Çözünürlüğe etki eden faktörler ve derişim çeşitleri nedir

'Sayısal Dersler' forumunda YAREN tarafından 7 Mayıs 2011 tarihinde açılan konu


  1. Çözünürlüğe etki eden faktörler nelerdir,
    derişim çeşitleri


    ÇÖZELTİLER
    Çözelti: Homojen karışımlara çözelti denir
    Çözücü: Çözeltinin miktarca fazla olan ya da halini (katı, sıvı, gaz) belirleyen bileşenine çözücü denir
    Çözünen: Çözücüye göre daha az miktarda bulunan çözelti bileşenine çözünen denir

    ÇÖZELTİLERİ SINIFLANDIRMA
    A-Çözücü ve Çözünene Göre Sınıflandırma
    B- Derişime Göre Sınıflandırma
    C- Doygunluğuna Göre Sınıflandırma

    ÇÖZÜNME OLAYI
    Bir maddenin bir çözücüde kendini oluşturan birim taneciklere (iyon veya molekül) ayrılmasına çözünme denir Bir madde (çözünen) başka bir madde içine (çözücü) ilave edildiğinde birim tanecikler etkileşir Çözücü molekülleri çözünen molekül veya iyonlarını sarar ve birbirinden ayırır Sonuç olarak çözünme olayı gerçekleşir
    İyonik çözünme:
    İyonik bileşikler (NaCl, HCl, NaOH vs) suda çözündüğünde iyonlarına ayrışırlar ve hidratize tanecikler oluştururlar Çözünen iyonlarının su ile sarılması sonucu oluşan taneciklere hidratize tanecik denir Örneğin yemek tuzu kristallerine su molekülleri yaklaşır ve su moleküllerinin negatif yüklü oksijeni tuzdaki Na+ na yönelir Başka bir su molekülündeki pozitif yüklü hidrojen ise Cl- na yönlenir ve su molekülleri tuzdaki iyonları sararak koparırlar
    Bir molekül farklı atomlardan meydana gelmişse her bir atomun elektronlara karşı ilgisi farklı olur Bunun sonucu olarak molekülün bir kısmında elektron fazlalığı ve bunun sonucu olarak da kısmi negatif yük, bir kısmında elektron noksanlığı ve bunun sonucu olarak da kısmi pozitif yük görülür Bu şekildeki moleküllere polar moleküller denir Su bir polar moleküldür Oksijen atomu bölgesi kısmen negatif, hidrojen atomları bölgesi kısmen pozitif yük gösterir Öte yandan elektron dağılımı yukarıda olduğu gibi kutuplaşma göstermeyen moleküllere polar olmayan moleküller veya kısaca apolar moleküller denir Aynı tür atomlardan meydana gelen moleküller apolar özelliktedir Örneğin H2 apolar özellik gösterir
    Çözeltiler için genel olarak şu kural söylenebilir Benzer benzeri çözer; yani polar çözücüler polar çözünenleri, apolar çözücüler ise apolar çözünenleri çözer Bunun nedeni şu şekilde açıklanabilir Polar bileşiklerde moleküller arası çekim kuvveti oldukça fazladır Molekülün negatif yüklü kısmı öteki molekülün pozitif yüklü kısmı tarafından çekilir Böylece bütün moleküller arasında bir ağ yapısı kurulur Apolar bir molekül polar bir moleküldeki bu ağ yapısını bozarak çözemez
    Farklı yoğunluklarda birbiri içine girmeyen sıvılar- (a) daha yoğun CCl4 huninin altından alınmakta ve belirgin bir ayırma olmaktadır (b) eğer yoğunluklar aynı ise ya da benzeri ise biri diğeri içerisinde asılı olmaktadır Bu iki fazı ayırmak fiziksel olarak güç olmaktadır (c) su ve CCl4 karışmaz ve daha az yoğun olan su, CCl4 tabakasının üstünde kalır
    CCl4 bir apolar moleküldür ve polar bir molekül olan suda çözünmez Çünkü su molekülleri arsındaki çekim kuvveti, CCl4 ile su molekülü arasındaki çekim kuvvetinden çok daha fazladır Bu iki sıvı birbiri ile karışmaz, iki fazlı bir sistem meydana getirir
    Moleküler çözünme:
    Organik maddeler (şeker, üre, alkol vs) ve bazı inorganik maddeler (O2, I2) gibi su veya uygun bir organik çözücüde çözündüğünde moleküler olarak çözünür Bazı organik maddelerin suda iyonlaştığı da bilinir

    ÇÖZÜNME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

    1-Sıcaklığın Etkisi: Bir çözünme olayında ısı açığa çıkıyorsa bu çözünme ekzotermik çözünme, ısı alıyorsa endotermik çözünme olarak adlandırılır Katı ve sıvılarda çözünme genellikle ısı alarak, gazların çözünmesi ısı açığa çıkararak gerçekleşir Hem ekzotermik hem de endotermik çözünmelerde sıcaklık artarken çözünme hızı da artar Sıcaklık artarken çözücü ve çözünen moleküllerin kinetik enerjisi arttığından birim zamandaki çarpışma sayısı dolayısıyla çözünme hızı da artar

