Çözeltiler Ve Konsantrasyon Hesabı Dr. Sedat TÜRE

SU Su, bir inorganik maddedir.

Su, H2O molekül yapısındadır.

Su molekülünün oksijen tarafı elektronlardan zengindir ve lokal bir negatif () yüklü bölge oluşturur; hidrojen tarafı da elektronlardan fakirdir ve lokal bir pozitif (+) yüklü bölge oluşturur.

Su molekülleri, dipol karakterdedirler.

Su molekülleri, hem katı halde hem de sıvı halde iken, birbirlerine hidrojen köprüsü bağlarla bağlanma yeteneğindedirler.

Su moleküllerinin buzda %100’ü, oda sıcaklığındaki suda %70’i, 100oC’deki suda %50’si hidrojen bağlarıyla art arda birbirlerine bağlanmışlardır.

Su, polar bir çözücüdür (solvent).

Su içindeki katyonlar su molekülünün negatif yük merkezini çekerler; anyonlar da su molekülünün pozitif yük merkezini çekerler.

Polar biyomoleküller su içerisinde rahatça çözünürler (hidrofilik-suyu seven-)

Nonpolar biyomoleküller su içerisinde zayıf çözünürler ki suda çözünmeyen ve suyla etkileşimden kaçınan maddeler hidrofobik-su sevmez- olarak tanımlanırlar.

Polar ve nonpolar bölgeleri aynı zamanda bulunduran yapılara amfipatik yapılar denir.

Amfipatik yapılar, suda misel, çift tabaka, vezikül oluştururlar.

Su ortamında bulunan bir çözünen partikül, kendi varlığı ile çevresini saran su moleküllerini etkiler. Bu etkiler, su molekülünün partiküle yakınlığına-uzaklığına göre farklıdır.

ÇÖZELTİLER Çözücü (solvent) denen dağıtıcı bir faz ile bir veya birçok dağıtılmış fazdan (çözünen, solüt) kurulan sıvı bir örnek durum çözelti (solüsyon) olarak tanımlanır.

Partiküllerin yapısına göre çözeltiler: 1) Monodispers çözeltide parçacıkların boyutu aynıdır. Polidispers çözeltide parçacıkların boyutu farklıdır ve analitik tekniklerle ayrılabilirler. 2) Moleküler çözeltiler (gerçek çözeltiler) çözünenlerin mol kütlesi 10000’in altında iyon ve moleküllerden kurulmuş çözeltilerdir. Makromoleküler çözeltiler çözünenleri büyük moleküllü olanlardır. 3) Misel çözeltiler çözünenleri hacimli parçacıklardan veya moleküllerin yığışmasından (agregasyon) kurulur.

Makromoleküler çözeltiler ve misel çözeltilere kolloidal çözeltiler veya sol denir.

Ortam sıcaklığında suyla çalkalamakla bazı yapılar bir çözelti oluşturmazlar; çabuk çöken, dayanıksız, heterojen ve süspansiyon denen bir durumu yaparlar.

Peltemsi bir şekil alan ve katı maddelerin bir çok özelliklerine sahip olan kolloidal sisteme jel denir

Çözünen madde konsantrasyonuna göre çözeltiler: 1) Dilüe çözeltiler (seyreltik çözeltiler) 2) Konsantre çözeltiler (derişik çözeltiler) 3) Doymuş çözeltiler (satüre çözeltiler)

Dilüe çözeltiler (seyreltik çözeltiler), çözünmüş madde miktarının az olduğu çözeltilerdir (konsantrasyonu düşük çözeltiler)

Konsantre çözeltiler (derişik çözeltiler), çözünmüş madde miktarının fazla olduğu çözeltilerdir (konsantrasyonu yüksek çözeltiler)

Doymuş çözeltiler (satüre çözeltiler), çözünmüş madde miktarının maksimum olduğu çözeltilerdir

Çözelti konsantrasyonları Bir çözeltinin konsantrasyonu, çözeltinin belirli bir volümü içinde çözünmüş olan madde (substrat) miktarıdır.

-Yüzde (% ) -Molarite (M) -Molalite (m) -Normalite (N) çözelti konsantrasyonlarını anlatmak için kullanılan ifadelerdir.

Yüzde (%) konsantrasyonlar

Çözeltinin konsantrasyonu %8w/w deyince, 8 g çözünenin 100 g çözeltide bulunduğu anlaşılır.

Çözeltinin konsantrasyonu %70v/v deyince, 70 mL çözünenin 100 mL çözeltide bulunduğu anlaşılır. Hem çözücünün hem çözünenin sıvı olduğu çözelti konsantrasyonunu ifade etmek için kullanılır.

%15’lik 500 mL etanol çözeltisi hazırlamak için: 0,15x500=75 mL etanol 500 mL’lik balon jojede total volüm 500 mL olacak şekilde distile su ile karıştırılır. H2SO4 gibi asitlerin çözünmeleri sırasında açığa çıkan fazla miktarda ısı balonun aşırı ısınma ile çatlamasına neden olabilir. Bu durumda soğutmak amacıyla balonun dışı, akan çeşme suyu altında tutulmalı, fakat bu sırada balonun içine çeşme suyu kaçmamasına dikkat etmelidir. Ayrıca asit üzerine su eklenmemelidir. Asit sulandırmalarında daima su üzerine asit eklemelidir.

