ÇÖZELTİ HAZIRLAMA VE DERİŞİM TÜRLERİ

ÇÖZELTİ HAZIRLAMA VE DERİŞİM TÜRLERİ
BÖLÜM2 ÇÖZELTİ HAZIRLAMA VE DERİŞİM TÜRLERİ

1. Çözeltiler ve Çözünme Çözeltiler kimyasal reaksiyonlar için ideal ortam sağlamaları bakımından çok önemlidirler. Kullanılacağı yere ve amaca göre, çeşitli fiziksel hallerde bulunan maddelerle değişik türde çözeltiler hazırlanır. Ancak reaksiyonların pek çoğu sıvı çözeltilerde yürüdüğünden, en çok kullanılan sıvı çözeltilerdir İki veya daha fazla maddenin oluşturduğu katı, sıvı ve gaz halinde olabilen homojen, çözücü ve çözünen bileşenlerinden oluşan karışımlara çözelti denir.

Bir maddenin, bir çözücü içerisinde homojen olarak dağılması olayına çözünme denir. Çözünme, çözücü ile çözünenin benzer yapıda olmasının bir sonucudur. Çözünme olayının mantığı maddeyi oluşturan atom veya moleküllerin arasındaki çekim kuvvetine dayanır. Bir çözücünün bir maddeyi çözebilmesi için; çözücü ile çözünen molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin, 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. Genellikle çözünme olayı, çözücü ile çözünenin benzer yapıda olmaları ile gerçekleşir. Bu durum benzer benzeri çözer ilkesi olarak ifade edilebilir. Dolayısıyla polar çözücüler polar maddeleri, apolar çözücüler de apolar maddeleri daha iyi çözer.

Çözünme olayı; bir çözücü içerisinde çözünen maddenin cinsine bağlı olarak iyonlara ayrışarak yüklü iyonik parçacıklar halinde veya moleküler yapısını koruyarak yüksüz moleküler parçacıklar halinde gerçekleşebilir. Çözünen madde ortama iyonik parçacık veriyor ise elektrolit madde olarak isimlendirilir ve bu maddenin çözeltisinin elektrik iletkenliği vardır. Eğer iyonik parçacık vermeksizin bir çözünme olayı gerçekleşiyor ise bu madde elektrolit olmayan maddedir ve çözeltisinin elektriği iletmesi beklenmez. Elektrolit maddelerin çözünme reaksiyonlarına örnek aşağıda verilmiştir.

Elektrolit olmayan maddelerin çözünme reaksiyonlarına örnek aşağıda verilmiştir. 2. Çözeltilerin Genel Özellikleri Çözeltilerde, çözücü ile çözünen arasında sabit bir karışma oranı yoktur. Çözelti oluşurken, çözücü ve çözünenler kimyasal özelliklerini değiştirmeden karışırlar. Çözeltilerin yoğunlukları çözücü ve çözünenin karışma oranına bağlı olarak değişir. Örneğin, alkol (d = 0,8 g/cm3) ve su (d = 1 g/cm3) karışımının yoğunluğu 0,8 ile 1 arasında bir değer alır. Katı maddelerin sudaki çözeltilerinin yoğunluğu genellikle 1 den büyüktür.

İçerisinde katı çözülerek oluşturulmuş sulu çözeltilerin kaynama ve donma sıcaklıkları çözeltideki katı oranına bağlı olarak değişir. Örneğin, tuzlu suyun kaynama sıcaklığı 100 oC den büyük, donmaya başladığı sıcaklıkta 0 oC den daha küçüktür. Çözeltideki katı madde oranı arttıkça kaynama noktası yükselir, donma noktası düşer. Arı su ısıtılınca sıcaklık artar. 100 oC de suyun denge buhar basıncı açık hava basıncına eşit olur ve su kaynamaya başlar. Kaynama sırasında sıcaklık değişmez.

Tuzlu suda, denge buhar basıncı 100 oC nin üzerinde açık hava basıncına eşitlenir. Bu nedenle kaynama noktası 100 oC den büyüktür. Kaynamaya başladıktan sonra su miktarı azalır ve çözeltideki tuz oranı artar. Tuz oranı sürekli artacağı için kaynama sırasında sıcaklık sabit kalmaz, artar. Bu artış çözelti doygunluğuna kadar devam eder.

