- Konu Yazar
- #1
Çözünürlük Dengesine Etki Eden Faktörler Nelerdir?
Çözünürlük Dengesine Etki Eden Faktörler
Çözünürlük dengesi fiziksel bir denge olmasına rağmen kimyasal denge de olduğu gibi bazı faktörlerin etkisi ile değişebilir. Bu faktörler;
Çözücünün türü
Sıcaklık
Ortak iyon varlığı
Yabancı maddelerin varlığı
şeklinde sıralanabilir.
a. Çözücünün Türünün Etkisi :
Daha önceden “Benzer benzeri çözer” ifadesini kullanmıştır. Çözücünün bir maddeyi çözüp çözemeyeceği deneyle bulunabilir. Böylece çözünme üzerinde etkisinin olup olmadığı anlaşılır. Örneğin iyot katısının çeşitli çözücülerdeki çözünürlüğü için yapılan deneyde aşağıdaki denkleme göre çözünme değerleri bulunmuştur.
Bu üç çözelti için de maksimum düzensizlik eğilimi çözünmenin lehine, minimum enerji eğilimi çözünmenin aleyhinedir. Entalpi değerlerine bakarak iyot molekülü ile en iyi etkileşimde bulunan çözücünün etil alkol olduğu söylenebilir. İyot, suda çözünmez, karbontetraklorürde ise az çözünür. Bu durumda yandaki şekilde görüldüğü gibi iki farklı fazdan oluşan bir karışım oluşur.
İyodun çeşitli çözücülerdeki çözünürlükleri şu şeklide verilebilir.
Suda : S= 0,001 M
CCl4’de : S= 0,120 M
Alkolde : S= 0,840 M
b. Sıcaklığın Etkisi :
İyonik bileşiklerin sudaki çözünürlüğü sıcaklığa bağlı olarak değişir. Çözünme olaylarında bir denge kurulduğuna göre, denge de sıcaklıkla değişir. Le Chatelier ilkesine göre denge halindeki bir çözünürlük sistemi ekzotermik olduğunda sıcaklığının yükseltilmesi halinde sistem bu etki azaltabilmek için tekrar çökme yönünde hareket edecektir. Aynı şekilde endotermik bir dengede ise, sıcaklığın yükseltilmesi çözünme yönünde etkili olacaktır. Örneğin, CaCl2 katısının sudaki çözünürlüğü ekzotermiktir. Bu katının konulduğu bir çözeltinin sıcaklığı artırılacak olursa, iyon haline geçen Ca2+ iyonları ile Cl- iyonları tekrar bu dışarıdan verilen enerjiyi absorbe ederek yeni bağların oluşumunda kullanarak CaCl2 katısını oluşturur ve böylece çökme gözlenir. Başka bir madde olarak NH4Cl katısının sudaki çözünürlüğü endotermiktir. Bu katı ile oluşturulan karışımın sıcaklığı artırılırsa, çözünme artar ve verilen ısı ile katı iyonlarına daha çok ayrışır. Böylece, sıcaklık çözünme yönünde harekete neden olur. Yandaki şekilde bazı maddelerin çözünürlüğünün sıcaklıkla değişlimi görülmektedir.
c. Ortak İyon Etkisi :
Saf suda az çözünen bir katı madde, yapısındaki iyonlardan birini içeren bir başka çözelti içerisinde, saf sudaki çözünme miktarından daha az çözünür. Bu duruma “Ortak iyon etkisi” denir.
Örneğin, AgBr tuzu suda az çözünür. Çözündüğü miktara bağlı olarak da çözeltiye Ag+ ve Br- iyonlarını verir. Eğer, KBr tuzu içeren bir çözelti içerisine AgBr tuzu atılır ve çözünmesi istenirse, AgBr, saf sudakinden daha az Ag+ ve Br- iyonlarını verecektir. Bunun başlıca nedeni, çözücü moleküllerinin daha önceden doyurulmuş olması ve az çözünen tuzun kristal örgüsünü kırmaya yetecek serbest moleküllerin az olması ve enerjinin de azalmasıdır. Bu durumu bir örnek problem ile açıklamak daha kolaydır.
Örnek :
Pb(OH)2’in belli bir sıcaklıktaki çözünürlük çarpımı 4x10-15’dir. Buna göre Pb(OH)2’in;
a) Saf sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız
b) 0,1 M’lık Pb)NO3)2 çözeltisindeki çözünürlüğünü hesaplayınız
c) 0,1 M’lık NaOH çözeltisindeki çözünürlüğü hesaplayınız.
c) Üç çözünürlüğü karşılaştırınız
Çözüm : Pb(OH)2’in çözünürlüğü “s” olsun.
a) Pb(OH)2(k) Pb2+(suda) + 2OH-(suda) olduğuna göre; [Pb2+]=s ve [OH-]=2s olur.
Çözünürlük çarpımı ifadesinden Kçç= [Pb2+][OH-]2 yazılır. Çözünürlükleri yerine yazılırsa;
Kçç=(s)(2s)2 = 4s3 = 4x10-15 olduğundan s= 1x10-5 bulunur.
b) 0,1 M Pb(NO3)2 çözeltisinde [Pb2+]=0,1 M olarak bulunur. Pb(OH)2’ in çözünmesiyle ortama bir miktar da buradan Pb2+ iyonu gelir. Buna göre ortamdaki [Pb2+]=0,1 + s kadar olacaktır. Kçç= [Pb2+][OH-]2 bağıntısından Kçç=(0,1+ s)(2s)2 yazılır. 0,1 M yanında az çözünen tuzdan gelen “s” miktarı çok az olduğundan ihmal edilirse; Kçç=(0,1)(2s)2 = 4x10-15 olur ve
M bulunur.
c) 0,1 M NaOH çözeltisinde [OH-]=0,1 M olarak bulunur. Pb(OH)2’ in çözünmesiyle ortama bir miktar da buradan OH- iyonu gelir. Buna göre ortamdaki [OH-]=0,1 + 2s kadar olacaktır. Kçç= [Pb2+][OH-]2 bağıntısından Kçç=(s)(0,1+ 2s)2 yazılır. 0,1 M yanında az çözünen tuzdan gelen “2s” miktarı çok az olduğundan ihmal edilirse; Kçç=(s)(0,1)2 = 4x10-15 olur ve
M olur.
d) Üç çözünürlük değeri karşılaştırıldığında sa > sb >sc olur. Buna göre, 0,1 M Pb(NO3)2 çözeltisindeki çözünürlük saf suya göre 100 kat daha az, 0,1 M NaOH çözeltisindeki çözünürlük saf suya göre 250 milyon kat daha azdır. Bunun nedeni mol katsayıları olduğu görülebilir.
d. Yabancı Maddelerin Etkisi :
Az çözünen bir bileşiğin çözeltisinde, çözünen maddelerin iyonlarından başka iyonların varlığı da tuzun çözünürlük dengesine etki eder. Örneğin, Ca(OH)2 az çözünen bir maddedir.
Ca(OH)2(k) Ca2+(suda) + 2OH-(suda)
Eğer Ca(OH)2’in doymuş çözeltisine HCl çözeltisi eklenirse Ca(OH)2’in çözünürlüğü artar. Çünkü, HCl gazı aşağıdaki gibi iyonlaşır.
HCl(g) H+(suda) + Cl-(suda)
Ortamdaki H+ iyonları Ca(OH)2’den gelen OH- iyonlarıyla birleşerek H2O(s) moleküllerini oluşturur ve dolayısıyla Ca(OH)2’in çözünmesine destek oluşturur.
Çözünürlük Dengesine Etki Eden Faktörler
Çözünürlük dengesi fiziksel bir denge olmasına rağmen kimyasal denge de olduğu gibi bazı faktörlerin etkisi ile değişebilir. Bu faktörler;
Çözücünün türü
Sıcaklık
Ortak iyon varlığı
Yabancı maddelerin varlığı
şeklinde sıralanabilir.
a. Çözücünün Türünün Etkisi :
Daha önceden “Benzer benzeri çözer” ifadesini kullanmıştır. Çözücünün bir maddeyi çözüp çözemeyeceği deneyle bulunabilir. Böylece çözünme üzerinde etkisinin olup olmadığı anlaşılır. Örneğin iyot katısının çeşitli çözücülerdeki çözünürlüğü için yapılan deneyde aşağıdaki denkleme göre çözünme değerleri bulunmuştur.
Bu üç çözelti için de maksimum düzensizlik eğilimi çözünmenin lehine, minimum enerji eğilimi çözünmenin aleyhinedir. Entalpi değerlerine bakarak iyot molekülü ile en iyi etkileşimde bulunan çözücünün etil alkol olduğu söylenebilir. İyot, suda çözünmez, karbontetraklorürde ise az çözünür. Bu durumda yandaki şekilde görüldüğü gibi iki farklı fazdan oluşan bir karışım oluşur.
İyodun çeşitli çözücülerdeki çözünürlükleri şu şeklide verilebilir.
Suda : S= 0,001 M
CCl4’de : S= 0,120 M
Alkolde : S= 0,840 M
b. Sıcaklığın Etkisi :
İyonik bileşiklerin sudaki çözünürlüğü sıcaklığa bağlı olarak değişir. Çözünme olaylarında bir denge kurulduğuna göre, denge de sıcaklıkla değişir. Le Chatelier ilkesine göre denge halindeki bir çözünürlük sistemi ekzotermik olduğunda sıcaklığının yükseltilmesi halinde sistem bu etki azaltabilmek için tekrar çökme yönünde hareket edecektir. Aynı şekilde endotermik bir dengede ise, sıcaklığın yükseltilmesi çözünme yönünde etkili olacaktır. Örneğin, CaCl2 katısının sudaki çözünürlüğü ekzotermiktir. Bu katının konulduğu bir çözeltinin sıcaklığı artırılacak olursa, iyon haline geçen Ca2+ iyonları ile Cl- iyonları tekrar bu dışarıdan verilen enerjiyi absorbe ederek yeni bağların oluşumunda kullanarak CaCl2 katısını oluşturur ve böylece çökme gözlenir. Başka bir madde olarak NH4Cl katısının sudaki çözünürlüğü endotermiktir. Bu katı ile oluşturulan karışımın sıcaklığı artırılırsa, çözünme artar ve verilen ısı ile katı iyonlarına daha çok ayrışır. Böylece, sıcaklık çözünme yönünde harekete neden olur. Yandaki şekilde bazı maddelerin çözünürlüğünün sıcaklıkla değişlimi görülmektedir.
