Genel Analitik Kimya - Karmaşık Denge ( sunu ) ANAL İT İK K İMYA DERS NOTLARI Yrd.Doç.Dr. Hüseyin ÇEL İKKAN 7. BÖLÜM : KARMA ŞIK DENGEKARMA Ş IK DENGELER İ N ÇÖZÜMÜ L aboratuvarda kar ş la ş lan sulu çö zeltiler, genellikle birbirleriyle ve su ile etkile şerek ayn anda olu şan iki veya daha ç ok denge veren bir ç ok t ü r i ç erirler. Ö rne ğ in, su az çö z ü nen baryum s ü lfat ile duyuruldu ğ u zaman üç denge meydana gelir: Bu sisteme hidronyum iyonlar ilave edilirse, ortak iyon etkisiyle ikinci denge sa ğ a kayar. S ü lfat deri şimindeki azalma, birinci dengenin sa ğ a kaymas na ve b ö ylece baryum s ü lfat n çö z ü n ü rl ü ğ ü n ü n artmas na sebep olur. Asetat iyonlar , baryum iyonlar ile a şa ğ daki reaksiyonda g ö sterildi ğ i gibi, çö z ü n ü r bir kompleks olu şturdu ğ u i ç in, kat n n sulu s ü spansiyonuna asetat iyonlar ilave edildi ğ i zaman, baryum s ü lfat n çö z ü n ü rl ü ğ ü yine artar: Yine, ortak iyon etkisi hem bu dengenin hem de çö z ü n ü rl ü k dengesinin sa ğ a kaymas na sebep olur; b ö ylece bir çö z ü n ü rl ü k art ş meydana gelir. Ç oklu Denge P roblemlerinin Ç ö z ü m ü İ ç in Sistematik Y ö ntem Ö nceki ö rnekte verilen baryum s ü lfat n çö z ü n ü r- in ü hesaplamak istersek, sadece çö z ü n ü rl ü k dengesini de ğ il, fakat ayn zamanda di ğ er üç dengeyi de dikkate almal y z. Bu tip bir problemi çö zmek i ç in, takip eden k s mlarda a ç klanan bir sistematik yakla ş m kullanmak faydal d r. Bir ç oklu denge probleminin çö z ü m ü , ç al ş lan sisteme i ştirak eden t ü rlerin say s kadar ba ğ ms z e şitlik bulmam z gerektirir. Ö rne ğ in, baryum s ü lfat n bir asit çö zeltisindeki çö z ü n ü rl ü ğ ü n ü hesaplamak istersek, çö zeltide var olan b ü t ü n t ü rlerin deri şimini hesaplamam z gerekir. Onlar n say s be ş tir: Ba 2+ , SO 4 2- , HSO 4 - , H 3 O + ve OH - . Bu çö zeltide, baryum s ü lfat n çö z ü n ü rl ü ğ ü n ü hesaplamak i ç in, bu be ş bilinmeyeni i ç eren be ş ba ğ ms z cebirsel e şitlik bulmak ve onlar bir arada çö zmek gereklidir. Ç oklu denge problemlerinin çö z ü m ü nde üç tip cebirsel e şitlik kullan l r : denge sabiti ifadeleri, (1) k ü tle denkli ğ i e şitlikleri, (2) tek bir y ü k denkli ğ i e şitli ğ i. (3)K ü tle Denkli ğ i E ş itlikleri K ü tle denkli ğ i e şitlikleri bir çö zeltideki ç e şitli t ü rlerin denge deri şimlerinin birbirleriyle ve ç e şitli çö z ü nenlerin analitik deri şimleriyle ili şkisidir. Bunlar, çö zeltinin nas l haz rland ğ ile ilgili bilgiden ve çö zeltide kurulan dengeler hakk ndaki bilgiden t ü retilir. Ö rnek : Kat BaSO 4 n a ş r s ile dengede olan 0,0100 M HCl çö zeltisi i ç in k ü tle denkli ğ i ifadelerini yaz n z. S ü lfat i ç eren iki t ü r ü n tek kayna ğ , çö z ü nm üş BaSO 4 oldu ğ undan dolay , baryum iyonu deri şimi, s ü lfat i ç eren t ü rlerin toplam deri şimine e ş it olmal d r, ve k ü tle denkli ğ i ifadesi, bu e şitli ğ e dayanarak yaz labilir : K ü tle Denkli ğ i E ş itlikleri İ kinci k ü tle denkli ğ i ise, çö zeltideki hidronyum iyonlar , ya serbest H 3 O + ya da yukar daki ikinci reaksiyona g ö re, HSO 4 - olu şturmak ü zere SO 4 2- ile birle şmi ş olarak bulunabilir. Bu hidronyum iyonlar n n iki kayna ğ vard r: HCl ve suyun iyonla şmas . B ö ylece , : Hidroksit iyonlar n n tek kayna ğ suyun iyonla şmas oldu ğ undan, [ OH - ], suyun iyonla şmas yla olu şan hidronyum iyonu deri şimine e şittir. 1. K ü tle denkli ğ i : Br - , Ag + , ve Ag (NH 3 ) + ve Ag (NH 3 ) 2 + nin tek kayna ğ AgBr d ü r. Ö rnek : 0,010 M NH 3 çö zeltisi AgBr ile duyuruldu ğ unda olu şan sistem i ç in k ü tle denkli ğ i ifadelerini yaz n z. 2. K ü tle denkli ğ i : Amonyak i ç eren t ü rlerin tek kayna ğ n n da 0,010 M NH 3 oldu ğ unu biliyoruz . 3. K ü tle denkli ğ i : Son iki dengeden, her bir NH 4 + ve her bir hidronyum iyonu i ç in bir hidroksit iyonu olu ştu ğ unu g ö r ü yoruz. Y ü k Denkli ğ i E ş itlikleri Milyonlarca y ü kl ü iyon i ç ermelerine ra ğ men, elektrolit çö zeltilerin elektrik;: olarak n ö tral oldu ğ unu biliriz. Çö zeltiler n ö traldir , çü nk ü bir elektrolit çö zeltisin -deki pozitif y ü k ü n molar deri şimi daima negatif y ü k ü n molar deri şimine e şittir. Yani, elektrolit i ç eren herhangi bir çö zelti i ç in şunu yazabiliriz: pozitif y ü k ü n mol /L say s = negatif y ü k ü n mol /L say s Bu e şitlik, y ü k denkli ğ i şartlar m temsil eder ve y ü k denkli ğ i e şitli ğ i olarak bilinir. Denge hesaplamalar nda faydal olmas i ç in, bu e şitlik çö zeltideki y ü k ta ş yan t ü rlerin molar deri şimleri cinsinden ifade edilmelidir. Bir çö zeltide 1 mol Na + n n olu şturdu ğ u y ü k ne kadard r? Veya, 1 mol Mg 2+ veya 1 mol PO 4 3- iyonunun olu şturdu ğ u y ü k ne kadard r? Bir iyon taraf ndan bir çö zeltide olu şturulan y ü k ü n deri şimini , o iyonun molar deri şiminin iyonun y ü k ü ile ç arp m na e şittir. Y ü k Denkli ğ i E ş itlikleri Çü nk ü , her mol magnezyum iyonu çö zeltiye 2 mol pozitif y ü k verir :Birden Ç ok Denge İ ç eren Problemlerin Çö z ü m ü İ ç in Ad mlar Ad m 1. Var olan b ü t ü n dengeler i ç in denkle ştirilmi ş kimyasal e şitlikleri yaz n z. Ad m 2 . Hangi b ü y ü kl ü ğ ü n arand ğ n , denge deri şimleri cinsinden ifade ediniz. Ad m 3. Ad m 1 de yaz lan b ü t ü n dengeler i ç in denge sabiti ifadelerini yaz n z . Ad m 4 . Sistem i ç in k ü tle denkli ğ i ifadelerini yaz n z. Ad m 5. M ü mk ü nse , sistem i ç in bir y ü k denkli ğ i ifadesi yaz n z. Ad m 6. T ü retilen e şitliklerdeki bilinmeyen deri şimlerin say s n , ba ğ ms z e şitlik say s ile kar ş la şt r n z. Ad m 7. K ü tle veya y ü nk denkliklerinde uygun ihmalleri yap n z. Ad m 8. Basitle ştirilmi ş cebirsel e şitlikleri, elle çö zerek, çö zeltideki t ü rlerin deri şimlerini ge ç ici olarak hesaplay n z. Ad m 9. Yapt ğ n z yakla şt rma ve ihm â llerin ge ç erli olup olmad ğ n kontrol ediniz.