DERİŞİM BİRİMLERİ - Kimya Budur - MOLARİTE, MOLALİTE...

DERİŞİM BİRİMLERİ

Belirli miktar çözücüdeki çözünen madde miktarına derişim veya konsantrasyon denir. Farklı derişim birimleri vardır. Derişim birimi olarak en çok kullanılanlar molarite ve molalitedir.

MOLARİTE

1 litre çözeltide çözünmüş maddenin mol sayısına molarite denir. Molarite “Mˮ ile gösterilir. “Molarˮ olarak da ifade edilebilir. Molaritenin birimi mol/Lʼdir. mol/L yerine molar (M) da kullanılabilir.

1 M = 1 mol/L (mol.L-1)

1 Mʼlık çözelti, 1 litre çözeltide 1 mol madde çözündüğünü,
2 Mʼlık çözelti, 1 litre çözeltide 2 mol madde çözündüğünü,
n Mʼlık çözelti, 1 litre çözeltide n mol madde çözündüğünü belirtir.

MOLALİTE

1 kilogram (1000 g) çözücüde çözünmüş maddenin mol sayısına molalite denir. Molalite “mˮ ile gösterilir. Molalitenin birimi mol/kgʼdır. Birim kısaltılarak “molalˮ olarak da belirtilebilir.

1 m= 1 mol/kg (mol.kg-1)
1 molallik çözelti 1 kg çözücüde 1 mol madde çözündüğünü,
2 molallik çözelti 1 kg çözücüde 2 mol madde çözündüğünü,
n molallik çözelti 1 kg çözücüde n mol madde çözündüğünü belirtir.

DERİŞİMLE İLGİLİ HESAPLAMALAR

Molarite Hesaplamaları

Örnek 1:

2 M 250 mL NaOH’in sulu çözeltisini hazırlamak için kaç gram NaOH gerekir?
(NaOH:40 g/mol)

ÇÖZÜM:

V = 250 mL = 0,25 L                             n = m / MNaOH
M = nNaOH / V                                          0,5 = m / 40
2 = nNaOH / 0,25                                     m = 0,5 . 40 = 20 g
nNaOH = 0,25 . 2 = 0,5 mol

Örnek 2:

146 gram HCl ile hazırlanan 2 molarlık sulu çözeltinin hacmi kaç mLʼdir?
(HCl:36,5 g/mol)

ÇÖZÜM:

n = m / MHCl                                 M = n / V
n = 146 / 36,5                              2 = 4 / V
n = 4 mol                                         V = 2 L = 2000 mL

Deriştirme veya Seyreltme İşlemi

Derişik bir çözeltiyi seyreltik hâle getirebilmek için
• Çözücü ilave edilebilir,
• Çözünen madde çöktürülerek uzaklaştırılabilir.

Seyreltik bir çözeltiyi derişik hâle getirebilmek için
• Çözücü buharlaştırılabilir,
• Çözünen madde ilave edilebilir

Derişimi bilinen çözeltiyi seyreltik veya derişik hâle getirmek için aşağıdaki eşitlik kullanılır.

M1= 1. çözeltinin molaritesi
V1= 1. çözeltinin hacmi
M2= 2. çözeltinin molaritesi
V2 = 2. çözeltinin hacmi

Örnek 3:

3 molarlık 450 mL AgNOçözeltisine aşağıdaki işlemler ayrı ayrı uygulanıyor.

a) Çözeltinin1/3ʼü buharlaştırılırsa oluşan çözelti kaç molar olur?

450 mLʼlik AgNO3 çözeltisinin 1/3ʼü buharlaştığına göre
450.1/3 = 150 mL su buharlaşır.
V2= 450 – 150 = 300 mL
M1. V1 = M2 . V2
3.450 = M2 . 300       →     M2= 4,5 M olur.

b) Çözeltinin 1 molarlık olması için kaç mL su eklenmelidir?

M1. V1 = M2 . V2
3 . 450 = 1 . V2      →       V2 = 1350 mL
1350 – 450 = 900 mL su eklenmelidir.

c) Çözeltinin hacmi iki katına çıkarılırsa yeni çözeltinin molaritesi ne olur?

M1. V1 = M2 . V2
3 . 450 = M. 900    →    M= 1,5 M olur.

NOT: İşlem yapmadan da hacim 2 katına çıkınca molarite yarıya ineceğinden 1,5 sonucu bulunabilir.

