Ana içerik

Konu: Kimya Kütüphanesi > Ünite 11

Ders 3: Karışımlar ve Çözeltiler

Molarite

Çözelti, çözünen ve çözücü (çözen) tanımı. Molaritenin çözünen konsantrasyonunu hesaplamada nasıl kullanıldığı ve molariteyle ilgili hesaplamalar.

Önemli noktalar

Aynı yapıdaki karışımlara homojen karışımlar ya da çözeltiler denir.
Aynı yapıda olmayan karışımlara ise heterojen karışımlar denir.
Karışımda en fazla miktarda bulunan kimyasal maddeye çözücü (solvent) ve diğer bileşenlere de çözünen denir.
Molarite ya da molar derişim, çözeltide litre başına çözünen maddenin mol sayısıdır. Bu, aşağıdaki denklem ile hesaplanabilir:

$Molarite = \frac{çözünen maddenin mol sayısı}{çözeltinin litre olarak hacmi}$ ‍

Molar derişim, çözünenin kütle veya mol sayısını kullanarak, çözeltinin hacmini elde etmek için kullanılabilir.

Karışım ve çözeltilere giriş

Gerçek hayatta, farklı element ve bileşiklerin karışımı olan maddelere rastlıyoruz. İnsan vücudu karışımlara bir örnektir. İnsan vücudunun kütle bakımından

% 57

’sinin sudan oluştuğunu biliyor muydunuz? Bizler, suda çözünmüş biyolojik moleküller, gazlar ve inorganik iyonlardan oluşan bir karışımız. Sizi bilmem ama bence bu son derece inanılmaz bir şey!

Eğer maddeler, numunenin her yerindeki görüntü aynı olacak şekilde karışmışsa bu karışımlara homojen karışımlar denir. Buna karşın, numunenin her yerindeki görüntü aynı olmayan karışımlara da heterojen adı verilir.

Homojen karışımlar için çözelti adı da kullanılır ve çözeltiler katı, sıvı ve/veya gaz bileşenler içerebilir. Çözeltiler söz konusu olduğunda, onları meydana getiren türlerin miktarlarını belirlemek isteriz. Bu miktara, o türün derişimi (konsantrasyonu) adı verilir. Bu makalede, çözeltileri nicel olarak nasıl tanımlayacağımızı öğrenecek ve stokiyometrik hesaplama yaparken bu bilgilerin nasıl kullanılacağını göreceğiz.

Molar derişim (konsantrasyon)

Hayır!

Molar derişim (konsantrasyon), molarite ile aynıdır, ama molarite ve molalite aynı şey değildir. Bunlar bir çözeltideki çözünen miktarını ölçmek için kullanılan farklı yollardır ve bir çözeltinin molarite derişimi, molalite derişimi yerine kullanılamaz. Bu makalede yalnızca molarite hakkında konuşacağız.

İki tanım arasındaki farkla ilgili daha fazla açıklama için molarite ve molalite adlı bu videoyu izleyin.

Bir çözeltideki, miktarı en fazla olan bileşen, çözen (çözücü) olarak bilinir. Çözücünün içine karışmış bir halde bulunan herhangi diğer kimyasal türler de çözünen olarak adlandırılır. Örneğin, Dünya'nın atmosferi,

% 78

azot,

% 21

oksijen,

% 1

argon, karbondioksit ve diğer gazlardan oluşan bir karışımdır. Atmosferi; azot gazının çözücü, oksijen, argon ve karbondioksitin de çözünen olduğu bir karışım olarak da düşünebiliriz.

Bir çözünenin molaritesi veya molar derişimi, çözeltinin bir litresindeki (çözücünün bir litresindeki değil!) çözünen maddenin mol sayısı olarak tanımlanır:

$Molarite = \frac{çözünen maddenin mol sayısı}{çözeltinin litre olarak hacmi}$ ‍

Çözünenin hacmini hesaba katmadığımız için böyle olduğunu düşünebilirsinzi! Ama aslında çözünenin hacmini çözücünün hacmine eklesek bile, çözeltinin hacminden daha farklı bir toplam hacim elde edebilirdik.

Bunun nedeni karışımın hacminin, karışımdaki moleküller arası kuvvetlere bağlı olmasıdır. Bu durum, gaz halindeki bir çözeltiye kıyasla, moleküllerin birbirine daha yakın olduğu ve bu sebeple moleküller arasında daha güçlü etkileşimlerinin olduğu sıvı çözeltiler için özellikle doğrudur. Çözücü moleküllerin arasındaki kuvvetler, çözücü ve çözünen moleküller arasındaki moleküller arası kuvvetlerden farklı olacaktır. Bu etkileşimlerin yapısına bağlı olarak, çözeltinin hacmi çözücünün hacmi ile çözünenin hacminin toplamından az ya da çok olabilir.

Oldukça ilginç ama kimya böyle bir şey işte.