c. Ortak İyon Etkisi :
Saf suda az çözünen bir katı madde, yapısındaki iyonlardan birini içeren bir başka çözelti içerisinde, saf sudaki çözünme miktarından daha az çözünür. Bu duruma “Ortak iyon etkisi” denir.
Örneğin, AgBr tuzu suda az çözünür. Çözündüğü miktara bağlı olarak da çözeltiye Ag+ ve Br- iyonlarını verir. Eğer, KBr tuzu içeren bir çözelti içerisine AgBr tuzu atılır ve çözünmesi istenirse, AgBr, saf sudakinden daha az Ag+ ve Br- iyonlarını verecektir. Bunun başlıca nedeni, çözücü moleküllerinin daha önceden doyurulmuş olması ve az çözünen tuzun kristal örgüsünü kırmaya yetecek serbest moleküllerin az olması ve enerjinin de azalmasıdır. Bu durumu bir örnek problem ile açıklamak daha kolaydır.
Örnek :
Pb(OH)2’in belli bir sıcaklıktaki çözünürlük çarpımı 4x10-15’dir. Buna göre Pb(OH)2’in;
a) Saf sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız
b) 0,1 M’lık Pb)NO3)2 çözeltisindeki çözünürlüğünü hesaplayınız
c) 0,1 M’lık NaOH çözeltisindeki çözünürlüğü hesaplayınız.
c) Üç çözünürlüğü karşılaştırınız
Çözüm : Pb(OH)2’in çözünürlüğü “s” olsun.
a) Pb(OH)2(k) Pb2+(suda) + 2OH-(suda) olduğuna göre; [Pb2+]=s ve [OH-]=2s olur.
Çözünürlük çarpımı ifadesinden Kçç= [Pb2+][OH-]2 yazılır. Çözünürlükleri yerine yazılırsa;
Kçç=(s)(2s)2 = 4s3 = 4x10-15 olduğundan s= 1x10-5 bulunur.
b) 0,1 M Pb(NO3)2 çözeltisinde [Pb2+]=0,1 M olarak bulunur. Pb(OH)2’ in çözünmesiyle ortama bir miktar da buradan Pb2+ iyonu gelir. Buna göre ortamdaki [Pb2+]=0,1 + s kadar olacaktır. Kçç= [Pb2+][OH-]2 bağıntısından Kçç=(0,1+ s)(2s)2 yazılır. 0,1 M yanında az çözünen tuzdan gelen “s” miktarı çok az olduğundan ihmal edilirse; Kçç=(0,1)(2s)2 = 4x10-15 olur ve
M bulunur.
c) 0,1 M NaOH çözeltisinde [OH-]=0,1 M olarak bulunur. Pb(OH)2’ in çözünmesiyle ortama bir miktar da buradan OH- iyonu gelir. Buna göre ortamdaki [OH-]=0,1 + 2s kadar olacaktır. Kçç= [Pb2+][OH-]2 bağıntısından Kçç=(s)(0,1+ 2s)2 yazılır. 0,1 M yanında az çözünen tuzdan gelen “2s” miktarı çok az olduğundan ihmal edilirse; Kçç=(s)(0,1)2 = 4x10-15 olur ve
M olur.
d) Üç çözünürlük değeri karşılaştırıldığında sa > sb >sc olur. Buna göre, 0,1 M Pb(NO3)2 çözeltisindeki çözünürlük saf suya göre 100 kat daha az, 0,1 M NaOH çözeltisindeki çözünürlük saf suya göre 250 milyon kat daha azdır. Bunun nedeni mol katsayıları olduğu görülebilir.
d. Yabancı Maddelerin Etkisi :
Az çözünen bir bileşiğin çözeltisinde, çözünen maddelerin iyonlarından başka iyonların varlığı da tuzun çözünürlük dengesine etki eder. Örneğin, Ca(OH)2 az çözünen bir maddedir.
Ca(OH)2(k) Ca2+(suda) + 2OH-(suda)
Eğer Ca(OH)2’in doymuş çözeltisine HCl çözeltisi eklenirse Ca(OH)2’in çözünürlüğü artar. Çünkü, HCl gazı aşağıdaki gibi iyonlaşır.
HCl(g) H+(suda) + Cl-(suda)
Ortamdaki H+ iyonları Ca(OH)2’den gelen OH- iyonlarıyla birleşerek H2O(s) moleküllerini oluşturur ve dolayısıyla Ca(OH)2’in çözünmesine destek oluşturur.
