Çözünürlük ve Çözünürlük Çarpımı Genel olarak, “belirli bir sıcaklıkta ve belirli miktardaki çözücü içinde çözünebilen maksimum madde miktarına o maddenin çözünürlüğü” adı verilir. Bir iyonik bileşiğin sulu çözeltide doymuş bir çözeltisi hazırlandığı zaman, bileşiğin ayrışmış iyonları ile çözünemeyen kısmı arasında dinamik bir denge kurulur. Örneğin, doymuş bir gümüş klorür AgCl çözeltisindeki iyonlar ile çözünmemiş olan katı faz arasındaki denge şu şekildedir. AgCl (k) Ag+ + Cl- Bu reaksiyon için denge ifadesi,

Ancak, denge kurulduktan sonra katı gümüş klorürün derişimi sabit kalacağından, bunu denge sabitine katmak mümkündür. K [AgCl(k)] = Kçç = [Ag+] [Cl-] Burada, Kçç sabitine “çözünürlük çarpımı sabiti” adı verilir. Çözünürlük çarpımı sabiti sıcaklığa bağlı olarak değişir. Sonraki sayfadaki tabloda bazı tuzların 10-25 °C deki çözünürlük çarpımı sabitleri verilmiştir.

Çözünürlük Çarpımı Sabiti (Kçç)‏ Kçç sabiti, doymuş bir çözeltide iyonların derişimlerinin çarpımına yani “ iyonlar çarpımına” eşittir. Bir çözeltide bulunan A+ katyonu ile B- anyonunun AB şeklinde bir bileşik meydana getirerek çökmesi için iyonların derişimleri çarpımının AB bileşiğinin çözünürlük çarpımı sabitinden büyük olması gerekir. Dolayısıyla bir çözeltide çökme, aşırı doymuşluğa erişme durumunda görülür. Bu durumda, iyonlar çarpımı bir çözeltide çökme olup olmayacağını anlamaya yarar. Eğer bir çözeltide iyonlar çarpımı Kçç den küçük veya buna eşit ise herhangi bir çökelme olmaz. [Fe+3] [OH-]3 = 1,1.10-36 Fe(OH)3 [Al+3] [OH-]3 = 2,0.10-33 Al(OH)3 [Zn+2] [S=] = 1,2.10-23 ZnS [Mg+2] [OH-]2 = 1,2.10-11 Mg(OH)2 [Ag+] [Cl-] = 1,7.10-10 AgCl = 1,5.10-9 BaSO4 = 9,0.10-9 CaCO3 = 2,0.10-8 PbSO4 [Pb+2] [Cl-]2 = 1,6.10-5 PbCl2 = 2,0.10-4 CaSO4 Çözünürlük Çarpımı Sabiti (Kçç)‏ Tuz

Çözüm: AgCl (k) Ag+ + Cl- Örnek (10-1): Gümüş klorürün (AgCl) çözünürlük çarpımı sabiti Kçç = 1,7.10-10 olduğuna göre, doymuş bir AgCl çözeltisinde bulunan Ag+ ve Cl- iyonlarının molar derişimlerini bulunuz. Çözüm: AgCl (k) Ag+ + Cl- AgCl çözeltisinde Ag+ ve Cl- iyonları birbirine eşit olmaktadır. Bu durumda, Ag+ = CI- = x Kçç = Ag+ Cl- = 1,7.10-10 (x) (x) = 1,7.10-10 x = 1,3.10-5 mol/L

Örnek (10-2): Bir asit çözeltisinin litresinde 0,1095 gram hidroklorik asit (HCl) çözünmüş olarak bulunmaktadır. Bu çözeltinin H+ iyonları derişimini bularak çözeltinin pH değerini hesaplayınız. Çözüm: İyonlaşma denklemi HCl H+ + Cl- şeklinde olduğundan [H+] = [HCl] olacaktır. [H+] = 3.10-3 mol/L pH = - log [H+] pH = - log 3.10-3 = 2,52

Örnek (10-3): 200 cm3 hacmindeki 0,1 M H2SO4 çözeltisine 300 cm3 ve 0,3 M NaOH çözeltisi eklenmektedir. Oluşan yeni çözeltideki H+ ve OH- iyonları konsantrasyonları ile pH ve pOH değerlerini hesaplayınız. Çözüm: Nötralleşme reaksiyonu şöyledir. H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O 1 mol 2 mol H2SO4 mol sayısı: (0,1 / 1000) 200= 0,02 mol NaOH mol sayısı: (0,3 / 1000) 300= 0,09 mol Harcanan NaOH molü: 0,02 . 2= 0,04 mol Artan NaOH molü: 0,09 - 0,04= 0,05 mol Karışımdaki OH- derişimi: (0,05 / 500) 1000= 0,1 M Ksu = [H+] [OH-] = 10-14 [H+] = 10-13 pH = - log [H+] = - log 10-13 = 13 pOH = - log [OH-] = - log 10-1 = 1

