Genel Çözelti ( sunu ) ÇÖ ZELT İ İ ki veya daha çok maddenin birbiri içerisinde serbest molek üller veya iyonlar halinde da ğı larak meydana getirdi ğ i homojen bir kar ı ş ı ma çözelti denir. Çözeltilerde miktarca çok olan madde çözücü, az olan ise çözünen olarak ifade edilir. Maddeler her çözücüde çözünmedi ğ i gibi, baz ı lar ı nda çok, baz ı lar ı nda ise çok az çözünürler. Genellikle çözücü olarak, ço ğ u maddeyi çözebilme yetene ğ ine sahip oldu ğ undan su kullan ı l ı r.1-Deri ş ik (konsantre) çözeltiler: Çözünürlü ğ ü çok yüksek olan çözeltilere denir. 2-Seyreltik çözeltiler: Deri ş ik çözeltilere k ı yasla daha az miktarda çözünen ihtiva eden çözeltilere denir. Yani, konsantrasyonu y üksek olan çözelti deri ş ik, dü ş ük olan çözelti ise seyreltik çözeltidir. Seyreltme i ş lemi ise, konsantrasyonu yüksek olan çözeltiden konsantrasyonu d ü ş ük olan bir çözelti elde edilmesi i ş lemidir. Çözeltiler konsantrasyonuna (deri ş imlerine) göre ikiye ayr ı l ı rlar:Çözeltiler çözünürlüklerine göre de üçe ayr ı l ı rlar: 1-Doymam ı ş çözeltiler: Çözünen madde miktar ı çözücüden az olan çözeltilerdir. 2-Doymu ş çözeltiler: Çözünenin daha fazla çözünemeyece ğ i, yani maddenin çözünürlük s ı n ı r ı na kadar çözündü ğ ü çözeltilerdir. 3-A ş ı r ı doymu ş çözeltiler: Ayn ı ı s ı ve bas ı nçta doymu ş çözeltisinden daha fazla ayn ı maddeyi ihtiva eden çözeltilere denir.Tuzlu su elde etmek i çin su i çerisinde belirli bir miktar tuz çözülür. Çözünen tuz miktar ı art ı r ı lacak olursa, bir an gelir ki, saf bir faz ı n (tuzun) ayr ı lmaya ba ş lad ığı görülür. Bu andan itibaren ilave edilen tuz, çözünmeden kab ı n dibinde toplan ı r ve çözünen tuz miktar ı sabit kal ı r. Herhangi bir çözücüde, maksimum madde miktar ı n ı n çözündü ğ ü ve dengenin sa ğ land ığı i ş te böyle çözeltilere doymu ş çözelti denir. Doymu ş bir çözeltideki bir maddenin miktar ı ndan bahsederken o maddenin çözünürlü ğ ünden bahsedilir. Çözünürlük, genellikle 100 g çözücünün çözebildi ğ i maddenin g miktar ı veya doymu ş çözeltinin 100 mL sinde çözünmü ş olarak bulunan maddenin g miktar ı ( g/100 mL ) olarak belirtilir. Maddelerin çözünürlü ğ ü, genellikle s ı cakl ığı n artmas ı yla artar. Doymu ş çözeltiye oranla daha fazla miktarda maddenin çözündü ğ ü çözeltilere de a ş ı r ı doymu ş çözelti denir.Ayarl ı (standart) çözeltiler: Konsantrasyonu kesin olarak bilinen çözeltilerdir. G üvenilir sonuçlar almak i çin çözeltilerin hassas ve dikkatli olarak haz ı rlanmas ı gerekir. Kimyasal maddeler hassas terazide tart ı l ı r, s ı v ı lar pipetle al ı n ı r ve mutlaka istenen hacimdeki balon jojeler kullan ı l ı r. Tampon