1. Temel Bağıntılar ve Logaritmik Dönüşümler

Oda koşullarında ($25\text{ }^\circ\text{C}$):

• Su İyonlaşma Sabiti:

  $$K_{su} = [\text{H}^+] \cdot [\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-14}$$

• pH ve pOH Tanımları:

  $$\text{pH} = -\log[\text{H}^+] \qquad \text{pOH} = -\log[\text{OH}^-]$$
  $$\text{pH} + \text{pOH} = 14$$

• Geçişler:

  $$[\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}} \qquad [\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}}$$

2. Kuvvetli Asit ve Bazlarda Hesaplamalar

Kuvvetli asitler ($\text{HCl}, \text{HNO}_3, \text{H}_2\text{SO}_4, \text{HBr}, \text{HI}, \text{HClO}_4$) ve kuvvetli bazlar ($1\text{A}$ ve $2\text{A}$ grubu hidroksitleri: $\text{NaOH}, \text{KOH}, \text{Ba(OH)}_2$) suda %100 tek yönlü okla ($\longrightarrow$) ayrışır. Geriye doğru bir denge kurulmaz.

• Tesir (Etki) Değerliği:

  • Asitler için ortama verilen $\text{H}^+$ sayısı,

  • Bazlar için ortama verilen $\text{OH}^-$ sayısıdır.

• İyon Derişimleri:

  $$[\text{H}^+] = C_{\text{asit}} \times \text{Tesir Değerliği}$$
  $$[\text{OH}^-] = C_{\text{baz}} \times \text{Tesir Değerliği}$$

Örnek Yaklaşım:

• $0{,}05\text{ M } \text{H}_2\text{SO}_4$ sulu çözeltisinde:

  $$\text{H}_2\text{SO}_{4(suda)} \longrightarrow 2\text{H}^+_{(suda)} + \text{SO}_4^{2-}_{(suda)}$$
  $$[\text{H}^+] = 2 \times 0{,}05 = 0{,}1\text{ M} = 10^{-1}\text{ M} \implies \mathbf{\text{pH} = 1}$$

3. Zayıf Asit ve Bazlarda Denge Hesaplamaları

Zayıf asit ($\text{HA}$) ve zayıf bazlar ($\text{B}$ veya $\text{NH}_3$) suda çok az iyonlaşır. Çözeltide moleküler çözünmüş kısım ile iyonlar arasında çift yönlü ($\rightleftharpoons$) dinamik bir denge oluşur.

A) Zayıf Asitlerde İyonlaşma Dengesi ($K_a$)

• Zayıf asitlerde $x$ değeri başlangıç derişimi $C_a$‘ya göre çok küçük olduğundan paydadaki $x$ ihmal edilir:

  $$K_a = \frac{[\text{H}^+] \cdot [\text{A}^-]}{[\text{HA}]} = \frac{x^2}{C_a – x} \approx \frac{x^2}{C_a}$$
  $$[\text{H}^+] = \sqrt{K_a \cdot C_a}$$

B) Zayıf Bazlarda İyonlaşma Dengesi ($K_b$)

4. İyonlaşma Yüzdesi ve Seyreltme Etkisi

• İyonlaşma Yüzdesi Formülü:

  $$\text{İyonlaşma Yüzdesi} = \frac{\text{İyonlaşan Miktar } (x)}{\text{Başlangıç Derişimi } (C)} \times 100$$

• Seyreltme (Su Ekleme) Etkisi:

  • Zayıf bir asit veya baz çözeltisine saf su eklendiğinde (hacim arttığında), Le Chatelier ilkesine göre denge iyon sayısının çok olduğu ürünler tarafına kayar.

  • Bu nedenle iyonlaşma yüzdesi artar.

  • Ancak toplam hacim arttığı için birim hacimdeki $[\text{H}^+]$ iyonu derişimi azalır, dolayısıyla asit çözeltisinin $\text{pH}$ değeri yükselir (nötrlüğe yaklaşır).

5. Karşılaştırma Tablosu

Çözümlü Sorular

Soru 1: Kuvvetli Asit ve Kuvvetli Baz Karışımı Olmayan Tekil Durumlar

$25\text{ }^\circ\text{C}$‘de hazırlanan:

a) $4 \times 10^{-3}\text{ M } \text{Ca(OH)}_2$ sulu çözeltisinin $\text{pH}$ değerini bulunuz.

b) $\text{pH} = 2$ olan $500\text{ mL } \text{HCl}$ çözeltisinde kaç mol $\text{HCl}$ çözünmüştür?

Çözüm:

• a) $\text{Ca(OH)}_2$ 2 değerlikli kuvvetli bazdır:

  $$\text{Ca(OH)}_{2(suda)} \longrightarrow \text{Ca}^{2+}_{(suda)} + 2\text{OH}^-_{(suda)}$$
  $$[\text{OH}^-] = 2 \times (4 \times 10^{-3}) = 8 \times 10^{-3}\text{ M}$$
  $$\text{pOH} = -\log(8 \times 10^{-3}) = 3 – \log 8 = 3 – 3\log 2 \approx 3 – 0{,}9 = 2{,}1$$
  $$\text{pH} = 14 – 2{,}1 = \mathbf{11{,}9}$$

• b) $\text{pH} = 2 \implies [\text{H}^+] = 10^{-2}\text{ M} = 0{,}01\text{ M}$

  $\text{HCl}$ tek değerlikli kuvvetli asit olduğundan $[\text{HCl}] = [\text{H}^+] = 0{,}01\text{ M}$‘dır.

  $$n = M \times V = 0{,}01\text{ mol/L} \times 0{,}5\text{ L} = \mathbf{5 \times 10^{-3}\text{ mol HCl}}$$

Soru 2: Zayıf Asit ve İyonlaşma Yüzdesi İlişkisi

$25\text{ }^\circ\text{C}$‘de $0{,}2\text{ M}$ formik asit ($\text{HCOOH}$) çözeltisinin iyonlaşma yüzdesi $\%1$ olarak ölçülmüştür.

Buna göre:

a) Çözeltinin $\text{pH}$ değerini hesaplayınız.

b) Formik asidin asitlik denge sabiti ($K_a$) değerini bulunuz.

Çözüm:

• a) İyonlaşan $\text{H}^+$ derişimini yüzde üzerinden bulalım:

  $$[\text{H}^+] = 0{,}2 \times \frac{1}{100} = 2 \times 10^{-3}\text{ M}$$
  $$\text{pH} = -\log(2 \times 10^{-3}) = 3 – \log 2 \approx 3 – 0{,}3 = \mathbf{2{,}7}$$

• b) İyonlaşma dengesini kuralım:

  $$\text{HCOOH}_{(suda)} \rightleftharpoons \text{H}^+_{(suda)} + \text{HCOO}^-_{(suda)}$$

  • Dengede $[\text{H}^+] = [\text{HCOO}^-] = 2 \times 10^{-3}\text{ M}$

  • Dengede $[\text{HCOOH}] = 0{,}2 – 0{,}002 \approx 0{,}2\text{ M}$ (ihmal edilir)

    $$K_a = \frac{[\text{H}^+] \cdot [\text{HCOO}^-]}{[\text{HCOOH}]} = \frac{(2 \times 10^{-3})^2}{0{,}2} = \frac{4 \times 10^{-6}}{2 \times 10^{-1}} = \mathbf{2 \times 10^{-5}}$$