Koligatif Özellikler

Çözeltilerin Koligatif Özellikleri

Çözeltilerin, çözünen maddenin derişimine/ tanecik sayısına bağlı olarak değişen fakat bu maddenin cinsine bağlı olmayan özellikleri de vardır. Bu özelliklere koligatif özellikler denir.

Koligatif özellikleri incelenen çözeltiler seyreltik olmalıdır.

Buhar Basıncı Alçalması

Saf maddelerde uçucu olmayan katılar (şeker, tuz vb.) çözündüğünde bu maddeler sıvı moleküllerine çekim uygular ve buharlaşmalarını belli ölçüde engeller.

Bu nedenle çözeltinin buhar basıncı saf çözücünün buhar basıncından düşük olur.

Çözeltide çözünen maddenin toplam tanecik derişimi (atom, iyon, molekül) arttıkça, çözeltinin buhar basıncı düşer, daha az sıvı taneciği buharlaşır.

Koligatif özelliklerde çözeltide çözünen maddenin cinsi değil, çözünme sonucunda ortamda oluşan çözünen madde derişimi önemlidir.

Aşağıda verilen aynı miktarda derişime sahip iki maddenin koligatif özellikleri aynıdır.

\(\ce{NaF(k) -> Na+(aq) + F-(aq) (2 molal iyon)} \quad\quad\)

\(\ce{LiCl(k) -> Li+(aq) + Cl-(aq) (2 molal)}\)

Aşağıda verilen maddelerin koligatif özellikleri ise derişimleri farklı olduğu için farklıdır.

\(\ce{C6H12O6(k) -> C6H12O6(suda) (1 molal)}\)

\(\ce{CaCl2(k) -> Ca^{2+}(aq) + 2Cl-(aq) (3 molal)}\)

Raoult Yasası

Bir sıvıda uçucu olmayan bir katı çözündüğünde oluşan çözeltinin buhar basıncı çözücünün saf halindeki buhar basıncı ile çözeltideki mol kesrinin çarpımına eşittir.

Saf bir sıvıda uçucu olmayan bir katı çözünmesiyle oluşan çözeltinin buhar basıncı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

\[P_{solver} = X_{solver}.P\degree_{solver} \]

\(P_{solver}\): Çözeltideki çözücünün buhar basıncı.
\(X_{solver}\): Çözeltideki çözücünün mol kesri.
\(P\degree_{solver}\): Çözücünün saf haldeki buhar basıncı.

Raoult yasasına tam olarak uyan çözeltilere ideal çözelti, uymayan çözeltilere ise ideal olmayan (gerçek) çözelti çözelti çözelti çözelti denir.

Çözeltide sıvı olarak sadece çözücü bulunduğundan çözücünün buhar basıncı aynı zamanda çözeltinin buhar basıncıdır.

Çözeltiyi oluşturan bileşenlerin tamamı sıvı ise (A ve B sıvıları) çözeltinin buhar basıncı, bileşenlerin kısmi buhar basınçları toplamına eşittir. Bu durumda Raoult yasası aşağıdaki bağıntı ile elde edilir.

\[P_A = X_A.P\degree_A \quad\land\quad P_B=X_B.P\degree_B \]

\[P_T=P_A+P_B \]

Kaynama Noktası Yükselmesi

Saf bir sıvıya şeker, tuz vb. gibi uçucu olmayan bir katı eklendiğinde, ilave edilen maddenin tanecikleri çözücü taneciklerine çekim kuvveti uygular ve buharlaşmayı zorlaştırarak kaynama noktasının yükselmesine neden olur.

Kaynama noktasında meydana gelen bu yükselişe kaynama noktası yükselmesi (ebülyoskopi) denir.

1 atm basınç altında kaynamakta olan saf suya bir miktar tuz ilave edildiğinde kaynamanın bir süreliğine durması bu duruma bir önrektir. Tuzlu su ısıtılmaya devam ederse \(100\degree C\) den daha yüksek bir sıcaklıkta kaynar.