Molarite, molar ya da

M

("molar" olarak okunur) diye kısaltılabilecek

\frac{mol}{litre}

birimine sahiptir. Çözünenin molar derişimi bazen çözünenin kimyasal formülü etrafına köşeli parantez konularak kısaltılır. Örneğin, bir çözeltideki klorür iyonlarının derişimi

[{Cl}^{-}]

olarak ifade edilebilir. Molar derişim, çözeltinin hacmi ve çözünen maddenin mol sayısı (veya kütlesi) arasında dönüştürme yapmamıza imkan verir.

Kavram kontrolü: Bronz, $% 12$ ‍ kalay ile ~ $% 88$ ‍ bakır karışımı olan katı bir çözelti olarak düşünülebilir. Bronzdaki çözücü ve çözünen maddeler, hangiledir?

Örnek 1: Bir çözünenin molar derişimini hesaplayalım

2, 355 g

H_{2} {SO}_{4}

'ün (sülfürik asit) suda çözündüğü bir çözelti düşünelim. Çözeltinin toplam hacmi

50, 0 mL

ise sülfürik asit

[H_{2} {SO}_{4}]

'ün molar derişimini hesaplayın.

[H_{2} {SO}_{4}]

'ü bulmak için çözeltideki sülfürik asidin mol sayısını bulmamız gerek. Sülfürik asidin

98, 08 \frac{g}{mol}

olan molekül ağırlığını kullanarak çözünenin kütlesinden mol sayısının ne olduğunu hesaplayabiliriz:

$H_{2} {SO}_{4}^{'} ü n mol sayısı = 2, 355 g H_{2} {SO}_{4} \times \frac{1 mol}{98, 08 g} = 0, 02401 {mol H}_{2} {SO}_{4}$ ‍

Şimdi, sülfürik asidin molar derişimini hesaplamak için denkleme sülfürik asidin mol sayısını ve çözeltinin toplam hacmini ekleyebiliriz:

$\begin{aligned} [H_{2} {SO}_{4}] & = \frac{çözünen maddenin mol sayısı}{çözeltinin litre cinsinden hacmi} \\ = \frac{0, 02401 mol}{0, 050 L} \\ = 0, 48 M \end{aligned}$ ‍

Kavram kontrolü: $4, 8 {M H}_{2} {SO}_{4}$ ‍ çözeltisindeki $H^{+}$ ‍ iyonlarının molar derişimi nedir?

Bu soruya cevap verebilmek için çözeltide neler olduğunu anlamak gerekir. Sülfürik asit, kuvvetli bir asit olduğu için çözelti içinde tamamen iyonlarına ayrışacaktır:

H^{+} (a q)

{SO}_{4}^{-} (a q)

. Bu durumu, aşağıdaki tepkime denklemi ile de ifade edebiliriz.

H_{2} {SO}_{4} (a q) \to 2 H^{+} (a q) + {SO}_{4}^{2 -} (a q)

Dengelenmiş denklemi incelediğimizde, çözeltideki sülfürik asidin her molü için

2

mol

H^{+} (a q)

olduğunu buluruz. Bu oranı kullanırsak,

H^{+} (a q)

'nin molar derişimi aşağıdaki gibi olacaktır:

[H^{+} (a q)] = 4, 8 {M H}_{2} {SO}_{4} \times \frac{2 {mol H}^{+}}{1 {mol H}_{2} {SO}_{4}} = 9, 6 {M H}^{+} (a q)

Buna bağlı olarak,

H^{+} (s u d a)

'nin molar derişiminin,

H_{2} {SO}_{4}

'ün molar derişiminin iki katı olduğunu söyleyebiliriz.

Örnek 2: Derişimi belirli bir çözelti elde edelim

Bazen belirli bir derişim ya da hacme sahip olan bir çözeltiyi yapmak için ne kadar çözünen gerektiğini bilmek isteriz. Böyle bir durumda, çözünenin mol sayısını bulmak için molarite denklemini yeniden düzenleyebiliriz.

$çözünen maddenin mol sayısı = Molarite \times çözeltinin litre cinsinden hacmi$ ‍

Örneğin,

[NaCl] = 0, 800 M

olan

0, 250 L

'lik bir sulu çözelti yapmak istediğimizi varsayalım. Bu çözeltiyi yapmak için ne kadar çözünen (

NaCl

) kütlesine ihtiyaç vardır?

Molarite denklemini, istenilen derişim ve hacim için gereken

NaCl

mol sayısını hesaplamak için yeniden düzenleyebiliriz:

$\begin{aligned} NaCl mol sayısı & = [NaCl] \times çözeltinin litre cinsinden hacmi \\ = 0, 800 \frac{mol}{L} \times 0, 250 L \\ = 0, 200 mol NaCl \end{aligned}$ ‍

Daha sonra, sodyum klorürün

58, 44 \frac{g}{mol}

olan molekül ağırlığını kullanarak

NaCl

’nin mol sayısından, gram cinsinden kütlesine geçebiliriz:

$NaCl’nin kütlesi = 0, 200 mol \times \frac{58, 44 g}{1 mol} = 11, 7 g NaCl$ ‍

Bu bilgiyi çözeltimizi yapmak için pratikte aşağıdaki gibi kullanabilirdik:

1.