Çözücüsü ve çözüneni aynı olan farklı hacim ve derişimlerdeki çözeltiler karıştırıldığında oluşan yeni çözeltinin hacmi veya molaritesi aşağıdaki eşitlik ile bulunabilir.

M1.V1  +  M2.V2  + ….. = Mson.Vson

Mson = karıştırıldıktan sonra elde edilen çözeltinin molaritesi
Vson = karıştırıldıktan sonra elde edilen çözeltinin hacmi

Örnek 4:

0,2 molarlık 500 mL FeCl3 çözeltisi ile 0,4 molarlık 750 mL FeCl3 çözeltisi karıştırılıyor.
Oluşan yeni çözeltinin molaritesini bulunuz?

M1 . V1  +  M2 . V2  = Mson . Vson
0,2 . 500 + 0,4 . 750 = Mson . (750+500)
Mson = 0,32 molar

Molalite Hesaplamaları

Molarite ile molalite arasında iki önemli fark bulunur. Molalitede çözelti yerine çözücü, hacim yerine kütle kullanılır.

Örnek 5:

5500 gram suda 390,5 gram Na2SO4 çözülerek hazırlanan çözeltinin molalitesini bulunuz.
(Na2SO4 : 142 g/mol)

ÇÖZÜM:

nNa2SO4 = m / MA    →  n = 390,5 / 142     →   n = 2,75 mol
5500 g = 5,5 kg            m = n / mçözücü   →   m = 2,75 / 5,5    →  m = 0,5 molal

Örnek 6:

360 gram C6H12O6 ile hazırlanan 4 molallik çözelti için kullanılan çözücü miktarı kaç gramdır?
(C6H12O6 : 180 g/mol)

ÇÖZÜM:

nC6H12O6 = 540 / 180    →  n = 3 mol
m = n / mçözücü   →   4 = 3 / mçözücü    →  mçözücü  = 0,75 kg = 750 g

Kütlece Yüzde (%) Derişim Hesaplamaları

Çözeltinin 100 gramında çözünen maddenin gram cinsinden miktarına kütlece yüzde derişim denir.

Örnek 7:

Kütlece %40’lık 500 gram şeker çözeltisi hazırlamak için kaç gram şeker kullanılmalıdır?

ÇÖZÜM:

Kütlece % = (mçözünen / mçözelti ) x 100
40 = (mşeker / 500) x 100
mşeker = 500 .40/100
mşeker = 200 g

Örnek 8:

2 mol NaOH’in 320 gram suda çözünmesiyle oluşan çözelti kütlece % kaçlıktır?
(NaOH: 40 g/mol)

nNaOH = m /MA    →  2 = m / 40   →  m =  80 g
mçözelti = 320+80 = 400 g
kütlece % = (80 / 400)x100 →  kütlece % =  20

Çözeltilerin Karıştırılması

Kütlesi ve kütlece yüzde derişimi bilinen iki veya daha fazla çözelti karıştırıldığında oluşan yeni çözeltinin kütlece yüzdesi aşağıdaki eşitlikle
bulunabilir.

M1.Y1  +  M2.Y2  + ….. = Mson.Yson

Örnek 9:

Kütlece %40’lık 300 gram şeker çözeltisi ile kütlece %50’lik 200 gram şeker çözeltisi karıştırıldığında elde edilen karışımın kütlece % derişimini hesaplayınız.

I. YOL
M1.Y1  +  M2.Y2  + ….. = Mson.Yson
300.40 + 200.50 = 500.Yson
12000 + 10000 = 500.Yson
22000 = 500.Yson
Yson = 44  → Çözelti %44 lük olur.

II. YOL

100 g çözeltide     40 g tuz              100 g çözeltide      50 g tuz
300 g çözeltide   X                           200 g çözeltide      X
X = 300.40/100 = 120 g tuz             X = 200.50/100 = 100

120 + 100 = 220 g tuz
300 + 200 = 500 g çözelti
Kütlece % = (220/500)x100
Kütlece % = 44

M1.Y1  +  M2.Y2  + ….. = Mson.Yson  formülünde çözeltiye;

  • saf çözünen eklenirse çözünen derişimi %100,
  • saf çözücü eklenirse çözücü derişimi %0 alınır.

Örnek 10:

Kütlece %25’lik 40 gram KNO3 çözeltisine;

a) 8 gram KNO3 katısı ilave edildiğinde,

b) Oluşan son çözeltiye 42 g su ilave edildiğinde oluşan yeni çözeltinin kütlece % derişimi kaç olur?

ÇÖZÜM:

a) Eklenen 8g tuzun derişimi %100 alınır.

