10. Sınıf Karışımlar ve Çözeltiler — Konu Anlatımı

Mutfak Rafındaki Karışımlar

Bir mutfak rafına bakalım: demlenmiş çay, pişmiş Türk kahvesi, mayonez, süt, sirke, şekerli su. Hepsi birden fazla maddenin karışımıdır ama davranışları çok farklıdır. Kahveyi bir süre bekletince telve dibe çöker; çaydan hiçbir şey çökmez. Mayonez yağ ve sudan oluştuğu hâlde ayrışmaz; oysa yağlı salata sosu bekleyince iki katmana ayrılır.

Karışımın bileşenleri kendi özelliklerini korur ve belirli bir oranla bir araya gelmez: çayı açık da demleyebilirsiniz koyu da. Bileşikte ise oran sabittir; su her zaman kütlece 1 g hidrojene 8 g oksijen içerir.

Çözücü, Çözünen ve Çözünmenin İki Yolu

Çözeltide miktarı çok olan ve çözme işini yapan maddeye çözücü, onun içinde dağılan maddeye çözünen denir. Çözelti sıvı olmak zorunda değildir: hava gaz bir çözeltidir (yaklaşık %78 azot, %21 oksijen), pirinç ise bakır ve çinkodan oluşan katı bir çözeltidir.

Su bir maddeyi iki farklı yolla çözebilir:

İyonik çözünme: $\mathrm{NaCl(k) \rightarrow Na^+(suda) + Cl^-(suda)}$

Moleküler çözünme: $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}(k) \rightarrow C_{12}H_{22}O_{11}(suda)}$

Tuz iyonlarına ayrışır; şeker ise molekül olarak dağılır, parçalanmaz. Bu fark basit bir deneyle görülür: iki çözeltiye elektrot daldırıp devreye ampul bağlayın. Tuzlu suda ampul yanar, şekerli suda yanmaz. İyon içeren ve elektriği ileten çözeltilere elektrolit denir. Ampulün parlaklığı iyon derişimi hakkında da bilgi verir: parlak ışık, çözeltide çok sayıda serbest iyon olduğunu gösterir.

Derişimi Sayıya Dökmek: Yüzde ve ppm

"Tuzlu su" demek yetmez; ne kadar tuzlu? Derişim bu soruyu sayıyla cevaplar.

Kütlece yüzde: $\%\,\text{kütlece} = \dfrac{m_{\text{çözünen}}}{m_{\text{çözelti}}} \times 100$

20 g şeker 180 g suda çözülürse çözelti kütlesi $20 + 180 = 200$ g olur. Kütlece yüzde $\dfrac{20}{200} \times 100 = 10$. Paydaya 180 yazıp %11,1 bulmak en sık yapılan hatadır.

Hacimce yüzde: sıvı-sıvı çözeltilerde kullanılır. Etiketinde "80 derece" yazan kolonya hacimce %80 etil alkoldür: 200 mL kolonyada $200 \times 0{,}80 = 160$ mL alkol vardır.

ppm (milyonda bir): çok seyreltik çözeltiler için, örneğin içme suyundaki ağır metaller. 1 kg suda 1 mg madde 1 ppm demektir.

$\text{ppm} = \dfrac{m_{\text{çözünen}}}{m_{\text{çözelti}}} \times 10^6$

Çözümlü örnek: 250 g'lık bir su örneğinde 0,5 mg nitrat bulunuyor. Derişim kaç ppm'dir? Birimleri eşitleyelim: 0,5 mg = 0,0005 g. $\dfrac{0{,}0005}{250} \times 10^6 = 2$ ppm. Kısa yol: 250 g, 1 kg'ın dörtte biri; 0,5 mg dörtte bir kilogramda ise 1 kg'da 2 mg vardır.

Kimyada en çok kullanılan birim ise molar derişimdir: $M = \dfrac{n}{V}$, yani 1 litre çözeltideki mol sayısı. 11,7 g $\mathrm{NaCl}$ ($M_A = 58{,}5$ g/mol) 500 mL çözeltide çözünmüşse $n = \dfrac{11{,}7}{58{,}5} = 0{,}2$ mol ve $M = \dfrac{0{,}2}{0{,}5} = 0{,}4$ mol/L olur. Seyreltme ve karıştırma hesapları Çözeltiler anlatımında, doymuş çözelti ve çözünürlük eğrileri Çözünürlük anlatımında ayrıntılı.

Doygunluk ve Derişimi Değiştirmek

Çözeltiler doygunluğa göre de sınıflandırılır. Doymamış çözelti o sıcaklıkta daha fazla madde çözebilir; doymuş çözelti sınırdadır, eklenen fazla madde dibe çöker. Sıcak suda çok miktarda madde çözülüp çözelti yavaşça ve sarsılmadan soğutulursa, fazla madde bazen çökmez: çözelti, o sıcaklıkta taşıyabileceğinden fazlasını taşır. Buna aşırı doymuş çözelti denir; içine tek bir kristal atılınca fazla madde hızla kristallenir.

Hazır bir çözeltinin derişimini iki yolla değiştirebiliriz:

İlk iki satırda çözünen miktarı değişmediği için çözünen kütlesi ya da mol sayısı korunur; hesabın bütün sırrı budur. Örneğin kütlece %10'luk 200 g şekerli sudan 100 g su buharlaştırılırsa 20 g şeker 100 g çözeltide kalır, derişim %20 olur.

Hangi Fark, Hangi Ayırma Yöntemi?

Karışımı ayırmak için bileşenler arasında farklı olan fiziksel özelliği bulmak gerekir. Yöntem o farktan çıkar:

Mini soru: Tuzlu sudan hem tuzu hem suyu geri almak istiyorsanız buharlaştırma mı, damıtma mı seçersiniz? Damıtma. Buharlaştırmada su havaya kaçar; damıtmada buhar soğutucuda yoğunlaştırılıp ayrı bir kapta toplanır.

Yanılgılar ve Sınav İpucu

1. Çözeltinin yalnız sıvı olabileceğini sanmak. Hava gaz, 18 ayar altın katı bir çözeltidir (kütlece $\dfrac{18}{24}$, yani %75 altın).

2. Homojen görünen her karışımı çözelti sanmak. Süt beyaz ve düzgün görünür ama koloiddir; ışık demeti sütte yolunu belli eder, gerçek çözeltide etmez.

3. Yüzde derişimde paydaya çözücü kütlesini yazmak. Payda çözelti kütlesidir: çözücü + çözünen.

Sınav ipucu: Tablo sorularında "iyonlarına ayrılır" ifadesi elektrolit ve iletkenlik, "molekül hâlinde dağılır" ifadesi iletmeyen çözelti demektir. Hesap sorularında önce birimleri eşitleyin: mg ile g, mL ile L aynı satırda buluşmamalı.

Sık sorulanlar