%w/v, genellikle g/dL (g/100mL)’ye karşılık gelir. Çözeltinin konsantrasyonu %8w/v deyince, 8 g çözünenin 100 mL çözeltide bulunduğu anlaşılır. %8= 8g/100mL= 8g/dL=80g/L =8000mg/100mL=8000mg/dL=80000mg/L

%20’lik 250 mL üre çözeltisi hazırlamak için: -0,20x250=50 g üre 250 mL’lik balon jojeye konur. -önce bu miktar üre çözünecek kadar distile su eklenerek bilekten seri hareketlerle çalkalanarak çözünme sağlanır. -sonra total hacim distile su ile 250 mL’ye tamamlanır. KOH ve NaOH gibi bazların çözünmeleri sırasında açığa çıkan fazla miktarda ısı balonun aşırı ısınma ile çatlamasına neden olabilir. Bu durumda soğutmak amacıyla balonun dışı, akan çeşme suyu altında tutulmalı; fakat bu sırada balonun içine çeşme suyu kaçmamasına dikkat etmelidir.

Molarite (M) Molarite, 1 L çözeltideki mol sayısıdır. Molaritenin ölçüm birimi mol/litre ve sembolü M’dir. 1 M çözelti deyince çözeltinin 1 litresinde 1 mol çözünen bulunduğu anlaşılır. 1 M=1 mol/L=1000 mM=1000000 M 1 mM=1 mmol/L= 0,001 M 1M=1 µmol/L= 0,001 mM

1 mol glukoz=180 g glukoz. 180 g glukoz=1 mol glukoz 1 mol NaCl=58,5 g NaCl 58,5 g NaCl=1 mol NaCl 1mol CaCl2=111 g CaCl2 111 g CaCl2=1 mol CaCl2

1 L 0,1 M’lık CuSO4 (molekül ağırlığı 160) çözeltisi için 1x0,1x250=25 gram CuSO4·5H2O gerekir. 25 g CuSO4·5H2O= 16 g CuSO4= 0,1 mol CuSO4

Dansitesi 1,19 olan % 38’lik konsantre HCl’den (HCl’nin molekül ağırlığı 36,46) 500 mL 2M’lık HCl çözeltisinin, hazırlamak için: gerekir

Molalite (m) Ağırlık/ağırlık ölçümüdür. 1 molal çözelti deyince 1000 g (1 kg) çözücüde 1 mol çözünen çözündüğü anlaşılır. 1 molal=1000 mmolal 1 mmolal=0,001 molal

Molalite, sıcaklık değişimine bağımlı değildir. Konsantrasyon birimi olarak molariteye oranla daha duyarlıdır. Buna rağmen klinik laboratuvarlarda kullanımı yaygın değildir. Klinik laboratuvarlarda kullanılan çözeltiler sulu çözeltiler olduklarından molalite ile molarite arasında pek büyük fark yoktur.

Normalite (N) Normalite, 1 L çözeltideki ekivalan ağırlık sayısıdır. Normalitenin ölçüm birimi Eq/litre ve sembolü N’dir. 1 N çözelti deyince çözeltinin 1 litresinde 1 Eq (1000 mEq) çözünen bulunduğu anlaşılır. 1 N=1 Eq/L=1000 mEq/L=1000000 Eq/L 1 mN=0,001 N=1000 N=1 mEq/L

3,2=3xmmol mmol= 3,2/3= 1,0666….. 1,0666….. mM

500 mL 2,5 N’lik NaOH (molekül ağırlığı 40) çözeltisi hazırlamak için gerekir

Dansitesi 1,19 olan %38’lik konsantre HCl’den (HCl’nin molekül ağırlığı 36,46) 250 mL 0,1N’lik HCl çözeltisini hazırlamak için gerekir

Konsantrasyon birimlerinin birbirine çevrilmesi

Çözeltilerin seyreltilmesi Konsantre bir çözeltiden dilüe bir çözelti hazırlanmasına seyreltme (dilusyon) denir.

Biyokimyada yapılan seyreltmeler, toplam çözeltinin bütün özelliklerini içerecek şekilde hazırlanır. 1:100’luk seyreltme yapılırken konsantre çözeltiden 1 birim alınarak toplam hacim olan 100 birime tamamlanır.

25 µL serum ile 25 µL tuz çözeltisi karıştırılırsa, serum 25:50= 1/2 oranında seyreltilmiş olur.

Sabit konsantrasyondan bir alt düşük konsantrasyona ulaşmak için seri seyreltmeler yapılır.

Çözeltilerde C molarite veya normalite olarak ifade edildiği zaman:

Hidratlı maddeler Bir kimyasal molekül üretildiğinde, tuz moleküllerine bağlı, değişen miktarlarda su molekülleri (hidrat suyu) içerir. CuSO4 molekül ağırlığı 160 CuSO4H2O molekül ağırlığı 178 CuSO45H2O molekül ağırlığı 250

Hidratlı maddelerdeki su molekülleri, çözelti hesaplamalarında dikkate alınır. Örneğin; 250 mL %10’luk CuSO4 çözeltisini hidrasyon suyu olmayan bakır sülfattan (CuSO4, molekül ağırlığı 160) değil de 1 molekül hidrasyon suyu olan bakır sülfattan (CuSO4H2O, molekül ağırlığı 178) ile hazırlayacaksak tartacağımız CuSO4H2O miktarı: