Aeresol. Süspansiyon. Heterojen Emülsiyon. Karışım. Kolloidal. Çözelti < 10-9 m Süspansiyon > 10-6 m Kolloid 10-9 m m

Transkript

1 Aeresol Süspansiyon Karışım Heterojen Emülsiyon Kolloidal Çözelti < 10-9 m Süspansiyon > 10-6 m Kolloid 10-9 m m Homojen Çözelti

2 Dağılan Faz Dağılma Fazı Kolloid Tipi katı katı,sıvı,gaz sol katı gaz aerosol duman katı sıvı kolloidal çözelti sıvı sıvı Emülsiyon sıvı gaz sıvı aerosol, sis gaz sıvı Köpük Çözelti < 10-9 m Süspansiyon > 10-6 m Kolloid 10-9 m m

3 ÇÖZELTİ Sıvı - sıvı (su-alkol) Sıvı - katı (su-şeker) Sıvı - gaz (su-oksijen) Katı - sıvı (çinko-civa) Katı - katı (bakır-çinko) Katı - gaz (paladyumhidrojen) Gaz - gaz (azot-oksijen) Çözelti < 10-9 m Süspansiyon > 10-6 m Kolloid 10-9 m m

4 Tanım Çözelti Derişimi (Konsantrasyonu) Çözünürlük Doymuş Çözelti Aşırı Doymuş Çözelti ÇÖZELTİLER Çözelti iki veya daha fazla maddenin birbiri içerisinde homojen olarak dağılmasından oluşan homojen karışımlara denir. Belirli miktardaki çözelti veya çözücü içinde çözünen madde miktarıdır. Belli bir sıcaklıkta çözünenin çözücü içerisinde en çok (fazla) çözünebildiği derişime (konsantrasyona) çözünürlük denir. Çözebileceği en fazla oranda çözünen içeren çözeltidir. Çözebileceğinden daha çok çözünen içeren çözeltidir. Aşırı miktar kristallenerek çöker. Doymamış Çözelti Doymuş çözeltiden daha az oranda (düşük konsantrasyonda) çözünen içeren çözeltidir.

5 Çözünürlük-Sıcaklık İlişkisi Genel bir kural olarak; * Katıların ve sıvıların sıvılar içindeki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar. * Sıcaklığın artışı ile gazların sıvılar içindeki çözünürlüğü azalır; söylenebilir.

6 ÇÖZÜNME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER: 1.Çözücü Çözünenin Cinsi: Genel olarak benzer maddeler bir biri içinde daha iyi çözünürler. 2.Temas Yüzeyi: Temas yüzeyinin artırılması çözünme hızını artırır. 3.Karıştırmak: Çözeltinin karıştırılması çözünme hızını artırır. 4.Sıcaklık: Çözeltinin sıcaklığının artırılması maddelerin çözünme hızlarını artırır. Katı ve sıvıların sudaki çözünürlüklerini de artırır. Basınç: Çözeltinin basıncının artırılması gazların hem çözünme hızını, hem de çözünürlüğünü artırır.

7 Genel bir ifade olarak; ÇözeltiKonsantarasyonu ÇözüneninMiktarı Çözücününveya ÇözeltininMiktarı yazılabilir. Bir çözeltide çözünen madde miktarı, kütle, hacim, mol terimlerini içeren çeşitli derişim birimleri ile belirtilir. En çok kullanılan derişim birimleri, yüzde derişim, mol kesri, molarite, normalite, molalite, ppm ve ppb'dir.

8 Genel bir ifade olarak; ÇözeltiKonsantarasyonu ÇözüneninMiktarı Çözücününveya ÇözeltininMiktarı yazılabilir. Bir çözeltide çözünen madde miktarı, kütle, hacim, mol terimlerini içeren çeşitli derişim birimleri ile belirtilir. En çok kullanılan derişim birimleri, yüzde derişim, mol kesri, molarite, normalite, molalite, ppm ve ppb'dir.