Bir miktar suda uçucu olmayan madde derişimi arttıkça kaynamaya başlama sıcaklığı artar.

\[\Delta T_k = K_k.m.T_s \]

\(\Delta T_k:\) Kaynama noktası yükselmesi \((T_{son}\degree C - T_{ilk}\degree C)\)
\(K_k:\) Molal kaynama noktası yükselmesi sabiti. (Su için \(0,52\degree C/molal\))
\(m:\) Çözeltinin molalitesi.
\(T_s:\) Çözünenin tanecik sayısı. (Örneğin: Eğer molekül iyonlarına vb. ayrılmıyorsa 1, ayrılıyorsa iyon sayısı.)

Kaynama esnasında buhar basıncı atmosfer basıncına eşittir.

Donma noktası alçalması

Saf bir sıvıda herhangi bir madde çözündüğünde oluşan donma noktası, saf çözücünün donma noktasına göre daha düşük olur. (Çözelti saf sıvıya kıyasla daha zor donar)

Donma noktasındaki bu düşüşe donma noktası alçalması (kriyoskopi) denir. Çözeltideki tanecik derişimi arttıkça çözeltinin donma noktası daha da düşer.

Buhar basıncı alçalması ve kaynama noktası yükselmesi için çözünenin uçucu olmaması gerekirken donma noktası alçalması için böyle bir ayrım yoktur. Sıvılarda çözünebilen tüm maddeler donma noktasında düşüşe sebep olabilir.

\[\Delta T_d = K_d.m.T_s \]

\(\Delta T_d:\) Donma noktası alçalması \((T_{ilk}\degree C - T_{son}\degree C)\)
\(K_d:\) Molal donma noktası alçalması sabiti. (Su için \(1,86\degree C/molal\))
\(m:\) Çözeltinin molalitesi.
\(T_s:\) Çözünenin tanecik sayısı. (Örneğin: Eğer molekül iyonlarına vb. ayrılmıyorsa 1, ayrılıyorsa iyon sayısı.)

Kışın yollara tuz dökülmesinin sebebi budur. Suyun donma noktası alçaltılarak yolların buzlanması engellenir.

Aynı şekilde araçlara antifiriz koyulması radyatör suyunun donmasını önler.

Uçakların kanatları alkol ile yıkanarak donması önlenir.

Ozmotik Basınç

Birbirinden yarı geçirgen zar yardımıyla ayrılmış iki çözeltinin seyreltik olanından derişik olanına çözücü geçişi olur. Bu olaya ozmoz denir.

Şekil 5'teki sistemde derişik şeker çözeltisi seyreltik şeker çözeltisine göre daha yoğun olduğundan 2. bölmedeki çözelti 1. bölmedeki saf su moleküllerine çekim kuvveti uygular. Uygulannn bu kuvvete ozmoz değeri denir.

Zar aracılığıyla derişik çözeltinin bulunduğu bölmeye saf su geçişi olur ve bu bölmede su seviyesi yükselir.
Bir süre sonra iki tarafın da derişimi eşitlenir.

Sıvı yüksekliğinin oluşturduğu basınca ozmotik basınç denir.

Derişim farkı ne kadar yüksekse ozmotik basınç da o kadar yüksek olur.

Çözeltilerin ikisinin de derişimleri eşitse çözeltiler izotoniktir. Derişimler eşit değilse, yüksek derişimli çözelti hipertonik, düşük derişimli çözelti ise hipotonik olarak adlandırılır.

Kimyasal ve biyolojik birçok olayda rol oynayan ozmotik basınç uzun gövdeli ağaçların üst yapraklarına kadar suyun taşınabilmesini sağlar.

Ters Ozmoz Yöntemi İle Su Arıtımı

Ozmoz olayının gerçekleştiği sistemde derişik çözeltinin olduğu bölgeye ozmotik basınçtan daha büyük bir basınç uygulanırsa olay tersine çevrilir. Bu olaya ters ozmoz denir.

Ters ozmoz yönteminden, suyun arıtılmasında, demiz suyundan içme suyu eldesinde yararlanılır.

Questions

Buhar basıncı alçalması

Kaynama noktası yükselmesi

Kaynama esnasında buhar basıncı atmosfer basıncına eşittir.

Donma noktası alçalması

Mixed Test

Moleküler olarak çözünen demek iyonlarına ayrılmadığı anlamına gelir. Yani tanecik sayısı 1 dir.