Transcript ÇÖZELTİLER VE ÇÖZÜNÜRLÜK A.Kerim KARABACAK

ÇÖZELTİLER VE
ÇÖZÜNÜRLÜK
Çözeltiler, fiziksel özellikleri her yerinde
aynı olan homojen karışımlardır.
Bir çözeltide en az iki bileşen vardır.
*Çözelti içinde miktarı çok olan bileşene
"çözücü",
*miktarı az olan bileşene ise "çözünen"
denir.
Çözücü ve çözünen; katı, sıvı
olabilir.
Buna
göre
çeşitli
hazırlanabilir.
veya gaz
çözeltiler
Diğer bir ifadeyle, katı,sıvı ve gaz bir
maddenin katı, sıvı ve gaz bir madde
içerisinde homojen olarak dağılmasıyla
çözeltiler oluşur. Örneğin;
Çözücü Çözünen
Örnek Çözelti
Sıvı
Sıvı
Alkollü su (suda alkolün çözünmesi)
Sıvı
Katı
Tuzlu su (suda tuz çözünmesi)
Sıvı
çözünmesi)
Gaz
Amonyaklı su (suda amonyağın
Katı
Sıvı
Amalgam (gümüşte civanın çözünmesi)
Katı
Katı
Pirinç (bakırda çinkonun çözünmesi)
Katı
Gaz
Palladyumda hidrojenin çözünmesi
Gaz
Gaz
Azotta oksijenin çözünmesi
Çözücü ve çözünenin birbiri içinde homojen olarak
karışması ile çözünme olayı gerçekleşir.
Çözünme, moleküller arasındaki çekim kuvvetine
dayanır. Bir çözücünün bir maddeyi çözebilmesi
için;
çözücü ile çözünen molekülleri arasındaki
çekimkuvvetlerinin, 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. Şeker,
suda iyonlarına ayrışmadan moleküler halde
çözünür.
Genellikle çözünme olayı, çözücü ile çözünenin benzer
yapıda olmaları ile gerçekleşir.
Bu durum “benzer benzeri çözer” şeklinde ifade edilebilir.
Dolayısıyla polar çözücüler polar maddeleri, polar olmayan
çözücüler de polar olmayan maddeleri daha iyi çözer.
Analitik kimyada genellikle sıvı-sıvı, katı-sıvı ve gaz sıvı
çöz. Kullanılır.
Maddeler değişik ortamlarda farklı miktarlarda çözünür. Bu
durumu ifade etmek üzere çözünürlük kavramı kullanılır.
Herhangi bir sıcaklıkta, belirli bir hacimdeki çözücü içerisinde,
belirli miktar madde çözünür. Ancak verilen belli bir miktar
çözücüde çözünen madde miktarı için limit bir değer vardır.
Bu limite gelmiş çözeltiye daha fazla çözünen eklenirse,
maddenin fazlası çözünmeden kalacaktır. Böyle çözeltilere
"doymuş çözeltiler" denir. Doymuş çözeltide çözünen madde
miktarına da o maddenin o çözücüdeki "çözünürlüğü" denir.
Çözünürlük genellikle 100 mL (100 cm3) veya 100 g
çözücüde çözünebilen maddenin gram cinsinden ağırlığı
olarak verilir.
Örneğin, NaCl'ün sudaki çözünürlüğü 20°C da 36 g/100
mL'dir. Bu ifadeden NaCl'ün verilen şartlarda 100 mL
suda 36 g'dan daha fazla çözünmeyeceği anlaşılır.
Doygun hale gelmiş bu çözeltiye daha fazla NaCl ilave
edildiği takdirde, ilave edilen NaCl çözeltide
çözünmeden katı halde kalacaktır. Böyle bir çözeltide,
katı madde ile o maddenin doygun çözeltisi temas
halindedir ve aralarında bir dinamik denge söz
konusudur.
Bu denge çözünen moleküllerin hızının, çökelen
moleküllerin hızına eşit olmasıyla sağlanır. Doymuş bir
çözelti için verilen çözünürlük değerinden daha az
miktarda madde bulunduran çözeltilere ise "doymamış
çözeltiler" denir.
Çözünürlük belirtilirken, sıcaklığın ve çözünmenin yer aldığı
ortamın diğer şartlarının tanımlanması gerekir. Çoğunlukla
çözeltiler normal atmosfer basıncında hazırlandığından,
gazlar dışındaki maddelerin çözünürlükleri basınçtan söz
etmeden verilir. Çünkü basınç değişimi, katıların sıvılardaki
