Sunuyu indir
Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz
1
dönmeyi düşünmediler …
2
ÇÖZELTILER . Yrd. Doç. Dr. Ahmet Emin ÖZTÜRK
3
ÇÖZEN ÇÖZÜNEN ÖRNEK Katı Alaşım Sıvı Jelatin Gaz Donmuş kayalar
Çözeltiler, homojen karışımlardır. ÇÖZEN ÇÖZÜNEN ÖRNEK Katı Alaşım Sıvı Jelatin Gaz Donmuş kayalar Şekerli su Kolonya Köpük Duman Sis Hava
4
Çözeltiyi oluşturan bileşenlerden
yüzdesi fazla olanına çözücü az olan diğerlerine ise çözünen denir. Bu adlandırma tamamıyla keyfi olup, çözücü ve çözünen terimlerinin kullanılmasının fazla önemli olmadığı durumlar da vardır.
5
Maddelerin çoğunun belirli bir çözücü içindeki çözünürlüklerinin bir sınırı vardır.
belirli bir sıcaklıkta, bir maddenin, herhangi bir çözücünün belirli bir miktarında çözünmüş ve kararlı bir sistem oluşturmuş en yüksek çözünebilen miktarıdır.
7
ÇÖZÜNEN MADDENİN İYONLAŞMASINA GÖRE
ELEKTROLİT ÇÖZELTİ Çözünen maddenin serbest iyonların oluşturduğu çözelti ELEKTROLİT OLMAYAN ÇÖZELTİ Çözünen maddenin nötral atom ya da moleküller oluşturduğu çözelti
8
Elektrolit olmayan çözelti Elektrolit çözelti
- +
9
ÇÖZÜNEN MADENİN MİKTARINA GÖRE
DOYGUN (DOYMUŞ) ÇÖZELTİ DOYMAMIŞ ÇÖZELTİ SEYRELTİK ÇÖZELTİ DERİŞİK ÇÖZELTİ AŞIRI DOYGUN ÇÖZELTİ
10
Bir çözücüde çözünebilecek en fazla miktarda madde çözünmüş ise böyle çözeltilere DOYGUN (DOYMUŞ) çözelti denir.
11
Bir miktar çözeltiye çözünenin aşırısı katılırsa saf çözünen ile çözünmüş çözünen arasında bir denge kurulur; Saf çözünen + çözücü çözünmüş çözünen Saf çözünen katı, sıvı veya gaz olabilir. Denge halindeki böyle bir sistemde, saf çözünenin çözünme hızı, çözünmüş çözünenin çözelti fazından saf faza geçme hızına eşit olacağından çözünmüş madde derişimi sabittir. Bu tür çözeltilere doymuş çözelti denir.
12
Bir çözücüde çözünebilecek en fazla miktardan daha az madde çözünmüş ise böyle çözeltilere DOYMAMIŞ çözelti denir.
13
DOYMAMIŞ ÇÖZELTİLER SEYRELTİK ÇÖZELTİLER Derişimin düşük olduğu çözeltiler DERİŞİK ÇÖZELTİLER Derişimin yüksek olduğu çözeltiler
14
+ + 100 ml H2O 36 g NaCl (çöz) 40 g NaCl (k) 4 g NaCl (k) 100 ml H2O
Doymuş Çözelti Doymamış bir çözeltinin derişimi doymuş çözelti derişiminden daha düşüktür. + 100 ml H2O 30 g NaCl (çöz) 30 g NaCl (k) 100 ml H2O Doymamış Çözelti
15
Doymuş çözelti derişiminden daha yüksek derişimli bir aşırı doymuş çözelti, yüksek sıcaklıkta doyurulan çözeltinin oldukça yavaş bir şekilde soğutulmasıyla hazırlanabilir. Aşırı doymuş çözelti kararsız olup saf çözünenin küçük bir miktarının çözeltiye katılmasıyla çökelek oluşturarak doymuş çözelti haline dönüşür.
17
Çözelti tepkimeleri genellikle hızlıdır
Çözelti tepkimeleri genellikle hızlıdır. Tepkimeye giren tanecikler çözeltide molekül, atom veya iyon halinde bulunduğundan tanecikler arası çekim kuvvetleri saf çözünen içindeki çekim kuvvetlerine kıyasla daha küçüktür. Bu nedenle tanecikler çözelti içerisinde, saf çözünen haline göre daha, serbest hareket ederler.
18
ÇÖZÜNME OLGUSU Genellikle polar maddeler sadece polar çözücülerde, polar olmayanlar (apolar) ise sadece polar olmayan çözücülerde çözünürler. BENZER, BENZERİ ÇÖZER.
19
Elmas gibi ağ örgülü kristallerde atomlar kovalent bağlarla birbirlerine bağlandıklarından, bunlar hiçbir çözücüde çözünmezler. Böyle bir kristalin kovalent bağını koparacak şiddette bir çözücü-çözünen etkileşmesi yoktur.
20
Apolar kovalent moleküller arasındaki çekim kuvvetleri yalnızca London kuvvetleridir.
Polar moleküller arasındaki dipol-dipol etkileşimlerinden kaynaklanan moleküller arası kuvvetlerde London kuvvetleri kadar etkindir Hidrojen bağı bulunan maddelerde ise moleküller arası kuvvetler daha da büyüktür.
21
Apolar karbon tetraklorür molekülleri polar bir çözücü olan suda çözünmez.
Su molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri karbon tetraklorür ve su molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinden daha büyüktür. Böylece karbon tetraklorür molekülleri alta inerek iki ayrı madde (iki saf sıvı tabakası) içeren bir sistem oluşturur.
22
Hekzan, H2O ve CCl4 karışımı
23
Polar olmayan iyot, I2 ise yine polar olmayan karbon tetraklorür de, CCl4 çözünür.
Katı iyot molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri saf CCl4 molekülleri arasındakilerle yaklaşık aynı tür ve aynı büyüklüktedir. Böylece iyot-karbon tetraklorür molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinden dolayı iyot molekülleri karbon tetraklorür molekülleri ile karışabilir. Oluşan çözelti, moleküllerin gelişigüzel bir karışımıdır.
24
I2 un H2O ve CCl4 içinde çözünmesi
25
Metil alkol, CH3OH, polar moleküller içerir ve suya benzer şekilde yüksek düzeyde moleküler etkileşme özelliği gösterir. Gerek saf su gerekse saf metil alkolde, moleküller birbirlerine hidrojen bağlarıyla bağlanmıştır. Metil alkol ile su her oranda karışır. Suda metil alkolün çözülmesiyle oluşan çözeltilerde, CH3OH ve H2O molekülleri birbirlerine hidrojen bağlarıyla bağlanırlar
26
H2O CH3OH H2O ve CH3OH +
27
Metil alkol polar olmayan çözücülerde çözünmez.
Metil alkol molekülleri ile çözücü molekülleri arasında, saf metil alkol molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinden daha büyük veya ona eşit çekim kuvvetleri oluşmadıkça çözünme olmaz.
