çözeltide Pb+2 ve I- iyonlarının konsantrasyonları yarıya düşer. (2x10-3 M) .(V) (Pb+2) = -------------------- = 1x10-3 M 2V (I- ) = ------------------ = 1x10-3 M Olarak bulunur. Q= (Pb+2).(I-)2= (1x10-3)(1x10-3 )2 Q= 1x10-9 Q Kçç olduğundan çökme olmaz

Örnek Soru 1) CaF2 ‘ün ; a)Saf sudaki b) 1x10-2M CaCl2 içindeki, c) 0,1 NaF çözeltisindeki, Çözünürlüklerini bulunuz. (Kçç=3,4x10-11) 2) PbCl2’ün 1M NaCl içindeki Çözünürlüğünü bulunuz. (Kçç=1,7x10-5)

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.

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.

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

MOL KESRİ

MOLARİTE

Sıvı içinde Sıvı Maddenin Çözünmesiyle Hazırlanan Molar Çözeltiler Çözünecek sıvı maddenin yoğunluk ve ağırlıkça yüzdesinin bilinmesi gerekir. Bu bilgiler ambalaj etiketi üzerinde belirtilir.

Örnek 1: Yoğunluğu 1.18 gr/ml olan ağırlıkça % 35’lik HCl çözeltisinden 2 M, 0.5 lt’lik HCl çözeltisi nasıl hazırlanır? (MA=36.5 gr/mol HCl) Çözüm: V(ml)=(36.5 / 1.18 x 0.35) x 2 x 0.5 = 88.37 ml orijinal şişedeki asitten alınıp hacmi deiyonize su ile 500 ml’ye tamamlanır.

Çözüm: 1.98 gr/ml x 0.98 (% 98) 1.9404 gr H2SO4 / ml Örnek 2: Yoğunluğu 1.98 gr/mL olan ve ağırlıkça % 98’lik H2SO4 çözeltisinin molaritesini bulunuz. (MA=98 gr/mol, H2SO4) Çözüm: 1.98 gr/ml x 0.98 (% 98) 1.9404 gr H2SO4 / ml M=n/V  M= (1.9404/98) / 0.001 M= 0.0198 / 0.001 = 19.8 M H2SO4

ÇÖZELTİLERİN SEYRELTİLMESİ

MOLALİTE

Normalite (N) Bir litre çözeltide çözünen maddenin eşdeğer- gram miktarını gösterir. Eyer 1L çözeltide bir eşdeğer-gram madde çözünmüş ise çözeltinin konsantrasyonu bir Normaldir denir ve derişim (N) ile ifade edilir. Çözünen madde miktarı/Eşd.Ağ Normalite(N) = -------------------------- -------------- Çözeltinin Hacmi(L)

Eşdeğer Ağırlık Çözünen maddenin MA Etkime(Tesir) Değerliği Normalite(N) = Molarite x Tesir Değerliği

Eşdeğer ağırlık ise maddenin molekül kütlesinin tesir değerliğine (t) oranıdır. Bir maddenin tesir değerliği reaksiyon esnasında ortama verdiği veya aldığı elektron sayısıdır.

Etkime(Tesir) Değerliği Asitler için; ortama verdiği H+ sayısı Bazlar için; yer değiştiren OH- sayısına Tuzlar için; anyon veya katyonların herhangi birinin toplam yük sayısına eşittir.

Örnekler H2SO4 2H+ + SO4 t=2 HCl H+ + Cl- t=1 H3PO4 3H+ + PO4-3 t=3 NaOH Na+ + OH- t=1 Ca(OH)2 Ca+2 + 2OH- t=2 NH3 +H2O NH4+ + OH- t=1 Na2SO4 2Na+ + SO4 t=2 Al2(SO4)3 2Al+3 + 3SO4-2 t=6

500 mL 2 N Ca(OH)2 çözeltisi nasıl hazırlanır? (MA= 74 g/mol Örnek 500 mL 2 N Ca(OH)2 çözeltisi nasıl hazırlanır? (MA= 74 g/mol Çözüm N=M x t ve Ca(OH)2’in TD=2 olduğuna göre; 2=M x 2  M=1 mol/L Ca(OH)2 M=n/L  1=n/0.5  n=0.5 mol Ca(OH)2 0.5= x / 74  x=37 gr Ca(OH)2 bir miktar deiyonize suda çözüldükten sonra son hacmi 500 ml’e tamamlanır.

Örnek 1)100 mL de 8,110 gram FeCl3 ün Normalitesini bulunuz? (Fe:56 Cl:35,5) 2) Litresinde 26,5 gram Na2CO3 ın; a) Molar deişimini b) Normal derişimini bulunuz.(Na:23 C:12 O:16) 3) 250 mL 1.5 N H2SO4 çözeltisi nasıl hazırlanır? (d=1.85 gr/ml, ağırlıkça % 98’lik ve MA=98 gr/mol)

ppm ve ppb

ÇÖZELTİLERİN BUHAR BASINCI