Örnek (10-4): 0,15 M derişimdeki NaOH çözeltisinin 400 mL lik bir kısmına 0,35 M H2SO4 çözeltisinden 100 mL karıştırılıyor. Elde edilen karışımın hacmi destile su ile bir litreye tamamlanıyor. Son çözeltinin pH ve pOH değerlerini bulunuz. Çözüm: Asit çözeltisi baz çözeltisine katıldığı zaman aşağıdaki reaksiyon gereğince nötralleşme meydana gelir. H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O 1 mol 2 mol NaOH mol sayısı: (0,15 / 1000) 400= 0,060 mol H2SO4 mol sayısı: (0,35 / 1000) 100= 0,035 mol Harcanan H2SO4 molü: 0,060 / 2= 0,030 mol Artan H2SO4 molü: 0,035 - 0,030= 0,005 mol Karışımdaki H+ iyonu: 0,005 . 2= 0,010 mol [H+] = 10-2 mol/L pH = - log 10-2 = 2 [OH-] = 10-12 pOH = - log 10-12 = 12

Kiyon  Kçç olduğundan magnezyum hidroksit çökeleği oluşur. Örnek (10-5): Mg(OH)2 in çözünürlük çarpımı sabiti Kçç = 1,2.10-11 olarak verilmiştir. 4.10-3 M MgCl2 çözeltisi ile 6.10-4 M NaOH çözeltisinin eşit hacimleri karıştırılıyor. Karışımda herhangi bir çökelmenin olup olmayacağını inceleyiniz. Çözüm: İki çözelti eşit hacimlerde karıştırıldığı zaman derişimler yarıya düşer. Dolayısıyla, [MgCl2] = [Mg+2] = 4.10-3 / 2 = 2.10-3 M [NaOH] = [OH-] = 6.10-4 / 2 = 3.10-4 M olacaktır. Bu durumda şu denge tepkimesi göz önüne alınarak hesaplama yapılır. Mg(OH)2 (k) Mg+2 + 2 OH- Kçç = [Mg+2] [OH-]2 Kiyon = (2.10-3) (3.10-4)2 = 1,8.10-10 Kiyon  Kçç olduğundan magnezyum hidroksit çökeleği oluşur.

Örnek (10-6): Aluminyum hidroksitin çözünürlüğü 20 °C de 3 Örnek (10-6): Aluminyum hidroksitin çözünürlüğü 20 °C de 3.10-9 mol/L olarak verilmiştir. Hidroksit iyonları derişimi 3.10-2 mol/L olan bir çözeltide Al(OH)3 in çökebilmesi için Al+3 iyonlarının derişimi en az ne kadar olmalıdır? Çözüm: Al(OH)3 (k) Al+3 + 3 OH- c - x x 3x [Al+3] = 3.10-9 mol/L [OH-] = 3 . 3.10-9 mol/L Kçç = [Al+3] [OH-]3 Kçç = [3.10-9] [9.10-9] = 2,19.10-33 OH- iyonları derişimi verilen çözeltide çökelme olabilmesi için Al+3 derişimi en az Kiyon = Kçç eşitliğini sağlayacak kadar olmalıdır. Kiyon = [Al+3] [OH-]3 2,19.10-33 = [Al+3] (3.10-2)3 [Al+3] = 81.10-30 mol/L

Ebüliyoskobi ve Kriyoskobi Ebüliyoskobi: Kaynama noktası yükselme sabitiyle bir bileşiğin molekül ağırlığının bulunması.  k=tk2 – tk1 tk1=Çözücünün kaynama noktası tk2=Çözeltinin kaynama noktası k=kk.m kk(su)= 0,51 Kaynama noktası yükselmesi molalite Kaynama noktası yükselme sabiti

Kriyoskobi: Donma noktası düşme sabitiyle bir bileşiğin molekül ağırlığının bulunması.  d=td2 – td1 td1=Çözücünün donma noktası td2=Çözeltinin donma noktası d=kd.m kd(su)= -1,86 Donma noktası düşmesi molalite Donma noktası düşme sabiti

Td=td2 – td1=-40 oC – 0 oC = -40 oC Örnek (10-7): -40 derecede donan anti-firiz hazırlamak için kaç molal glikol glikol (C2H6O2) suya konmalıdır? Td=td2 – td1=-40 oC – 0 oC = -40 oC Td=kd.m -40 oC = -1,86.m m = 21,50 molal

k=tk2– tk1 =100,34 oC –100 oC = 0,34oC k=kk.m Örnek (10-8): 500 g suda 60g bir madde çözünerek bir çözelti elde ediliyor. Bu çözeltinin kaynama noktası 100,34 C olduğuna göre bu maddenin molekül ağırlığını bulunuz ve maddenin ne olduğunu öneriniz. k=tk2– tk1 =100,34 oC –100 oC = 0,34oC k=kk.m MA = 180 g/mol glikoz (C6H12O6)