Derişim birimleri
“Çok şekerli çay” bir ölçü değildir. Kimyada ne kadar çözünenin ne kadar çözücü ya da çözelti içinde olduğunu söyleyen sayıya derişim denir. Bütün birimlerin ayrımı tek soruda gizli: paydada çözelti mi var, çözücü mü?
Belirli miktar çözücüde çözünen madde miktarına derişim veya konsantrasyon denir. Derişim, birim miktar çözücü ya da çözeltideki çözünmüş olan madde miktarıdır. Derişim birimleri tam olarak buna göre ikiye ayrılır.
Düğmelerle birimleri gez. Canvas her birimin paydasında ne olduğunu gösteriyor; sınavda karıştırılan tek yer burası.
Bu birimlerin paydasında çözeltinin kendisi (çözücü + çözünen) bulunur.
Bu iki birimin paydasında yalnız çözücü bulunur; çözünenin kütlesi paydaya katılmaz.
Çözünme olayı için bazen kimya ve terminolojisini bilmeyenler tarafından yanlış olarak “erime” terimi kullanılır. Erime katının sıvı hâle geçmesidir; çözünme ise bir maddenin başka bir madde içinde homojen olarak dağılmasıdır. Şeker çayda erimez, çözünür.
Y = (çözünen kütlesi / çözeltinin kütlesi) · 100
Payda çözeltinin kütlesidir; yani çözünen de dâhildir.
Y = (çözünen hacmi / çözeltinin hacmi) · 100
Sıvılar için uygundur. Örnek: antifriz %40 (V/V) → 60 mL su + 40 mL glikol.
Y = (çözünenin kütlesi / çözeltinin hacmi) · 100
Örnek: fizyolojik serum %0,9 (m/V NaCl) → 1 litrede 9 g NaCl.
İki kaydırakla çözünen ve çözücü kütlesini değiştir. Sağdaki kolonda paydaya hangi kütlenin girdiği ayrı renkte gösteriliyor.
Kütlece yüzde derişimde iki bağıntı kullanılır: su ekleme (seyreltme) ve su uzaklaştırma (derişik hâle getirme) işlemlerinde m₁Y₁ = m₂Y₂; aynı maddenin farklı derişimdeki çözeltileri karıştırılırsa m₁Y₁ + m₂Y₂ = mTYT.
Karıştırma bağıntısında uç durumlar da kullanılabilir: saf çözünen %100, saf çözücü %0 derişimli çözelti gibi düşünülür. Böylece “çözeltiye 20 g şeker eklendi” ifadesi de aynı formülle çözülebilir.
Milyonda bir kısım. İçme suyunda bulunan zararlı maddeler gibi çok seyreltik çözeltilerin derişimini belirlemede uygundur.
ppm = mg çözünen / kg çözelti
ppm = (çözünen (g) / çözelti (g)) · 10⁶
ppm birimi, kütlece % derişime benzer şekilde düşünülebilir: “kütlece yüzde” değil “kütlece milyonda”.
Bir çözelti çeşitli bileşenlerden oluşur. Bileşenlerden birinin mol kesri bulunurken o bileşenin mol sayısı toplam mol sayısına bölünür.
Xçözünen = nçözünen / ntoplam
Bir çözeltide tüm bileşenlerin mol kesirleri toplamı 1’dir: XA + XB + … = 1
Eser miktarda madde içeren çözelti derişimlerini göstermek için kullanılırlar. Kaydırağı çevir; aynı derişim aynı anda dört farklı birimde yazılıyor ve ızgarada kaç kutunun boyandığını görüyorsun.
ppm (milyonda bir kısım): Çok seyreltik çözeltilerde 1 L çözeltide çözünen maddenin mg cinsinden miktarıdır.
ppb (milyarda bir kısım): 1 L çözeltide çözünen maddenin μg (mikrogram) cinsinden miktarıdır.
Nanometre ile de sık karşılaşırsın: 1 nm = 10⁻⁹ m.
ppm hem mg çözünen / kg çözelti hem 1 L çözeltideki mg olarak verir. İkisi çelişmez: çok seyreltik sulu çözeltilerde 1 L çözeltinin kütlesi yaklaşık 1 kg olduğu için iki tanım aynı sayıyı verir. Soru hangi büyüklüğü verdiyse ona uygun tanımı seç.
İki bileşenin mol sayısını değiştir; şerit her birinin payını gösteriyor. Toplamın her zaman 1 çıktığına dikkat et.
1 litre çözeltide çözünmüş maddenin mol sayısıdır. “M” ile gösterilir, “molar” olarak ifade edilir; birimi mol/L’dir.
M = n / V(litre) = (m / MA) / V
1 molar çözelti: 1 litre sulu çözeltide 1 mol madde çözünmüştür.
1 kilogram (1000 gram) suda çözünen maddenin mol sayısına molalite denir. Birimi mol/kg su’dur; kısaltılarak “molal” denir ve “m” ile gösterilir.
1 molal çözelti: 1 kg suda 1 mol madde çözünmüştür.
Molariteden farkı: çözelti yerine çözücü, hacim yerine kütle kullanılmasıdır.
Aynı çözelti iki ayrı kapta hazırlanıyor. Solda balon jojenin 1 L çizgisine kadar su tamamlanıyor; sağda tam 1 kg suyun üzerine madde ekleniyor. Kaydırağı çevir: aradaki fark çizimde görünüyor.
Dikkat: su 1 L’ye tamamlanır, üzerine 1 L su eklenmez. Molarite tanımının paydasında çözeltinin hacmi vardır.