Çözeltiler: Asit veya baz ilave edildi ğ i zaman çok az pH de ğ i ş ikli ğ i gösteren çözeltilere tampon çözeltiler denir.KONSANTRASYON VE KONSANTRASYON B İ R İ MLER İ Belirli miktar çözeltide veya çözücüde çözünmü ş olarak bulunan madde miktar ı na konsantrasyon (deri ş im) denir. Konsantrasyon, bir çok ş ekilde ifade edilebilir: Çözünen madde miktar ı n ı n belirtilmedi ğ i bir ifade ş ekli olan doymu ş , doymam ı ş , a ş ı r ı doymu ş , seyreltik veya deri ş ik gibi ifadelerin yan ı nda, çözünen madde miktar ı n ı n nicel olarak ifade edildi ğ i yüzde deri ş im, molarite, molalite ve normalite gibi ifadeler de kullan ı labilir.Konsantrasyon hesaplar ı nda, her zaman çözelti miktar ı ndan çözünen miktar ı n ı ç ı kartmak gerekir. Çözeltinin k ütlesi, çözünen maddenin k ütlesi ile çözücünün kütlesi toplam ı na e ş ittir. Örne ğ in; % 10'luk 100 gr. tuzlu suda, 10 gr tuz, 90 gr su bulunur. Hacimsel deri ş im hesab ı nda ise, yine k ütlesel (a ğı rl ı ksal) deri ş imde oldu ğ u gibi çözelti hacminden çözünen hacmini ç ı kartmak gerekir. Genellikle s ı v ı -s ı v ı çözeltilerinde kullan ı l ı r. Örne ğ in; %10'luk 100 ml HCl çözeltisinde, 10 ml HCl asit ve 90 ml su bulunmaktad ı r. Çözeltilerde belli bir hacim i çerisinde ne kadar madde çözündü ğ ünü bilmek önemlidir. Kimyada bir çözeltinin i çerdi ğ i madde miktar ı n ı n bilinmemesi yanl ı ş ve tehlikeli sonu çlara neden olabilir. Bu nedenle hangi maddeden ne kadar al ı nd ığı n ı n bilinmesi gerekir. MOLAR İ TE (m) Molarite, bir litrelik çözeltideki çözünmü ş maddenin mol cinsinden ifadesidir. Molar deri ş im, en çok kullan ı lan deri ş im birimlerinden biridir. M ile g österilir. 1 M çözelti denilince, çözeltinin 1 litresinde 1 mol maddenin çözündü ğ ü anla ş ı l ı r. Örne ğ in; 1 molar NaOH çözeltisi, 1 litresinde 1 mol yani 40 gram çözünmü ş NaOH i çeren çözelti demektir. 2 M NaCI çözeltisinin de 1 litresinde 2 mol, yani 117 g NaCI bulunur. Litresinde 1 mol yani, 1 molek ül gram madde ihtiva eden Molar çözeltilerin hesaplamalar ı nda: mol bir maddenin bir molekülünün a ğı rl ığı , Molekül a ğı rl ığı ise bir molek ülü meydana getiren atomlar ı n a ğı rl ı klar ı n ı n gram olarak toplam ı d ı r.) ( ) ( ) ( litre çözücü molsayisi de çözünenmad M Molarite ? ) ( ) ( ) ( litre çözücü molsayisi de çözünenmad M Molarite ? ) ( ) ( ) ( litre çözücü molsayisi de çözünenmad M Molarite ? ) / )( ( ) )( ( ) ( mol g MA lkütlesi maddeninmo g m tlesi maddeninkü n Molsayisi ? ) / )( ( ) )( ( ) ( mol g MA lkütlesi maddeninmo g m tlesi maddeninkü n Molsayisi ? ) / )( ( ) )( ( ) ( mol g MA lkütlesi maddeninmo g m tlesi maddeninkü n Molsayisi ?