📝 11. Sınıf Kimya: Çözeltilerde derişim birimleri Ders Notu
Çözeltilerde Derişim Birimleri 🧪
Çözeltilerde derişim, bir çözücüdeki çözünen madde miktarını ifade eder. Bu miktar, çözeltinin özelliklerini belirlemede önemli bir rol oynar. 11. sınıf kimya müfredatında, derişimi ifade etmek için çeşitli birimler kullanılır. Bu birimler, nicel analizlerde ve kimyasal hesaplamalarda büyük önem taşır.
1. Kütle Yüzdesi (%)
Bir çözeltideki çözünen maddenin kütlesinin, toplam çözelti kütlesine oranının yüzde olarak ifadesidir.
Formülü:
\[ \text{Kütle Yüzdesi} = \left( \frac{\text{Çözünenin Kütlesi}}{\text{Çözeltinin Kütlesi}} \right) \times 100 \]Çözelti kütlesi, çözünen ve çözücü kütlelerinin toplamıdır:
\[ \text{Çözeltinin Kütlesi} = \text{Çözünenin Kütlesi} + \text{Çözücünün Kütlesi} \]Örnek:
10 gram tuzun 90 gram suda çözünmesiyle oluşan çözeltinin kütle yüzdesini hesaplayalım.
- Çözünenin Kütlesi = 10 g
- Çözücünün Kütlesi = 90 g
- Çözeltinin Kütlesi = 10 g + 90 g = 100 g
Kütle Yüzdesi = \( \left( \frac{10 \text{ g}}{100 \text{ g}} \right) \times 100 = 10% \) olur.
2. Hacim Yüzdesi (%)
Çözünen maddenin hacminin, toplam çözelti hacmine oranının yüzde olarak ifadesidir. Genellikle sıvı-sıvı çözeltilerinde kullanılır.
Formülü:
\[ \text{Hacim Yüzdesi} = \left( \frac{\text{Çözünenin Hacmi}}{\text{Çözeltinin Hacmi}} \right) \times 100 \]Çözelti hacmi, genellikle çözünen ve çözücü hacimlerinin toplamına eşittir, ancak bazı durumlarda hacimsel büzülmeler olabilir. Bu seviyede genellikle toplam hacim kabul edilir.
Örnek:
20 mL alkolün 80 mL suda çözünmesiyle oluşan çözeltinin hacim yüzdesini hesaplayalım.
- Çözünenin Hacmi = 20 mL
- Çözücünün Hacmi = 80 mL
- Çözeltinin Hacmi = 20 mL + 80 mL = 100 mL
Hacim Yüzdesi = \( \left( \frac{20 \text{ mL}}{100 \text{ mL}} \right) \times 100 = 20% \) olur.
3. Kütle / Hacim Yüzdesi (% Kütle/Hacim)
Çözünen maddenin kütlesinin, çözeltinin hacmine oranının yüzde olarak ifadesidir.
Formülü:
\[ \text{Kütle/Hacim Yüzdesi} = \left( \frac{\text{Çözünenin Kütlesi} (\text{g})}{\text{Çözeltinin Hacmi} (\text{mL})} \right) \times 100 \]Bu birim genellikle mililitre (mL) veya litre (L) cinsinden ifade edilir.
Örnek:
15 gram tuzun çözünerek toplam hacmi 300 mL olan bir çözelti oluşturduğu durumu ele alalım.
- Çözünenin Kütlesi = 15 g
- Çözeltinin Hacmi = 300 mL
Kütle/Hacim Yüzdesi = \( \left( \frac{15 \text{ g}}{300 \text{ mL}} \right) \times 100 = 5% \) olur.
4. Mol Kesri (x)
Bir bileşenin mol sayısının, toplam mol sayısına oranıdır. Boyutsuz bir büyüklüktür.
Formülü:
\[ x_{\text{bileşen}} = \frac{n_{\text{bileşen}}}{n_{\text{toplam}}} \]Burada \( n_{\text{bileşen}} \) bileşenin mol sayısı, \( n_{\text{toplam}} \) ise çözeltideki tüm bileşenlerin mol sayılarının toplamıdır.
