Çözeltilerde Derişim

ÇÖZELTİLERDE DERİŞİM

Derişim bir çözeltide bulunan çözünen madde miktarının ölçüsüdür. Derişim değişik birimlerde kullanılabilir. Bu ünitede yüzde derişim çeşitleri ve ppm derişim birimlerinden bahsedilecektir.

YÜZDE DERİŞİM

Yüzde derişim:
* Kütlece yüzde derişim
* Hacimce yüzde derişim
* Kütle-hacimce yüzde derişim olmak üzere üç çeşittir.

Kütlece Yüzde Derişim

Bir çözeltinin 100 gramındaki çözünen maddenin gram cinsinden değerine kütlece yüzde derişim denir.
Örneğin; 20 g şeker ve 80 g sudan oluşan bir çözelti 100 g’dır. Çözücü ve çözünenin toplamı çözelti kütlesini verir. 100 g çözelti 20 g şeker içerdiği için çözelti % 20’lik şeker çözeltisidir.

Örnek – 1:

120 g suda 30 g şeker çözülerek hazırlanan çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaçtır?

Çözüm a:

Çözeltinin toplam kütlesi bulunur: 120+30 = 150 g. Oran orantı kurularak çözeltinin kütlece yüzde derişimi hesaplanır,

çözeltideki şeker yüzdesi 20 dir. Yani çözelti %20 liktir.

Çözüm b:

Kütlece yüzde derişim formülü kullanılarak işlem yapılır,

Kütlece yüzde derişimi farklı olan çözeltilerin karıştırılması:

Kütlece yüzde derişimi farklı iki çözelti karıştırıldığında her bir çözeltinin kütlesi ve yüzdesi çarpılıp toplanır. Bu toplam son karışımın toplam kütlesi ile yüzdesinin çarpımına eşitlenir.

m1.c1 + m2.c2 = mtoplam.cson     eşitliği kullanılır.

m1: 1. çözeltinin kütlesi m2: 2. çözeltinin kütlesi
C1: 1. çözeltinin yüzde derişimi c2: 2. çözeltinin yüzde derişimi

Çözeltilere su ekleyerek çözünen oranı düşürülebilir. Bu işleme seyreltme işlemi denir. Seyreltme işlemi: Seyreltme işlemi sonunda elde edilen çözeltinin yüzdesi hesaplanırken eklenen saf sıvının (bu genelde su olur) yüzdesi sıfır alınarak formülde yerine yazılır.

Örneğin, kütlece %10 luk 150 g tuz çözeltisine 50 g su eklendiğinde son çözeltinin yüzdesini bulalım;

Önce m1.c1 + m2.c2 = mtoplam.cson formülünde verilenleri yerine yazalım. O halde,

eşitliğinden,

cson= 1600/200 = %8 bulunur. Bu da seyreltme işlemi ile ilk çözelti derişiminin %2 oranında azaldığını gösterir.

Çözücünün buharlaştırılması ya da çözünen ilavesi ile çözeltinin çözünen oranı arttırılabilir. Bu işleme deriştirme denir. Deriştirme işlemi: Deriştirme işlemi sonunda elde edilen çözeltinin yüzdesi hesaplanırken eklenen saf katının derişimi yüzde yüz alınarak formülde yerine yazılır.

Hacimce Yüzde Derişim

Sıvılardan oluşan çözeltilerde derişim belirtilirken kütle yerine hacim değerleri de kullanılabilir.
Bir çözeltinin 100 hacim biriminde (mL, L, m3, dm3, vb.) çözünen maddenin hacim birimine hacimce yüzde derişim denir.

Örnek – 2 

100 mL lik bir kolonya örneğinde 80 mL alkol çözünmüş halde bulunmaktadır. Buna göre kolonyanın hacimce yüzde derişimi nedir?

Çözüm:

Bir önceki örnekte olduğu gibi iki farklı çözüm yolu vardır. Fakat burada formül üzerinden çözüm tercih edildi. Dilerseniz oran orantı kurarak aynı sonuca ulaşabilirsiniz.

Kolonyanın hacimce alkol derişimi % 80 dir.

Kütle – Hacimce Yüzde Derişim

Katı ve sıvıdan oluşan çözeltilerde genellikle bu derişim birimi kullanılmaktadır. 100 hacim birimi çözeltide çözünen maddenin kütlesi olarak tanımlanır.  Bu birim genellikle tıp ve eczacılıkta kullanılır.
Örneğin; yaralanmalarda yaranın mikrop kapmaması için sürülen tentürdiyotlar iyot ve sodyum iyodürün etil alkolde çözülmesi ile elde edilir. %2 iyot, %2,5 sodyum iyodür içerir. Yani tentürdiyot 2 g iyot ve 2,5 g sodyum iyodürün etil alkolde çözülerek hacminin etil alkolle 100 mL’ye tamamlanması sonucunda elde edilir.

Milyonda Bir Kısım (ppm)

1 000 000 g ( 1 ton) çözeltide çözünen 1 g maddeyi ifade eden derişim birimidir. Çözeltinin derişimini ifade ederken büyük rakamları kullanmak yerine milyonda bir kısım (ppm) şeklinde ifade edilir.
Örneğin, havanın karbondioksit oranı 350 ppm dediğimizde; 1 ton havada 350 g karbondioksit olduğunu ifade etmiş oluruz.

İçme sularının analizinde içme suyunun bulundurması gereken Cl, SO42- ve organik madde miktarları ppm ile ifade edilir. Havuz sularındaki klor oranı 1-3 ppm aralığında olmalıdır. 3 ppm Cl içermesi 1 000 000 g (106) havuz suyunda sadece 3 g Cl– iyonu olduğu anlamına gelir. Havuzlarda sürekli yapılan klor ölçümlerinde ppm derişimi kullanılır. Atmosferde meydana gelen kirlilik değerlerinin ölçümünde yine ppm derişimi kullanılmaktadır.

KOLİGATİF (DERİŞİME BAĞLI) ÖZELLİKLER

Çözeltilerin saf maddeler gibi belirli kaynama ve donma noktası yoktur. Çözelti içindeki çözünen miktarı, yani çözeltinin derişimi karışımın kaynama ve donma noktasını değiştirir. Derişimle birlikte değişen bu özelliklere koligatif özellikler denir.

Kaynama Noktası Yükselmesi

1 atm dış basınçta saf su ve çözeltisinin kaynama eğriler

Uçucu olmayan maddelerin tuz, şeker vb. gibi çözeltilerinin kaynamaya başlama sıcaklığı daima saf çözücününkinden yüksektir. Bu olaya kaynama noktası yükselmesi denir.

Kaynama noktası yükselmesi çözünmüş tanecik sayısı ile doğru orantılıdır. Tanecik sayısı arttıkça kaynama noktası artar. Açıklayalım:

Aynı derişime sahip glikozun (C6H12O6) sulu çözeltisi ile NaCl sulu çözeltisinin kaynama noktası karşılaştırıldığında, NaCl çözeltisinin daha yüksek kaynama noktasına sahip olduğu görülecektir. Bunun nedeni her bir glikoz bileşiği moleküllü çözünmesi ile suya 1 tane molekül verirken, NaCl bileşiği iyonik çözünerek suya Na+ ve Cl olmak üzere 2 tane iyon vermektedir. O halde NaCl çözeltisinin tanecik derişimi glikoz çözeltisinin 2 katıdır. Sıvının kaynama noktası; glikozun çözünmesiyle t oC artarken, NaCl nin çözünmesiyle 2t oC artar.

Kaynama noktası yükselmesi
Bir sıvıda uçucu olmayan bir katının çözünen tanecik derişimi arttıkça kaynama noktası artar.

 

Donma Noktası Alçalması

1 atm dış basınçta saf su ve çözeltisinin donma eğrileri

Uçucu olmayan katılardan oluşan tüm çözeltilerde çözeltinin donmaya
başlama sıcaklığı saf çözücününkinden daha düşüktür. Bu olaya donma noktası alçalması denir.

Donma noktası alçalması, çözünen taneciğin derişimi ile doğru orantılıdır. Çözünen tanecik derişimi arttıkça donma noktasındaki alçalma da artar.

Kaynama noktası yükselmesinde verdiğimiz örnekteki yaklaşım burada da geçerlidir. Eşit derişimli çözeltilerden NaCl çözeltisi -2t oC azalmaya sebep olurken, glikoz çözeltisi t oC azalmaya sebep olur.

Kışın buzlanmış yolların tuzlanması, radyatör suyuna antifriz (etilen glikolün sulu çözeltisi) eklenmesi, kışın nehir ve göller donarken, denizlerin donmaması donma noktası alçalmasına örnektir.

Ozmoz

Ozmoz, çözücü moleküllerinin yarı geçirgen zardan geçerek daha derişik çözeltiye akması olayıdır. Yarı geçirgen zar sadece belirli büyüklükteki molekül ve iyonların geçişine izin verir. Su molekülleri şeker moleküllerinden daha küçük olduğu için yarı geçirgen zardan geçerek cam boruda sıvı seviyesinin artışına neden olur. Bu artış ile cam boruda yükselen sıvı hidrostatik basınç yapmaya başlar. Hidrostatik basınç, sulu çözelti ya da su dolu bir kolonun yaptığı basınç olarak tanımlanır. Cam borudaki hidrostatik basınç ozmoza karşı gelerek onu durdurur. Bu nedenle bu basınca ozmotik basınç denir.