ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ ÇÖZÜNÜRLÜK DENGESİ 1* Suda az çözünen tuzların sudaki çözünmeleri bir denge olayıdır. Örneğin bir miktar suya yavaş yavaş AgCl tuzu ilave edilirse önce ilave edilen tuz suda çözünür, çözelti doygunluğa ulaştıktan sonra ise tuz çökmeye başlar. Çözelti doygunluğa ulaştıktan sonra kapta yine iyonlaşma vardır. 2* Ancak ne kadar tuz iyonlaşıyorsa, o kadar tuz çökmektedir. Yani birim zamanda tuzun iyonlaşma ve çökme miktarı birbirine eşit olacaktır. Bu eşitliğin olduğu durum çözeltide çözünme–çökelme dengesinin kurulmasını ifade eder. Denge durumunda çözeltinin konsantrasyonu değişmez. 3* Olayın denge denklemi; AgCl(k) ⇌ Ag+(suda) + Cl–(suda) şeklindedir. 4* Olayın denge bağıntısı denklemi ise; Kçç = [Ag+] [Cl–] şeklindedir. 5* AgCl katı olduğu için denge bağıntısına alınmaz. 6* Buradaki denge sabitine (Kçç) çözünürlük çarpımı denir. Kçç ’deki çç harfi çözünürlük çarpımının baş harfleridir.
ÇÖZÜNÜRLÜK 7* Belirli sıcaklıkta 1 litre çözeltide çözünebilen maddenin (çözünen maksimum maddenin) mol sayısıdır. Diğer bir ifade ile doygun çözeltinin molar derişimidir. 8* Çözünme hızı zamanla azalırken, çökme hızı artmaktadır. 1
Çözünme ve çökelme hızlarının eşit olduğu anda denge kurulmuştur.
ÇÖZÜNÜRLÜK ÇARPIMI (Kçç) 9* Doygun çözeltideki iyonların derişimleri çarpımıdır. 10* Çözünürlük çarpımı bir denge sabiti olduğundan yalnız sıcaklığa bağlı olarak değişir. 11* Çözünürlük çarpımı verilen tuzların, çözünürlükleri karşılaştırılabilir. 12* Çözünürlük çarpımı verilen bir tuzun molar çözünürlüğü bulunabilir. Suda az çözünen tuzlarda molar çözünürlüğe kısaca çözünürlük denir; başka bir ifadeyle suda az çözünen tuzlarda, çözünürlük denilince molar çözünürlük anlaşılır, doygun çözeltinin molar derişimidir. 13* Çözünürlüğü verilen tuzun çözünürlük çarpımı hesaplanabilir.
Fe(OH)3’İN MOLAR ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNÜN BULUNMASI (Kçç = 2x10–39) 1* Bu sorunun çözümünde Fe(OH)3’in Kçç’si, Ksu’dan daha küçük olduğundan dolayı çözümde su ihmal edilemez duruma gelir. 1* Ksu = 10–14 olduğundan, sudan gelen hidroksil iyonu derişimi; [OH–] = 10–7 M olur. Fe(OH)3’ten gelen [OH–] ihmal edilir; sanki suda Fe(OH)3 yok gibi varsayılır. 2* Kçç = [Fe+3] [10–7]3 3* Kçç = 2x10–39 olarak verilmişti. 4* 2x10–39 = [Fe+3] [10–7]3 5* [Fe+3] = 2x10–39 / 10–21 6* [Fe+3] = 2x10–18 7* Varsayım doğrudur; çünkü [Fe+3] < [OH–] çıkmıştır. 2x10–18 M, 10–7 M’dan düşüktür. 2
Fe(OH)3’İN MOLAR ÇÖZÜNÜRLÜĞÜNÜN İKİNCİ YOLDAN BULUNMASI 8* Bu soru ortak iyon etkisinden de çözülebilir. 9* Doğrudan doğruya formülden çözülürse yanlış sonuç çıkar.
ÇÖZÜNÜRLÜĞE ORTAK İYON ETKİSİ 14* Suda az çözünen tuzlar, kendisiyle ortak iyon içeren çözeltilerde saf sudakine göre daha az çözünürler. 15* Çözeltideki ortak iyonun derişimi ne kadar fazla ise çözünürlük o kadar küçük olur. 16* Ortak iyon çözünürlüğü azaltır. Çözünürlüğün azalması dengeden kaynaklanır. Tepkime sola kayar; çözünürlük azalır. 17* Örnek olarak doymuş AgCl çözeltisine katı NaCl ilave edilirse, Cl– iyonları derişimi artar, denge AgCl’nin çökmesi yönünde kayar, bir miktar AgCl çöker. 18* Bu durumda AgCl’nin çözünürlüğü saf suya göre azalmış olur.
ÇÖZÜNÜRLÜĞE, ORTAK OLMAYAN YABANCI İYON ETKİSİ 2* Ortak olmayan yabancı iyon etkisiyle çözünürlük artar. 3* Doymuş bir çözeltinin iyon şiddetini arttırmak için çözeltiye, çökelti ile ortak iyonu olmayan bir anorganik bileşik katılır; ortak olmayan bu yabancı iyonun etkisiyle çökeltinin çözünürlüğü artar.
DOYMUŞLUK, DOYMAMIŞLIK, ÇÖKELME 19* İki çözelti karıştırıldığında çözeltilerdeki iyonların birleşmesinden oluşan tuzlarla ilgili üç durum söz konusudur. 3
20* Bir çözeltideki, iyonların konsantrasyonları çarpımı çözünürlük çarpımından küçük ise çözelti doymamıştır. Doygunluğa ulaşıncaya kadar daha tuz çözebilir. 21* İyonların konsantrasyonları çarpımı çözünürlük çarpımına eşit ise çözelti doymuştur. Artık aynı tuzdan daha çözemez. 22* İyonların konsantrasyonları çarpımı çözünürlük çarpımından büyükse çözelti doygunluk sınırını aşmıştır, dengeye gelinceye kadar çökelme gözlenir. 23* Çözünürlük çarpımı (Kçç) ve iyonların konsantrasyonları çarpımı (Q) olmak üzere aşağıdaki şekilde ifade edebiliriz. 24* 25* 26*
Kçç > Q ⟹ Doymamıştır, çökme olmaz. Kçç = Q ⟹ Doymuştur, çökme olmaz. Kçç < Q ⟹ Doymuştur, çökme olur.
ÇÖZELTİLERİN KARIŞTIRILMASINDAN SONRAKİ İYON MOLARİTELERİNİN HESAPLANMASI 27* 28*
a) Tepkime yoksa b) Tepkime varsa
1* a) Çözeltilerin karıştırılmasından sonra şayet tepkime olmadıysa, iyon molaritesi hesaplanması: Bir bileşik; 1A grubu katyonu, NO3– iyonu, NH4+ iyonu, H+ iyonu veya CH3COO– iyonu içeriyorsa böyle maddeler iyi çözünür. Bu iyonları ihtiva eden çözeltiler derişik bile olsalar karıştırıldıklarında şayet nötrleşme olmuyorsa, tepkime yok demektir. Karışımdan sonraki molar derişimler M1V1=M2V2 formülünden hesaplanır. 4
İki çözelti karıştırıldığında çözünürlüğü düşük olan bir bileşiğin (suda az çözünen bir bileşik, başka bir ifadeyle Kçç’si olan bir bileşik) iyonları bir araya geldiğinde maddenin çözünürlük sınırı aşılmazsa çökme olmaz. Bu durum; çok seyreltik çözeltilerin karıştırılmasıyla mümkündür. Çok seyreltik çözeltilerin karıştırılmasında iki seçenek olabilir. Birincisi: Kçç > Q ise çözelti, doymamıştır. Karışımdan sonraki 4 iyonun molar derişimi de, M1V1=M2V2 formülünden hesaplanır. İkincisi: Çözeltiler karıştırıldığında Kçç = Q ise doymuş çözelti elde edilmiştir. Doygun çözelti, Kçç’si olan (suda az çözünen) bileşiğin doygun çözeltisidir. Kçç’si olan bileşiğin iki iyonunun molar derişimi, karekök Kçç vb. formüllerden; diğer iki iyonun molar derişimi ise M1V1=M2V2 formülünden hesaplanır. 2* b) Çözeltilerin karıştırılmasından sonra şayet tepkime oluyorsa, bu tepkime genelde aşağıdaki iki tepkimeden birisidir. 1– Nötrleşme tepkimesi (asit + baz) 2– Çökme tepkimesi: İki çözelti karıştırıldığında şayet Kçç’si olan bir bileşik oluşuyorsa ve Kçç < Q ise çözünürlüğü düşük olan bir maddenin iyonları bir araya geldiğinden ve maddenin çözünürlük sınırı aşıldığından çökme olur. Burada da iki seçenek olabilir. Birincisi: Reaksiyonda arta kalan madde olmamıştır. Arta kalan olup olmadığı, denkleşmiş reaksiyon denklemine göre moller bulunarak anlaşılır. Çöken bileşiğin iki iyonunun molar derişimi, karekök Kçç vb. formüllerden; diğer iki iyonun molar derişimi ise M1V1=M2V2 formülünden hesaplanır. İkincisi: Reaksiyonda arta kalan madde olmuştur. Çöken bileşiğin iki iyonundan birisinin molar derişimi M=n/V formülünden ihmal işlemi de yapılarak bulunur. Diğeri ise ortak iyon formülünden yine ihmal işlemi de yapılarak bulunur. Diğer iki iyonun molar derişimi ise M1V1=M2V2 formülünden hesaplanır. 5
ÇÖZELTİLER ARASINDAKİ YER DEĞİŞTİRME REAKSİYONLARINDAN HANGİLERİ GERÇEKLEŞİR? 29* KCl + NaNO3 → Reaksiyon gerçekleşmez. 30* Gerçekleşen reaksiyonlarda ya ürünlerde suda çözünmeyen madde oluşmuştur, bu maddeye çökelek diyoruz. Veya gaz çıkışı olmuştur. Ya da ürünlerde su meydana gelmiştir.