M1.Y1  +  M2.Y2  + ….. = Mson.Yson
40.25 + 8.100 = 48.Yson
Yson = 1800/48
Yson = 37,5 →  Kütlece % 37,5′ liktir

b) Eklenen 42 g suyun derişimi % 0 alınır.

M1.Y1  +  M2.Y2  + ….. = Mson.Yson
48.37,5 + 42.0 = 90.Yson
Yson = 1800/90
Yson = 20  →  Kütlece % 20′ liktir

Yoğunluk – Kütlece %  Derişim İlişkisi

Bir çözeltinin kütlece yüzde derişimi, yoğunluğu ve çözünenin molekül ağırlığı biliniyorsa molaritesi aşağıdaki eşitlikle bulunabilir.

M = molarite (mol/L)
d = öz kütle (g/mL)
Y = çözeltinin kütlece yüzde derişimi
M= çözünenin molekül ağırlığı (g/mol)

Örnek 11:

Öz kütlesi 1,2 g/mL olan kütlece %12,6’lık HNO3 çözeltisinin molaritesini hesaplayınız.
(HNO3: 63 g/mol)

ÇÖZÜM:

Hacimce Yüzde (%) Derişim Hesaplamaları

Sıvı-sıvı karışımlar için derişim birimi olarak genellikle hacimce yüzde derişim kullanılır, birimi yoktur.

Örnek 12:

Hacimce %80’lik etil alkol içeren kolonya elde etmek için aynı sıcaklıkta 160 mL etil alkole kaç mL su eklenmelidir?
(Hesaplamalarda hacim değişimi ihmal edilecektir.)

ÇÖZÜM:

Hacimce % = (Vçözünen / Vçözelti).100
80 = (160/160+Vsu).100
80.(160+Vsu) = 160.100
1280+8Vsu = 1600
8Vsu = 320
Vsu = 40 mL

Örnek 13:

Hacimce %30′ luk 1000 mL H2O(hidrojen peroksit) sulu çözeltisi nasıl hazırlanır?

Hazırlanacak çözeltinin %30’u etil alkol olmalıdır. 1000 mL çözeltinin %30’u yani 300 mL’si H2Odir. Toplam çözelti hacminden H2Ohacmi çıkarılır. 1000 – 300 = 700 mL su gerektiği belirlenir. 700 mL suya 300 mL etil alkol ilave edilerek %30’luk H2O2 çözeltisi hazırlanmış olur.

Mol Kesri

A ve B’den oluşan çözeltide bileşenlerin mol kesri aşağıdaki formülle hesaplanır.

Bir çözeltideki tüm bileşenlerin mol kesirlerinin toplamı 1’e eşittir.

X+ XB = 1

X: A bileşeninin mol kesri
n: A bileşeninin mol sayısı
X: B bileşeninin mol kesri
n: B bileşeninin mol sayısı

Örnek 14:

138 gram gliserol ve 45 gram su karışımından oluşan çözeltideki her bileşenin mol kesrini hesaplayınız.
(Gliserol: 92 g/mol, H2O: 18 g/mol)

ÇÖZÜM:

ngliserol = 138/92   →  ngliserol = 1,5 mol
nsu = 63/18    → nsu = 6 mol
nT = 6 + 1,5 = 7,5
Xgliserol = ngliserol / nT  →  Xgliserol = 1,5 / 7,5  → Xgliserol = 0,2
Xsu = 1-Xgliserol → Xsu = 1- 0,2   → Xsu = 0,8

ppm [parts-per million (Milyonda Bir Kısım)]

İçme sularına, deniz ve göl sularına karışan zararlı kimyasallar çok seyreltik çözelti oluşturur. Bu tip seyreltik çözeltilerde yüzde derişim yerine milyonda bir kısım kullanılır. Milyonda bir kısım (ppm), 1 kg çözeltideki çözünen maddenin miligram miktarıdır.
1 kg = 106 mg
ppm, 106 miligram çözeltideki çözünmüş maddenin miligram miktarı şeklinde de tanımlanabilir.

Örneğin maden suyundaki HCO– derişimi 0,2 ppm’dir. Bu değer bize 1 kilogram suda 0,2 miligram HCO–  iyonu bulunduğunu belirtir.

Örnek 15:

Marketten alınan maden suyu örneğinin 200 gramlık numunesinde 1,38.10-2  gram sülfat iyonu olduğuna göre sülfat iyonu derişimi kaç ppm’dir?

ppm = (1,38×10-2 /200)x106    ppm = 69