Çözeltiler Ve Konsantrasyon Hesabı

Dr. Sedat TÜRE

SU

Su, bir inorganik maddedir.

Su, H 2 O 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, 100 o C’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

oluştururlar.

yapılar, suda misel, çift tabaka, vezikül

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 çözelti

de 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),

miktarının az olduğu çözeltilerdir (konsantrasyonu düşük çözeltiler) çözünmüş madde

Konsantre çözeltiler (derişik çözeltiler),

madde miktarının fazla olduğu çözeltilerdir (konsantrasyonu yüksek çözeltiler) çözünmüş

Doymuş çözeltiler (satüre çözeltiler),

çözünmüş madde miktarının maksimum olduğu çözeltilerdir

Çözelti konsantrasyonları

Bir çözeltinin konsantrasyonu,

volümü içinde çözünmüş olan madde (substrat) miktarıdır.

çözeltinin belirli bir

-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.

H 2 SO 4 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.

1 mol NaCl=58,5 g NaCl 1mol CaCl 2 =111 g CaCl 2 180 g glukoz=1 mol glukoz 58,5 g NaCl=1 mol NaCl 111 g CaCl 2 =1 mol CaCl 2

1 L 0,1 M’lık CuSO 4 (molekül ağırlığı 160) çözeltisi için 1x0,1x250=25 gram CuSO 4 ·5H 2 O gerekir.

25 g CuSO 4 ·5H 2 O= 16 g CuSO 4 = 0,1 mol CuSO 4

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.

CuSO 4 CuSO 4  H 2 O CuSO 4  5H 2 O molekül ağırlığı 160 molekül ağırlığı 178 molekül ağırlığı 250

Hidratlı maddelerdeki su molekülleri, çözelti hesaplamalarında dikkate alınır. Örneğin; 250 mL %10’luk CuSO 4 çözeltisini hidrasyon suyu olmayan bakır sülfattan (CuSO 4 , molekül ağırlığı 160) değil de 1 molekül hidrasyon suyu olan bakır sülfattan (CuSO 4  H 2 O, molekül ağırlığı 178) ile hazırlayacaksak tartacağımız CuSO 4  H 2 O miktarı: