Çözünürlük ve etki eden faktörler
Bir bardak suya sonsuz şeker atamazsın; bir yerden sonra dipte birikmeye başlar. O sınıra çözünürlük denir: sabit sıcaklık ve basınçta 100 cm³ suyun çözebileceği maksimum madde miktarı. Bu ünitenin tamamı bu sınırın nerede olduğu ve neyle değiştiği üzerine.
Çözelti; çözen ve çözünenden oluşan homojen karışımdır. Genellikle miktarı çok olan bileşen çözücüdür. Çözücü, çözeltilerin fiziksel hâlini belirler.
Dört ölçütü düğmelerle gez. Canvas her ölçütün hangi soruyu sorduğunu ve alt dallarını gösteriyor; aynı çözelti dört ölçütte dört ayrı ad alabilir.
| Çözen | Çözünen | Çözelti |
|---|---|---|
| Katı | Katı | Alaşım |
| Sıvı | Katı | Şerbet |
| Sıvı | Sıvı | Kolonya |
| Sıvı | Gaz | Kola |
| Gaz | Gaz | Hava |
Tabloda çözeltinin hâlini her satırda çözenin hâli belirliyor: kola sıvıdır çünkü çözücüsü sudur, içinde gaz çözünmüş olması bunu değiştirmez.
A. İyonik çözünme — asit, baz ve tuzlar:
NaCl(k) → Na⁺(suda) + Cl⁻(suda)
Elektrolittir (çözelti elektriği iletir).
B. Moleküler çözünme — şeker, alkol:
C₁₂H₂₂O₁₁(k) → C₁₂H₂₂O₁₁(suda)
Elektrolit değildir.
Derişik (konsantre): içinde çözünen maddesi, diğer çözeltiye göre daha fazladır.
Seyreltik: içinde çözünen maddesi, diğer çözeltiye göre daha azdır.
Çözünürlük, sabit sıcaklık ve basınçta 100 cm³ suyun çözebileceği maksimum madde miktarıdır. Maddenin tüm fiziksel hâlleri için kullanılabilecek ayırt edici özelliklerden biridir. Deneysel olarak belirlenip tablo ve grafik hâlinde verilir.
Ders kitabında bu başlık numaralandırılırken III numarası iki kez kullanılmış (madde miktarına göre ve çözünürlüğüne göre); burada dördüncü ölçüt olarak ayrı ele alındı.
t °C sıcaklıkta bir X maddesinin çözünürlüğü 30 g / 100 cm³ su olsun. Aynı sıcaklıkta 100 cm³ suya farklı miktarlarda X koyduğumuzda üç ayrı çözelti türü çıkar.
Kaydırak 100 cm³ suya konan X miktarını değiştiriyor. Kesikli çizgi çözünürlük sınırını (30 g) gösteriyor. Sınırın altında çözelti doymamış, tam üstünde doymuş, üstünde aşırı doymuş. Aşırı doymuş bölgede kutucuğu işaretle: kararsız çözelti kristallenir ve fazlası dibe çöker.
t °C sıcaklıkta 100 cm³ suda 20 g X çözünmesi. Sınırın altındadır, daha fazla madde çözebilir.
t °C sıcaklıkta 100 cm³ suda 30 g X çözünmesi. Tam sınırdadır; o sıcaklıkta bir gram daha çözemez.
t °C sıcaklıkta 100 cm³ suda 40 g X çözünmesi durumudur. Kararsızdır, çökebilir. Örnek: reçel, Pb(CH₃COO)₂.
Aşırı doymuş çözeltiler kararsızdır. Zamanla çözünen maddenin bir kısmı kristal olarak aşırı doymuş çözeltiden ayrılır. Kristallenme, çözünen katının çözeltiden ayrılıp kristaller oluşturma işlemidir.
Bir kaba bakarak çözeltinin türünü söylemenin tek kesin yolu dipte çözünmemiş katı olup olmadığıdır:
Ders kitabında bu ayrım iki kap çizimiyle verilmiş; şekil görsel olduğu için burada yalnız iki cümlesi kullanıldı.
Benzer benzeri çözer. Polar maddeler polar çözücülerde, apolar maddeler apolar çözücülerde çözünür.
Su evrensel bir çözücüdür. Su; polar, iyonik ve hidrojen bağı içeren maddeleri iyi çözer. O₂ gibi apolar maddeleri az çözer.
Basınç katı ve sıvı maddelerin çözünürlüğünü etkilemez.
Gazların çözünürlüğü basınç arttıkça artar. Kola şişesinin kapağı açıldığında basınç azalacağından gaz açığa çıkar. Dalgıçlar derinlerden hızla yukarı çıkarlarsa kanlarında çözünmüş olarak bulunan gaz açığa çıkacağından “vurgun” olayı gerçekleşir.
Katı ve sıvıların çözünürlüğü genellikle endotermik olduğundan sıcaklık arttıkça çözünürlük artar (NaCl, KNO₃, K₂SO₄…).
Sıcaklık arttıkça çözünürlüğü azalan katılar da vardır (Ce₂(SO₄)₃, CdSO₄…).
Gazların çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır; ekzotermik çözünme sebebiyle gazlı içecekler soğuk içilir.
Üstteki düğmeler çözünen türünü değiştiriyor. İki kaydırak sıcaklık ve basınç. Sütun o koşuldaki çözünürlüğü gösteriyor. Basınç kaydırağını çevir: katı seçiliyken sütun hiç kıpırdamıyor, gaz seçiliyken doğru orantılı büyüyor. Sıcaklık kaydırağını çevir: endotermik katıda artıyor, ekzotermik katıda azalıyor, gazda azalıyor. Altta o anki çözünme denklemi ve ısının hangi tarafta olduğu yazılı.
Altı satırın hepsi aynı tablodan. Düğmelerle gez; canvas iki taneciği ve aralarındaki etkileşimi çiziyor, sonuç kutusu çözünür / çözünmez kararını veriyor.
X(k) + Enerji → X(suda)
Endotermik çözünen katılarda sıcaklık azaltılırsa çözünürlüğü azalan katı düzgün geometrik şekilli katılar oluşturur. Bu olaya “kristallendirme” denir. Sıcaklık artışı veya su ilavesi ile bu katı yeniden çözünebilir.
X(g) → X(suda) + Enerji
Gazların çözünmesi ekzotermiktir; ısı ürünler tarafında olduğu için sıcaklık artışı çözünürlüğü azaltır.
İki grafik var: I. grafikte çözünürlük sıcaklıkla artıyor, II. grafikte azalıyor. Eğrinin üstü aşırı doymuş, üstündeki noktalar doymuş, altı doymamış bölgedir. Kaydırakla B noktasını gezdir: I. grafikte soğutulursa, II. grafikte ısıtılırsa eğriye değer ve doymuş hâle gelir.
Çözelti üzerindeki gazın kısmi basıncı ile doğru orantılıdır.
gibi olaylar basıncın gazların çözünürlüğüne etkisiyle ilgilidir.
Bu ünitenin en çok karıştırılan yeri. On ifadeyi tek tek seç; ok, ifadeyi ÇÖZÜNÜRLÜĞÜ DEĞİŞTİRİR ya da YALNIZ HIZI DEĞİŞTİRİR kutusuna gönderiyor. Sıcaklık iki kutuya birden gidiyor — ikisini birden etkileyen tek faktör odur.
| Faktör | Katı çözünürlüğü | Gaz çözünürlüğü | Çözünme hızı |
|---|---|---|---|
| Sıcaklık artışı | Genellikle artar (azalanlar da var) | Azalır | Artar |
| Basınç artışı | Etkilemez | Artar | Sorulmaz |
| Karıştırmak | Etkilemez | Etkilemez | Artar |
| Toz hâline getirmek | Etkilemez | — | Artar |
| Madde cinsi | Belirler | Belirler | Etkiler |
Kapağı açtığın anda üstteki CO₂ basıncı düşer, çözünürlük azalır ve gaz kabarcıklar hâlinde çıkar. Şişeyi çalkalamak gazı değil, çıkışını hızlandırır.
Gazların çözünmesi ekzotermiktir; sıcaklık arttıkça çözünürlük azalır. Ilıyan kola gazını kaybeder, bu yüzden soğuk içilir.
Sıcak çayda daha çok şeker çözünür — bu çözünürlük artışıdır. Kaşıkla karıştırmak ise yalnız çözünme hızını artırır, sınırı büyütmez.
Derinde basınç yüksektir, kanda daha çok gaz çözünür. Hızlı yükselirsen basınç aniden düşer ve gaz kabarcıklanır: vurgun. Bu yüzden yavaş çıkılır.
Yağ apolardır, su polardır — benzer benzeri çözer kuralı gereği su leke çıkarmaz. Deterjan iki uçlu olduğu için araya girer.
Oje suda çözünmez ama asetonda çözünür. Sebep basit: ikisinin moleküller arası etkileşimi birbirine yakın.
Reçel aşırı doymuş bir çözeltidir. Kararsız olduğu için zamanla dibinde şeker kristalleri görürsün — bozulma değil, kristallenme.
Akvaryumdaki hava motoru suya O₂ çözünmesini artırır. Su ısınırsa çözünmüş oksijen azalır; yazın balıklar bu yüzden zorlanır.
Kaynar suda doyana kadar şeker çözüp yavaşça soğuttuğunda çözelti aşırı doymuş olur; ipe takılan iplikte düzgün geometrik kristaller büyür — kristallendirme.
47 soruluk test · çözeltilerin dört ölçüte göre sınıflandırılması, çözünürlük tanımı, doymamış-doymuş-aşırı doymuş ayrımı, kristallenme, madde cinsi-basınç-sıcaklık etkisi, çözünürlük grafikleri ve çözünme hızı
Çözen ve çözünenden oluşan homojen karışımdır. Genellikle miktarı çok olan bileşen çözücüdür ve çözeltinin fiziksel hâlini çözücü belirler.
Katı+katı alaşım, sıvı+katı şerbet, sıvı+sıvı kolonya, sıvı+gaz kola, gaz+gaz hava.
İyonik (asit, baz, tuzlar): NaCl → Na⁺ + Cl⁻, elektrolittir. Moleküler (şeker, alkol): C₁₂H₂₂O₁₁ → C₁₂H₂₂O₁₁(suda), elektrolit değildir.
Bağıl kavramlardır; bir çözelti tek başına derişik ya da seyreltik denemez. Derişiğe çözücü eklenirse seyreltik, seyreltiğe çözünen eklenirse derişik olur. Laboratuvarda en çok asit çözeltilerinin kıyaslanmasında kullanılır.
Sabit sıcaklık ve basınçta 100 cm³ suyun çözebileceği maksimum madde miktarı. Maddenin tüm fiziksel hâlleri için kullanılabilen ayırt edici bir özelliktir; deneysel olarak belirlenip tablo ve grafik hâlinde verilir.
Çözünürlük 30 g/100 cm³ ise: 20 g → doymamış, 30 g → doymuş, 40 g → aşırı doymuş. Aşırı doymuş çözeltiler kararsızdır, çökebilir (reçel, Pb(CH₃COO)₂).
Çözünen katının çözeltiden ayrılıp kristaller oluşturma işlemidir. Endotermik çözünen katılarda sıcaklık azaltılırsa düzgün geometrik şekilli katılar oluşur: kristallendirme. Sıcaklık artışı veya su ilavesiyle bu katı yeniden çözünür.
Benzer benzeri çözer: polar–polar, apolar–apolar. Su evrensel çözücüdür; polar, iyonik ve hidrojen bağı içeren maddeleri iyi, O₂ gibi apolarları az çözer.
Katı ve sıvıların çözünürlüğünü etkilemez. Gazların çözünürlüğü basınçla artar; çözelti üzerindeki gazın kısmi basıncı ile doğru orantılıdır. Kola kapağı ve dalgıçlarda vurgun buna örnektir.
Katı ve sıvıların çözünmesi genellikle endotermik: sıcaklıkla çözünürlük artar (NaCl, KNO₃, K₂SO₄). Azalanlar da vardır (Ce₂(SO₄)₃, CdSO₄). Gazların çözünmesi ekzotermik: sıcaklıkla azalır.
Çözünürlüğü değiştirmeyip yalnız hızı değiştirenler: temas yüzeyini artırmak, çözücü veya çözünen ilave etmek, çözeltiyi karıştırmak, çözünen maddeyi toz hâline getirmek.
Eğrinin üstü aşırı doymuş, üzeri doymuş, altı doymamış bölgedir. Çözünürlüğü artan grafikte bir nokta soğutularak, azalan grafikte ısıtılarak doymuş hâle getirilir.