28
H2O ve C2H5OH
29
(CH3)2CO C2H5OH H2O CCl4 içerisinde I2
30
Şekerin H2O ve CCl4 içinde çözünmesi
31
Hekzan ile su karışmaz
32
Kristalin merkezindeki iyonlar her yönde eşit ölçüde karşıt yüklü diğer iyonlar tarafından çekilmektedir. Yüzeydeki iyonlarda ise elektrostatik çekim kuvvetleri denkliği yoktur. Su molekülleri bu yüzey iyonlarının artı olanlarını eksi uçlarıyla, eksi olanlarını artı uçlarıyla çekerler. Bu şekilde oluşan iyon-dipol çekim kuvvetleri iyonları kristalden koparıp sıvı faz içine sürüklerler. Bu çözünen iyonlar su molekülleri ile çevrilerek hidratlanmış olarak çözelti içerisinde hareket ederler. Bütün iyonlar sulu çözeltide hidratlaşmış haldedir.
34
NaCl (k) + Na+ (aq) Cl⁻ (aq)
35
İYON – DİPOL ÇEKİMİ, Van der Waals etkileşiminin başka bir türüdür.
36
İyon ve su molekülleri arasında ki kuvvetli çekimlerin oluşmasına yol açan etkenler:
Yükü fazla olan iyonlar su molekülünün H ve O atomlarını kuvvetle çekerler. + +2 Yük yoğunluğu daha büyük olan küçük iyonlar büyük iyonlardan daha etkindirler. + +
37
CoCl2 (k) + 6 H2O (s) Co(H2O)62+ (aq) + 2 Cl¯ (aq)
38
Bağ oluşmasıyla daima enerji açığa çıkar
Bağ oluşmasıyla daima enerji açığa çıkar. Bir bağın koparılabilmesi için daima enerji gereklidir. Hidratlanmış iyonların, gaz halindeki iyonlardan oluştuğu varsayılan kuramsal bir olayda, dışarıya verilen enerji iyonların hidrasyon ısısı olarak isimlendirilir. K+ (g) + Cl ¯ (g) K+ (aq) + Cl¯ (aq) ΔH = ─ 648,1 kJ
39
En yüksek değerdeki hidratasyon ısılarının sonsuz seyreltik çözeltilerde oluştuğu varsayılır.
40
Hidrasyon ısısının değeri, hidratlanmayı oluşturan iyonlar ve su molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin şiddetinin bir göstergesidir. Büyük negatif değer, büyük miktarda enerji açığa çıktığını ve dolayısıyla iyonların kuvvetle hidratlandığını gösterir.
41
Sulu tuz çözeltilerinin buharlaştırılmasıyla elde edilen kristal maddeler çoğu hallerde hidratize iyonları içerirler. Katı halindeki FeCl3·6H2O bileşiği gerçekte Fe(H2O)6Cl3 şeklinde olup kristalde Fe(H2O)63+ hidratize iyonlarının bulunduğu kanıtlanabilir.
42
Su moleküllerinin oluşturduğu katı hidratlara başka örnek olarak gösterilebilir.
Co (H2O)6 Cl2 Cr (H2O)6 Cl3 Be (H2O)4 Cl2 NiSO4·7H2O CoSO4·7H2O ZnSO4· 7H2O CuSO4·5H2O
43
ÇÖZÜNME ISISI Bir maddenin herhangi bir çözücüde çözünmesi sırasındaki entalpi değişimine çözünme ısısı denir. Çözünen (k) + Çözen (s) Çözünen (çöz) ΔH = Çözünme Isısı Birimi : kJ/mol Başka türlü ifade edilmedikçe, çözünme ısısı sonsuz seyreltik bir çözeltinin hazırlanmasıyla elde edilen çözünme ısısı olarak düşünülür.
44
Bir çözeltinin hazırlanışında gözlenen entalpi değişimi, bazı kimyasal bağları koparmak veya çekim kuvvetlerini yenmek (çözünen-çözünen ve çözücü-çözücü) için gerekli enerji ile yeni türlerin (çözünen-çözücü) oluşmasıyla açığa çıkan enerjinin toplamına eşittir.
45
KCl (k) K+ (g) + Cl ¯ (g) ΔH = + 701,2 kJ K+ (g) + Cl ¯ (g) K+ (aq) + Cl ¯ (aq) ΔH = − 648,1 kJ KCl (k) K+ (aq) + Cl ¯ (aq) ΔH = ,1 kJ
46
+ ΔH3 = ̶ 3 ΔH2 = + Ayrılmış Parçacıklar 2 ÇÖZÜNEN ÇÖZELTİ ΔH1 = + 1
Çözeltinin oluşması 3 ΔH2 = + Ayrılmış Parçacıklar 2 ÇÖZÜNEN Çözünenin ayrışması ÇÖZELTİ ΔH1 = + 1 ΔH çözünme > 0 ENTALPİ ÇÖZÜCÜ Çözücünün ayrışması ENDOTERMİK ÇÖZÜNME
47
AgF (k) Ag+ (g) + F ¯ (g) ΔH = + 910,9 kJ Ag+ (g) + F ¯ (g) Ag+ (aq) + F ¯ (aq) ΔH = − 931,4 kJ AgF (k) Ag+ (aq) + F ¯ (aq) ΔH = − 20,5 kJ
48
+ ΔH3 = ̶ 3 ΔH2 = + Ayrılmış Parçacıklar 2 ÇÖZÜNEN ΔH1 = + 1 ÇÖZELTİ
Çözeltinin oluşması + 3 ΔH2 = + 2 Ayrılmış Parçacıklar ÇÖZÜNEN Çözünenin ayrışması ΔH1 = + 1 ÇÖZELTİ ÇÖZÜCÜ Çözücünün ayrışması ΔH çözünme < 0 ENTALPİ EKZOTERMİK ÇÖZÜNME
49
Bir çözeltinin hazırlanmasında, eğer sudan başka bir çözücü kullanılırsa aynı tür bir analiz yapılabilir. Bu gibi durumlarda, hidrasyon ısıları, solvatasyon ısısı olarak isimlendirilir.
50
Moleküler kristalleri birarada tutan kuvvetle, iyonik kristallerinki kadar büyük değildir. Bu nedenle örgü enerjileri iyonik kristallerine göre daha düşüktür. İyonlaşmayan ve apolar çözücüyle pek fazla etkileşmeyen moleküler kristaller için çözünme ısısı endotermik olup, yaklaşık olarak erime ısısı düzeyindedir.
51
Gaz moleküllerini birbirinden ayırmak için enerji gerekmediğinden,
bu tür bir çözeltide etkin olan ısı gaz moleküllerinin solvatasyon ısısıdır. Bu yüzden gaz moleküllerinin çözünmesi ısı veren (ekzotermik) bir süreçtir. NH3 gazının sudaki çözünmesi farklı düşünülmelidir.
52
GARSON :- Suyu şimdi doldurmuştum efendim…
MÜŞTERİ :- Acaba ?
54
ΔS, ENTROPİ Doğal bir süreç daha düzensiz, daha gelişigüzel bir duruma geçme eğilimindedir. ΔH, ENTALPİ Doğal bir olayda sistemin enerjisinde azalma eğilimi vardır. Yani sistem yüksek enerjili halden düşük enerjili hale geçme eğilimindedir.
55
Çözelti hazırlanırken entropi etkeni de söz konusudur.
Çözelti saf bileşenlerinden daha düzenli, ya da daha az düzensizdir. Bazı durumlarda (örneğin katıların sıvılarda çözünmesi) entropi artar. Saf maddelerin çözeltiye dönüşümü düzensizlik artışıyla (ΔS pozitiftir) kendini gösterir. Bazı durumlarda ise (örneğin gazların sıvılarda çözünmesi) çözelti hazırlandığı zaman sistemin entropisi ya da düzensizliği azalır (ΔS negatiftir) .
