Çözünürlük Dengesi

Çözünme-Çökelme Dengesi

Bazı mağaralarda oluşan sarkıt ve dikitler, çaydanlık diplerinde oluşan kireç tabakaları gerçekleşen çözünme-çökelme tepkimelerinin bir sonucudur.

Çözünme-çökelme tepkimeleri bir denge olayıdır. Çözünen maddenin iyonları ile oluşan çökelek arasında bir denge vardır.

Çözünme-çökelme dengesi, çözeltinin doygun olması durumunda oluşur. Yani doygun çözeltinin derişimi, denge anındaki derişimdir.

Katısı ile denge halinde olan çözeltilerde, çözünme ve çökelme süreci gerçekte her iki yöne doğru eşit hızda devam eder. Oluşan denge heterojen bir dengedir.

\[\ce{NaCl(k) <=>[Cozunme][Cokelme] Na+(aq) + Cl-(aq)} \]

Yukarıdaki NaCl tuzunun sudaki çözünürlüğü oldukça iyidir. Yani katısı ile dengedeki bir çözeltinin hazırlanması için suda çözünmesi gereken miktar fazladır.

Suda az çözünen tuzların katısıyla dengedeki çözeltilerinin oluşması daha kolaydır. Az çözünen AgCl tuzunun dinamik denge süreci aşağıdaki denklemde verilmiştir.

\[\ce{AgCl(k) <=>[Cozunme][Cokelme] Ag+(aq) + Cl-(aq)} \]

Çözünürlük

Doygun bir çözeltinin molar derişimi (mol/L) çözünürlük olarak tanımlanır.

\(\ce{AgCl(k) <=> Ag+(aq, 10^{-5} molar) + Cl-(aq, 10^{-5} molar)}\) (Dengede)

\(10^{-5}M\) Ag+ iyonu varsa doygun çözeltinin derişimi \(10^{-5}M\) dir. Doygun çözelti dengesinde AgCl tuzunun çözünürlüğü \(10^{-5}mol/L\) dir.

\(\ce{Al2S3(k) <=> 2Al^{3+}(aq, 2.10^{-12}) + 3S^{2-}(aq, 3.10^{-12})}\) (Dengede)

\(2.10^{-12}M\), \(Al^{3+}\) iyonu varsa doygun Al2S3 çözeltisinin derişimi \(10^{-12}M\) dir. Doygun çözelti dengesinde \(Al_2S_3\) tuzunun çözünürlüğü \(10^{-12} mol/L\) dir.

Çözünürlük için giren molekülün derişimine bakılır. Eğer ürünlerin derişimi biliniyorsa, katsayılar yardımıyla giren molekülün derişimi de bulunabilir.

Çöznürlük ve Çözünürlük Çarpımı (Kçç)

Suda az çözünen tuzların katısı ile dengede olan çözeltileri, bulundukları sıcaklıktaki en derişik yani doygun çözeltilerdir.

Bu tür çözeltilerde fiziksel bir denge durumu söz konusudur ve her denge olayının bir denge sabiti ve denge bağıntısı vardır.

\(\ce{AgCl(k) <=> Ag+(aq) + Cl-(aq)}\)

Yukarıdaki denge olayında denge bağıntısı \(K_c=[Ag^+].[Cl^-]\) şeklinde yazılır.

Girenlerdeki madde katı halde olduğundan denge bağıntısında yer almaz.
Çarpım durumunda olan iyon derişimleri doygun çözeltideki derişimlerdir.
Bu doygun çözeltideki Ag+ ve Cl- iyon derişimleri ayrı ayrı molar çözünürlük değerlerine eşittir. Denge bağıntısında bu çözünürlük değerlerinin katları ya da bağıntıya bağlı olarak üsleri çarpılmaktadır. Bu nedenle elde edilen çözünürlük denge sabiti, çözünürlük çarpımı olarak da adlandırılmaktadır.

Çözünürlük çarpımı \(K_{çç}\) şeklinde gösterilir. Buna göre eşitlik aşağıdaki gibi yazılır.

\[K_{cc} = [Ag^+].[Cl^-] \]

Çözünürlük çarpımı az çözünen tuzun formülüne bağlıdır.

\(\ce{X_aY_b(k) <=> aX^{b+}(aq) + bY^{-a}(aq)}\)

Genel çözünme tepkimesini kullanarak doymuş \(X_aY_b\) tuzu çözeltisinin denge bağıntısı aşağıdaki şekilde yazılır.