3. Denge Buhar Basıncı Sıvılar her sıcaklıkta buharlaşırlar. Sıvı kapalı bir kapta ise, buhar molekülleri ortamı terk edemediği için bir süre sonra yoğunlaşmaya başlar. Buharlaşma hızı, yoğunlaşma hızına eşit olunca sıvı-buhar dengesi kurulur. Bu andan itibaren sıvı ve buhar miktarları değişmeden kalır. Bu andaki buhar basıncına denge buhar basıncı denir. Denge buhar basıncı, kabın şekline, sıvı yüzeyinin büyüklüğüne, sıvı üzerindeki gaz basıncına bağlı değildir. Sıvının türüne, çözeltilerde çözeltinin içerdiği katı madde oranına ve sıcaklığa bağlıdır. Örneğin, Aynı sıcaklıkta alkolün denge buhar basıncı suyunkinden büyüktür. Bu nedenle, alkolün kaynama sıcaklığı daha küçüktür. Çözeltilerde, katı madde oranı arttıkça buhar basıncı azalır. Bunun sonucunda, çözeltinin kaynamaya başladığı sıcaklık yükselir.

Çözeltilerde madde derişimine bağlı olarak kaynama noktalarındaki artış veya donma noktalarındaki düşme hesaplanabilmektedir. Bunu aşağıda verilen örnekte görmek mümkündür. Çözeltilerin, kaynama noktasındaki yükselme çözeltideki taneciklerin çokluğuna bağlıdır. Örneğin, 1 mol/L şeker için bir çözeltinin KN = 100,01 oC olursa, aynı şekilde 1 mol/L NaCl ve 1 mol/L CaCl2 içeren çözeltilerin kaynama noktaları sırasıyla 100,02 ile 100,03 oC olacaktır. 4. Çözünürlük ve Çözeltilerin Sınıflandırılması Belirli sıcaklık ve basınç koşullarında belirli miktardaki çözücüde çözünebilen maksimum madde miktarı çözünürlük olarak ifade edilir. Sulu çözeltilerde 100 gram (100 mL) su esas alınarak çözünürlük tanımlanır. Buna göre, bir maddenin sudaki çözünürlüğü, belirli sıcaklık ve basınç koşullarında 100 gram suyu doymuş hale getiren madde miktarıdır.

Örneğin, X katısının 20 oC deki çözünürlüğü; 25 g X/100 g su şeklinde ifade edildiğinde; 20 oC de 100 gram suda maksimum 25 gram X çözünebileceği anlaşılmaktadır. 4.1. Çözünürlüğü etkileyen faktörler Çözünürlüğe etki eden faktörler şunlardır. - Çözücü ve çözünenin türü - Sıcaklık - Basınç - Ortak İyon Çözeltinin karıştırılması, katı maddenin toz haline getirilmesi, çözünen yüzeyinin büyüklüğü çözünürlüğe etki etmez.

Çözücü ve Çözünenin Etkisi Çözücü ve çözünen cinslerindeki farklılık, molekül yapılarında veya iyon yapılarındaki fiziksel ve kimyasal farklılıklardan kaynaklandığından birbirleri içerisindeki dağılımın maksimum miktarını etkileyecektir. Örneğin; 100 er gram suda çözünebilen tuz ve şeker miktarları farklıdır. Aynı şekilde, yemek tuzunun 100 er gram alkol ve sudaki çözünürlüğü farklıdır. Sıcaklığın Etkisi Sıvı ve katıların sudaki çözünürlükleri sıcaklığın artırılmasıyla genellikle artar. Çözünürken ısı alan ya da ısı veren maddelerin çözünürlüklerine sıcaklığın etkisi değişiktir. Örneğin, CaCl2 tuzunun sudaki çözünmesi ısı alan bir olaydır. Çözünürken ısı alan maddelerde sıcaklık artışı çözünürlüğü artırır.

CaSO4 tuzunun ise sudaki çözünmesi ısı veren bir olaydır. Çözünürken ısı veren maddelerde sıcaklık artışı çözünürlüğü azaltır. Gazların sıvılarda çözünmesi ısı veren bir olaydır. Bu yüzden sıcaklık arttıkça gazların sıvılardaki çözünürlüğü azalır. Basıncın Etkisi Katı ve sıvıların sudaki çözünürlükleri basınçtan etkilenmez. Gazların sudaki çözünürlükleri ise, basınç artışı ile doğru orantılıdır.