Örnek1; NaCI den 1 Molar çözelti nas ı l haz ı rlan ı r. NaCI ün molekül a ğı rl ığı ; Na ve CI ün molekül a ğı rl ı klar ı n ı n toplam ı d ı r. Na: 22,991 g CI: 35,457 g +---------------- 58,448 g Yani, 58,448 g NaCI, 1 molekül gramd ı r (1 mol). O halde 1 Molar NaCI çözeltisi a ş a ğı daki ş ekilde haz ı rlan ı r: g m lt m V MA m V n M 448 , 58 1 448 , 58 / / 1 ? ? ? ? ? g m lt m V MA m V n M 448 , 58 1 448 , 58 / / 1 ? ? ? ? ? g m lt m V MA m V n M 448 , 58 1 448 , 58 / / 1 ? ? ? ? ?Örnek2; FeSO 4 .5H 2 O tuzundan 1 Molar çözelti nas ı l haz ı rlan ı r. 1 molek ül FeSO 4 .5H 2 O tuzu 242 g d ı r. Yaln ı z buradaki toplam bile ş imin i çinde 5 molekül de su vard ı r. H 2 O ün molekül a ğı rl ığı 18 g d ı r. 18 g x 5 = 90 g (152 + 90 = 242 g) FeSO 4 .5H 2 O den 242 g tart ı l ı r ve 1000 mL – 90 mL su = 910 mL = 0,91 lt saf su ilave edilir.Örnek3; 1,979 g MnCl 2 .4H 2 O saf suda çözülerek 500 mL lik bir çözelti haz ı rlan ı yor. Bu çözeltinin molaritesini hesaplay ı n ı z. M = n / V › n = m / MA MA (MnCI 2 ) = 54,9 + (2 x 35,45) = 125,8 g + (4x18 g su) = 197,9 g 72 g su (72 mL su) 500 mL – (72 mL su) = 428 mL su gerekir. M ltsu M Molarite 023 , 0 428 , 0 9 , 197 / 979 , 1 ) ( ? ? M ltsu M Molarite 023 , 0 428 , 0 9 , 197 / 979 , 1 ) ( ? ? M ltsu M Molarite 023 , 0 428 , 0 9 , 197 / 979 , 1 ) ( ? ?NORMAL İ TE (N) Bir litre çözeltide çözünmü ş olan maddenin e ş de ğ er gram say ı s ı d ı r (egs). Yani litresinde 1 ekivalent gram madde ihtiva eden çözeltiler, normal çözeltilerdir. N = egs / V egs = m /EA EA = MA / t D Burada; V çözeltinin hacmi, m çözünen maddenin k ütlesi, EA çözünen maddenin e ş de ğ er a ğı rl ığı , t D ise çözünen maddenin tesir de ğ erli ğ idir. Tesir de ğ erli ğ i, asitlerde iyonla ş abilen H say ı s ı na, bazlarda OH (hidroksil) say ı s ı na, tuzlarda pozitif iyon say ı s ı na, indirgenme-y ükseltgenme reaksiyonlar ı nda ise al ı nan-verilen elektron say ı s ı na e ş ittir. Normalite ve Molarite aras ı nda a ş a ğı daki e ş itlikle ge çi ş yap ı labilir: N = M . t D ) ( ) ( ) ( litre Çözücü ram ekivalentg de Çözünenmad N Normalite ? ) ( ) ( ) ( litre Çözücü ram ekivalentg de Çözünenmad N Normalite ? ) ( ) ( ) ( litre Çözücü ram ekivalentg de Çözünenmad N Normalite ? erligi Tesir g rligi Molekülagi ?yrlyk Ekivalenta deg ) ( ? erligi Tesir g rligi Molekülagi ?yrlyk Ekivalenta deg ) ( ? erligi Tesir g rligi Molekülagi ?yrlyk Ekivalenta deg ) ( ? Örnek1; 1 N ZnCI 2 çözeltisi demek, 1 litre çözeltide (65,38 + 2x35,5) / 2 = 68,19 g ZnCI 2 çözünmü ş demektir.Örnek2; 500 mL 0,1 N lik NaOH çözeltisi nas ı l haz ı rlan ı r. N = egs / V › 0,1 N = egs / 0,5 lt › egs = 0,05 EA = MA / t D › EA = 40 / 1 = 40 egs = m /EA › 0,05 = m / 40 › m = 2 g NaOH tart ı l ı r ve bir miktar suyla balon jojede çözüldükten sonra destile su ile 500 mL ye tamamlan ı r.Ekivalent a ğı rl ı k bile ş iklere göre de ğ i ş iklik gösterir: a-Asitlerde ekivalent a ğı rl ı k; molekül a ğı rl ığı , molek ülde yer de ğ i ş tirebilen H iyonlar ı n ı n say ı s ı na bölünerek bulunur. ] deg [ deg ) ( ) ( erligi Tesir yisi istirenHsa Yer g rligi Molekülagi asit ?yrlyk Ekivalenta ? b-Alkalilerde ekivalent a ğı rl ı k; molekül a ğı rl ığı , molekülde yer de ğ i ş tirebilen OH iyonlar ı n ı n say ı s ı na bölünerek bulunur. ] deg [ deg ) ( ) ( erligi Tesir ayisi istirenOHs Yer g rligi Molekülagi alkali ?yrlyk Ekivalenta ?Örnek1; Hidroklorik asit (HCI) suda iyonla ş arak ortama 1 (H 3 O + ) hidronyum iyonu verir ve birle ş me de ğ eri 1 dir. HCI + H 2 O › H 3 O + + CI - mol g g asit ?yrlyk Ekivalenta / 465 , 36 1 ) ( 465 , 36 ) ( ? ? Örnek2; Sülfirik asit (H 2 SO 4 ) ise suda 1 mol birimi ba ş ı na 2H 3 O + iyonu verdi ğ i i çin birle ş me de ğ eri 2 dir. H 2 SO 4 in molekül a ğı rl ığı : 98,082 g/mol Ekivalent a ğı rl ı k = 98,082 / 2 = 49,041 gÖrnek3; 1 lt 0,1 N H 2 C 2 O 4 .5H 2 O (okzalik asit) çözeltisi nas ı l haz ı rlan ı r. H 2 C 2 O 4 .5H 2 O in molek ül a ğı rl ığı : 180 g d ı r. Yer de ğ i ş tiren H say ı s ı 2 dir. Burada molekülde 5 mol de su vard ı r (18 x 5 = 90 g). EA = MA / t D › EA = 180 / 2 = 90 g/mol N = egs / V › 0,1 N = egs / 1lt › egs = 0,1 egs = m / EA › 0,1 = m / 90 › m = 9 g madde al ı n ı r, 1000 mL destile su içerisinde çözülür. Örnek4; 1 lt 5 N Ca(OH) 2 çözeltisi nas ı l haz ı rlan ı r. Ca(OH) 2 in molekül a ğı rl ığı : 74 g d ı r. EA = MA / t D › EA = 74 / 2 = 37 g/mol N = egs / V › 5 N = egs / 1lt › egs = 5 egs = m / EA › 5 = m / 37 › m = 185 g madde al ı n ı r, 1000 mL destile su içerisinde çözülür.S ı v ı bir maddeden Normal çözelti haz ı rlama: Bunun i çin a ş a ğı daki formül kullan ı l ı r: antrasyon unlukxKons erligixYog Tesir g rligi Molekülagi mL ktar Alinacakmi deg ) ( ) ( ? antrasyon unlukxKons erligixYog Tesir g rligi Molekülagi mL ktar Alinacakmi deg ) ( ) ( ? antrasyon unlukxKons erligixYog Tesir g rligi Molekülagi mL ktar Alinacakmi deg ) ( ) ( ? ) ( ) ( ) ( lt Çözücü mL ktar Alinacakmi N Normalite ? ) ( ) ( ) ( lt Çözücü mL ktar Alinacakmi N Normalite ? ) ( ) ( ) ( lt Çözücü mL ktar Alinacakmi N Normalite ? Örnek; Yo ğ unlu ğ u 1,19 g/mL olan % 38 lik HCl çözeltisinden 1 N 1 lt çözelti nas ı l haz ı rlan ı r. mL x x mL ktar Alinacakmi 7 , 80 1 19 , 1 38 , 0 5 , 36 ) ( ? ? mL x x mL ktar Alinacakmi 7 , 80 1 19 , 1 38 , 0 5 , 36 ) ( ? ? mL x x mL ktar Alinacakmi 7 , 80 1 19 , 1 38 , 0 5 , 36 ) ( ? ? lt mL N 1 7 , 80 1 ? lt mL N 1 7 , 80 1 ? lt mL N 1 7 , 80 1 ? 