9 Yüzde Derişim Derişim Türü Kütlece Yüzde Hacimce Yüzde Hacim- Kütle Yüzdesi Simgesi İlgili Bağıntı %(W/W) %=Çözünenin Kütlesi/Çözeltinin Kütlesi x 100 %(V/V) %=Çözünenin Hacmi/Çözeltinin Hacmi x 100 %(W/V) %=Çözünenin Kütlesi/Çözeltinin Hacmi x 100

10 Yüzde Derişim

11 Yüzde Derişim

12 Yüzde Derişim

13 Yüzde Derişim

14 Yüzde Derişim

15 Yüzde Derişim

16 MOLARİTE

17 MOLARİTE

18 MOLARİTE

19 MOLARİTE

20 MOLARİTE

21 MOLARİTE

22 MOLARİTE

23 MOLALİTE

24 MOLALİTE

25 MOLALİTE

26 MOLALİTE

27 NORMALİTE Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin eşdeğer gram sayısıdır (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 kütlesi, EA çözünen maddenin eşdeğer ağırlığı, T D ise çözünen maddenin tesir değerliğidir. Tesir değerliği, asitlerde iyonlaşabilen H sayısına, bazlarda OH (hidroksil) sayısına, tuzlarda pozitif iyon sayısına, indirgenmeyükseltgenme reaksiyonlarında ise alınan-verilen elektron sayısına eşittir.

28 NORMALİTE Etkin Değerliği (Tesir Değerliği) HCl 1 H 2 SO 4 2 H 3 PO 4 3 NaOH 1 Ba(OH) 2 2 FeSO 4 Fe 2+ + SO Ca 3 (PO 4 ) 2 6 Na 2 SO 4 2

29 NORMALİTE

30 NORMALİTE

31 NORMALİTE

32 NORMALİTE

33 PPM, PPB

34 PPM, PPB

35 PPM, PPB

36 PPM, PPB Örnek; K 2 SO 4 tuzundan 50 ppm K içeren 250 ml çözelti nasıl hazırlanır. 1 ppm K içeren çözeltinin 1 L sinde 1 mg K vardır. 50 ppm K içeren çözeltinin 1 L sinde 50 mg K olmalıdır. 50 ppm K içeren çözeltinin 0,25 L sinde 50 / 4 = 12,5 mg K olmalıdır. Çözeltiyi hazırlayabilmemiz için 12,5 mg K alıp, 250 ml ye saf su ile tamamlamamız gerekir. Ancak K, yalnız başına bulunmadığından, içerisinde 12,5 mg K bulunacak K 2 SO 4 miktarını hesaplamalıyız. K 2 SO 4 ün molekül ağırlığı: 174 g Yani 27,8 mg K 2 SO 4 tartılarak 250 ml lik balon jojede çizgisine kadar tamamlanır.

37 ÖRNEK: %20 lik fosforik asit çözeltisinin yoğunluğu 1,2g/mL dir. Bu çözeltinin a)molaritesi? b)normalitesi? c)molalitesi?

38 ÖRNEK: Yoğunluğu 1,3 g/ml olan % 25 lik Na2SO4 çözeltisinin a)molaritesi? b)normalitesi? c)molalitesi?

39 Örnek Yoğunluğu 1,19 g/ml olan % 36 lık derişik HCI çözeltisinden 100 ml 0,3 M HCI çözeltisi nasıl hazırlanır. Çözünenin Kütlesi = %. d. V= 0,36 x 1,19 x 1000 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 derişik asitten alınıp, 100 ml saf suyla çözelti hazırlanır.

40 Örnek 0,1 N NaOH çözeltisinden 200 ml 0,004 N lik NaOH çözeltisi nasıl hazırlanır. C 1 x V 1 = C 2 x V 2 0,004 N x 200 ml = 0,1 N x V 2 V 2 = 8 ml 0,1 N NaOH çözeltisinden alınır ve saf su ile 200 ml ye tamamlanır.

41 İdeal Çözeltiler Uçucu olmayan bir maddenin uçucu olan bir çözücü içinde çözünmesi esnasında aşağıdaki durumlardan herhangi biri söz konusu olmaktadır. a- Çözeltinin sıcaklığı değişmez b- Çözeltinin sıcaklığı düşer c- Çözeltinin sıcaklığı yükselir. Bunlardan hazırlanırken ısı alış verişi olmayan çözeltilere ideal çözeltiler denir. İdeal çözeltilerde buhar basıncı düşmesi, donma noktası düşmesi ve kaynama noktası yükselmesi gibi özellikler vardır.