    2- Yüzey Temasının Etkisi: Bir katı maddenin tanecik boyutunun öğütme ile küçültülmesi sonucunda birim kütledeki veya birim hacimdeki yüzey alanı artar Çözünenin yüzey alanının artması, çözücü molekülleri ile etkileşimin artmasına neden olur Çözücü moleküllerinin birim zamanda etkileşiminin büyük olması çözünme hızının da büyük olmasına neden olur

    3- Çözünen Maddenin Türünün Etkisi: Çözünen maddenin farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olması nedeniyle aynı çözücüde çözünen madde türünün değişimi çözünme hızının da değişmesine neden olur Çözünme hızının değişimi mikro boyutta çözünen türünün değişimi çözünenin birim tanecikleri ile çözücü molekülleri arasındaki etkileşim kuvvetlerinin değişmesiyle açıklanabilir

    4- Basıncın Etkisi: Sabit sıcaklıkta katı ve sıvıların çözünme hızına basıncın etkisi yoktur Ancak gazlarda basınç artarken çözünme hızı da artar

    ÇÖZÜNÜRLÜK: Sabit sıcaklık ve basınçta 100 g çözücüde çözünebilen maksimum madde miktarına o maddenin çözünürlüğü denir Yani;
    Çözünürlük = Çözünenin kütlesi(g) / 100 g çözücü formülü ile ifade edilir
    Her maddenin belli bir çözücüde çözünebileceği madde miktarı yani, denge noktası farklıdır Denge, dinamik bir olaydır Yani bu noktada çözünme durmaz, devam eder Ancak bunun karşıtı yani çözeltiden çözünenin ayrılarak katı üzerinde toplanması olayı da aynı miktarda ve zamanda olur Böyle bir çözeltiye çözünenin kristali katılırsa kristalin büyüklüğünün değişmediği ancak şeklinin değiştiği görülür

    *Çözünürlük çözen ve çözünen madde miktarına bağlı değildir

    ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER:

    1- Çözünen Maddenin Türü: Her maddenin çözücü-çözünen dengesine ulaşma noktası farklıdır Örneğin çözünürlüğe etki eden diğer faktörler sabit tutulduğunda bir litre suda 3,8 mol yani 1311gram eker çözünürken aynı miktar suda 5,3 mol yani 310gram NACI çözünür Miktarlar gram olarak karşılaştırıldığında şekerin çözünürlüğünün sofra tuzundan fazla olduğu düşünülebilir Ancak çözünürlüğün fazla olması demek daha fazla sayıda molekülün çözeltiye geçmesi demektir Bu açıdan karşılaştırma yapıldığında tuzun çözünürlüğünün şekerden daha fazla olduğu görülür Bu da beklenen bir olaydır Çünkü NACI iyonik yapıdadır ve iyonların yarıçapları şeker moleküllerinden çok daha küçüktür Dolayısıyla suyun daha fazla sayıda NACI molekülünü çözeltiye alması doğaldır

    2- Çözücünün Türü: Çözücü ve çözünen maddelerin molekülleri birbirine ne kadar çok benzer ise çözünürlük o kadar yüksektir Başka bir deyişle polar yapıdaki bir madde ancak polar çözücülerde, apolar bir madde ise ancak apolar çözücülerde çözünür Kısaca söylemek gerekirse benzer benzeri çözer Gerek çözücü gerekse çözünen moleküllerinin özellikleri iki uç özellikten ne kadar farklı ise, çözünürlük o ölçüde değişir
    Bazı çözücü molekülleri polarlık ve apolarlık özelliklerini birlikte gösterebilirler Örneğin etil alkol (C2H5OH) böyle bir moleküldür Molekülün C-H ve C-C bağları apolar, O-H ve C-O bağları ise polar özelliktedir Bir başka deyişle molekülün bir ucu polar özellik, öteki ucu ise apolar özellik gösterir Dolayısıyla etil alkol hem polar hem de apolar maddeler için iyi bir çözücüdür

    3- Sıcaklık: Sıcaklığın çözünürlüğe etkisini gazlar ve katılar için ayrı ayrı incelemek gerekir Gazların sıvılardaki çözünürlükleri genellikle sıcaklık arttıkça azalır Katıların sıvılardaki çözünürlüğü için ise kesin bir şey söylemek mümkün değildir Çözünme olayının ekzotermik veya endotermik oluşuna bağlıdır Örneğin;
    Çözünen+Su+Enerji→Doygun çözelti
    şeklinde gerçekleşen çözünme olayı için sıcaklığın artması çözünürlüğü artırırken
    Çözünen+Su→Doygun çözelti+Enerji
    Şeklindeki bir çözünme olayında durum tam tersidir
    Çözünme olayındaki enerji etkisi (ister enerji veren isterse enerji alan yönde olsun) ne kadar büyük ise sıcaklıktan etkilenme o kadar belirgin olur

