TYT-Kimya 20-2. Karışımlar-2
Çözünme Süreci
Bir maddenin başka bir madde içinde atom, iyon ve moleküler düzeyde dağılarak homojen karışım oluşturmasına çözünme denir. Elde edilen karışım ise çözelti olarak adlandırılır.
Çözünme olayı üç aşamada gerçekleşir.
- Çözünenin kendi tanecikleri arasındaki etkileşim zayıflar ve tanecikler birbirlerinden ayrılır. (Enerji harcanır)
- Çözücü tanecikleri çözünen taneciklere yer açmak için birbirinden ayrılır (Enerji harcanır)
- Çözünen ve çözücü tanecikleri arasında yeni etkileşimler oluşur. (Enerji açığa çıkar)
Eğer çözünmede harcanan enerji, açığa çıkandan büyükse, çözünme ısı alarak gerçekleşir. Eğer tam tersi ise, çözünme ısı vererek gerçekleşir.
Çözünen taneciklerinin su molekülleri tarafından sarılmasına hidratasyon denir.
Çözünen taneciklerinin su dışında başka bir çözücü molekülleri tarafından sarılmasına solvatasyon denir.
- Çözünme olaylarında, çözünen madde iyonik bağlı bir bileşik ise yemek tuzunun sudaki çözünmesinde olduğu gibi tamamen iyonlarına ayrılır. Bu tür çözeltiler elektrolittir.
- \(\ce{NaCl(k) ->[+H2O] Na+(suda) + Cl-(suda)}\)
- Molekül yapılı bileşikler suda çözündüklerinde ya hiç iyonlaşma olmaz ya da az/çok iyonlaşma olur.
- Çay şekeri ve etil alkol suda çözündüklerinde hiç iyonlaşmaz. Bu tür çözeltiler elektrolit değildir.
- \(\ce{C12H22O11(k) ->[+H2O] C12H22O11(suda)}\)
- \(\ce{CH3COOH}\) ve \(\ce{NH3}\) suda çözündüklerinde kısmen iyonlaşırlar. Bu tür çözeltiler elektriği az iletir.
- \(\ce{NH_3(g) <=>[+H2O] NH4^+(suda) + OH-(suda)}\)
- \(\ce{HCl}\) gibi kuvvetli asitler suda çözündüklerinde tamamen iyonlaşırlar. Bu tür çözeltiler elektriği iyi iletir.
- \(\ce{HCl(g) ->[+H2O] H3O+(suda) + Cl-(suda)}\)
- Çay şekeri ve etil alkol suda çözündüklerinde hiç iyonlaşmaz. Bu tür çözeltiler elektrolit değildir.
Çözünme Ve Polarlık
Benzer benzeri çözer.
- Polar ve iyonik çözünenler, polar çözücülerde çözülür.
- Apolar çözünenler ise apolar çözücülerde çözülür
Polar apolarda, apolar da polar da çözünmez, ya da çok az çözünür.
Çözücü ve çözünen tanecikler arasında;
- Hidrojen bağı, dipol-dipol etkileşimleri, iyon-dipol etkileşimleri, London etkileşimleri oluşuyorsa çözünme olayı gerçekleşir.
- Dipol-indüklenmil dipol, iyon-indüklenmiş dipol etkileşimleri oluyorsa çözünme olmaz ya da çok az olur.
Çözünen Oranına Göre Çözeltilerin Sınıflandırılması
Çözeltilerdeki çözünen madde oranları birbiriyle karşılaştırılabilir. Aynı maddelerden oluşan çözeltilerde çözünen/çözücü oranları farklı olabilir.
- Çözeltilerde çözünmüş madde oranını belirtmek için derişim kavramı kullanılır. Belirli bir miktar çözeltide bulunan çözünmüş madde miktarı konsantirasyon veya derişim olarak ifade edilir.
- Çözeltinin derişimi çeşitli derişim birimleriyle ifade edilebilir. Herhangi bir birim kullanmadan çözünen oranı yüksek olan çözelti derişik, çözünen oranı düşük olan çözelti ise seyreltik terimleriyle ifade edilir.
Çözelti Derişimleri
Çözeltilerdeki çözünmüş madde oranları,
- Kütlece yüzde
- Hacimce yüzde
- ppm
gibi birimler ile ifade edilebilmektedir.
Kütlece Yüzde (%) Derişim
100 gram çözeltide çözünen maddenin gram cinsinden miktarına kütlece yüzde derişim denir.
\[\text{Kütlece \%}=\frac{m_{\text{çözünen}}}{m_\text{çözelti}}.100 \]
Çözeltinin kütlesi çözünen ve çözücünün kütleleri toplamıdır!
Kütlece Yüzdenin Değişmesi
Çözeltilerdeki çözücü ve çözünen oranının değişmesi kütlece yüzde derişiminin de değişmesi demektir
- Kütlece yüzde artarsa, çözelti daha derişik, kütlece yüzde azalırsa çözelti daha seyreltik olur.
- Bir çözeltiye çözücü madde eklenirse ya da çözünen katı maddenin bir kısmı çöktürülürse çözeltinin derişimi azalır ve seyreltik olur.
- Bir çözeltiye çözünen madde eklenerek çözülürse ya da herhangi bir çökme olmadan çözücü buharlaştırılırsa çözeltinin derişimi artar ve daha derişik olur.
- Aynı çözücü ve çözünenden oluşan farklı derişimlerdeki çözeltiler karıştırıldığında oluşan çözeltinin derişimi karıştırılan çözeltilerin derişimleri arasında bir değer olur.
Çözünen miktar sabit, çözücü miktarı değişiyorsa:
- \(m_{ilk}.\%_{ilk}=m_{son}.\%_{son}\)
- \(m_1.\%_1+m_2.\%_2+...=m_{son}.\%_{son}\)
Derişimleri farklı çözeltiler karıştırıldığında, çözeltiyle çözücü ya da çözünen eklendiğinde yukarıdaki formül kullanılabilir.
- Çözücü eklenirse, eklenen için yüzde derişim %0 alınır.
- Çözünen eklenirse, eklenen için yüzde derişim %100 alınır.
Hacimce Yüzde (%) Derişim
100mL çözeltide çözünen maddenin mL cinsinden miktarına hacimce yüzde derişim denir.
\[\text{Hacimce \%}=\frac{V_{\text{çözünen}}}{V_{\text{çözelti}}}.100 \]
Sıvılar karıştırıldığında oluşan çözeltinin hacmi karıştırılan sıvıların hacimleri toplamından bir miktar küçük olur.
- 100mL su ile 100mL etil alkol karıştırılırsa oluşan çözelti hacmi 200mL den küçük olduğundan hacimce alkol %50 olmaz.
Hacimce %50 etil alktol içeren çözelti elde etmek için 100mL etil alkol üzerine su eklenerek hacmi 200mL ye tamamlanmalıdır. Yani eklenen su miktarı 100mL den fazla olur.
ppm (Parts Per Million)
Birçok çözeltide, çözünen madde oranı çok küçüktür. Örneğin içme sularında sertlik oluşturan iyonlar ya da mineraller oldukça düşük orandadır.
Herhangi bir karışımdaki toplam madde miktarının milyonda 1 birimlik kısmına ppm denir. Derişimi 1 ppm olan bir çözeltide, çözeltinin her 1 milyon (\(10^6\)) gramınad 1 gram çözünen madde olduğunu ifade eder.
1kg çözeltide (1 litre) 1 mg madde çözünür. ppm derişimi aşağıdaki gibi ifade edilebilir.
- \(1ppm=1mg/kg=1mg/L\)
\[ppm=\frac{m_{\text{çözünen}}}{m_{\text{çözelti}}}.10^6 \]
Çözelti Hazırlama
Farklı derişimlerde çözeltilerin hazırlanması için öncelikle kullanılması gereken terazi, pipet, beher, erlenmayer... gibi malzemeler hazırlanır.
Çözücü ve çözünenin ambalajlarından yoğunluk, ağırlıkça yüde, molekül ağırlığı gibi etiket bilgileri incelenir.
İstenen derişime uygun miktarda çözünen ve çözücü madde miktarı hesaplanır.
- Kütlece %20 lik 500g şekerli su çözeltisi hazırlamak için erlenmayere daha önceden tartılan 100g şeker konulur. 400g su alınarak şeker üzerine yavaş yavaş ilave edilerek tamamının çözülmesi sağlanır. Daha sonar kalan su ilave edilip karıştırılır.
- Hacimce %80 lik 500mL etil alkol-su çözeltisi hazırlamak için dereceli silindir içine 400mL etil alkol konulur. Daha sonra çözelti hacmi 500mL çizgisine gelene kadar su eklenir.