Çözünme hızını etkileyen her faktör çözünürlüğü değiştirmeyebilir. Örneğin; sıcaklık, basınç gibi etkenler hem çözünürlüğü hem de çözünme hızını değiştirmektedir. Ancak katı maddelerin çözünmelerinde etkileşim yüzeyindeki artış (tanecik boyutundaki küçülme) sadece çözünme hızını etkilemektedir. Yine aynı şekilde çözeltiyi çalkalama veya karıştırma gibi fiziksel etmenler de sadece çözünme hızını etkileyici unsurlardır. 4.2. Çözeltilerin Sınıflandırılması Doymuş çözeltiler: Belirli bir koşullarda çözebileceği maksimum madde miktarını çözmüş olan çözeltilerdir. Doymamış çözeltiler: Belirli bir koşullarda çözebileceğinden daha az miktarda maddeyi çözmüş olan çözeltilerdir. Aşırı doymuş çözeltiler: Belirli koşullarda çözebileceği maksimum madde miktarından daha fazla maddeyi çözmüş olan çözeltilerdir.

Aşırı doymuş çözeltiler oldukça kararsızdır. Fazladan çözmüş olduğu maddeyi çözelti fazından ayırma eğilimindedir. Örneğin, X(k) nın 20 oC deki çözünürlük değeri 30 g X/100 g su ise; Seyreltik çözeltiler: Az oranda çözünen madde içeren çözeltilere denir. Yani derişimi çok az olan çözeltilerdir. Derişik çözeltiler: Çok oranda çözünen madde içeren çözeltilere denir.

Seyreltik ya da derişik çözeltiler bir anlamda doymamış çözeltilerdir. Seyreltiklik veya derişiklik göreceli kavramlar olup nicelik ifade etmez. Bir durumda seyreltik kabul edilen bir çözelti bir başkası için derişik olarak tanımlanabilir. Örneğin, % 10 luk bir çözelti % 5 liğe göre derişik, % 20 liğe göre seyreltiktir. 4.3. Derişim Türleri Bir çözeltide çözünmüş olan madde miktarı değişebilir ve gram ya da mol olarak ifade edilir. Çözünmüş olan madde miktarı derişimi belirler. Yüzde Derişim 100 gram çözeltideki çözünmüş olan maddenin kütlesine, çözeltinin kütlece yüzde derişimi denir. Örneğin, % 20 lik 200 gr şeker çözeltisinin bileşenleri şu şekilde belirtilebilir.

Molar Derişim (Molarite) 1 litre çözeltideki çözünmüş olarak bulunan maddenin mol miktarı molar derişim (Molarite) olarak tanımlanır. M = n / V M = Molar derişim (mol/L) V = Çözeltinin hacmi (L) n = Çözünen maddenin mol sayısı

Örneğin, 2 M derişimli çözelti çözelti; 1 litresinde 2 mol miktarında madde çözünmüş olarak bulunuyor anlamına gelir. Farklı molaritelere sahip aynı cins tanecik içeren çözeltilerin karıştırılması durumunda karışım derişimlerini bulmak için aşağıdaki bağıntı kullanılabilir. MK . MK = M1 . V1 + M2 . V2 Çözeltideki iyonların molar derişimi, çözünen maddenin yapısındaki iyon sayısı ile orantılıdır. İyon derişimleri köşeli paranteze alınarak gösterilir. Örneğin, 0,2 M Al2(SO4)3 çözeltisinde Al+3 ve SO4-2 iyonlarının molariteleri aşağıdaki gibi bulunur.

Normal Derişim (Normalite) 1 litre çözeltideki çözünen maddenin eşdeğer gram sayısıdır. Eşdeğer gram; 1 atom-g hidrojen ile yer değiştirebilen, 1 atom-g hidrojene karşılık gelen veya 1 atom-g hidrojene eşdeğer kimyasal aktivite gösteren madde miktarıdır. N = e / V N= Normal derişim (Normalite) V= Çözeltinin hacmi (L) e= Eşdeğer gram sayısı

Bir maddenin eşdeğer-g sayısı; mol sayısında olduğu gibi, ağırlığın eşdeğer ağırlığa (EA) bölünmesiyle bulunur. e = m / EA Diğer taraftan, bir maddenin eşdeğer ağırlığı (EA) mol tartısının (MA), tesir değerliğine oranıdır. EA = MA / Td Tesir değeri, - Asitlerde H+ sayısına - Bazlarda OH- sayısına - Tuzlarda katyonların yükleri toplamına eşittir.