SEÇİMLİ ÇÖKTÜRME 31* Çözelti içerisinde bulunan farklı derişimdeki birden fazla iyon, çözünürlüğü az olan tuz oluşturarak başka bir iyonla çöktürülebilir. Bu iyonlardan hangisi doygunluğa daha önce ulaşıyorsa, o iyon önce çökecektir. Doygunluğa ulaşan diğer iyonlarda sırasıyla çökelir. 32* Bu olayda bir çözelti içerisinde bulunan istenmeyen bir iyon çöktürülerek çözeltiden uzaklaştırılır.
ÇÖZÜNME VE İYONLAŞMA İLİŞKİSİ Çözünme yüzdesini zenginlik, iyonlaşmayı vermek kabul edersek; çözeltileri dört gruba ayırırız: 1. ÇOK ÇÖZÜNEN VE % 100 İYONLAŞAN ÇÖZELTİLER (ZENGİN, TAMAMINI VEREN) NaCl(k) + su → Na+1(suda) + Cl–1(suda) 2. AZ ÇÖZÜNEN VE % 100 İYONLAŞAN ÇÖZELTİLER (FAKİR, TAMAMINI VEREN): Bu grup, çözünürlük dengesi konusundaki 6
bileşikler olup iyonlaşma denklemleri yanlış olarak çift yönlü okla gösterilir. Bunun nedeni çözünürlük hesaplamalarının denge mantığıyla yapılmasındandır. Aslında suda çözünmezler, bunlar kimyada az çözünen diye geçer. Çözünmeleri milyonda veya trilyonda birkaç mertebelerindedir. Ca(OH)2(k) + su ⇌ Ca+2(suda) + 2(OH)–1(suda) 3. HER ORANDA ÇÖZÜNEN VE AZ İYONLAŞAN ÇÖZELTİLER (ZENGİN, AZINI VEREN) CH3COOH(s) ⇌ CH3COO–1(suda)+H+1(suda) 4. AZ ÇÖZÜNEN VE AZ İYONLAŞAN ÇÖZELTİLER (FAKİR, AZINI VEREN) NH3(g) + H2O(s) ⇌ NH4+1(suda) + OH–1(suda)
YAŞAMIMIZDAKİ BAZI ÇÖZÜNÜRLÜK DENGE BİLEŞİKLERİNİN İYONLAŞMALARI Dişin yapısı: CaF2(k) ⇌ Ca+2(suda) + 2F –1(suda) Kemiğin yapısı: Ca3(PO4)2(k) ⇌ 3Ca+2(suda) + 2(PO4)–3(suda) Mide pastilleri: Al(OH)3(k) ⇌ Al+3(suda) + 3(OH)–1(suda) BaSO4(k) ⇌ Ba+2(suda) + SO4–2(suda) 4* BaSO4 (BARYUM SÜLFAT): Ameliyat esnasında kullanılan sargı bezi, pamuk, makas vb. steril ameliyat malzemeleri baryum sülfat çözeltisine batırılmıştır. Ameliyat esnasında vücudun içinde unutulan ameliyat malzemelerini, röntgen çekiminde BaSO4 gösterir. Ayrıca BaSO4 ve hint yağı karışımı; XM solüsyonu adındaki ilaçtır. Röntgen filmi 7
çekiminden az önce hastaya içirilir. İçirilen sıvının mideden bağırsağa kaç dakikada geçtiği BaSO4 ile anlaşılır; geçiş süresine göre hastalığa teşhis konur. 5* Al(OH)3: Antiasit mide pastilleridir.
8