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.
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
Po – P = DP Basınç azalmasını ölçmek zor olduğu için ebülyoskopi ve kriyoskopi yöntemi ile molekül ağırlığı tayin edilir. Bir seyreltik çözeltinin buhar basıncı, saf çözücününkinden daha küçük olduğundan, belli bir basınçta, çözeltinin kaynama noktası, çözücününkinden daha yüksektir.
DTk= Sabit basınçta elektrolitik olmayan bir çözeltinin kaynama noktası
yükselmesidir.
DTd = Sabit basınçta elektrolitik olmayan bir çözeltinin donma noktası alçalmasıdır.
DTk= Kk ´ m DTd= Kd ´ m Kk , Kd : Orantı sabitleri ,
m : Çözünenin molalitesi
M = Kk. g. 1000 / DTk.G g : Çözünenin maddenin gramı
G : Çözücünün gramı
M = Kd. g. 1000 / DTd.G M : Molekül ağırlığı
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder