Çözücü – çözünen etkileşimleri
Şeker suda çözünür, yağ çözünmez. Aradaki farkı belirleyen tek şey taneciklerin birbirini ne kadar çektiğidir. Bu ünitede “benzer benzeri çözer” cümlesinin arkasındaki gerçek mekanizmayı kuracağız.
Düğmelerle dalları gez; canvas o dalın nerede durduğunu gösteriyor.
Çözelti = Çözen (çözücü) + Çözünen
Bir çözeltinin fiziksel hâlini çözücünün, yani miktarı genellikle daha çok olan bileşenin fiziksel hâli (katı, sıvı, gaz) belirler.
Çözücüsü sıvı olan çözeltiler sıvı çözeltiler, çözücüsü su olan çözeltiler sulu çözeltiler diye adlandırılır.
Çözünen maddenin çözücü ile çözelti oluşturması üç adımda gerçekleşir:
Bir maddenin diğer madde içinde çözünmesi veya çözünmemesi;
Çözünmede temel prensip: “Benzer benzeri çözer.” Bir başka ifadeyle polar maddeler polar çözücülerde, apolar maddeler apolar çözücülerde çözünür.
Bir maddenin hangi çözücüde çözüneceğini bulmanın ilk adımı, onu doğru sınıfa yerleştirmektir. Beş sınıf ve her birinin etkileşim türü aşağıda.
Katyon (+) ile anyon (−) arasında oluşacak bileşiklerdir:
Hidrojenin F, O, N atomları ile bağlandığı bileşiklerdir: HF, NH₃, H₂O.
Soy gazlar (He, Ne, Ar…) ise indüklenmiş dipol etkileşimi gösterir.
CO₂ molekülünde bağlar polardır (C ile O’nun elektronegatiflikleri farklıdır), ama molekül apolardır. Sebebi simetrik yapı ve merkez atomda ortaklanmamış elektron çiftinin bulunmamasıdır: iki bağ birbirini karşılıklı olarak dengeler. Aynı sebeple CH₄ ve BH₃ de apolardır. Buna karşılık H₂O ve NH₃’te merkez atomda ortaklanmamış çift bulunduğu için molekül polardır. Soruda “bağ polar” ile “molekül polar” ayrı ayrı sorulur.
| Çözünen | Çözen | Etkileşim türü | Açıklama |
|---|---|---|---|
| HCl | H₂O | Dipol – dipol | Çözünür. |
| KCl | H₂O | İyon – dipol | Çözünür. |
| NaCl | CCl₄ | İyon – indüklenmiş dipol | Çok zayıf bir etkileşimdir, “çözünmez” kabul edilir. |
| O₂ | H₂O | İndüklenmiş dipol – dipol | Zayıf bir etkileşimdir. Az da olsa çözünür. Sudaki hayatın kaynağıdır. |
| I₂ | CCl₄ | İndüklenmiş dipol – indüklenmiş dipol (London) | Çekim kuvvetleri birbirine yakındır. Çözünür. |
| NH₃ | H₂O | Hidrojen bağı | Hidrojen bağı, dipol-dipolden daha etkindir. Çözünür. |
Kaydırağı soldan sağa çek: kristalden kopan iyonların etrafını su molekülleri sarıyor. Suyun negatif ucu Na⁺’ya, pozitif ucu Cl⁻’ye dönüyor — bu iyon-dipol etkileşimidir.
Altı çifti tek tek seç; canvas hangi etkileşimin kurulduğunu ve sonucun ne olduğunu çiziyor.
Genel kural “benzer benzeri çözer” ilkesidir; yani polar çözücüler polar maddeleri, apolar çözücüler ise apolar maddeleri çözer. Bu durum moleküller arası etkileşimlerle açıklanır:
En çok kullanılan çözelti türleri; sıvı içinde çözünmüş katı, sıvı veya gaz çözeltileridir. Çözücü ve çözünenin birbiri içinde homojen olarak karışması ile çözünme olayı gerçekleşir.
Çözücü taneciklerin birbirinden ayrılması enerji gerektiren bir işlemdir — endotermik. Su moleküllerini birbirinden koparmak için enerji harcanır.
Çözünen taneciklerin birbirinden ayrılması da enerji gerektirir — endotermik. Kristal örgüyü dağıtmak enerji ister.
Serbest hâldeki çözücü ve çözünen tanecikleri birbirini çekerek düzenli bir yapı oluşturur. Bağ oluşumu söz konusudur ve dışarıya enerji verir — ekzotermik.
Çözünme olayının ekzotermik veya endotermik oluşu, üç aşamadaki enerji değişiminin toplamına bağlıdır. Toplam enerji pozitif ise çözünme endotermik, negatif ise ekzotermiktir:
ΔHçözelti = ΔH₁ + ΔH₂ + ΔH₃
Üç kaydırakla adımların enerjilerini değiştir. Sol tarafta her adım ayrı bir ok, sağda toplam. Aynı işaretli iki endotermik adım, tek bir ekzotermik adımla yarışıyor — sonucu kim daha büyükse o belirliyor.
| Adım | Ne oluyor? | Enerji | Tür |
|---|---|---|---|
| 1 | Çözücü tanecikleri birbirinden ayrılır | ΔH₁ > 0 | Isı alır (endotermik) |
| 2 | Çözünen tanecikleri birbirinden ayrılır | ΔH₂ > 0 | Isı alır (endotermik) |
| 3 | Çözücü ve çözünen tanecikleri etkileşir | ΔH₃ < 0 | Isı verir (ekzotermik) |
| Toplam | ΔH₁ + ΔH₂ + ΔH₃ | Pozitif → endotermik Negatif → ekzotermik |
Çözünmenin kendisi |
Makarna suyuna attığın tuz kaybolmaz, iyonlarına ayrılır. Su molekülünün negatif ucu Na⁺’yı, pozitif ucu Cl⁻’yi sarar — iyon-dipol etkileşimi.
Salata sosunda yağ suyla karışmaz, üstte durur. Yağ apolar, su polardır; benzer benzeri çözer kuralı burada tersinden çalışır.
Oje suyla çıkmaz, aseton gibi bir çözücü gerekir. Çünkü ojenin yapısındaki maddeler suyun çözebileceği türden değildir; uygun çözücü aynı sınıftan seçilmelidir.
O₂ suda indüklenmiş dipol – dipol etkileşimiyle az da olsa çözünür. Bu zayıf çözünürlük sudaki hayatın kaynağıdır.
Maç sırasında sakatlanan arkadaşına uygulanan hazır soğuk paket, içindeki tuzun suda endotermik çözünmesiyle soğur: ΔH toplamı pozitif çıkmıştır.
Formanın üstündeki çim lekesi suyla çıkmaz. Deterjan molekülünün bir ucu polar, bir ucu apolardır; iki dünyayı birbirine bağladığı için leke suya taşınabilir.
I₂ apolar bir maddedir; apolar çözücülerde iyi çözünür. London kuvvetleri birbirine yakın olan iki madde birbirini çözer.
Şeker suda çözünür, çünkü yapısındaki –OH grupları su ile hidrojen bağı kurar. Hidrojen bağı taşıyan bileşikler birbirini daha iyi çözer.
Her karışım çözelti değildir. Sis, duman ve süt heterojen karışımlardır (aerosol, kolloid); çözeltide ise gözle ayırt edilebilen iki faz bulunmaz.
40 soruluk test · çözelti kavramı, çözünmenin üç adımı, polar-apolar-iyonik madde ayrımı, çözücü-çözünen etkileşim türleri ve çözünme entalpisi
Saf madde: element ve bileşik. Karışım: homojen karışım (çözelti) ve heterojen karışım (emülsiyon, süspansiyon, aerosol, kolloid, adi karışım).
Çözelti = çözen (çözücü) + çözünen. Fiziksel hâli çözücü belirler. Çözücüsü sıvı olanlar sıvı çözeltiler, su olanlar sulu çözeltilerdir.
1) Çözünen tanecikleri arasındaki etkileşim zayıflar, 2) çözücü tanecikleri arasındaki etkileşim zayıflar, 3) çözücü ve çözünen tanecikleri etkileşir.
“Benzer benzeri çözer.” Polar maddeler polar çözücülerde, apolar maddeler apolar çözücülerde çözünür. Çözünme; yapıya, etkileşime ve etkileşimin kuvvetine bağlıdır.
Polar: iki farklı ametalden diatomik molekül (HF, HCl), merkez atomda ortaklanmamış
çift (H₂O, NH₃), asimetrik yapı (CH₃Cl).
Apolar: aynı ametallerden poliatomik (O₂, N₂, S₈), ortaklanmamış çift yok (BH₃, CO₂),
simetrik yapı (CH₄).
İyonik: katyon + anyon (metal+ametal, metal+kök iyon, kök iyon+kök iyon, kök iyon+ametal). Hidrojen bağı: hidrojenin F, O, N ile bağlandığı bileşikler (HF, NH₃, H₂O). Soy gazlar indüklenmiş dipol gösterir.
HCl-H₂O dipol-dipol · KCl-H₂O iyon-dipol · NaCl-CCl₄ iyon-indüklenmiş dipol (çözünmez) · O₂-H₂O indüklenmiş dipol-dipol (az çözünür) · I₂-CCl₄ London · NH₃-H₂O hidrojen bağı.
İyonik maddeler polar çözücülerde iyi çözünür. Hidrojen bağı taşıyan bileşik polar maddeleri çözer, ancak hidrojen bağı taşıyanları daha iyi çözer.
ΔH₁ > 0 (çözücü ayrılır) · ΔH₂ > 0 (çözünen ayrılır) · ΔH₃ < 0 (etkileşim kurulur). ΔHçözelti = ΔH₁ + ΔH₂ + ΔH₃; toplam pozitifse endotermik, negatifse ekzotermik.