56
Bir sistem yüksek sıcaklıkta daha düzensizdir. DAHA KARARLIDIR.
ΔS, ENTROPİ DEĞİŞİMİ Artar Katı Sıvı Çözelti Gaz Azalır ΔH, ENTALPİ DEĞİŞİMİ Bir sistem düşük sıcaklıkta daha az enerjilidir. DAHA KARARLIDIR.
57
Verilen bir kimyasal dönüşmenin kendiliğinden yürüyüp yürümeyeceğinin belirlenmesinde, bu iki etkenin (düşük enerjili hale geçme eğilimi ve yüksek entropili hale geçme eğilimi) birlikte gözönüne alınması gerekir. Bu amaçla Gibbs serbest enerjisi) G, olarak bilinen bir fonksiyonu kullanmak uygundur. Verilen bir süreç için sabit bir sıcaklıkta Gibbs serbest enerjisindeki değişim ΔG, şöyle tanımlanır, Δ G = Δ H ̶ T · Δ S
58
ΔG ΔH T ΔS • = ̶ J J K J/K = ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ = ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ = ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ = ̶ ̶ ̶ ̶ ΔG ΔG ΔG < > = KENDİLİĞİNDEN OLUR DENGEDE KENDİLİĞİNDEN OLMAZ
59
Isı alan (endotermik) çözünme olaylarında kristal örgüsünün bozulması için gerekli enerji, iyonların hidrasyon ısılarından daha büyük olduğu halde neden KCl suda çözünür? Çünkü bu olayda entropideki artış entalpideki olumsuz yöndeki değişmeyi karşılar.
60
ÇÖZÜNÜRLÜK ÜZERİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ
61
Henry Louis Le CHATELİER
Le Chatelier kuralına göre, dengedeki bir sisteme dışarıdan bir etkide bulunulduğunda, sistem bu etkiyi azaltıcı yönde yeni bir denge hali oluşturur.
62
Bir beher içinde, bir miktar katı çözünenle dengede bulunan bir doymuş çözelti bulunduğunu varsayalım. Bu sistemin sıcaklığını yükseltirsek nasıl bir tepki oluşur? ÇÖZÜNEN + H2O DOYMUŞ ÇÖZELTİ ΔH = + veya ENERJİ + ÇÖZÜNEN + H2O DOYMUŞ ÇÖZELTİ
63
Endotermik çözünme olayında, sistemin sıcaklığını yükseltirsek ne olur?
ENERJİ + ÇÖZÜNEN + H2O DOYMUŞ ÇÖZELTİ Le Chatelier kuralına göre Sistem sıcaklığı azaltmak ister. Yani denge sağa (endotermik yöne) kayarak ortamdaki fazla ısıyı harcar ve azaltır. Denge sağa kayarken ortamdaki çözünen ve su (reaktant) harcanır, çözelti (ürün) artar. Bunun anlamı daha fazla maddenin çözünmesidir.
64
Sıcaklığı düşürürsek ne olur?
ENERJİ + ÇÖZÜNEN + H2O DOYMUŞ ÇÖZELTİ Le Chatelier kuralına göre sistem enerji açığa çıkararak sıcaklık düşmesini önleyici tepkide bulunur. Denge sola kayarak bir miktar çözünen katı halde çökelir. Buradan sıcaklığın azalmasıyla bu özel durum için çözünürlüğün de azalacağı sonucuna varabiliriz. Ulaştığımız her iki sonuç aslında aynıdır.
65
Endotermik çözünme olaylarında;
sıcaklığın artması çözünürlüğü artırmaktadır.
66
Dışarıya ısı vererek çözünen bir madde için şu denge yazılabilir,
ÇÖZÜNEN + H2O DOYMUŞ ÇÖZELTİ + ENERJİ veya ÇÖZÜNEN + H2O DOYMUŞ ÇÖZELTİ ΔH = ─ Le Chatelier kuralına göre bu durumda sıcaklık artarken çözünürlük azalır, sıcaklık düşerken ise çözünürlük artar.
67
Bir kaç iyonik bileşik bu şekilde davranır (Li2C03 ve Na2SO4 gibi)
Bir kaç iyonik bileşik bu şekilde davranır (Li2C03 ve Na2SO4 gibi). Ayrıca bütün gazların çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır. Örneğin ısıtılan gazozdan karbondioksit kabarcıklarının çıktığı gözle görülebilir.
68
ÇÖZÜNÜRLÜK ÜZERİNE BASINCIN ETKİSİ
69
Katı ve sıvı maddelerin çözünürlüklerine basıncın etkisi çok azdır.
Bu nedenle yok olarak kabul edilmektedir.
70
William Henry 1803; Belirli miktar sıvıda sabit sıcaklıkta çözünmüş gaz miktarının gazın çözelti üzerindeki kısmi basıncı ile doğru orantılıdır. P = k · X William HENRY 1774 – 1836 Henry Yasası sadece seyreltik çözeltilerde ve düşük basınçlarda geçerlidir.
71
Aşırı derecede çözünen gazlar genellikle çözücüyle kimyasal tepkimeye girerler (örneğin hidrojen klorür gazı suda hidroklorik asit üreten tepkimeye girer). Bu çözeltiler Henry Yasasına uymazlar.
72
ÇÖZELTİ DERİŞİMLERİ
73
DERİŞİM (KONSANTRASYON)
Bir çözeltide, belirli miktar çözücüde çözünmüş maddenin miktarıdır.
74
ÇÖZÜNÜRLÜK (g /100 g su) 100 gram çözücüde çözünen maddenin gram olarak kütlesidir. Çözünenin kütlesi (g) Çözünürlük 100 = ∙ Çözücünün kütlesi (g)
75
10 20 30 40 50 5 15 25 35 45 Sıcaklık (oC) Çözünürlük (g/100 ml su) Yanda X katısının sudaki çözünürlüğünün sıcaklıkla değişimi grafiği görülmektedir. Bu bölümdeki soruları bu grafikten yararlanarak cevaplandırınız. 50oC’de 200 g suda X katısı çözülerek doygun çözelti hazırlanıyor. Çözelti 15oC’ye soğutuluyor. Çökelmenin olmaması için kaç g su eklenmelidir? 30oC’de 500 g su X katısı ile doygun hale getiriliyor. Çözelti 50oC’ye ısıtılıyor. Bu sıcaklıkta çözeltinin doymuş hale gelebilmesi için kaç g daha katı X eklenmelidir? 30oC’de doymuş çözeltinin sıcaklığı 50oC’ye çıkarılıyor. Bu sıcaklıkta çözeltinin doymuş hale gelebilmesi için 60 g X katısı eklendiğine göre, kullanılan su kaç gramdır? 40oC’de 150 g su X katısı ile doygun hale getiriliyor. Çözeltinin sıcaklığı 15oC’ye düşürülüyor. Kaç g katı X çöker? 35oC’de 400 g suda 40 g X katısı çözülüyor. Bu çözelti soğutulursa hangi sıcaklıkta çökelme başlar?
76
30oC’de 500 g su X katısı ile doygun hale getiriliyor
30oC’de 500 g su X katısı ile doygun hale getiriliyor. Çözelti 50oC’ye ısıtılıyor. Bu sıcaklıkta çözeltinin doymuş hale gelebilmesi için kaç g daha katı X eklenmelidir? 40oC’de 150 g su X katısı ile doygun hale getiriliyor. Çözeltinin sıcaklığı 15oC’ye düşürülüyor. Kaç g katı X çöker? 35oC’de 400 g suda 40 g X katısı çözülüyor. Bu çözelti soğutulursa hangi sıcaklıkta çökelme başlar? 30oC’de doymuş çözeltinin sıcaklığı 50oC’ye çıkarılıyor. Bu sıcaklıkta çözeltinin doymuş hale gelebilmesi için 60 g X katısı eklendiğine göre, kullanılan su kaç gramdır? 50oC’de 200 g suda X katısı çözülerek doygun çözelti hazırlanıyor. Çözelti 15oC’ye soğutuluyor. Çökelmenin olmaması için kaç g su eklenmelidir?
77
Bir X katısının sıcaklık - çözünürlük grafiği şekildeki gibidir
Bir X katısının sıcaklık - çözünürlük grafiği şekildeki gibidir. 50°C ta 200 ml su ile hazırlanan doygun çözeltinin sıcaklığı 25°C ta düşürüldüğünde 8 gram X dibe çöktüğüne göre a değeri kaçtır? A) 8 B) 16 C) 20 D) 32 E) 40
78
Saf X tuzunun çözünürlük-sıcaklık grafiği verilmiştir.
40°C ta 200 gram suyla hazırlanan doymuş çözeltinin sıcaklığı 60°C a çıkarılırsa kaç gram daha X tuzu çözebilir? A) 30 B) 40 C) 50 D) 70 E) 90
79
X katısının çözünürlük - sıcaklık değişimi şekildeki gibidir
X katısının çözünürlük - sıcaklık değişimi şekildeki gibidir. 20°C taki 120 gram doymuş çözelti 10°C ta soğutulduğunda, X in çökmemesi için 10°C ta en az kaç gram su eklemek gerekir? A) 50 B) 100 C) 150 D) 200 E) 250
80
KÜTLE YÜZDESİ (W/W) 100 gram çözeltide çözünen maddenin gram olarak kütlesidir. Çözünenin kütlesi (g) % kütle 100 = ∙ Çözeltinin kütlesi (g)
81
Belirtilmedikçe yüzde olarak verilen sayılardan kütle yüzdesi anlaşılmalıdır.
HACİM YÜZDESİ (V/V) 100 ml çözeltide çözünen maddenin ml olarak hacmidir. KÜTLE-HACİM YÜZDESİ (W/V) 100 ml çözeltide çözünen maddenin gram olarak kütlesidir. Hacim ve kütle-hacim yüzdeleri çok ender olarak kullanılır.
82
400 g % 30 ’luk tuz çözeltisini nasıl hazırlarsınız ?
150 g suda 20 g tuz çözünmektedir. Çözeltinin kütlece yüzde derişimi nedir ? 200 g % 5 ’lik tuz çözeltisini, % 12 ’lik yapmak için neler yapılabilir ? 200 g % 7 ’lik tuz çözeltisi ile 400 g % 10 ’luk tuz çözeltisi karıştırılıyor. Hazırlanan çözeltinin yüzde derişimi nedir ?
83
χ çözünen χ çözen MOL KESRİ (χ) Bir çözeltiyi (karışımı) oluşturan
maddelerden birinin mol sayısının toplam mol sayısına oranıdır. Çözünenin mol sayısı χ çözünen = Çözeltinin toplam mol sayısı Çözenin mol sayısı χ çözen = Çözeltinin toplam mol sayısı Çözeltinin toplam mol sayısı Çözünenin mol sayısı Çözenin mol sayısı + =
84
χ çözünen χ çözen Çözünenin mol sayısı Çözenin mol sayısı + = +
Çözeltinin toplam mol sayısı Çözeltinin toplam mol sayısı Çözünenin mol sayısı Çözenin mol sayısı + = Çözeltinin toplam mol sayısı Çözeltinin toplam mol sayısı = Çözeltinin toplam mol sayısı 1 = Bir karışımdaki maddelerin mol kesirlerinin toplamı 1 e eşittir.
85
Bir gaz çözeltisi 2,00 g He ve 4,00 g O2 içermektedir.
Çözeltideki He ve O2 nin mol kesirleri nedir?
86
MOLARİTE (M) 1 litre çözeltide çözünen maddenin mol sayısıdır. Çözünenin mol sayısı M = Çözeltinin hacmi (L) mol mmol M = = L ml M, Molar biçiminde okunur.
87
Molarite gibi çözelti hacmine dayalı derişimlerin tek sakıncası; derişimin,
sıcaklıkla sıvı çözeltilerin hacimlerinin büzülme veya genleşmesinden kaynaklanan değişimidir. Hassas bir çalışmada kullanılacak çözelti hangi sıcaklıkta kullanılacaksa o sıcaklıkta hazırlanmalıdır volumetrik kap aynı sıcaklıkta ayarlanmalıdır
88
Balon joje (Volumetrik Kap)
89
Molarite tanımının çözeltinin toplam hacmine bağlı olduğuna dikkat etmelidir.
Molar çözeltiler (çözelti toplam hacmine bağlı diğerleri gibi) genellikle volumetrik kaplar (balon jojeler) kullanılarak hazırlanır. Bir çözeltinin hazırlanışında miktarı kesin belirli olan çözünen, balon jojeye konur ve üzerine bir miktar su eklenir. Özenle karıştırılarak, çözünme sağlandıktan sonra balon jojenin boynundaki ayar çizgisine ulaşıncaya kadar su katılır.
90
Ölçüm için Hatalı bakış > Ölçüm için doğru bakış > > Ölçüm için Hatalı bakış Camı ıslatan açık renkli sıvı Camı ıslatmayan veya camı ıslatan koyu renkli sıvı
91
2 L 0,5 M CuSO4 çözeltisini nasıl hazırlarsınız ?
93
KATI MADDE İLE ÇÖZELTİ HAZIRLAMA 1 5. 2 3 4
94
(a) 250 ml 2,00 M HNO3, çözeltisi hazırlamak için kaç gram derişik nitrik asit gereklidir? Derişik nitrik asit % 70 lik tir. (b) Derişik nitrik asidin yoğunluğu 1,42 g/ml ise yukarıdaki çözelti için gerekli olan hacim nedir? Yoğunluğu 1,18 g/ml olan ve ağırlıkça % 37 HCl içeren derişik HCl nin molaritesi nedir? 500 ml 3,00 M HCl çözeltisi hazırlamak için gerekli derişik HCl hacmini hesaplayınız.
95
Çözeltiler çoğu kez derişik reaktiflerin seyreltilmesiyle hazırlanır.
Kullanılan derişik reaktiften alınan örneğin molaritesi M1, alınan hacim V1 ise örnekteki çözünen maddenin mol sayısı, çözünen maddenin mol sayısı = n1 = M1∙V1 Çözelti yeni bir hacme seyreltildiğinde (V2), derişimi de değişerek M2 olur. içerisindeki çözünen madde mol sayısı çözünen maddenin mol sayısı = n2 = M2∙V2 Alınan örnek ve seyreltilerek hazırlanan çözelti içerisindeki çözünen maddenin mol sayısı aynıdır. Şu halde, n1 n2 = M1 V1 M2 V2 ∙ = eşitliği yazılabilir. V1 ve V2 için aynı olmak şartı ile herhangi bir birim kullanılabilir. Bu eşitlik sadece seyreltme işlemlerinde kullanılır.
96
SEYRELTME İLE ÇÖZELTİ HAZIRLAMA 1 2 4 3
97
MOLALİTE (m) 1 kg çözücüde çözünen maddenin mol sayısıdır. Çözünenin mol sayısı m = Çözücünün kg kütlesi Burada tanım çözeltinin toplam hacmine bağlı değildir. mol m m, molal biçiminde okunur. = kg Her biri 1000 g su içeren farklı maddelerin molal çözeltilerinin hacimleri farklıdır. Fakat bu çözeltilerin hepsinde çözünen ve çözücü maddelerin mol kesirleri aynıdır.
98
1,00 m sulu çözeltide çözünen ve çözücünün mol kesirleri nedir?
99
Sudan başka çözücülerin de kullanıldığı molal çözeltiler sık sık hazırlanır. Aynı çözücünün kullanıldığı bütün 1 m çözeltilerde çözünen ve çözücünün mol kesirleri aynıdır. Farklı çözücünün mol ağırlığı da farklı olduğu için herhangi 1 m çözeltide çözünenin ve çözücünün mol kesri farklı olur. Bileşenlerinin kütlelerine göre hazırlandığından ve kütle sıcaklığa bağlı olmadığından verilen bir çözeltinin molalitesi sıcaklıkla değişmez. 1000 g su yaklaşık 1000 ml hacıma sahip olduğundan çok seyreltik çözeltilerin molalitesi yaklaşık olarak molaritesiyle aynıdır.
100
ppm 1 kg çözücüde çözünen maddenin mg miktarıdır. ppb 1000 kg çözücüde çözünen maddenin mg miktarıdır. 1 kg çözücüde çözünen maddenin μg miktarıdır.
101
10−2 10−3 10−6 10−9 10−12 10−15 Kısaltma English Türkçe pph
Parts per hundred Yüzde bir 10−2 ppt Parts per thousand Binde bir (mili) 10−3 ppm Parts per million Milyonda bir (mikro) 10−6 ppb Parts per billion Milyarda bir (nano) 10−9 Parts per trillion Trilyonda bir (piko) 10−12 ppq Parts per quadrillion Katrilyonda bir (femto) 10−15
102
= = = g çözünen g çözelti g çözünen g çözelti g çözünen g çözelti pph
·102 = ppm · 106 g çözünen g çözelti = ppb · 109 g çözünen g çözelti =
103
ÇÖZELTİLERİN BUHAR BASINÇLARI
104
Herhangi bir çözeltinin buhar basıncı (Ptoplam) çözeltiyi oluşturan bileşenlerin
kısmi buhar basınçlarının (PA, PB, ... ) toplamıdır. İki bileşenli (A ve B) bir çözeltinin toplam buhar basıncı şöyle yazılabilir, Ptoplam PA PB = +
105
İdeal bir çözelti ile dengede olan A bileşenin kısmi buhar basıncı, PA, A'nın çözeltideki mol kesri, XA, ile saf A'nın aynı sıcaklıktaki buhar basıncının, Po A, çarpımına eşittir PA χA PAo = ∙ Benzer şekilde B'nin kısmi buhar basıncı için şu ifade yazılabilir: PB χB PBo = ∙
106
François Marie RAOULT Bu bağıntı 1886 da François Marie Raoult tarafından önerilmiş olup RAOULT YASASI adıyla tanınmaktadır. χA PAo ∙ Ptoplam = + χB PBo
107
A ve B’yi içeren bir çözeltinin ideal olabilmesi için
A – A çekim kuvvetleri B – B çekim kuvvetleri A – B çekim kuvvetleri = =
108
Uçucu olmayan (PBo = 0, uygulamada yararlanmak üzere) ve çözeltide ayrışmayan B maddesiyle hazırlanmış seyreltik bir çözeltinin buhar basıncı sadece çözücü moleküllerinden (A) oluşur. Bu tür çözeltiler çoğunlukla Raoult yasasına uyarlar.
110
Saf su NaCl çözeltisi
111
Saf A'nın buhar basıncı χ B·PAo kadar azaldığı görülmektedir.
Ptoplam = PAo χ B·PAo Saf A'nın buhar basıncı χ B·PAo kadar azaldığı görülmektedir.
112
Uçucu olmayan ve ayrışmayan 1 mol çözünen ve 99 mol çözücü ile hazırlanan çözeltinin buhar basıncı, aynı sıcaklıkta saf çözücünün buhar basıncının % 99 u kadardır.
113
Heptan (C7H16) ve oktan (C8H18) ideal çözeltiler oluştururlar
Heptan (C7H16) ve oktan (C8H18) ideal çözeltiler oluştururlar. 40oC de 3,00 mol heptan ve 5 mol oktan içeren bir çözeltinin buhar basıncı nedir? 40oC de heptanın buhar basıncı 0,121 atm oktanın buhar basıncı ise 0,041 atm dir. Uçucu olmayan ve suda ayrışmayan bir maddenin 1,00 m çözeltisinin ideal davrandığını varsayarak 50oC deki buhar basıncını hesaplayınız. Suyun 50oC de buhar basıncı 0,122 atm dir. Uçucu olmayan ve ayrışmayan bir maddenin 10,6 gramı ile 90,0 g sudan oluşan bir çözeltinin 60oC de buhar basıncı 0,1867 atm dir. çözünenin molekül ağırlığını Raoult yasasını kullanarak bulunuz. Suyun 60oC de buhar basıncı 0,1966 atın dir.
114
KOLİGATİF (SAYISAL) ÖZELLİKLER
Çözünmüş taneciklerin cinsinden ziyade konsantrasyonuna (miktarına) bağlı olan çözeltilerin özelliklerine koligatif yada sayısal özellikler denir. Uçucu olmayan çözünen maddelerin çözeltileri için koligatif özellikler Buhar basıncı düşmesi Donma noktası düşmesi Kaynama noktası yükselmesi Osmotik basınç
115
DONMA VE KAYNAMA NOKTALARI
ÇÖZELTİLERİN DONMA VE KAYNAMA NOKTALARI
116
Uçucu olmayan maddelerle hazırlanan çözeltilerde buhar basıncı düşmesi
bu çözeltilerin donma ve kaynama noktalarını etkiler.
117
Bir sıvının kaynama noktası buhar basıncının dış atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklık olarak tanımlanır. 1 atmosfer basınç altında ölçülen kaynama noktasına normal kaynama noktası denir.
118
Uçucu olmayan maddelerin çözülmesiyle hazırlanan çözeltilerin kaynama noktaları
saf çözücülerinkinden daha yüksektir.
119
T kaynama, çözelti ΔTk T kaynama, çözücü SAF ÇÖZÜCÜ ÇÖZELTİ T donma, çözücü ΔTd T donma, çözelti
120
Kaynama noktasındaki yükselme çözeltideki çözünenin derişimi ile orantılıdır.
Kaynama noktasının yükselmesinde derişim birimi olarak genellikle molalite, nadiren de (oldukça seyreltik çözeltilerde) mol kesri kullanılır.
121
Herhangi bir çözücünün aynı derişimli bütün çözeltilerinde kaynama noktası yükselmesi aynıdır.
122
Bir çözeltinin kaynama noktası yükselmesi, ΔTb, çözücünün molal kaynama noktası yükselmesi sabiti, Kb, ile çözeltinin molalitesi, m, çarpılarak hesaplanabilir. ΔTb m Kb ∙ = Daha doğru bir bağıntıda derişimin çözünenin mol kesriyle ifade edilmesi gerekir. Bununla beraber seyreltik çözeltilerin molalitesi çözünenin mol kesriyle orantılıdır.
123
Donma noktasında katı ve sıvının buhar basıncı eşittir.
Çözeltinin donma noktası, saf çözücününkinden daha düşüktür. Kaynama noktası yükselmesindeki gibi donma noktası düşmesi de çözelti derişimine ve çözücüye bağlıdır.
124
Bir çözeltinin donma noktası düşmesi, ΔTf , çözeltinin molalitesiyle çözücünün donma noktası düşmesi sabiti, Kf , çarpılarak hesaplanabilir ΔTf m Kf ∙ = Bu ifade çözünenle çözücünün katı bir çözelti oluşturmadığı varsayımına dayanır. Katı çözelti oluşması halinde bu bağıntı geçerli değildir.
125
Asetik asit 118,1 3,07 16,6 -3,90 Benzen 80,1 2,53 5,5 -5,12 Kamfor
ÇÖZÜCÜ KAYNAMA NOKTASI (OC) Kb (OC/m) DONMA Kf Asetik asit 118,1 3,07 16,6 -3,90 Benzen 80,1 2,53 5,5 -5,12 Kamfor 179 -39,7 Karbon tetraklorür 76,8 5,02 -22,8 -29,8 Kloroforın 61,2 3,63 -63,5 -4,68 Etil alkol 78,4 1,22 -114,6 -1,99 Naftalin 80,2 -6,80 Su 100,0 0,512 0,0 -1,86
126
75 g benzende 2,40 g bifenil (C12H10) çözülerek hazırlanan çözeltinin kaynama ve donma noktaları nedir? Bifenilin molekül ağırlığı 154 tür. 0,300 g uçucu olmayan bilinmeyen bir maddenin 30,0 g karbon tetraklorürde çözülmesiyle hazırlanmış bir çözelti, saf CCl4 ’ün kinden 0,392oC daha yüksek bir kaynama noktasına sahiptir. çözünen maddenin molekül ağırlığı nedir?
127
OSMOZ
128
Saf su ile şeker çözeltisi arasına konmuş ve su moleküllerini geçirdiği halde şeker moleküllerini geçirmeyen bir zarın varlığında; şeker molekülleri zarın bir tarafından diğer tarafına geçemediği hal de su molekülleri her iki yöne de geçebilir. Ancak saf suyu içeren tarafta birim hacımda (tarafta) diğer taraftakine göre daha çok su molekülü vardır. Bazı molekül ve iyonların geçmesine izin verdiği halde bütün taneciklerin geçmesine izin vermeyen sellofan, parşömen gibi bir zara yarı geçirgen (semipermeabl) zar (membran) denir.
129
Osmotik basınç Suyun Geçiş miktarı
130
Bu nedenle, zarın sol tarafından sağ tarafına geçiş hızı zıt yöndeki hızdan daha büyüktür.
Sonuç olarak, sağ taraftaki su molekülleri sayısı arttıkça şeker çözeltisi daha çok seyrelir ve U tüpünün sağ kolundaki çözeltinin yüksekliği artar. Bu olaya osmoz denir. U tüpünün her iki kolundaki sıvıların düzeyleri arasındaki yükseklik farkı ise ozmotik basıncın bir ölçüsüdür. Sağ tarafta artmış bulunan hidrostatik basınç, su moleküllerinin zarın sağından soluna geçmesi için zorlama yapar. Böylece sonunda su moleküllerinin sola geçme hızı sağa geçme hızına eşit olur. Bu nedenle son durum su moleküllerinin zarın her iki tarafından geçiş hızlarının eşit olduğu denge halidir. Sağ koldaki çözelti üzerine denge basıncından daha büyük bir basınç uygulanırsa su, normal olarak gözlenenin tersine bir yönde zorlanır. Ters osmoz denen bu işlemden tuzlu sudan saf su elde etmede yararlanılır.
131
Osmozdaki su moleküllerinin davranışı ile difüzyondaki gaz moleküllerinin davranışı arasında benzerlikler vardır. Her iki işlemde de moleküller yüksek konsantrasyonlu bölgelerden düşük konsantrasyonlu bölgelere geçer de Jacobus van't Hoff aşağıdaki bağıntıyı keşfetmiştir. π V n R T = π osmotik basınç (atm) n, çözünenin mol sayısı V çözeltinin hacmi (L) T mutlak sıcaklık (K) R gaz sabiti (0,08206 litre∙atm/K∙mol) π V n R T = π M R T =
132
Osmoz, bitki ve hayvanların fizyolojik olaylarında önemli rol oynar
Osmoz, bitki ve hayvanların fizyolojik olaylarında önemli rol oynar. Canlı bir hücrenin yarı geçirgen çeperlerinden maddelerin geçişi, böbreklerin çalışması ve ağaçlarda bitki öz suyunun yükselmesi başlıca örneklerdir.
133
DAMITMA (DİSTİLASYON)
134
DAMITMA; bir sıvı karşımda ki daha uçucu olan maddenin, kaynatılarak sıvıdan uzaklaştırılması ve elde edilen buharın yoğunlaştırılarak bu uçucu maddenin sıvı halde yeniden toplanmasıdır.
135
Uçucu olmayan bir maddenin çözeltisi basit damıtma yolu ile bileşenlerine ayrılabilir. Bu işlem sırasında uçucu olan çözücü, çözünen maddeden kaynatılarak uzaklaştırılır ve elde edilen buhar yoğunlaştırılarak sıvı halinde toplanır. Damıtma işleminden sonra geride kalan artık, çözünen maddedir.
139
Raoult yasasına uyan iki uçucu bileşenli bir çözelti, ayrımsal damıtma (fraksiyonlu distilasyon) olarak bilinen bir işlemle bileşenlerine ayrılabilir. Raoult yasasına göre çözeltinin buhar basıncına, herbir bileşen mol kesri ve saf halinin buhar basıncının çarpımı ile orantılı olarak katkıda bulunur. χA PAo ∙ Ptoplam = + χB PBo
140
Pdış = 1,00 atm XA,karışım = 0,75 XB,karışım = 0,25 XA,destilat = ? XB,destilat = ?
141
Çözeltinin Buhar Basıncı
Ptoplam = XA PAo + XB PBo = 0,75 (1,20 atm) + 0,25 (0,40 atm) = 0,90 atm + 0,10 atm = 1,00 atm Pdış = 1,00 atm PAo = 1,20 atm PBo = 0,40 atm XA,karışım = 0,75 XB,karışım = 0,25
142
Toplam basınç 1,00 atm olduğundan deney ortamının sıcaklığı çözeltinin normal kaynama sıcaklığına eşittir. A ve B nin kısmi buhar basınçları sırası ile 0,90 atm ve 0,10 atm dir.
143
Bu çözelti ile dengede olan buharın bileşimi, her bir bileşenin kısmi buhar basıncı, çözeltinin toplam buhar basıncı ile karşılaştırılarak hesaplanabilir. Bu nedenle buhar fazındaki mol kesirleri şöyle bulunur X A , buhar = = 0,90 0,90 atm 1,00 atm X B , buhar = = 0,10 0,10 atm 1,00 atm XA = 0,75 olan çözelti, XA, Buhar = 0,90 olan buhar ile dengededir. çoğu kez ideal çözeltilerin buharı daha uçucu bileşen bakımından sıvı fazdakine göre daha zengindir (bu örnekte A nın buhar basıncı daha yüksektir).
144
XA,buhar = 0,90 XB,buhar = 0,10 XA,karışım = 0,75 XB,karışım = 0,25 XA,destilat = ? XB,destilat = ?
145
XA,buhar = 0,90 XB,buhar = 0,10 XA,karışım = 0,75 XB,karışım = 0,25 XA,destilat = 0,90 XB,destilat = 0,10
146
A ve B maddelerini içeren bu tür bir çözeltinin damıtılması sırasında meydana gelen ve daha sonra yoğunlaştırılan buhar, geride kalan sıvıya göre daha uçucu olan A bakımından daha zengindir. Fraksiyondaki yoğunlaşmış buhar toplanarak ve fraksiyonlar tekrar damıtılarak baştaki karışımın bileşenleri sonunda oldukça saf halde elde edilebilir.
147
Saf uçucu madde İkisi de uçucu karışım
148
2 H2O (s) H3O+ (aq) + OH‾ (aq)
ELEKTROLİT ÇÖZELTILER İyon içeren sulu çözeltiler elektriği iletirler. Saf su kendi kendine biraz iyonlaşır ve bu nedenle zayıf bir iletkendir. 2 H2O (s) H3O+ (aq) + OH‾ (aq) Elektriği saf sudan daha iyi ileten bir maddenin sulu çözeltisi elektrolit olarak isimlendirilir. Bir elektrolit, sulu çözeltide tamamen veya kısmen iyonlaşır. Diğer taraftan şeker gibi çözeltide tamamen moleküler halde kalan ve bu nedenle de çözücünün iletkenliğini arttırmayan kovalent çözünen maddelere elektrolit olmayan maddeler denir.
149
Elektrolitler başlıca iki gruba ayrılır.
1. Kuvvetli elektrolitler: Sulu çözeltide tamamıyla iyonlaşan maddelerdir. 2. Zayıf elektrolitler : Polar kovalent bileşikler olup, sulu çözeltide tam olarak ayrışmazlar. Zayıf bir elektrolitin 1 m çözeltisinin iletkenliği, kuvvetli bir elektrolitin 1 m çözeltisinin iletkenliğinden daha düşüktür
150
Elektrolitlerin seyreltik çözeltilerinin kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası düşmesi miktarları aynı derişimli elektrolit olmayan çözeltilerinkinden farklıdır.
151
NaCl ün 1 molü iki mol iyon (1 mol Na+ ve 1 mol Cl¯) içerdiğinden ve kolligatif özellikler çözülmüş taneciklerin doğal özelliklerinden çok sayılarına bağlı olduğundan, NaCl ün 1 m çözeltisinin donma noktasındaki düşme miktarının, elektrolit olmayan bir maddenin 1 m çözeltisininkinin iki katı olması beklenir.
152
K2SO4 çözeltisinin donma noktası düşmesi miktarının (K2SO4 mol başına 3 mol iyon içerir), ayrışmayan bir çözünen içeren aynı derişimdeki bir çözeltininkinin üç misli olması beklenir.
153
ÇÖZELTİLERİN DERİŞİMLERİ
Bazı sulu çözeltiler için gözlenen donma noktası düşmesi değerlerinin hesaplanan donma noktası düşmesi değerleri ile karşılaştırılması. ÇÖZÜNEN MADDE ÇÖZELTİLERİN DERİŞİMLERİ 0,001 m 0,01 m 0,1 m C12H22O11 0,00186 0,0186 0,186 0,188 NaCl 0,00372 0,0372 0,372 0,00366 0,0360 0,348 K2SO4 0,00558 0,0558 0,558 0,00528 0,0501 0,432 K3[Fe(CN)6] 0,00744 0,0744 0,744 0,00710 0,0626 0,530 Gözlenen değerler, çözeltiler en seyreltik olduğu zaman, hesaplanan değerlerle en iyi bir şekilde uyuşur.
154
‟ELEKTROLİTLERİN KİMYASAL KURAMI”
1887 Svante ARRHENİUS ‟ELEKTROLİTLERİN KİMYASAL KURAMI” Elektrolit çözeltilerin kaynama noktası yükselmesi miktarları, elektrolit olmayan maddelerin aynı derişimli çözeltilerinin kaynama noktası yükselmesi miktarlarından daha yüksektir.
155
ÇÖZELTİLERDE İYONLAR ARASI ÇEKİMLER
Van't Hoff faktörü, i, bir çözelti için gözlenen donma noktası düşmesi miktarının (∆Td) hesaplanan donma noktası düşmesi miktarına (m∙Kd) oranı olarak tanımlanır. (Benzer bir bağıntı kaynama noktası yükselmesi miktarı için de yazılabilir.)
156
Çözünen maddenin ayrışmadığı (i = 1) kabul edilirse
ΔTk = m · Kk ΔTd = m · Kd Çözünen maddenin ayrıştığı (ⅈ > 1) kabul edilirse ΔTk = ⅈ · m · Kk ΔTd = ⅈ · m · Kd
157
Bazı kuvvetli elektrolit çözeltileri için van't Hoff faktörü (i )
ÇÖZELTİLERİN DERİŞİMLERİ 0,001 m 0,01 m 0,1 m NaCl 1,97 1,94 1,87 MgSO4 1,82 1,53 1,21 K2SO4 2,84 2,69 2,32 K3[Fe(CN)6] 3,82 3,36 2,85 Jacobus Henricus van 't Hoff
158
Kuvvetli elektrolitlerin her birinin formül birimi başına iyon sayılarının, söz konusu i değerlerine tam olarak eşit olmadığı görülür. i değeri çözeltinin derişimiyle değişir ve çözelti seyreldikçe tam ayrışma için beklenen değere yaklaşır.
159
Peter DEBYE ve Erich HÜCKEL
1923 1884 1966 1896 1980 Peter DEBYE ve Erich HÜCKEL DEBYE-HÜCKEL KURAMI Elektrolit çözeltilerinde iyonlar arası çekim kuvvetleri bulunduğundan çözeltideki yüksüz moleküllerin davranışında olduğu gibi iyonlar birbirinden tamamen bağımsız değildirler. Böylece zıt yüklü iyonlar arasında etkili olan elektriksel kuvvetler bu iyonların etkinliğini azaltır. BİLEŞİK Derişim İyonlar İyon/mol i NaCl 0,001 m Na+, Cl¯ 2 1,97 MgSO4 Mg2+, SO4¯2 1,82
160
Bir çözelti seyreldikçe iyonlar arası ortalama uzaklık artacağından karşılıklı etkileşme azalır ve en sonunda i faktörü kendi limit değerine yaklaşır. Bundan dolayı, oldukça seyreltik çözeltilerde Debye-Hückel etkisi ihmal edilebileceğinden iyonların birbirlerinden bağımsız olarak davrandıkları kabul edilir.
161
İyonlar arası çekimler, çözeltilerin iyon derişimIerinin gerçek derişimIerinden daha küçükmüş gibi davranmalarına neden olur. Bir iyonun aktivitesi, a, bu iyonun ‟ etkin derişimi ” olarak tanımlanır ve iyonun gerçek derişimine bir aktiflik katsayısı, γ, ile bağlanır. a = γ∙c
162
ÇÖZÜNEN MADDELERİN KARAKTERİSTİKLERİ
1 m ÇÖZELTİDEKİ ÇÖZÜNEN MADDENİN ŞEKLİ ΔTf İÇİN VAN’T HOFF FAKTÖRÜ; SEYRELTİK ÇÖZELTİLERİN MOLALİTESİ ÖRNEKLER Elektrolit olmayanlar Moleküller i = 1 Sakkaroz C12H22O11 Üre CON2H4 Kuvvetli Elektrolitler İyonlar i = n* Gliserin C3H5(OH) 3 Sofra tuzu NaCl KOH Zayıf Elektrolitler Molekül ve iyonlar 1 < i < n* Asetik asit HC2H3O2 Amonyak NH3 HgCl2 * n = Çözünen maddenin 1 molündeki iyonların mol sayısı
163
ÇİFT BOZUNMALI TEPKİMELER
164
A B C D A D C B Bu tür tepkimelerde maddelerin içerdiği katyon ve anyonlar değiş tokuş edilebilirler özellikle sulu çözeltilerde görülür redoks (yükseltgenme-indirgenme) tepkimeleri değildirler Ag NO3 Na Cl Ag Cl Na NO3 (aq) (aq) (k) (aq)
165
Tepkime Ag NO3 Na Cl Ag Cl Na NO3 (aq) (aq) (k) (aq) İyonik Tepkime Ag NO3 Na Cl Ag Cl Na NO3 (aq) (aq) (aq) (aq) (k) (aq) (aq) Net İyonik Tepkime Ag Cl Ag Cl (aq) (aq) (k)
166
Tepkime Na Cl NH4 NO3 NH4 Cl Na NO3 (aq) (aq) (aq) (aq) İyonik Tepkime Na Cl NH4 NO3 NH4 Cl Na NO3 (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) (aq) Net İyonik Tepkime Na Cl NH4 NO3 TEPKİME OLMAZ (aq) (aq) (aq) (aq)
167
Çift bozunmalı bir tepkimenin oluşması için
çözünmeyen bir katının çözünmeyen bir sıvının çözünmeyen bir gazın moleküler biçimde çözünen zayıf bir elektrolitin oluşması gerekir.
168
Tepkime 2 H Cl Na S H S 2 Na Cl (aq) 2 2 (aq) (g) (aq) İyonik Tepkime 2 2 H 2 Cl 2 Na S H S 2 Na 2 Cl (aq) (aq) (aq) (aq) 2 (g) (aq) (aq) Net İyonik Tepkime 2 2 H S H S (aq) (aq) 2 (g)
169
Tepkime H Cl Na OH H O Na Cl (aq) (aq) 2 (s) (aq) İyonik Tepkime H Cl Na OH H O Na Cl (aq) (aq) (aq) (aq) 2 (s) (aq) (aq) Net İyonik Tepkime H OH H O (aq) (aq) 2 (s)
170
1 g/litre Çözünürlük 10 g/litre çözünmeyen az çözünen çözünen Bu standartlar yaygınsa da keyfidir.
171
ÇÖZÜNÜRLÜK KURALLARI Sudaki çözünürlüklerine göre iyonik bileşiklerin sınıflandırılması güçtür. Suda tamamen çözünmeyen madde azdır. Çözünürlük derecesi bir maddeden diğerine büyük ölçüde değişir. Bununla beraber yaklaşık olsa bile bir çözünürlük sınıflandırma şeması yararlıdır.
172
DİKKATE ALINAN KATYONLAR
ANYON ÇÖZÜNMEYEN KATYON ÇÖZÜNEN KATYON NİTRAT NO3‾ Hepsi ASETAT C2H3O3‾ KLORAT ClO3‾ KLORÜR Cl‾ Ag+, Hg22+, Pb2+ Diğerleri BROMÜR Br‾ Ag+, Hg22+, Pb2+, Hg2+ İYODÜR I‾ SÜLFAT SO42‾ Ag+, Hg2+2, Pb2+, Ca+, Sr2+, Ba2+ KARBONAT CO32‾ IA, NH4+ SÜLFİT SO3 2‾ FOSFAT PO43‾ SÜLFÜR S2‾ IA, NH4+, IIA HİDROKSİT OH‾ IA, Ca2+, Sr2+, Ba2+ DİKKATE ALINAN KATYONLAR I A grubu katyonları Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ II A grubu katyonları Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ +1 yüklü katyonlar NH4+, Ag+ +2 yüklü katyonlar Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+, Hg22+, Sn2+, Pb2+ +3 yüklü katyonlar Fe3+, Al3+, Cr3+ Suda az çözünen maddeler kırmızı renkte yazılmışlardır.
173
BAZI GAZLARIN OLUŞMA KURALLARI
S2‾ tuzu + asit H2S (g) tuz CO32‾ tuzu CO2 (g) H2O SO32‾ tuzu SO2 (g) NH4+ tuzu hidroksilli baz NH3 (g)
174
Tepkime Na SO 2 H Cl SO H O 2 Na Cl 2 3 2 2 (aq) (aq) (g) (s) (aq) 1. Basamak 2 Na SO 2 2 H 2 Cl H SO 2 Na 2 Cl 3 2 3 2. Basamak H SO 2 Na 2 Cl SO H O 2 Na 2 Cl 2 3 (aq) (aq) 2 (g) 2 (s) (aq) (aq)
175
Na CO H Cl 2 3 (aq) (aq) NH Cl Na OH 4 (aq) (aq)
176
YAYGIN KUVVETLİ ELEKTROLİTLER
Asitler HClO4, HClO3, HCl, HBr, HI, HNO3 ve H2SO4 (yalnız birinci iyonizasyonu) Bazlar IA grubu elementleri ile Ca2+, Sr2+ ve Ba2+ un hidroksitleri Tuzlar Tuzların çoğu kuvvetli elektrolittirler
177
Aşağıdaki bileşik çiftlerinin sulu çözeltileri karıştırıldığında oluşacak tepkimelerin denkleştirilmiş kimyasal eşitliklerini yazınız. Bütün bileşikleri (tepkimeye giren ve oluşan) uygun formülleriyle gösteriniz. a) FeCl3 ve (NH4)3PO4 b) Na2SO4 ve CuCl2 c) ZnSO4 ve Ba(OH) 2 d) Fe(C2H3O2) 2 ve HBr e) CaCO3 ve HNO3
178
Çift bozunmalı tepkimeler bir dereceye kadar tersinirdir
Çift bozunmalı tepkimeler bir dereceye kadar tersinirdir. Çift bozunmalı tepkimeler susuz ortamda da görülür. CaF2 (k) + H2SO4(s) CaSO4(k) + 2HF(g) 2NaNO3(k) + H2SO4(s) Na2SO4(k) + 2HNO3(g) Bu tepkimelerde, tepkimeye giren maddeler ısıtılırsa asitler (suda çözünebilen HF ve HNO3) gaz halinde açığa çıkarlar.
Benzer bir sunumlar
© 2024 SlidePlayer.biz.tr Inc.
All rights reserved.