Dört kip: derişim hesabı, seyreltme (M₁V₁ = M₂V₂), karıştırma (M₁V₁ + M₂V₂ = MTVT) ve iyon derişimi. Formüller çözünmüş olarak bulunan madde miktarının değişmemesi gerçeğinden çıkarılabilir.
Sabit sıcaklık ve basınçta 100 cm³ suyla hazırlanan doygun çözeltide çözünen maddenin kütlesidir: çözünen madde (g) / 100 cm³ su.
İki listeyi karıştırma: karıştırmak ve toz hâline getirmek çözünürlüğü değil, çözünme hızını değiştirir. Şekeri kaşıkla karıştırdığında daha çok şeker çözünmez, daha çabuk çözünür.
| Birim | Payda ne var? | Bağıntı | Grup |
|---|---|---|---|
| Kütlece yüzde | Çözelti kütlesi | (m çözünen / m çözelti) · 100 | Çözelti |
| ppm | Çözelti kütlesi (ya da hacmi) | (g çözünen / g çözelti) · 10⁶ | Çözelti |
| Mol kesri | Toplam mol sayısı | n(bileşen) / n(toplam) | Çözelti |
| Molarite | Çözelti hacmi (L) | n / V(L) | Çözelti |
| Molalite | Çözücü kütlesi (kg) | n / kg su | Çözücü |
| Çözünürlük | 100 cm³ su | g çözünen / 100 cm³ su | Çözücü |
Şişenin arkasındaki mineral değerleri mg/L cinsindendir; bu da pratikte ppm demektir. Çok seyreltik çözeltilerin derişimi böyle yazılır.
Fizyolojik serum %0,9 (m/V) NaCl’dir: 1 litrede 9 g NaCl bulunur. Kütle-hacim yüzdesinin en bilinen örneğidir.
Antifriz %40 (V/V) ise 100 mL çözeltide 40 mL glikol, 60 mL su vardır. Hacimce yüzde sıvı-sıvı karışımlar için uygundur.
“80 derece kolonya” hacimce %80 etil alkol demektir. Aynı mantık, kantindeki içeceklerin etiketlerinde de karşına çıkar.
Fazla demli çayına su eklediğinde çözünen miktarı değişmez, çözelti kütlesi büyür. m₁Y₁ = m₂Y₂ bağıntısının mutfaktaki hâli budur.
Kaşıkla karıştırmak ya da küp şekeri toz hâline getirmek çözünürlüğü değil çözünme hızını artırır. Aynı sıcaklıkta sonuçta çözünen miktar aynıdır.
Sıcak çayda daha fazla şeker çözünür: sıcaklık çözünürlüğü değiştirir. Sıcaklık hem çözünürlüğü hem çözünme hızını etkileyen tek ortak faktördür.
Deneyde 1 M çözelti isteniyorsa maddeyi tartıp balon jojede 1 L çizgisine kadar tamamlarsın — üzerine 1 L su eklemezsin. İki işlem aynı sonucu vermez.
Deniz suyunun tuzluluğu genellikle binde ile verilir; içme suyundaki eser maddeler ise ppm ve ppb ile. Ölçek küçüldükçe kullanılan birim değişir.
40 soruluk test · derişim birimlerinin sınıflandırılması, kütlece-hacimce-kütle/hacim yüzdesi, seyreltme ve karıştırma bağıntıları, ppm-ppb, mol kesri, molarite, molalite ve çözünürlük
Belirli miktar çözücüde çözünen madde miktarına derişim (konsantrasyon) denir. Birim miktar çözücü ya da çözeltideki çözünmüş madde miktarıdır.
Çözelti miktarına göre: yüzde derişim, ppm, mol kesri, molarite.
Çözücü miktarına göre: çözünürlük, molalite.
Kütlece: (m çözünen / m çözelti)·100 · Hacimce: (V çözünen / V çözelti)·100 (sıvılar için) · Kütle-hacim: (m çözünen / V çözelti)·100. Fizyolojik serum %0,9 (m/V) = 1 L’de 9 g NaCl; antifriz %40 (V/V) = 60 mL su + 40 mL glikol.
Su ekleme/uzaklaştırma: m₁Y₁ = m₂Y₂. Aynı maddenin farklı derişimli çözeltileri karışırsa: m₁Y₁ + m₂Y₂ = mTYT. Molaritede karşılıkları M₁V₁ = M₂V₂ ve M₁V₁ + M₂V₂ = MTVT.
ppm = mg çözünen / kg çözelti = (g çözünen / g çözelti)·10⁶; ayrıca 1 L çözeltide mg. ppb = 1 L çözeltide μg. Çok seyreltik çözeltiler için kullanılır; “kütlece yüzde” değil “kütlece milyonda” diye düşün.
X = n(bileşen) / n(toplam); bütün bileşenlerin mol kesirleri toplamı 1’dir. Birimi yoktur, her zaman 0 ile 1 arasındadır.
1 litre çözeltide çözünmüş maddenin mol sayısı; birimi mol/L. M = n/V = (m/MA)/V. Ayrıca M = 10·Y·d / MA ve İyon M = (M·V·iyon sayısı)/Vtoplam.
1 kg suda çözünen maddenin mol sayısı; birimi mol/kg su (molal). Molariteden farkı: çözelti yerine çözücü, hacim yerine kütle.
Sabit sıcaklık ve basınçta 100 cm³ suyla hazırlanan doygun çözeltide çözünen maddenin kütlesi. Etkileyen faktörler: madde cinsi, sıcaklık, basınç, ortak iyon. Çözünme hızına etki edenler: sıcaklık, yüzey, karıştırma — ikisi ayrı listedir.