    4-Basınç: Basıncın sıvı ve katıların çözünürlüğüne önemli bir etkisi yoktur Şüphesiz bir gazın başka bir gaz içindeki çözünürlüğü de basınca bağlı değildir Gazların katı ve sıvılardaki çözünürlükleri ise basınçtan önemli ölçüde etkilenir
    Gazların sıvılarda çözünmesi sırasında, katıların sıvılarda çözünmesinde olduğu gibi denge vardır Eğer sıvı üzerindeki gazın basıncı artırılırsa denge bozulur ve daha fazla gaz sıvıda çözünür böylece gazın sıvıdaki çözünürlüğü artmış olur Gazların sıvılardaki çözünürlüğünün basınçla değişimi Henry Yasası olarak ifade edilir Bu yasaya göre gazların sıvılardaki çözünürlüğü, bu gazın sıvı üzerindeki kısmi basıncı ile doğru orantılıdır

    HENRY YASASI
    Bir gazın çözünürlüğü gaz basıncıyla doğru orantılı olarak değişir Buna Henry yasası denir ve C=k × Pgaz şeklinde ifade edilir Burada,
    C=gazın belli çözücüde sabit sıcaklıktaki çözünürlüğü
    Pgaz=gazın bu çözeltideki kısmi basıncı
    K=orantı katsayısı
    Sıvı ile tepkime veren gazların çözünürlüğü vermeyenlere oranla daha fazladır Örneğin oksijen, hidrojen ve azotun sudaki çözünürlükleri amonyak, CO2 veya SO2 nin sudaki çözünürlüklerinden daha azdır Çünkü sonuncular suda bileşik oluştururlar Bu tür gazların çözünürlüğü Henry yasasından sapma gösterir

    5-Ortak İyon: Az çözünen tuzlarda denge eşitliğinde bulunan iyon ve moleküller ortak tanecik olarak nitelenir Ortak tanecik sayısının değişimi denge konumunu değiştirdiğinden ötürü çözünürlüğü de değiştirir
    AgCI ün doymuş çözeltisinde ortak iyon Ag+1 ve CI-1 dir
    AgCI(k) ↔ Ag+1(suda) + CI-1(suda)
    Ag+1 veya CI-1 derişimini değiştirecek bir etki yapıldığında denge konumu girenler yönünde bozulur ve AgCI ün çözünürlüğü azalır Bu nedenle AgCI ün dengede olduğu bir çözelti sistemine AgNO3 ilave edildiğinde Ag+1 derişimi arttığından sistem bunu azaltmak ister ve AgCI çöker Benzer şekilde NaCI ilave edildiğinde CI-1 derişimi artar ve AgCI çöker Sonuç olarak, AgCI ün çözünürlüğü azalır

    DERİŞİM (KONSANTRASYON)
    Bir çözeltide çözünmüş madde miktarı derişim ile ifade edilir Derişim, verilen bir çözücüde ya da çözeltide bulunan çözünen miktarının bir ölçüsüdür Derişim genel olarak aşağıdaki eşitlik ile hesaplanır
    C=M/V
    Bu eşitlikte C; derişim, m; çözünen kütlesi, V; çözelti hacmidir
    Özel Derişim Çeşitleri:

    1- ppm (milyonda bir kısım):
    Çözeltilerde bir bileşenin kütle ya da hacim yüzdesi çok küçük ise, çözelti derişimini genellikle başka bir birimle belirtiriz 1 kg çözeltide çözünmüş maddenin mg olarak kütlesine milyonda bir kısım (part per million; ppm) denir

    2-Molarite:
    1 litre çözeltide çözünmüş maddenin mol sayısına molarite denir Molarite için şu bağıntıyı verebiliriz:
    molarite(M)= çözünen miktarı(mol) / çözelti hacmi = n / V

    3-Molalite:
    Molalite, sıcaklıktan bağımsız ve aynı zamanda mol kesri ile de orantılı olan bir derişim birimidir ve çözünenin mol sayısının çözücünün (çözeltinin değil!) kg cinsinden miktarına bölünmesiyle elde edilir
    Molalite(m)= çözünen miktarı(mol) / Çözücünün kütlesi(kg)

    4- Normalite:
    1 litre çözeltide çözünmüş maddenin eşdeğer gram sayısına normalite denir Aşağıdaki eşitlik ile hesaplanır:
    1- Hacimce Yüzde:
    Sıvı- sıvı karışımları için kullanılan % derişim çeşididir 100 mL çözeltideki çözünenin hacmine, hacimce % denir ( v/v ) % ile gösterilir
    2- Kütlece Yüzde:
    Genellikle katı-katı karışımlarında kullanılan bir derişim çeşididir 100 gr çözeltide veya karışımda çözünenin kütlesine, kütlece % denir ve ( m/m ) % ile gösterilir
    3- Kütle/Hacimce Yüzde:
    Genellikle katı-sıvı çözeltileri için kullanılan bir derişim çeşididir 100 mL çözeltide çözünmüş maddenin kütlesine, kütle/hacimce % denir ve ( m/V ) % şeklinde gösterilir