📝 10. Sınıf Kimya: Derişim Ders Notu
Derişim, bir çözeltideki çözünen madde miktarının, çözücü veya çözelti miktarına oranını ifade eden önemli bir kimya kavramıdır. Çözeltilerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini doğrudan etkiler. Bu ders notunda, 10. sınıf müfredatına uygun olarak derişim türlerini ve hesaplamalarını inceleyeceğiz.
Derişim Nedir? 🧪
Bir çözelti, genellikle bir çözücü ve çözünen maddeden oluşur. Örneğin, tuzlu su çözeltisinde su çözücü, tuz ise çözünendir.
- Çözücü: Çözeltide genellikle miktarı fazla olan ve çözünen maddeyi çözen bileşendir.
- Çözünen: Çözücü içerisinde dağılan, genellikle miktarı az olan bileşendir.
- Çözelti: Çözücü ve çözünenin homojen karışımıdır.
Derişim, bir çözeltinin ne kadar "yoğun" olduğunu, yani belirli bir miktar çözücü veya çözeltide ne kadar çözünen madde bulunduğunu gösterir.
Kütlece Yüzde Derişim (%) ⚖️
Kütlece yüzde derişim, 100 gram çözeltide kaç gram çözünen madde bulunduğunu ifade eder. Katı-sıvı çözeltilerde (örneğin tuzlu su) sıkça kullanılır.
Kütlece yüzde derişim aşağıdaki formülle hesaplanır:
Çözünen kütlesi \( (m_ç) \): çözünen maddenin kütlesi (gram)\[ \text{Kütlece Yüzde Derişim} = \frac{m_ç}{m_{çlt}} \times 100 \]
Çözücü kütlesi \( (m_{çz}) \): çözücü maddenin kütlesi (gram)
Çözelti kütlesi \( (m_{çlt}) \): çözeltinin toplam kütlesi \( (m_ç + m_{çz}) \) (gram)
veya
\[ \text{Kütlece Yüzde Derişim} = \frac{m_ç}{m_ç + m_{çz}} \times 100 \]Örnek 1:
20 g tuz, 80 g su içinde çözülerek bir çözelti hazırlanıyor. Bu çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaçtır?
Çözüm:
- Çözünen kütlesi \( (m_ç) = 20 \text{ g} \)
- Çözücü kütlesi \( (m_{çz}) = 80 \text{ g} \)
- Çözelti kütlesi \( (m_{çlt}) = m_ç + m_{çz} = 20 \text{ g} + 80 \text{ g} = 100 \text{ g} \)
Bu çözelti kütlece %20'lik tuz çözeltisidir.
Hacimce Yüzde Derişim (%) 💧
Hacimce yüzde derişim, 100 mL çözeltide kaç mL çözünen madde bulunduğunu ifade eder. Genellikle sıvı-sıvı çözeltilerde (örneğin alkol-su karışımları) kullanılır.
Hacimce yüzde derişim aşağıdaki formülle hesaplanır:
Çözünen hacmi \( (V_ç) \): çözünen maddenin hacmi (mL)\[ \text{Hacimce Yüzde Derişim} = \frac{V_ç}{V_{çlt}} \times 100 \]
Çözücü hacmi \( (V_{çz}) \): çözücü maddenin hacmi (mL)
Çözelti hacmi \( (V_{çlt}) \): çözeltinin toplam hacmi \( (V_ç + V_{çz}) \) (mL) (Sıvı-sıvı karışımlarda hacimler her zaman toplanamayabilir, ancak 10. sınıf seviyesinde hacimlerin toplanabilir olduğu kabul edilir.)
veya
\[ \text{Hacimce Yüzde Derişim} = \frac{V_ç}{V_ç + V_{çz}} \times 100 \]Örnek 2:
25 mL etil alkol, 75 mL su ile karıştırılarak bir çözelti hazırlanıyor. Bu çözeltinin hacimce yüzde derişimi kaçtır?
Çözüm:
- Çözünen hacmi \( (V_ç) = 25 \text{ mL} \)
- Çözücü hacmi \( (V_{çz}) = 75 \text{ mL} \)
- Çözelti hacmi \( (V_{çlt}) = V_ç + V_{çz} = 25 \text{ mL} + 75 \text{ mL} = 100 \text{ mL} \)
Bu çözelti hacimce %25'lik etil alkol çözeltisidir.
Milyonda Bir Kısım (ppm) 🔬
PPM (parts per million), çok seyreltik çözeltilerin derişimini ifade etmek için kullanılan bir birimdir. Özellikle su kirliliği, hava kirliliği gibi çevresel analizlerde ve biyolojik örneklerdeki eser miktardaki maddelerin derişimini belirtmekte kullanılır.
PPM, bir çözeltinin milyonda bir kısmında bulunan çözünen madde miktarı anlamına gelir.
Aşağıdaki formülle hesaplanır:
Çözünen kütlesi \( (m_ç) \): çözünen maddenin kütlesi\[ \text{ppm} = \frac{m_ç}{m_{çlt}} \times 10^6 \]
Çözelti kütlesi \( (m_{çlt}) \): çözeltinin toplam kütlesi
(Burada \( m_ç \) ve \( m_{çlt} \) aynı birimde olmalıdır.)