Bir çözeltideki tüm bileşenlerin mol kesirlerinin toplamı 1'e eşittir.
\[ \sum x_i = 1 \]Örnek:
5 mol sodyum klorürün (NaCl) 15 mol suda (H₂O) çözünmesiyle oluşan çözeltide NaCl'nin mol kesrini hesaplayalım.
- \( n_{\text{NaCl}} = 5 \) mol
- \( n_{\text{H₂O}} = 15 \) mol
- \( n_{\text{toplam}} = n_{\text{NaCl}} + n_{\text{H₂O}} = 5 \text{ mol} + 15 \text{ mol} = 20 \) mol
NaCl'nin Mol Kesri = \( x_{\text{NaCl}} = \frac{5 \text{ mol}}{20 \text{ mol}} = 0.25 \) olur.
5. Molalite (m)
Çözünen maddenin mol sayısının, 1 kilogram çözücüdeki miktarına oranıdır.
Formülü:
\[ \text{Molalite} (m) = \frac{\text{Çözünenin Mol Sayısı} (n)}{\text{Çözücünün Kütlesi} (\text{kg})} \]Molalite birimi mol/kg'dır.
Örnek:
2 mol glikozun 500 gram suda çözünmesiyle oluşan çözeltinin molalitesini hesaplayalım.
- Çözünenin Mol Sayısı = 2 mol
- Çözücünün Kütlesi = 500 g = 0.5 kg
Molalite = \( \frac{2 \text{ mol}}{0.5 \text{ kg}} = 4 \text{ mol/kg} \) olur.
6. Molarite (M)
Çözünen maddenin mol sayısının, 1 litre çözelti hacmindeki miktarına oranıdır.
Formülü:
\[ \text{Molarite} (M) = \frac{\text{Çözünenin Mol Sayısı} (n)}{\text{Çözeltinin Hacmi} (\text{L})} \]Molarite birimi mol/L'dir ve genellikle molar (M) olarak ifade edilir.
Örnek:
0.5 mol sodyum hidroksidin (NaOH) çözünerek toplam hacmi 2 litre olan bir çözelti oluşturduğu durumu ele alalım.
- Çözünenin Mol Sayısı = 0.5 mol
- Çözeltinin Hacmi = 2 L
Molarite = \( \frac{0.5 \text{ mol}}{2 \text{ L}} = 0.25 \text{ mol/L} = 0.25 \text{ M} \) olur.
Önemli Not: Molarite sıcaklık değişimlerinden etkilenir çünkü hacim sıcaklıkla değişir. Molalite ise sıcaklıktan etkilenmez çünkü kütle sabittir.
7. ppm (parts per million - milyonda bir)
Çok seyreltik çözeltilerde kullanılan bir derişim birimidir. Genellikle çözünen maddenin miktarının (kütle veya hacim olarak), çözeltinin toplam kütlesi veya hacminin milyonda birini ifade eder.
Kütle/Kütle ppm:
\[ \text{ppm} = \left( \frac{\text{Çözünenin Kütlesi}}{\text{Çözeltinin Kütlesi}} \right) \times 10^6 \]Kütle/Hacim ppm (Genellikle su bazlı çözeltilerde, yoğunluğun yaklaşık 1 g/mL olduğu kabul edilerek):
\[ \text{ppm} = \left( \frac{\text{Çözünenin Kütlesi} (\text{mg})}{\text{Çözeltinin Hacmi} (\text{L})} \right) \]Veya
\[ \text{ppm} = \left( \frac{\text{Çözünenin Kütlesi} (\text{g})}{\text{Çözeltinin Hacmi} (\text{m}^3)} \right) \]Örnek:
Bir su örneğinde 0.01 mg kurşun (Pb) bulunduğunu ve suyun hacminin 1 litre olduğunu varsayalım. Kurşun derişimini ppm olarak hesaplayalım.
- Çözünenin Kütlesi = 0.01 mg
- Çözeltinin Hacmi = 1 L
ppm = \( \frac{0.01 \text{ mg}}{1 \text{ L}} = 0.01 \text{ ppm} \) olur.