📝 10. Sınıf Fizik: Derişim birimleri Ders Notu
10. Sınıf Fizik: Derişim Birimleri 🧪
Kimyasal hesaplamalarda ve çözeltilerin özelliklerini anlamada derişim birimleri büyük önem taşır. Bu birimler, bir çözeltideki çözünen madde miktarının, çözücü veya çözelti miktarına oranını ifade eder. 10. sınıf müfredatında karşımıza çıkan temel derişim birimlerini ve hesaplamalarını inceleyeceğiz.
Kütle Yüzdesi (%)
Kütle yüzdesi, bir çözeltideki çözünen maddenin kütlesinin, toplam çözelti kütlesine oranının yüzde olarak ifadesidir. Genellikle şu formülle hesaplanır:
\[ \text{Kütle Yüzdesi} (%) = \left( \frac{\text{Çözünenin Kütlesi}}{\text{Çözeltinin Kütlesi}} \right) \times 100 \]Burada çözeltinin kütlesi, çözünenin ve çözücünün kütlelerinin toplamıdır:
\[ \text{Çözeltinin Kütlesi} = \text{Çözünenin Kütlesi} + \text{Çözücünün Kütlesi} \]Örnek 1:
50 gram sodyum klorür (NaCl) 200 gram suda çözülerek bir çözelti hazırlanıyor. Bu çözeltinin kütlece yüzde derişimi nedir?
- Çözünenin Kütlesi (NaCl) = 50 g
- Çözücünün Kütlesi (Su) = 200 g
- Çözeltinin Kütlesi = 50 g + 200 g = 250 g
Hesaplama:
\[ \text{Kütle Yüzdesi} (%) = \left( \frac{50 \text{ g}}{250 \text{ g}} \right) \times 100 = 0.2 \times 100 = 20% \]Bu çözeltinin derişimi kütlece %20'dir.
Hacim Yüzdesi (%)
Hacim yüzdesi, çözünen maddenin hacminin, toplam çözelti hacmine oranının yüzde olarak ifadesidir. Bu birim genellikle sıvılardan oluşan çözeltilerde kullanılır.
\[ \text{Hacim Yüzdesi} (%) = \left( \frac{\text{Çözünenin Hacmi}}{\text{Çözeltinin Hacmi}} \right) \times 100 \]Çözeltinin hacmi de çözünen ve çözücünün hacimlerinin toplamıdır (bazı durumlarda hacimsel büzülmeler olabilir ancak 10. sınıf seviyesinde genellikle ihmal edilir):
\[ \text{Çözeltinin Hacmi} = \text{Çözünenin Hacmi} + \text{Çözücünün Hacmi} \]Örnek 2:
100 mL etil alkol, 400 mL su ile karıştırıldığında oluşan çözeltinin hacimce yüzde derişimi nedir?
- Çözünenin Hacmi (Etil Alkol) = 100 mL
- Çözücünün Hacmi (Su) = 400 mL
- Çözeltinin Hacmi = 100 mL + 400 mL = 500 mL
Hesaplama:
\[ \text{Hacim Yüzdesi} (%) = \left( \frac{100 \text{ mL}}{500 \text{ mL}} \right) \times 100 = 0.2 \times 100 = 20% \]Bu çözeltinin derişimi hacimce %20'dir.
Molar Derişim (M)
Molar derişim, bir litre çözeltide çözünmüş olan çözünen maddenin mol sayısını ifade eder. Birimi mol/L veya M ile gösterilir.