42 İdeal Çözeltiler Buhar Basıncı Düşmesi İdeal çözeltilerde buhar basınçları, çözünen bileşenin mol kesrinin artması ile orantılı olarak düşer. Belirli bir sıcaklık derecesinde, Saf çözücünün buhar basıncı : P 0 Çözeltinin buhar basıncı : P ile gösterilirse, buhar basıncı düşmesi (P 0 -P) olacaktır. Buhar basıncının bağıl azalması ise, (P 0 -P)/P 0 olarak gösterilebilir. Raoult kanuna göre, buhar basıncının bağıl azalması çözünen maddenin mol kesrine eşittir.

43 İdeal Çözeltiler Çözeltiyi oluşturan bileşenlerden, Çözücünün mol sayısı : n 1 Çözünenin mol sayısı : n 2 Çözücünün mol kesri : X 1 Çözünenin mol kesri : X 2 olarak alındığında, Raoult kanununu P0 - P P 0 X 2 n 1 n2 n 2 ya da, P P 0 1- X şeklinde yazmak mümkündür. 2

44 İdeal Çözeltiler P = X 1 P 0 ifadesi bulunmuş olur. Diğer taraftan, yukarıdaki bağıntıda buhar basıncı düşmesi P 0 - P = P olarak alınırsa, P = X 2 P 0 ifadesi bulunmuş olur. Buna göre, bir çözeltide buhar basıncı düşmesi çözünenin mol kesri ile doğru orantılıdır. Bu sonuçtan faydalanarak, molekül ağırlığı bilinmeyen bir çözünen maddenin molekül ağırlığı bulunabilir. Bunun için, ΔP X 2 P 0 P 0 n2 n n 1 2

45 İdeal Çözeltiler ya da ΔP P 0 m2 MA2 m1 m2 MA MA 1 2 ifadesini yazmak mümkündür. Burada sırasıyla m 1, m 2 çözücünün ve çözünenin gram olarak miktarı, MA 1, MA 2 çözücünün ve çözünenin molekül ağırlıklarıdır.

46 İdeal Çözeltiler Örnek: 15 o C de 450 gram suda 30 gram üre çözünmüş durumdadır. Verilen sıcaklık derecesinde saf suyun buhar basıncı 12,70 mm Hg ve elde edilen çözeltinin ölçülen buhar basıncı 12,45 mm Hg olduğuna göre, ürenin molekül ağırlığını bulunuz. olduğundan, P = 12,70-12,45 = 0,25 mm Hg ΔP P 0 m2 MA2 m1 m2 MA MA 1 2

47 0,25 12,70 30 MA MA 2 İdeal Çözeltiler 0, MA MA 2 0,49 0,59 MA 2 30 MA 2 29,41 MA2 60,02 gram 0,49

48 İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları İdeal Çözeltiler Uçucu olmayan çözünen ile hazırlanan bir çözeltinin buhar basıncının saf çözücünün buhar basıncına göre düşük olması, çözeltinin kaynama noktasının yükselmesine ve donma noktasının alçalmasına sebep olur. Çözeltinin buhar basıncının sıcaklıkla değişimi ile çözeltiyi yapmakta kullanılan çözücünün buhar basıncının sıcaklık ile değişmesinin karşılaştırılması gayet önemli sonuçlar verir. Şekilden de kolaylıkla anlaşılabileceği gibi çözeltinin buhar basıncı her sıcaklıkta çözücünün buhar basıncından daha düşüktür. Çözücünün katı halinin de bir buhar basıncı vardır. Katı halinin buhar basıncı eğrisi ile sıvı halinin buhar basıncı eğrisinin birbirini kestikleri nokta (B) çözücünün donma noktasıdır.