Bu doğrultuda daha genel bir formül yazacak olursak, Normalite; N = M . Td

0,1 M 250 mL NaOH çözeltisi hazırlanması. 0,3 N 500 mL H2SO4 çözeltisi hazırlanması. Hacimce % 20 lik etil alkol (C2H5OH) çözeltisi hazırlanması. Kütlece % 10 luk metanol (CH3OH) çözeltisi hazırlanması. (dCH3OH=0,792 g/cm3) % 5 lik 400 g NaOH çözeltisi hazırlanması. 1 M lık 1 L stok NaOH çözeltisinden, 0,05 M 100 mL lik NaOH çözeltisi hazırlanması

5. Çözeltilerde Seyreltme İşlemi Çözeltiler genellikle derişimi bilinen stok çözeltilerinden hazırlanır. Bunun için stok çözeltiden hesaplanarak alınan çözelti, istenen hacme göre seçilmiş balon jojeye alınır ve üzerine hacmi belirten çizgiye kadar çözücü eklenir. Bu şekilde başlangıçtaki derişimden daha seyreltik çözelti hazırlanmış olur. Bu durumda; M1 . V1 = M2 . V veya N1 . V1 = N2 . V2 Formüllerinden yararlanılabilir.

6. Eser Miktar Konsantrasyonları (ppm, ppb) Bazı hassas analizlerde derişim değerleri çok küçük olur ki derişim birimi olarak ppm veya ppb kullanılır. ppm, milyonda bir anlamında (parts per million) kullanılan bir derişim birimidir. Örneğin 3 ppm, bir milyonda (106) üç parça anlamında kullanılır. Aşağıda bu konsantrasyon birimiyle ilgili örnek verilmiştir. 7 ppm Pb konsantrasyonuna sahip 1 kg lık su örneği için; Bu su örneğinde 7 mg kurşun bulunur demek mümkündür. Eğer bu örnekten 100 mL lik bir kısım alınacak olursa bulundurduğu kurşun miktarı bu sefer 0,7 mg olacaktır. Aynı örnek için; örnekten 50 mL lik bir kısım alınarak hacmi saf su ile 250 mL ye tamamlanıyor. Bu durumda 250 mL lik örneğin bulundurduğu kurşun miktarı 0,35 mg olacak ve kurşun derişimi 5 kat seyreltme olduğundan dolayı 1,4 ppm değerine düşecektir.

ppm = çözünenin miktarı (mg) / çözeltinin hacmi (L) Çok küçük derişimler için diğer bir derişim birimi ppb, milyarda bir anlamında (parts per billion) kullanılan bir derişim birimidir. ppb = çözünenin miktarı (µg) / çözeltinin hacmi (L) 100 mL su öreneğinde 3,6 mg Pb bulunduğuna göre ppm cinsinden Pb derişimi 100 ppm Hg bulunduran 200 mL lik çözeltideki mg cinsinden Hg miktarı 2000 ppb Pb bulunduran 2 L lik su örneğindeki mg cinsinden Pb miktarı 500 mL su örneğinde 0,045 mg Hg bulunduğuna göre ppb cinsinden Hg derişimi

7. Çökelme Bazı bileşiklerin sudaki çözünürlükleri ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Bu bileşikler sulu ortamda çökelti olarak kalırlar. Yapısında NH4+, NO3-, Na+, K+ iyonları bulunan bileşikler suda çok çözünürler. Örneğin, NaCl ve AgNO3 çözeltileri karıştırılınca oluşan çözeltide Na+, Cl-, Ag+ ve NO3- iyonları bulunur. NaCl, NaNO3, AgNO3 bileşiklerinin çözünürlükleri çok olduğu için, bu bileşikler çökmezler. Ancak ortamdaki Ag+ ve Cl- iyonları hemen AgCl halinde çökerler. Bir başka örnek daha verilecek olursa; K+, I-, Pb+2, NO3- iyonlarını içeren bir çözelti soğutulursa (ya da suyunun bir kısmı buharlaştırılırsa), K+ tuzları ve NO3- tuzlarının çözünürlükleri büyük olduğundan KI, KNO3 ve Pb(NO3)2 tuzları büyük olasılıkla çökmeyecektir. Eğer bir çökelme olursa, çöken tuz PbI2 tuzu olabilir.

ÇÖZELTİ HAZIRLAMA VE DERİŞİM TÜRLERİ

Benzer bir sunumlar

... konulu sunumlar: "ÇÖZELTİ HAZIRLAMA VE DERİŞİM TÜRLERİ"— Sunum transkripti:

Benzer bir sunumlar

Proje hakkında

Geri bildirim

Giriş

Sosyal ağ üzerinden giriş yapmak:

ÇÖZELTİ HAZIRLAMA VE DERİŞİM TÜRLERİ

Benzer bir sunumlar

... konulu sunumlar: "ÇÖZELTİ HAZIRLAMA VE DERİŞİM TÜRLERİ"— Sunum transkripti:

Benzer bir sunumlar

Proje hakkında

Geri bildirim