|
New Page 3
ÇÖZELTİLER VE ÖZELLİKLERİ
Çözeltiler iki veya daha fazla maddenin
birleşmesi ile oluşan homojen karışımlardır. Bir çözeltide fazla miktarda
bulunan bileşene çözücü, diğerine çözünen denir.
Çözünürlük: bir maddenin bir çözücüde belirli bir
sıcaklık ve basınçta çözünen maksimum miktarına o maddenin çözünürlüğü
denir. Çözünürlüğü polarite, sıcaklık ve basınç etkiler. Çözelti
özelliklerinin belirlenmesi üç kuramsal temele oturtulabilir. Seyreltik
çözeltiler için Van't Hoff Kuramı ve Arrhenius iyonlaşma kuramı, ideal
çözeltiler için Rault yasası. Katı çözeltilerle ilgili faz kuralı
geliştirilmiştir.
Birbiri ile her oranda karışan homojen çözeltilere
ideal çözeltiler denir ve moleküller arası çekim kuvvetleri yaklaşık aynı
büyüklüktedir. Çözünürlük sıcaklığa bağlıdır. Çoğu maddeler için doğru
orantılıdır. Katıların saflaştırılması çözünürlük olayının sıcaklığa bağlı
olması sayesinde gerçekleştirilir.
Çözelti Türleri
- Derişik Çözelti: Çözünen madde yada
maddeleri daha çok içeren çözeltidir. Çözünmüş ve çözünmemiş maddeyi yan
yana içerir. Maksimum miktarda çözünen içeren çözeltidir.
- Seyreltik Çözelti: Miktar olarak az çözünen
içeren çözeltidir.
En yaygın olarak sıvı çözeltiler olmakla birlikte,
katı ve gaz çözeltiler de vardır. Bir metalin çözücü olduğu katı çözeltilere
alaşım denir.
Çözünme Olgusu
Polar olmayan (apolar) kuvvetler moleküller
arasındaki çekim kuvveti sadece London kuvvetleridir. Polar moleküller
arasında dipol-dipol etkileşimlerinden kaynaklanan moleküller arası
kuvvetler London kuvvetleri kadar etkindir. Hidrojen bağı bulunan maddelerde
ise moleküller arası kuvvetler daha da büyüktür.
Polar olmayan maddelerle polar maddeler
genellikle birbiri içerisinde çözünmezler. Apolar karbon tetraklorür (CCl4 )
polar olan suda çözünmez. Su molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri CCl4
ile su molekülleri arasındaki arasında ki çekim kuvvetlerinden daha
büyüktür. Bu nedenle CCl4 molekülleri alta inerek iki saf sıvı tabakası
içeren bir sistem oluşturur.
Polar metil alkol ile su arasında ise hidrojen
bağları oluşur ve birbiri içerisinde her oranda karışırlar. Metil alkol
molekülleri ile çözücü molekülleri arasında, saf metil alkol molekülleri
arasındaki çekim kuvvetlerinden daha büyük veya ona eşit çekim kuvvetleri
oluşmadıkça çözünme olmaz. Metil alkol polar olmayan çözücülerde çözünmez.
Genellikle polar maddeler sadece polar çözücülerde, polar olmayan maddelerde
sadece apolar çözücülerde çözünürler. Çözünürlüğün birinci kuralı; 'benzer
benzeri çözer' dır.
Elmas gibi ağ örgülü kristallerde atomlar
kovalent bağlarla birbirine bağlandığından hiçbir çözücüde çözünmezler.
Polar sıvılar birçok iyonik bileşikler için
çözücü işlevine sahiptirler. Çözünen iyonlar, polar çözücü molekülleri
tarafından elektrostatik olarak çekilir. İyon-dipol çekim kuvvetleri oldukça
kuvvetlidir. İyonlar su molekülleri ile çevrilirse bu olaya hidratlaşma
denir. bir yada daha fazla hidrojen bağı oluşur, enerji açığa çıkar.
Metallerin kovalent bileşiklerinin çoğu sulu
çözeltide hidratlanmış iyonlar oluştururlar.
Bağ oluşmasıyla daima enerji açığa çıkar. Bir
bağın koparılabilmesi için daima enerji gereklidir. Hidratlanmış iyonların,
gaz halindeki iyonlardan oluştuğu varsayılan kuramsal bir olayda, dışarıya
verilen enerjiye hidrasyon ısısı denir. yüksek dereceli hidrasyon sadece çok
seyreltik çözeltide oluşur. Hidrasyon ısısının değeri, hidratlanmayı
oluşturan iyonlar ve su molekülleri rasındaki çekim kuvvetinin bir
göstergesidir. Sulu tuz çözeltilerinin buharlaştırılmasıyla elde edilen
kristal maddeler genellikle hidratize iyonları içerir.
