id02484 10 Sınıf Kimya Ne Kadar Çözündü Çözeltilerde Derişim Hesaplamaları ve Çözünmenin Sır 1

Merhaba! “Ne kadar çözündü?” sorusu, çözelti kimyasının kalbinde atan bir soru. Çünkü kimyasal tepkimeler, madde miktarı ve derişim (konsantrasyon) üzerinden gerçekleşir. İlk olarak temel kavramları bir hatırlayalım. Çözelti, çözücü içinde çözünmüş halde bulunan maddeden oluşur. Çözünmüş madde miktarını ölçmek için en yaygın derişim birimleri: molarite (M), molalite (m), yüzde derişimler (% kütle, % hacim) ve ppm/ ppb’dir. Bu derişimler arasında geçiş yapabilmek, soruları çözmenin en güvenilir yoludur. Molarite (M) = mol sayısı / çözelti hacmi (L). Mol = kütle (g) / mol kütlesi (g/mol). Molalite (m) = mol sayısı / çözücü kütlesi (kg). Yüzde kütle: % = (çözünen kütlesi / çözelti kütlesi) × 100; çözelti kütlesi = çözücü kütlesi + çözünen kütlesi. Hacimce yüzde için çözünen hacmi ve çözelti hacmi oranı alınır. ppm = mg çözünen / kg çözelti veya mg/L yaklaşımı, sulu çözeltilerde pratik bir ölçektir. Seyreltme ve seyreltik karışım hesaplarında C1V1 = C2V2 özdeşliği büyük yardımcı olur. Örneğin 0.20 M bir çözeltiyi 0.050 M yapmak istiyorsak V2 = C1×V1/C2 → V2 = (0.20×V1)/0.050 = 4×V1. Yani hacmi dört katına çıkar. Aynı mantıkla bir stok çözeltiden daha düşük derişimli çözelti hazırlamak için sıvıları ekleyerek hacmi artırma gerekir. Çözünme, katı–sıvı denge kavramıyla birlikte çalışır. Ksp (çözünürlük çarpımı sabiti) özellikle iyonik bileşiklerde çok yardımcıdır. CaF2 için Ksp = [Ca2+][F-]^2 = 3.9×10^-11 (örnek). Saf suda çözünürlük s olduğunda [Ca2+] = s ve [F-] = 2s olur; dolayısıyla Ksp = 4s^3 → s = ∛(Ksp/4). Bu denklemden saf sudaki çözünürlük yaklaşık 2.15×10^-4 M olarak bulunur. Özellikle 0.010 M NaF eklersek ortak iyon etkisiyle s azalır: s’ ≈ (Ksp/([F-]^2×4)) → yaklaşık 1.10×10^-4 M. Artık “ne kadar çözündü?” sorusuna yalın bir sayısal cevap verebiliriz ve “ortak iyon etkisi” çözünürlüğü düşürür! Çözünürlüğü etkileyen bir diğer güçlü faktör ise pH. Zayıf asit ve baz tuzları veya hidroksitlerde (örneğin Mg(OH)2) düşük pH, H+’ın OH– ile birleşmesi ve su oluşturması yoluyla dengeyi çözünme yönüne iter; yüksek pH ise çözünürlüğü azaltır. Yani “asidik ortam → çözünürlük artar”, “bazik ortam → çözünürlük azalır.” Çözünürlüğe sıcaklığın etkisi de önemlidir; çoğu tuz için çözünürlük sıcaklıkla artar, ama gazların çözünürlüğü düşer. Bu, laboratuvarda hazırladığımız çözeltileri neden bazen ısıtıp sonra soğuttuğumuzla ilişkilidir: çözünmeyi hızlandırır, sonra doğru hacimde son hacme getiririz. Son olarak bir örnek çözümdelik örnek: 0.10 M NaCl (58.44 g/mol) 1.00 L’lik çözelti için gereken kütle m = 0.10 mol × 58.44 g/mol = 5.844 g. Eğer bunu 1.00 M stoktan hazırlıyorsak V1 = (C2V2)/C1 = (0.10×1000)/1.00 = 100 mL alınır ve 100 mL suyla karıştırıldığında 100 mL stok + 900 mL su → 1000 mL çözelti elde edilir. Bu şekilde kütle, hacim ve molarite üçlüsü rahatça iç içe geçer. Unutmayın: Denge ve derişimleri yalnızca matematik formülleriyle değil, “neden bu şekilde?” sorusunu da sorarak öğrenirsiniz. Çünkü çözelti kimyası, madde miktarıyla çözeltinin davranışı arasındaki köprüdür.