49 İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları İdeal Çözeltiler Katı halinin buhar basıncı eğrisi ile sıvı halinin buhar basıncı eğrisinin birbirini kestikleri nokta (B) çözücünün donma noktasıdır. Çözücünün katı halinin buhar basıncı eğrisi ile çözeltinin buhar basıncı eğrisi daha düşük bir sıcaklıkta kesişmektedirler (A). Bu sıcaklık da çözeltinin donma noktası olmaktadır. Çözeltinin donma noktası ile çözücünün donma noktası arasındaki T d farkına çözeltinin donma noktası alçalması adı verilir ve bu değer çözeltinin derişimi ile orantılıdır. Çözücünün buhar basıncı C noktasında bir atmosfere ulaştığı halde, çözeltininki ise T k kadar bir sıcaklık farkı ile D noktasında bir atmosfere ulaşmaktadır.

50 İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları İdeal Çözeltiler İdeal çözeltilerde kaynama ve donma noktaları

51 İdeal Çözeltiler İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları Bir başka deyişle, Şekilden de açıkça görüldüğü gibi, çözelti çözücüden T k kadar daha yüksek bir sıcaklık derecesinde kaynar. Bu fark, gene çözeltinin derişimi yani molalitesi ile orantılı olarak artmaktadır. T d K d m : donma noktası düşmesi, : molal donma noktası düşme sabiti, : çözeltinin molalitesi olmak üzere, T d = K d m ifadesini yazmak mümkündür.

52 İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları T k K k olmak üzere, T k = K k m : kaynama noktası yükselmesi, : molal kaynama noktası yükselme sabiti İdeal Çözeltiler bağıntısı yazılabilir. Gerek donma noktası düşmesinden ve gerekse kaynama noktası yükselmesinden faydalanarak, çözünen maddenin molekül ağırlığı deneysel olarak tayin edilebilir.

53 İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları İdeal Çözeltiler MA m m k m ç : çözünen maddenin molekül ağırlığı : çözeltinin molalitesi : çözünen maddenin ağırlığı : çözücünün ağırlığı olmak üzere yukarıdaki bağıntı göz önüne alınarak, çözeltinin molalitesi için şu ifadeyi yazmak mümkündür. mk m MA m ç 1000

54 İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları İdeal Çözeltiler mk ΔT K 1000 MA mç Bu bağıntıda MA dışındaki bütün değerler deneysel olarak ölçülebilmektedir. Bunlara bağlı olarak da MA hesaplanabilir.

55 İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları İdeal Çözeltiler Örnek: 18 gram glikoz, 150 gram su içinde çözülerek bir çözelti hazırlanıyor. Yapılan çalışmalarda bu çözeltinin kaynama noktası 100,34 o C olarak bulunmuştur. Buna göre glikozun molekül ağırlığını hesaplayınız. (K k = 0,51) Çözüm: ΔT 100, ,34 o C 0,34 0, MA MA = 180 gram

56 İdeal Çözeltilerde Kaynama ve Donma Noktaları İdeal Çözeltiler Örnek:200 gram benzende katı bir maddeden 3,0 gram çözünmesiyle elde edilen çözeltinin donma noktası 4,98 o C olduğuna göre, söz konusu katı maddenin mol tartısını hesaplayınız. Benzenin normal donma noktası 5,5 o C olarak verilmiştir. (K d = 5,12)

57 KAYNAKLAR 1- Modern Üniversite Kimyası, C.E. MORTIMER, Çeviri: Prof.Dr. Turhan ALTINATA v.d. Çağlayan Kitabevi, Temel Üniversite Kimyası, Prof.Dr.Ender ERDİK, Prof.Dr. Yüksek SARIKAYA, Gazi Kitabevi, Genel Kimya, Prof.Dr. Baki HAZER, Karadeniz Teknik Üniversitesi Yayınları, 3.Baskı, Trabzon, Temel Kimya, Prof.Dr.Ali Osman AYDIN, Prof. Vahdettin SEVİNÇ, Değişim Yayınları, Sakarya 5- Genel Kimya, Sabri ALPAYDIN, Abdullah ŞİMŞEK, Nobel Yayınları, Fen ve Mühendislik Bölümleri İçin Kimya, R.CHANG, Çeviri: A.Bahattin SOYDAN ve A.Zehra AROĞUZ, Beta Yayınları, İstanbul, MEB, MEGEP, Kimya Teknolojileri yayınları 8- Yrd.Doç.Dr.Aysel KÜÇÜK TUNCA nın ders sunumu