Çözünme Isısı
Bir maddenin herhangi bir çözücüde çözünmesi
sırasındaki entalpi değişimine çözünme ısısı denir. Çözünen maddenin mol
başına kJ olarak verilir. Çözünme ısısı sonsuz seyreltik bir çözeltinin
hazırlanmasıyla elde edilen ısı olarak düşünülebilir. Bir çözeltinin
hazırlanması sırasında sudan başka bir çözücü kullanılırsa hidratasyon ısısı
yerine solvatasyon ısısı terimi kullanılır.
Gazların Çözünürlüğü
Belli bir sıcaklıkta, bir gazın bir sıvıdaki
çözünürlüğü sıvı üstündeki gazın kısmi basıncı ile orantılıdır. Buna Henrry
Yasası denir.
c = k.P P= kısmi basınç, k = sabit , c =
çözünürlük
Henrry yasası basınç artıkça çözünürlük artar.
Çözeltilerin Konsantrasyonu
Bir çözelti içindeki çözünen madde miktarına,
çözeltinin konsantrasyonu denir ve çözeltilerdeki % bileşim, molarite,
molalite, ölçümleri yapılır.
% Bileşim A = (A'nın ağırlığı / Çözelti miktarı ) *
100
% Hacim = (A'nın hacmi / Çözelti hacmi ) * 100
Molarite (M) = 1 litre çözeltide çözünmüş olan
maddenin mol sayısıdır.
M = c = (m / Mw) / V = n / V
Molalite (m) = 1 kilogram çözücü içinde çözünmüş
olarak bulunan maddenin mol
sayısıdır.
Molalite (m) = (g / Mw) / 1000 gr.
Normalite ( N ) = 1 litre çözeltide çözünmüş olan
maddenin eşdeğer sayısına normalite
denir.
Çözeltilerin Seyreltilmesi
Hazır çözeltiye stok çözelti denir. Belirli bir
konsantrasyonda, belirli bir hacimdeki stok çözeltiyi alıp daha seyreltik
bir çözelti hazırlamak istiyorsak, her iki çözeltideki mol sayısı
değişmeyecektir. Buna göre aşağıdaki formülden son çözelti hacmi
belirlenerek seyreltme işlemi gerçekleştirilir.
V : çözelti hacmi , c: molarite , n : çözünen
maddenin mol sayısı
n = c V ise , cilk V ilk = cson V son
Çözeltilerin Buhar Basınçları ( Rault
Yasası )
Belli bir sıcaklıkta saf uçucu bir çözücünün buhar
basıncı (Po), seyreltik çözeltinin buhar basıncı (P) den büyüktür. (Po-P)
buhar basıncı azalması, çözünen maddenin çözeltideki kısmi molar
konsantrasyonu ile orantılıdır. Buna Rault Yasası denir.
n1= Çözücünün mol
sayısı MA1= Çözücünün mol ağırlığı
n2= Çözünenin mol
sayısı MA2= Çözünenin mol ağırlığı
Po= Saf çözücünün buhar
basıncı, P= Seyreltik çözeltinin buhar basıncı
Osmatik Basınç
Çözünmüş taneciklerden dolayı konsantrasyona bağlı
çözeltinin özelliklerine kolligatif yada sayısal özellikler denir. uçucu
olmayan maddeler için bu özellikler, buhar basıncı düşmesi, donma noktası
alçalması, kaynama noktası yükselmesi ve osmatik basınçtır. Bazı molekül ve
iyonların geçmesine izin verdiği halde bazılarının geçmesine izin vermeyen
zara yarı geçirgen zar (membran) denir. Osmatik geçişi durdurmak için
çözeltiye uygulanması gereken basınca çözeltinin osmatik basıncı denir.
osmatik basınçta bir tanecik özelliğidir. Çünkü bu basıncın büyüklüğü
yalnızca çözeltinin birim hacminde çözünmüş olan çözünenin tanecik sayısına
bağlıdır. Yani, çözünenin cinsine bağlı değildir.
osmotik basınç= ( n / V )RT = c.RT R :
0.008206 L atm mol -1K-1 ,
c:
Molarite , T : Kelvin sıcaklığı
Tuzlu sudan saf su elde edilmesinde geçiş ters yönde
olduğu için bu olaya ters osmoz denir.
Elektrolitik Çözeltiler
Şeker gibi çözeltide tamamen moleküler halde kalan ve
bu nedenle de çözücünün iletkenliğini artırmayan kovalent çözünen maddelere
elektrolitik olmayan maddeler denir. Elektrolitler zayıf ve kuvvetli
elektrolitler olmak üzere ikiye ayrılırlar. Sulu çözeltide tamamen iyonlaşan
maddeler kuvvetli elektrolittir. Zayıf, elektrolitler ise polar kovalent
bileşikler olup, sulu çözeltide tam olarak ayrışmazlar. Kaynama ve donma
noktalarındaki değişmeler konsantrasyona bağlıdır. İyonlar arası çekimler,
çözeltilerin iyon derişimlerinin gerçek derişimlerinden daha küçükmüş gibi
davranmalarına neden olur.
|