Adım

: 11, 7 g

sodyum klorür tartın.

2.

Adım: Sodyüm klorürü temiz, kuru bir kaba alın.

3.

Adım:

NaCl

üzerine, çözeltinin toplam hacmi

250 mL

olana kadar su ekleyin.

4.

Adım:

NaCl

tamamen çözünene kadar karıştırın.

Elde ettiğimiz molar derişimin doğruluğu seçtiğimiz cam kaba bağlı olduğu kadar, çözüneni ölçmek için kullanacağımız terazinin hassaslığına da bağlıdır. Cam kap, çözeltinin hacminin doğruluğunu belirler. Çok seçici değilsek, çözeltiyi bir erlen ya da beherde karıştırabiliriz. Ancak bir analitik kimya deneyinde standart bir çözelti yaparken olduğu gibi, kesin sonuç istiyorsak, çözünen ve çözücüyü ölçülü bir balon içerisinde karıştırırız (aşağıda resmini görebilirsiniz).

Özet

Aynı yapıdaki karışımlara homojen karışımlar denir.
Aynı yapıda olmayan karışımlara heterojen karışımlar denir.
Karışımdaki miktarı en fazla olan olan kimyasal maddeye çözen (çözücü), diğer bileşenlere de çözünen denir.
Molarite ya da molar derişim, çözeltide litre başına çözünen maddenin mol sayısıdır. Bu değer aşağıdaki denklem ile hesaplanabilir:

$Molarite = \frac{çözünen maddenin mol sayısı}{çözeltinin litre olarak hacmi}$ ‍

Molar derişim, çözünenin kütle veya mol sayısını kullanarak, çözeltinin hacmini elde etmek için kullanılabilir.
Özellikler
Bu makale, aşağıdaki makalelerden uyarlanmıştır:
“Molarity (Molarite)”, Boundless Chemistry, CC BY-SA 4.0.
"Molarity (Molarity)", UC Davis ChemWiki, CC BY-NC-SA 3.0 US.
Uyarlanmış makale CC-BY-NC-SA 4,0 lisansıyla lisanslanmıştır.
Diğer referanslar
“Dünyanın Atmosferi”, Wikipedia
"Lab glassware (Laboratuvarda kullanılan cam kaplar)", Wikimedia Commons, CC BY 3.0

Deneyin: Bir çökelme tepkimesinin stokiyometrisi

Molarite, çökelme ve nötrleşme tepkimeleri gibi, çözeltilerde gerçekleşen tepkimelerle ilgili stokiyometrik hesaplamalar açısından kullanışlı bir kavramdır. Örneğin,

{Pb(NO}_{3})_{2} (a q)

KI (a q)

arasında gerçekleşen bir çökelme tepkimesini ele alalım. Bu iki çözelti karıştırıldığında, parlak sarı

{PbI}_{2} (s)

çöker. Bu tepkimenin dengelenmiş denklemi aşağıdaki gibidir:

${Pb(NO}_{3})_{2} (a q) + 2 KI (a q) \to {PbI}_{2} (s) + 2 {KNO}_{3} (a q)$ ‍

Elimizde $0, 10 {M Pb(NO}_{3})_{2}$ ‍ çözeltisinden $0, 1 L$ ‍ varsa, ${Pb(NO}_{3})_{2} (a q)$ ‍'nın tamamının tepkimeye girmesi için eklememiz gereken $0, 10 M KI (a q)$ ‍ hacmi nedir?

Gerekli

KI

çözeltisinin hacminin ne kadar olduğunu saptamak için, molarite denklemini yeniden düzenleyip çözeltinin toplam hacmini bulabiliriz:

$çözünen maddenin mol sayısı = Molarite \times çözeltinin litre cinsinden hacmi$ ‍

İki tarafı da çözeltinin molaritesine bölersek, aşağıdaki denklemi elde ederiz:

$çözeltinin litre cinsinden hacmi = \frac{çözünen maddenin mol sayısı}{Molarite}$ ‍

Molarite ve çözünenin mol sayısını denkleme ekleyelim:

$\begin{aligned} çözeltinin litre cinsinden hacmi & = \frac{çözünen maddenin mol sayısı}{Molarite} \\ = \frac{0, 020 mol}{0, 10 M KI} \\ = 0, 20 L KI \end{aligned}$ ‍

Böylece,

100 mL

0, 10 {M Pb(NO}_{3})_{2}

ile tamamen tepkimeye girebilmesi için

0, 10 M KI

'dan

0, 20 L

gereklidir sonucuna ulaşırız.

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Giriş Yap

Sıralama ölçütü:

Henüz gönderi yok.

İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.