80,7 mL HCl al ı n ı r, 1 lt suda çözülerek çözelti haz ı rlan ı r.MOLAL İ TE (m) Bir mol maddenin 1000 g (1 kg) çözücü içinde çözünmesiyle elde edilen çözeltinin konsantrasyonu 1 molaldir. Ya da 1 kg çözücü i çerisinde çözünmü ş maddenin mol say ı s ı olarak da tan ı mlanabilir. Örne ğ in; 1 molal NaCl çözeltisi yapmak için (1 mol) 58,5 g NaCl, 1 molal H 2 SO 4 çözeltisi yapmak için de (1 mol) 98 g saf H 2 SO 4 , 1000 g suda çözülür. ) ( ) ( kg rligi golarakagi Çözücününk n yisi deninmolsa Çözünenmad m ? ) ( ) ( kg rligi golarakagi Çözücününk n yisi deninmolsa Çözünenmad m ? ) ( ) ( kg rligi golarakagi Çözücününk n yisi deninmolsa Çözünenmad m ?Genel olarak formülü; a ğı rl ığı T olan bir maddenin a gram ı , b gram çözücüde çözünmü ş se, olu ş an çözeltinin molalitesi a ş a ğı daki ş ekilde hesaplan ı r: T b a m . . 1000 ? Örnek; 23,4 g NaCl tuzunun 500 g suda çözünmesi ile elde edilen çözeltinin konsantrasyonu kaç molal olur. 1 mol NaCl: 58,5 g, çözücünün kütlesi: m ç = 500 g = 0,5 kg mol mol g g MA m n NaCI 4 , 0 / 5 , 58 4 , 23 ? ? ? molal kg mol m NaCI 8 , 0 5 , 0 4 , 0 ? ?ppm ÇÖZELT İ Bir milyon k ı s ı m çözelti i çinde ka ç k ı s ı m madde çözündü ğ ünü gösteren çözeltilerdir. Örne ğ in; 1 lt çözelti i çinde 1 mg KCl çözünmü ş se, çözeltinin konsantrasyonu 1 ppm dir. Konsantrasyonlar ı ppm ile ifade edilen çözeltilerde, genellikle hem çözelti miktar ı hem de çözünen miktar ı a ğı rl ı k birimi ile verilir. Buna göre ppm, mg/kg veya µg/g olarak ifade edilir. Çok seyreltik çözeltiler için ppm, genellikle µg/g olarak kullan ı lmaktad ı r.Örnek; K 2 SO 4 tuzundan 50 ppm K içeren 250 mL çözelti nas ı l haz ı rlan ı r. 1 ppm K içeren çözeltinin 1 lt sinde 1 mg K vard ı r. 50 ppm K içeren çözeltinin 1 lt sinde 50 mg K olmal ı d ı r. 50 ppm K içeren çözeltinin 0,25 lt sinde 50 / 4 = 12,5 mg K olmal ı d ı r. Çözeltiyi haz ı rlayabilmemiz için 12,5 mg K al ı p, 250 mL ye saf su ile tamamlamam ı z gerekir. Ancak K, yaln ı z ba ş ı na bulunmad ığı ndan, i çerisinde 12,5 mg K bulunacak K 2 SO 4 miktar ı n ı hesaplamal ı y ı z. K 2 SO 4 ün molekül a ğı rl ığı : 174 g 4 2 8 , 27 78 5 , 12 174 SO mgK x X ? ? ----------------------------------- 174 mg K 2 SO 4 içinde 78 mg K varsa x mg 12,5 mg K Yani 27,8 g K 2 SO 4 tart ı larak 250 mL lik balon jojede çizgisine kadar tamamlan ı r.YÜZDE ÇÖZELT İ LER VE HAZIRLANMALARI 1-Kütle hesab ı na göre % çözeltiler (a/a) (A ğı rl ı kça % çözeltiler): 100 g çözeltide çözünen maddenin a ğı rl ı kça (g) miktar ı d ı r. 100 100 ) / ( % x m m x m m m a a C çözelti çözünen çözücü çözünen çözünen ? ? ? Örnek1; % 10 luk NaCl çözeltisi haz ı rlamak için 10 g NaCl ü 90 g suda çözmek gerekir. Yani toplam çözelti kütlesi (çözücü+çözünen) 100 g olmal ı d ı r.Örnek2; 10 g madde 40 g çözücüde çözünmü ş ise, bu çözeltinin kütlece % konsantrasyonu nedir. 20 % 100 40 10 10 ) / ( % ? ? ? x a a C 2-Hacim esas ı na göre % çözeltiler (h/h) (Hacimce % çözeltiler): 100 mL çözeltide çözünen maddenin hacimce (mL) miktar ı d ı r. 100 100 ) / ( % x h h x h h h h h C çözelti çözünen çözücü çözünen çözünen ? ? ? 100 100 ) / ( % x h h x h h h h h C çözelti çözünen çözücü çözünen çözünen ? ? ? 100 100 ) / ( % x h h x h h h h h C çözelti çözünen çözücü çözünen çözünen ? ? ?a-Hacim/hacim (h/h) oran ı nda % çözeltiler: Örne ğ in; HCI in 5 mL sinin su ile 50 mL ye tamamlanmas ı halinde hacimce % konsantrasyon % 10 olur. 10 % 100 50 5 ) / ( % ? ? x h h C b-Kütle/hacim (a/h) oran ı nda % çözeltiler: Örne ğ in; % 15 lik glikoz çözeltisi için, 15 g glikoz tart ı l ı r ve toplam hacim 100 mL ye tamamlan ı r.Yüksek konsantrasyonlu bir çözeltiden d ü ş ük konsantrasyonlu bir çözelti haz ı rlanmas ı : Bu t ür seyreltmelerin yap ı l ı ş ı nda, ilk ve son hacimlerle konsantrasyonlar aras ı nda ş u ba ğı nt ı vard ı r: Konsantrasyon 1 x Hacim 1 = Konsantrasyon 2 x Hacim 2 C 1 x V 1 = C 2 x V 2 Örnek1; % 50 lik bir çözeltiden 50 mL % 10 luk bir çözelti nas ı l haz ı rlan ı r. 50 x V 1 = 50 x 10, V 1 = 10 mL % 50 likten 10 mL al ı p, 50 mL ye tamamlarsak, yeni çözeltimiz % 10 luk olur.Örnek2; 100 mL % 96 l ı k alkolden % 50 lik 100 mL çözelti nas ı l haz ı rlan ı r. 96 x V 1 = 50 x 100, V 1 = 52,08 mL % 96 l ı k alkolden 52,08 mL al ı p, 100 mL ye tamamlarsak, yeni çözeltimiz % 50 lik olur. Yüksek konsantrasyonlu bir çözeltiden d ü ş ük konsantrasyonlu bir çözelti haz ı rlanmas ı nda, normal, molar veya ppm d üzeyindeki çözeltiler içinde ayn ı seyreltme formülünden yararlan ı l ı r.Örnek3; Yo ğ unlu ğ u 1,19 g/mL olan % 36 l ı k deri ş ik HCI çözeltisinden 100 mL 0,3 M HCI çözeltisi nas ı l haz ı rlan ı r. d = m / V › m = d . V › m = 1,19 g/mL . 1000mL = 1190 g x (36 / 100) › m = 428,4 g n = m / MA = 428,4 g / 36,5 g/mol = 11,7 mol /lt = 11,7 M C 1 x V 1 = C 2 x V 2 › 0,3 M . 100 mL = 11,7 M . V 2 › V 2 = 2,56 mL deri ş ik asitten al ı n ı p, 100 mL saf suyla çözelti haz ı rlan ı r.Örnek4; 0,1 N NaOH çözeltisinden 200 mL 0,004 N lik NaOH çözeltisi nas ı l haz ı rlan ı r. C 1 x V 1 = C 2 x V 2 › 0,004 N x 100 mL = 0,1 N x V 2 › V 2 = 8 mL 0,1 N NaOH çözeltisinden al ı n ı r ve saf su ile 200 mL ye tamamlan ı r. Kaynak:Lab.Tek.Kitab • Yrd.Do ç .Dr.Aysel K üçü k SA Ü Yay nlar •