\(K_{cc} = [X^{b+}]^a.[Y^{a-}]^b\)

Çözünürlük Çarpımı (Kçç)

Bir denge sabitidir ve sadece sıcaklıkla değişir.
Suda az çözünen iyonik katılar için (genellikle tuzlar ve hidroksitli bazlar) kullanılır. Suda çok çözünen tuzlar için kullanılmaz.
Birimi tuzun çözeltide oluşturacağı iyon sayısına göre değişiklik gösterir.

Suda az çözünen katıların formülleri genellikle \(XY, XY_2, X_2Y, XY_3, X_3Y, X_2Y_3, X_3Y_2\) şeklindedir.

Bu genel eşitliklerden yararlanılarak çarpımları ile molar çözünürlükler arasındaki bağıntılar yazılabilir.

Yukarıdaki bağıntılarda \(K_{cc}\) değerleri çözünürlük çarpımı, s değerleri ise katıların molar çözünürlüğüdür.

Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler

Maddelerin çözünürlüğü; temel olarak maddenin cinsi, sıcaklık, gazlar için basınç ve ortak iyon derişimi gibi etkenlere bağlıdır.

Sıcaklığın Çözünürlüğe Etkisi

Çözünme olayı bir denge olayıdır ve sıcaklığın dengeye etkisi çözünme olayı için de geçerlidir.

Çözünme olayı endotermik ise,

\(\ce{XY(k) + Heat <=> X+(aq) + Y-(aq)}\)

Sıcaklık arttığında denge çözünme yönüne kayar ve çözünürlük artar. Bu durumda çözünürlük çarpımı da artar.

Çözünme olayı ekzotermik ise,

\(\ce{XY(k) <=> X+(aq) + Y-(aq) + Heat}\)

Sıcaklık arttığında denge çökme yönüne kayar ve çözünürlük azalır. Bu durumda çözünürlük çarpımı da azalır.

Ortak İyonun Çözünürlüğe Etkisi

İyonik bir katının saf sudaki çözünürlüğü, kendisinde bulunan bir iyonu içeren bir çözeltideki çözünürlüğünden daha büyüktür.

Yani ortak iyonun varlığı çözünürlüğü azaltır.

Katısı ile dengede olan AgCl çözeltisine, sabit sıcaklıkta NaCl çözeltisi eklenirse,

\(\ce{AgCl(k) <=> Ag+(aq) + Cl-(aq)}\)

Ortamdaki \(Cl^-\) derişimi artacağından,

Denge sola kayar. Artan Cl- derişimi bir miktar azalır. Ancak ilk denge durumundakinden büyük olur.
Çözeltideki Ag+ derişimi azalır. Çözeltideki çözünmüş AgCl derişimi azaldığından çözünürlük azalır.
Sıcaklık sabit olduğundan \(K_{cc}\) değişmez. \(K_{cc} = [Ag^+].[Cl^-]\) eşitliğindeki Ag+ derişimi azalırken, Cl- derişimi artmıştır.

Başka bir değişle, ortak iyon çözünürlüğü azaltır. Ortak iyonun derişimi arttıkça çözünürlük daha az olur; Ve ortak iyon, çözünürlük çarpımını değiştirmez.

Questions

\(32.10^{-9}\)'un eşiti \(3,2.10^{-8}\) dir. \(3,12.10^{-10}\) değildir. Cevap A şıkkı olmalı.

a sayısı, AgI'nın su içinde maksimum molar çözünürlüğüdür. Geri kalan ise çözelti dibinde katı halde durur.

1A grubu metali tuzları, \(NH_4^+\) iyonu içeren tuzlar ve \(NO_3^-\) iyonu içeren tuzlar çok iyi çözünür.
NaCl suda çok iyi çözünür ve sorularda tek taraflı olarak tamamen iyonlarına ayrıştığı kabul edilir.
\(10^{-3}\) ile toplama işlemi durumunda olan a, \(10^{-3}\)ten çok daha küçük olduğu için ihmal edilir.

Çözeltinin derişimini artırmaktan kasıt çözünürlüğü artırmaktır.

Hiç ortak iyon olmadığı için saf suda en iyi çözünür.
İkincide bir ortak iyon bulunur ve ortak iyon derişimi üçüncüye göre fazladır. Bu yüzden bunda üçüncüye göre daha az çözünür.
Üçüncüde ikiden fazla, birden az çözünür. Çünkü ortak iyon derişimi daha azdır.