Çözünürlük ve Derişim Birimleri Ders Notu

Çözünürlük ve Derişim Birimleri

Çözünürlük, belirli bir sıcaklık ve basınçta bir çözücüde en fazla çözünebilen madde miktarıdır. Çözünürlük, sıcaklık, basınç ve çözücü türü gibi faktörlerden etkilenir. Derişim ise bir çözeltideki çözünen madde miktarının, çözelti veya çözücü miktarına oranıdır. Kimyasal hesaplamalarda ve çözeltilerin özelliklerini anlamada derişim birimleri büyük önem taşır.

Çözünürlüğü Etkileyen Faktörler

• Sıcaklık: Katıların çözünürlüğü genellikle sıcaklık arttıkça artar. Gazların çözünürlüğü ise sıcaklık arttıkça azalır.
• Basınç: Gazların çözünürlüğü, basınç arttıkça artar. Katı ve sıvıların çözünürlüğüne basıncın etkisi ihmal edilebilir düzeydedir.
• Çözücü ve Çözünenin Etkileşimi: Benzer polariteye sahip maddeler birbirinde daha iyi çözünür ("Benzer benzeri çözer" ilkesi).

Derişim Birimleri

Derişim, bir çözeltideki çözünen madde miktarının ifade edilmesidir. Farklı amaçlar için çeşitli derişim birimleri kullanılır:

1. Kütlece Yüzde Derişim (%)

Belirli bir kütledeki çözeltide bulunan çözünen maddenin kütlesinin yüzdesini ifade eder.

Kütlece Yüzde Derişim \( = \frac{Kütle_{çözünen}}{Kütle_{çözelti}} \times 100 \)

Burada \( Kütle_{çözelti} = Kütle_{çözünen} + Kütle_{çözücü} \)'dir.

2. Hacimce Yüzde Derişim (%)

Belirli bir hacimdeki çözeltide bulunan çözünen maddenin hacminin yüzdesini ifade eder. Genellikle sıvı çözeltiler için kullanılır.

Hacimce Yüzde Derişim \( = \frac{Hacim_{çözünen}}{Hacim_{çözelti}} \times 100 \)

3. Kütle / Hacim Yüzde Derişim (% g/mL veya % w/v)

Belirli bir hacimdeki çözeltide çözünmüş olan çözünen maddenin kütlesini ifade eder.

Kütle / Hacim Yüzde Derişim \( = \frac{Kütle_{çözünen} (g)}{Hacim_{çözelti} (mL)} \times 100 \)

4. Molar Derişim (M)

Bir litre çözeltide çözünmüş olan çözünen maddenin mol sayısını ifade eder. En sık kullanılan derişim birimidir.

Molar Derişim \( (M) = \frac{Mol_{çözünen}}{Hacim_{çözelti} (L)} \)

Mol sayısı \( = \frac{Kütle}{Mol Kütlesi} \) formülü ile hesaplanabilir.

5. Molal Derişim (m)

Bir kilogram çözücüde çözünmüş olan çözünen maddenin mol sayısını ifade eder. Sıcaklık değişimlerinden etkilenmez.

Molal Derişim \( (m) = \frac{Mol_{çözünen}}{Kütle_{çözücü} (kg)} \)

6.ppm (Parts Per Million - Milyonda Bir Parça)

Çok seyreltik çözeltilerde kullanılır. Milyon birim çözeltideki çözünen madde miktarını ifade eder. Genellikle kütlece veya hacimce kullanılır.

• Kütlece ppm: \( \frac{Kütle_{çözünen}}{Kütle_{çözelti}} \times 10^6 \)
• Hacimce ppm: \( \frac{Hacim_{çözünen}}{Hacim_{çözelti}} \times 10^6 \)

Su ve sulu çözeltilerde, yoğunluk yaklaşık \( 1 \, g/mL \) olduğunda, kütlece ppm ile hacimce ppm arasında yaklaşık bir ilişki kurulabilir.

Çözünürlük ve Derişim İlişkisi

Bir çözeltinin derişimi, çözünen madde miktarının ne kadar olduğunu belirtir. Çözünürlük ise belirli koşullar altında bir çözücüde çözünebilecek maksimum madde miktarını verir. Bir çözeltinin derişimi, o çözeltinin doygunluk durumunu belirlemek için kullanılır.

• Doymamış Çözelti: Çözünen madde miktarı, belirli sıcaklıkta çözebileceği maksimum miktardan azdır.
• Doymuş Çözelti: Belirli sıcaklıkta çözebileceği maksimum miktarda çözünen madde içerir.
• Aşırı Doymuş Çözelti: Normalde çözebileceğinden daha fazla çözünen madde içerir ve kararsızdır.

Örnek Hesaplamalar

Örnek 1: 50 gram sodyum klorür (NaCl) 200 gram suda çözünerek bir çözelti oluşturuyor. Bu çözeltinin kütlece yüzde derişimi nedir?

Çözünen kütlesi = 50 g

Çözücü kütlesi = 200 g

Çözelti kütlesi = 50 g + 200 g = 250 g

Kütlece Yüzde Derişim \( = \frac{50 \, g}{250 \, g} \times 100 = 20 % \)

Örnek 2: 0.5 mol sodyum hidroksit (NaOH) 2 litre suda çözülüyor. Çözeltinin molar derişimi nedir?

Mol çözünen = 0.5 mol

Çözelti hacmi = 2 L

Molar Derişim \( = \frac{0.5 \, mol}{2 \, L} = 0.25 \, M \)

Örnek 3: 10 gram glikoz (C₆H₁₂O₆) 500 gram suda çözünüyor. Molal derişim nedir? (Glikozun mol kütlesi yaklaşık 180 g/mol)

Glikozun mol sayısı \( = \frac{10 \, g}{180 \, g/mol} \approx 0.056 \, mol \)

Çözücü kütlesi = 500 g = 0.5 kg

Molal Derişim \( = \frac{0.056 \, mol}{0.5 \, kg} \approx 0.112 \, m \)