Yaygın olarak kullanılan başka bir ifade şekli ise, sulu çözeltiler için:
\[ \text{ppm} = \frac{\text{çözünen kütlesi (mg)}}{\text{çözelti hacmi (L)}} \]veya
\[ \text{ppm} = \frac{\text{çözünen kütlesi (mg)}}{\text{çözelti kütlesi (kg)}} \]Bu ifadeler, suyun yoğunluğunun yaklaşık olarak \( 1 \text{ kg/L} \) olmasından kaynaklanır.
Örnek 3:
1 kg su örneğinde 0,005 g kurşun iyonu tespit edilmiştir. Bu su örneğindeki kurşun derişimi kaç ppm'dir?
Çözüm:
- Çözünen kütlesi \( (m_ç) = 0,005 \text{ g} \)
- Çözelti kütlesi \( (m_{çlt}) = 1 \text{ kg} = 1000 \text{ g} \)
Formülü kullanalım:
\[ \text{ppm} = \frac{0,005 \text{ g}}{1000 \text{ g}} \times 10^6 \] \[ \text{ppm} = 0,000005 \times 10^6 = 5 \text{ ppm} \]Veya diğer formülle:
- Çözünen kütlesini mg'a çevirelim: \( 0,005 \text{ g} = 5 \text{ mg} \)
- Çözelti kütlesi \( = 1 \text{ kg} \)
Bu su örneğinde 5 ppm kurşun bulunmaktadır.
Çözelti Derişimini Değiştirme 🔄
Bir çözeltinin derişimi, çözücü veya çözünen madde eklenerek ya da çıkarılarak değiştirilebilir.
1. Seyreltme (Çözücü Ekleme)
Bir çözeltiye çözücü (genellikle su) eklendiğinde, çözünen madde miktarı değişmezken, çözeltinin toplam hacmi veya kütlesi artar. Bu durum, çözeltinin derişiminin azalmasına neden olur. Çözelti daha seyreltik hale gelir.
Örnek 4:
100 g kütlece %20'lik tuzlu suya 100 g saf su eklenirse, yeni çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaç olur?
Çözüm:
- Başlangıç çözeltisi:
- Çözelti kütlesi = 100 g
- Çözünen (tuz) kütlesi = \( 100 \text{ g} \times \frac{20}{100} = 20 \text{ g} \)
- Çözücü (su) kütlesi = \( 100 \text{ g} - 20 \text{ g} = 80 \text{ g} \)
- Su eklendikten sonra:
- Eklenen su = 100 g
- Yeni çözücü (su) kütlesi = \( 80 \text{ g} + 100 \text{ g} = 180 \text{ g} \)
- Çözünen (tuz) kütlesi değişmez = 20 g
- Yeni çözelti kütlesi = \( 20 \text{ g} + 180 \text{ g} = 200 \text{ g} \)
Yeni kütlece yüzde derişim:
\[ \text{Yeni Kütlece Yüzde Derişim} = \frac{\text{Yeni Çözünen Kütlesi}}{\text{Yeni Çözelti Kütlesi}} \times 100 \] \[ \text{Yeni Kütlece Yüzde Derişim} = \frac{20 \text{ g}}{200 \text{ g}} \times 100 = 10% \]Yeni çözelti kütlece %10'luk tuz çözeltisidir.
2. Derişikleştirme
Bir çözeltiyi daha derişik hale getirmek için iki yöntem kullanılabilir:
a) Çözücü Buharlaştırma
Bir çözeltiden çözücü (genellikle su) buharlaştırıldığında, çözünen madde miktarı değişmezken, çözeltinin toplam hacmi veya kütlesi azalır. Bu durum, çözeltinin derişiminin artmasına neden olur.
b) Çözünen Madde Ekleme
Bir çözeltiye daha fazla çözünen madde eklendiğinde, çözünen madde miktarı artar ve çözelti daha derişik hale gelir. Bu durumda çözeltinin toplam kütlesi/hacmi de artar.
Örnek 5:
200 g kütlece %10'luk şeker çözeltisinden 50 g su buharlaştırılırsa, yeni çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaç olur?
Çözüm:
- Başlangıç çözeltisi:
- Çözelti kütlesi = 200 g
- Çözünen (şeker) kütlesi = \( 200 \text{ g} \times \frac{10}{100} = 20 \text{ g} \)
- Çözücü (su) kütlesi = \( 200 \text{ g} - 20 \text{ g} = 180 \text{ g} \)
- Su buharlaştırıldıktan sonra:
- Buharlaştırılan su = 50 g
- Yeni çözücü (su) kütlesi = \( 180 \text{ g} - 50 \text{ g} = 130 \text{ g} \)
- Çözünen (şeker) kütlesi değişmez = 20 g
- Yeni çözelti kütlesi = \( 20 \text{ g} + 130 \text{ g} = 150 \text{ g} \)
Yeni kütlece yüzde derişim:
\[ \text{Yeni Kütlece Yüzde Derişim} = \frac{\text{Yeni Çözünen Kütlesi}}{\text{Yeni Çözelti Kütlesi}} \times 100 \] \[ \text{Yeni Kütlece Yüzde Derişim} = \frac{20 \text{ g}}{150 \text{ g}} \times 100 \] \[ \text{Yeni Kütlece Yüzde Derişim} = \frac{2000}{150} \approx 13,33% \]Yeni çözelti kütlece yaklaşık %13,33'lük şeker çözeltisidir.