\[ \text{Molar Derişim (M)} = \frac{\text{Çözünenin Mol Sayısı (mol)}}{\text{Çözeltinin Hacmi (L)}} \]Mol sayısını hesaplamak için maddenin kütlesi ve molar kütlesi kullanılır:
\[ \text{Mol Sayısı} = \frac{\text{Kütle (g)}}{\text{Molar Kütle (g/mol)}} \]Örnek 3:
58.5 gram sodyum klorür (NaCl) 2 litre suda çözülerek bir çözelti hazırlanıyor. Bu çözeltinin molar derişimi nedir? (Na: 23 g/mol, Cl: 35.5 g/mol)
- NaCl'nin Molar Kütlesi = 23 + 35.5 = 58.5 g/mol
- NaCl'nin Kütlesi = 58.5 g
- NaCl'nin Mol Sayısı = \( \frac{58.5 \text{ g}}{58.5 \text{ g/mol}} \) = 1 mol
- Çözeltinin Hacmi = 2 L
Hesaplama:
\[ \text{Molar Derişim (M)} = \frac{1 \text{ mol}}{2 \text{ L}} = 0.5 \text{ mol/L} \]Bu çözeltinin molar derişimi 0.5 M'dir.
Mol Kesri (x)
Mol kesri, bir bileşenin mol sayısının, çözeltideki tüm bileşenlerin toplam mol sayısına oranıdır. Boyutsuz bir birimdir.
Çözünenin mol kesri:
\[ x_{\text{çözünen}} = \frac{n_{\text{çözünen}}}{n_{\text{çözünen}} + n_{\text{çözücü}}} \]Çözücünün mol kesri:
\[ x_{\text{çözücü}} = \frac{n_{\text{çözücü}}}{n_{\text{çözünen}} + n_{\text{çözücü}}} \]Tüm bileşenlerin mol kesirlerinin toplamı her zaman 1'e eşittir.
Örnek 4:
18 gram su (H₂O) ve 46 gram etil alkol (C₂H₅OH) karıştırılıyor. Etil alkolün mol kesrini hesaplayınız. (H: 1 g/mol, O: 16 g/mol, C: 12 g/mol)
- Suyun Molar Kütlesi = \( 2 \times 1 + 16 \) = 18 g/mol
- Etil Alkolün Molar Kütlesi = \( 2 \times 12 + 5 \times 1 + 16 + 1 \) = 24 + 5 + 16 + 1 = 46 g/mol
- Suyun Mol Sayısı = \( \frac{18 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} \) = 1 mol
- Etil Alkolün Mol Sayısı = \( \frac{46 \text{ g}}{46 \text{ g/mol}} \) = 1 mol
- Toplam Mol Sayısı = 1 mol (Su) + 1 mol (Etil Alkol) = 2 mol
Hesaplama (Etil Alkolün Mol Kesri):
\[ x_{\text{etil alkol}} = \frac{1 \text{ mol}}{2 \text{ mol}} = 0.5 \]Etil alkolün mol kesri 0.5'tir.
ppm (Parts Per Million - Milyonda Bir)
ppm, özellikle çok seyreltik çözeltilerde veya kirleticilerin konsantrasyonunu belirtmek için kullanılır. Milyonda bir kısım anlamına gelir. Kütlece veya hacimce ifade edilebilir.
Kütlece ppm:
\[ \text{ppm} = \left( \frac{\text{Çözünenin Kütlesi}}{\text{Çözeltinin Kütlesi}} \right) \times 10^6 \]Hacimce ppm:
\[ \text{ppm} = \left( \frac{\text{Çözünenin Hacmi}}{\text{Çözeltinin Hacmi}} \right) \times 10^6 \]Örnek 5:
Bir gölden alınan 100 kg suya 0.05 gram kurşun (Pb) karıştığı tespit ediliyor. Kurşunun derişimi ppm cinsinden nedir?
- Çözünenin Kütlesi (Pb) = 0.05 g
- Çözeltinin Kütlesi (Su) = 100 kg = \( 100 \times 1000 \) g = 100,000 g
Hesaplama:
\[ \text{ppm} = \left( \frac{0.05 \text{ g}}{100,000 \text{ g}} \right) \times 10^6 = 0.0000005 \times 10^6 = 0.5 \text{ ppm} \]Gölde kurşun derişimi 0.5 ppm'dir.