10. Sınıf Çözeltiler — Konu Anlatımı

Serum Torbasındaki %0,9

Hastanedeki serum torbalarının etiketinde "%0,9 sodyum klorür" yazar. Bu, her 100 mL çözeltide 0,9 g $\mathrm{NaCl}$ bulunduğu anlamına gelir. 1 litrelik torbada 9 g tuz vardır. Kimyacı bu bilgiyi mol cinsinden okumak ister:

$n = \dfrac{9}{58{,}5} \approx 0{,}154$ mol,   $M = \dfrac{0{,}154\ \text{mol}}{1\ \text{L}} = 0{,}154$ mol/L

Neden tam bu değer? Çünkü kan hücrelerinin içindeki tanecik derişimiyle dengededir. Hücre zarı suyu geçirir. Dışarıdaki çözelti daha seyreltik olsaydı su hücreye girer, hücre şişip patlayabilirdi; daha derişik olsaydı hücre su kaybedip büzülürdü. Derişim burada bir sayı değil, hayati bir ayardır.

Molar Derişim ve Çözelti Hazırlamak

Molar derişim, 1 litre çözeltide çözünmüş maddenin mol sayısıdır:

$M = \dfrac{n}{V}$   (birim: mol/L)

Paydadaki hacim çözücünün değil çözeltinin hacmidir. 1 L suya 58,5 g tuz eklerseniz son hacim 1 L'yi biraz geçer ve derişim 1 mol/L olmaz. Doğru yöntem şudur: tuz ölçülü balona konur, biraz suyla çözülür, sonra balonun boyun çizgisine kadar su eklenir.

Çözümlü örnek: 250 mL, 0,5 mol/L $\mathrm{NaOH}$ çözeltisi hazırlamak için kaç gram katı gerekir? ($\mathrm{NaOH}$ = 40 g/mol)

Önce hacmi litreye çevirin: 250 mL = 0,25 L. $n = M \times V = 0{,}5 \times 0{,}25 = 0{,}125$ mol. $m = 0{,}125 \times 40 = 5$ g.

Ters yönde: 0,5 L çözeltide 2 mol madde varsa derişim $2 / 0{,}5 = 4$ mol/L'dir.

Seyreltme, Karıştırma, Deriştirme

Su eklemek çözünen madde miktarını değiştirmez, yalnız hacmi büyütür. Mol sayısı korunduğu için:

$M_1 V_1 = M_2 V_2$

Laboratuvar örneği: Depoda 12 mol/L'lik derişik hidroklorik asit var. 500 mL, 0,6 mol/L'lik çözelti gerekiyor. Stoktan ne kadar alınmalı?

$12 \times V_1 = 0{,}6 \times 500 \Rightarrow V_1 = 25$ mL

25 mL derişik asit, içinde su bulunan ölçülü balona yavaşça eklenir (asla tersi değil), sonra hacim 500 mL'ye tamamlanır. Burada hacimleri mL bırakabildik, çünkü birim denklemin iki yanında da aynı ve sadeleşiyor.

Karıştırma: aynı maddenin iki çözeltisi karışırsa mol sayıları toplanır, hacimler toplanır. 200 mL 0,5 M ile 300 mL 1,5 M karıştırılırsa: $n = 0{,}2 \times 0{,}5 + 0{,}3 \times 1{,}5 = 0{,}1 + 0{,}45 = 0{,}55$ mol, $M = \dfrac{0{,}55}{0{,}5} = 1{,}1$ mol/L. Sonuç her zaman iki derişimin arasında kalır; arada kalmıyorsa hesapta hata vardır.

Deriştirme: çözeltiden su buharlaştırılırsa mol sayısı yine korunur, hacim azalır, derişim artar.

Bir Formülde Kaç İyon Var?

İyonik bir madde çözündüğünde her iyonun derişimi formüldeki sayıyla çarpılır:

$\mathrm{CaCl_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^-}$

0,2 M $\mathrm{CaCl_2}$ çözeltisinde $[\mathrm{Ca^{2+}}] = 0{,}2$ M, $[\mathrm{Cl^-}] = 0{,}4$ M, toplam iyon derişimi 0,6 M'dir.

$\mathrm{Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-}}$

0,1 M $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$ çözeltisinde $[\mathrm{Al^{3+}}] = 0{,}2$ M, $[\mathrm{SO_4^{2-}}] = 0{,}3$ M. Sağlama: $0{,}2 \times 3 = 0{,}6$ pozitif yük, $0{,}3 \times 2 = 0{,}6$ negatif yük; çözelti nötr.

Şeker gibi moleküler maddeler ise iyonlaşmaz: 0,2 M şeker çözeltisinde tanecik derişimi 0,2 M'de kalır. Bu fark bir sonraki başlıkta belirleyici olacak.

Karışımda ortak iyon: 100 mL 0,1 M $\mathrm{NaCl}$ ile 100 mL 0,1 M $\mathrm{CaCl_2}$ karıştırılıyor. $\mathrm{Cl^-}$ iki kaynaktan gelir: $0{,}1 \times 0{,}1 = 0{,}01$ mol ve $0{,}1 \times 0{,}1 \times 2 = 0{,}02$ mol. Toplam 0,03 mol, toplam hacim 0,2 L: $[\mathrm{Cl^-}] = \dfrac{0{,}03}{0{,}2} = 0{,}15$ M.

Kaynama Yükselir, Donma Düşer

Suya uçucu olmayan bir madde çözüldüğünde:

• Kaynama noktası yükselir. Çözünen tanecikler suyun buhar basıncını düşürür; dış basınca ulaşmak için daha yüksek sıcaklık gerekir.
• Donma noktası düşer. Çözünen tanecikler su moleküllerinin düzenli buz örgüsüne yerleşmesini zorlaştırır.

Etki, çözünenin cinsine değil tanecik sayısına bağlıdır. 1 kg suda çözünmüş 1'er mol madde için donma noktaları:

Her mol tanecik donma noktasını 1,86 °C düşürür (bu sayı suya özgüdür ve 11. sınıfta formülleşecek). Aynı derişimdeki tuz çözeltisinin şekerli sudan daha düşük sıcaklıkta donması bu yüzdendir. Kışın yollara tuz dökülür; radyatöre antifriz katılır. Antifriz suyun hem donmasını hem kaynamasını geciktirir: sıvı kalma aralığı iki uçtan genişler.

Sık Yapılan Hata

1. Paydaya çözücü hacmini yazmak. Molar derişimde payda çözeltinin hacmidir.

2. $n = M \times V$ hesabında mL'yi litreye çevirmemek. 250 mL'yi 250 yazarsanız cevap 1000 kat büyük çıkar.

3. Derişik ile doymuşu eş anlamlı sanmak. Derişik-seyreltik iki çözeltiyi karşılaştıran göreli terimlerdir; doymuş ise mutlak bir sınırı anlatır. Çözünürlüğü düşük bir maddenin doymuş çözeltisi pekâlâ seyreltik olabilir.

4. Seyreltmede mol sayısının azaldığını sanmak. Azalan derişimdir; çözünen miktarı aynıdır.

Sınav ipucu: Donma ve kaynama noktası sorularında formüle bakın, iyonlaşıyor mu? Karşılaştırmayı derişim değil "derişim çarpı tanecik sayısı" üzerinden yapın.

Sık sorulanlar