veya sıvıların sıvılardaki çözünürlüğünü etkilemez, fakat
gazların
sıvılardaki çözünürlüğünü etkiler ve gazların çözünürlükleri
basıncın artması ile artar.
Katı ve sıvıların su içindeki çözünürlükleri genellikle
sıcaklık ile artar, gazların çözünürlükleri ise sıcaklıkla
azalır. Bu nedenle, çözünürlük ifade edilirken mutlaka
hangi sıcaklıkta olduğunu belirtmek gerekir. Ayrıca
gazların çözünürlüklerinde, basıncın etkisi büyük
olduğundan basıncın da belirtilmesi gerekir.
Maddelerin çözünürlüğü, çözücü ve çözünen maddelerin
türüne göre değişir.
Maddelerin çözünürlüğünü fiziksel ve kimyasal özellikleri
etkiler. Bu özellikler polarlık, moleküller arası çekim
kuvvetleri gibi özelliklerdir.
Faz sayısı birden fazla olan dengelere
heterojen denge denir.
Bazı tuzların sudaki çözünürlükleri çok azdır.
Böyle tuzların iyonları ile tuz arasında
heterojen denge kurulur. Örneğin CaSO4 suda
çok az çözünür.
CaSO4(k)
(Ca+2 ) (SO4-2)
buradan
Kçç= (Ca+2) (SO4-2) = (s).(s)=s2 yazarız.
Kçç : Çözünürlük çarpımıdır.
100mL su 25oC de CaSO4 ile doyuruluyor. Elde
edilen çözeltiden su tamamen uzaklaştırıldığı
zaman 0,248 g CaSO4 elde edildiğine göre;
CaSO4 ın 25 oC deki Kçç=? Bulunuz.
( Ca=40, S=32, O=16)
CaSO4 ın Molaritesini bulalım
n/MA
0,248 g /136g/mol
M = --------- = ------------------------- 0,018 M
V
0,1 L
(Ca+2 ) = s = 0,018 M
(SO4)-2 = s = 0,018M
CaSO4
(Ca+2 ) (SO4-2)
Kçç= (Ca+2) (SO4-2) = (s).(s)=s2
Kçç = (0,018).(0,018) = 3,2.10-4 olur.
Pb(OH)2’in belli bir sıcaklıktaki çözünürlük
çarpımı 4x10-15’dir. Buna göre Pb(OH)2’in,
saf sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız
Pb(OH)2’in çözünürlüğü “s” olsun.
Pb(OH)2(k)
Pb2+(suda) + 2OH-(suda)
olduğuna göre;
[Pb2+]=s ve [OH-]=2s olur.
Çözünürlük çarpımı ifadesinden
Kçç= [Pb2+][OH-]2 yazılır. Çözünürlükleri yerine yazılırsa;
Kçç=(s)(2s)2 = 4s3 = 4x10-15 olduğundan s=1x10-5
bulunur.
(PbI2) kurşun iyodürün;
a) Çözünürlüğünü
b) Her bir iyonun derişimini
bulunuz. Kçç = 7,1.10-3
Q ve Kçç arasındaki ilişkiye göre sistemin denge hali için
yargıda bulunulabilir. Yani;
Q = Kçç ise; çözünürlük dengesi kurulmuş demektir.
Çözelti doygunluğa ulaşmıştır.
Q < Kçç ise; çözelti doymamıştır ve çökme olmaz.
Qçç = Kçç oluncaya kadar çözünme devam eder.
Q > Kçç ise; iyonların derişimleri çarpımı büyük
olduğundan aşırı doygunluk vardır.
Q = Kçç oluncaya kadar çökme devam edecektir.
Q: İyonların başlangıçtaki konsantrasyonları çarpımıdır.
Eşit hacimde 2x10-3 M Pb(NO3)2 ve 2x10-3M
NaI karıştırılıyor. PbI2 çökeleği oluşur mu?
(Kçç=7,1.10-9)
Çözüm:
Çözeltide Pb+2 ve I- iyonlarının konsantrasyonları yarıya
düşer.
(2x10-3 M) .(V)
(Pb+2) = -------------------- = 1x10-3 M
2V
(2x10-3 M) .(V)
(I- ) = ------------------ = 1x10-3 M
2V
Olarak bulunur.
Q= (Pb+2).(I-)2= (1x10-3)(1x10-3 )2
Q= 1x10-9
Q
Kçç olduğundan çökme olmaz
1)
CaF2 ‘ün ;
a)Saf sudaki
b) 1x10-2M CaCl2 içindeki,
c) 0,1 NaF çözeltisindeki,
Çözünürlüklerini bulunuz. (Kçç=3,4x10-11)
2)
PbCl2’ün 1M NaCl içindeki Çözünürlüğünü
bulunuz. (Kçç=1,7x10-5)
Belirli bir miktar çözelti veya çözücü
içerisinde çözünen madde miktarına DERİŞİM
(KONSATRASYON) denir.
Çözünen madde miktarı(m)
Derişim =-------------------(C)
Çözeltinin Hacmi (V)
C = m/V olur.
Çözeltideki madde miktarı(m)= C.V
Şeklinde hesaplanır.

Derişimi düşük olan çözeltiler seyreltik
çözelti, derişimi yüksek olan çözeltiler ise
derişik çözelti olarak bilinir. Ancak bir
çözeltide çözünen madde miktarının
bilinmesi gerekir.


Bir çözeltide çözünen madde miktarını nasıl
ifade ederiz?
Bir çözeltide çözünen madde miktarı, kütle,
hacim, mol terimlerini içeren çeşitli derişim
birimleri ile belirtilir. En çok kullanılan
derişim birimleri, yüzde derişim, mol kesri,
molarite, normalite, molalite, ppm ve ppb'dir.
Şimdi bu birimleri görelim.


Çözünecek sıvı maddenin yoğunluk ve
ağırlıkça yüzdesinin bilinmesi gerekir.
Bu bilgiler ambalaj etiketi üzerinde belirtilir.
Molekül Ağırlığı
V(ml) =
x Ýstenen konst (M) x Ýstenen hacim (lt)
Yoðunluk (d) x Konsantrasyon (%)



Çözüm:
V(ml)=(36.5 / 1.18 x 0.35) x 2 x 0.5 = 88.37
ml
orijinal şişedeki asitten alınıp hacmi
deiyonize su ile 500 ml’ye tamamlanır.


Örnek 2: Yoğunluğu 1.98 gr/mL olan ve ağırlıkça %
98’lik H2SO4 çözeltisinin molaritesini bulunuz.
(MA=98 gr/mol, H2SO4)
Çözüm:
1.98 gr/ml x 0.98 (% 98) 1.9404 gr H2SO4 / ml
M=n/V  M= (1.9404/98) / 0.001
M= 0.0198 / 0.001
= 19.8 M H2SO4
Bir litre çözeltide çözünen maddenin eşdeğergram miktarını gösterir.
Eyer 1L çözeltide bir eşdeğer-gram madde
çözünmüş ise çözeltinin konsantrasyonu bir
Normaldir denir ve derişim (N) ile ifade edilir.
Çözünen madde
miktarı/Eşd.Ağ
Normalite(N) = --------------------------------------Çözeltinin Hacmi(L)

Çözünen maddenin MA
Eşdeğer Ağ.= ---------------------------Etkime(Tesir) Değerliği
Normalite(N) = Molarite x Tesir Değerliği
Eşdeğer ağırlık ise maddenin molekül
kütlesinin tesir değerliğine (t) oranıdır.
Bir maddenin tesir değerliği reaksiyon
esnasında ortama verdiği veya aldığı elektron
sayısıdır.

Asitler için; ortama verdiği H+ sayısı

Bazlar için; yer değiştiren OH- sayısına

Tuzlar için; anyon veya katyonların herhangi
birinin toplam yük sayısına eşittir.

H2SO4
2H+ + SO4

HCl

H3PO4
3H+ + PO4-3

NaOH
Na+ + OH-

Ca(OH)2
Ca+2 + 2OH-
t=2

NH3 +H2O
NH4+ + OH-
t=1

Na2SO4

Al2(SO4)3
H+ + Cl-
2Na+ + SO4
2Al+3 + 3SO4-2
t=2
t=1
t=3
t=1
t=2
t=6
500 mL 2 N Ca(OH)2 çözeltisi nasıl hazırlanır?
(MA= 74 g/mol
Çözüm
 N=M x t ve Ca(OH)2’in TD=2 olduğuna göre;
2=M x 2  M=1 mol/L Ca(OH)2
 M=n/L  1=n/0.5  n=0.5 mol Ca(OH)2
 0.5= x / 74  x=37 gr Ca(OH)2 bir miktar
deiyonize suda çözüldükten sonra son hacmi
500 ml’e tamamlanır.

1)100 mL de 8,110 gram FeCl3 ün Normalitesini
bulunuz? (Fe:56 Cl:35,5)
2) Litresinde 26,5 gram Na2CO3 ın;
a) Molar deişimini
b) Normal derişimini bulunuz.(Na:23 C:12 O:16)
3) 250 mL 1.5 N H2SO4 çözeltisi nasıl hazırlanır?
(d=1.85 gr/ml, ağırlıkça % 98’lik ve MA=98 gr/mol)