BĠYOKĠMYA - HAZAR RGShazarrgs.net/egitim/biyokimya_02.pdf · Genellikle çözünmeolayı, çözücüile çözüneninbenzer yapıdaolmalarıile gerçekleĢir.Bu durum “benzer benzeri

BĠYOKĠMYA

DOÇ. DR. MEHMET KARACA

Çözünürlük, belli bir miktar çözünenin, belirli Ģartlaraltında, spesifik bir çözücü içinde çözünmesini tanımlar.Çözücü solvent olarak ve çözünen solut olarakadlandırılır ve SOLVENT + SOLUT birlikte çözeltiyioluĢtururlar.

Çözümlendirme iĢlemide çözücü su olduğu zamanHİDRASYON olarak adlandırılır. Suyun uzaklaĢtırlamsınaDEHĠDRASYON, katı maddelerin susuz olduğunubelirmek için is ANHĠDROUS kavramı kullanılmaktadır.

ÇÖZÜNÜRLÜK


Daha fazla çözünen alamayan çözeltiye, DOYMUġÇÖZELTĠ adı verilir.

Çözeltinin denge durumu etkileyen faktörler:1) Sıcaklık2) Çözücü içinde çözünebilecek maksimum çözünen

madde miktarına3) Çözücü ile çözünen arasındaki intermoleküler

kuvvetler4) Diğer maddelerin varlığı ve miktarları5) Basınç

DOYMUġ ÇÖZELTĠ


ÇÖZÜCÜ VE ÇÖZÜNENĠN DURUMLARI

ÇÖZEN

(SOLVENT)

ÇÖZÜLEN

(SOLUT)

ÖRNEK

SIVI SIVI “ALKOLLÜ SU”

SIVI KATI “TUZLU SU”

SIVI GAZ “AMONYAKLI SU”

KATI SIVI “GÜMÜŞLÜ-CİVA”

KATI KATI “BAKIRLI-ÇİNKO” (“Pirinç”)

KATI GAZ “PALLADYUMDA HİDROJEN”

GAZ GAZ “AZOTTA OKSİJEN”


Çözücü ve çözünenin birbiri içinde homojen olarakkarıĢması ile “çözünme” olayı gerçekleĢir.

Bir çözücünün bir maddeyi çözebilmesi için; çözücü ileçözünenin molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin,çözücü ve çözünenin kendi molekülleri arasındaki çekimkuvvetinden daha büyük olması gerekir.

ġeker, suda iyonlarına ayrıĢmadan moleküler haldeçözünür. Diğer taraftan NaCl tuzunun çözülmesindeiyonlarına ayrıĢma görülür.

ÇÖZÜNME


Genellikle çözünme olayı, çözücü ile çözünenin benzeryapıda olmaları ile gerçekleĢir. Bu durum “benzerbenzeri çözer “ Ģeklinde ifade edilebilir.

Suya göre polaritesi daha az olan kloroform, (CHCl3),suda çözünmez. Çünkü su molekülleri birbirlerini,kloroform moleküllerine göre daha fazla çekerler. Polarbir bileĢik, örneğin metanol, su molekülleri tarafındançekilerek suda çözünür.

Benzen gibi polar olmayan çoğu organik bileĢikler sudaçözünmezler.

ÇÖZÜNME


Ġyonik bileĢikler polar sıvılarda çok iyi çözünürler.

Çünkü polar çözücü molekülleri, bileĢikteki zıt yüklüiyonları iyon-dipol çekim kuvvetleri ile çekerek iyonunetrafını çözücü molekülleri ile sararlar.

Bu tür iyonlara "solvatize iyonlar" denir. Solvatize iyonlarsıvı faza geçerek çözünme olayını sağlarlar. Çözücüolarak su kullanılırsa, çözücü ile sarılmıĢ iyonlara"hidratize iyonlar" denir.

SOLVATĠZE ĠYONLAR


Çözeltilerdeki moleküllerin bazılarının sıvı yüzeyindenayrılarak gaz haline geçmesi "buharlaĢma" olaraktanımlanır. “Bitki ve toprak yüzeyindeki buharlaĢma”Buhar halindeki moleküllerin bazılarının tekrar sıvıyadönmeleri olay da "yoğunlaĢma“ olarak bilinir.Buharlaşma hızı ile yoğunlaşma hızının birbirine eşit olduğubuharın basıncına o sıvının o sıcaklıktaki buhar basıncıdenir.Sıvının buhar basıncının, dıĢbasınca eĢit olduğusıcaklığa, o maddenin "kaynama noktası" denir.

Suyun 100°C de dinamik denge halinde iken buhar basıncı760 mm Hg dır, eğer atmosfer basıncı da 760 mm Hg isekaynama olayı gözlenir.

BUHARLAġMA -YOĞUNLAġMA - KAYNAMA


Çözeltilerin buhar basınçları ile, konsantrasyonu arasındakibağıntı ilk kez François-Marie Raoult tarafındanaraştırılmıştır ve bu bağıntı "Raoult Yasası" olarakbilinmektedir.Raoult Yasasına göre, bir çözeltinin buhar basıncı,çözücünün saf haldeki buhar basıncı ile onun molkesrinin çarpımına eĢittir.

Raoult Yasası ve Tarım

SADECE ÇÖZÜCÜ ÇÖZÜCÜ + ÇÖZÜNEN

BUHAR BASINCI BUHAR BASINCI



ÇÖZELTĠLERĠN KOLĠGATĠF ÖZELLĠKLERĠ

Koligatif özellikler çözeltideki çözünen parçacıklarınınsayısına bağlı olan özelliklerdir.

Çözeltide bulunan çözünen parçacıkları (atomlar, iyonlar,moleküller) çözeltinin buhar basıncının, saf çözücüye göredaha düşük olmasına neden olurlar.

Çünkü çözünen parçacıkları; çözeltinin yüzeyinden daha azsayıda çözücü moleküllerinin ayrılmasına sebep olurlar.

Buna karĢın sıvıya dönen buhar moleküllerinin sayısıdeğiĢmez.

Konsantre çözeltiler, saf çözücüden daha yavaşbuharlaşırlar. Buhar basıncının azalması, koligatifözelliğe bir örnektir.

Bir çözünen etkisi ile buhar basıncı düĢürülen birçözeltinin, buhar basıncını atmosferik basınca eĢityapabilmek için daha yüksek sıcaklığa gereksinimivardır.

Bu etki çözeltilerde kaynama noktası yükselmesiĢeklinde ortaya çıkar.



Ozmotik basınç da diğer bir koligatif özelliktir.

Ozmoz olayı, çözünen parçacıklarının geçemediği yarıgeçirgen bir zardan çözücü moleküllerinin difüzyonudur.

Yarı geçirgen zarın iki tarafında farklı konsantrasyonluçözeltiler yer aldığında, çözücü daha seyreltik çözeltiden(daha fazla çözücü içerir) daha derişik çözeltiye (daha azçözücü içerir) hareket eder.

Ozmoz olayı, derişik çözelti yeteri kadar seyreltik olanakadar diğer bir deyişle, çözücü molekülleri zardan zıtyönlerde eşit hızda geçişleri sağlanana kadar devam eder.



Ozmotik basınç ozmoz sırasında daha konsantreçözeltiden, çözücü akıĢını durdurmak için gerekenbasınçtır.

Ozmotik basınç da sadece çözünenin parçacıklarınınsayısına (sabit sıcaklıkta, hacimde) bağlı olup koligatif birözelliktir.

Ozmotik basınç canlı sistemlerde çok önemlidir. İnsanplazmasının 37 °C'de 7.65 atmosferlik bir basıncı olduğubulunmuştur.

Bitki köklerinde ise 50 atm veya daha fazla olabilmektedir.


Ozmotik basınç

İZOTONİK ORTAM: hücreninsitoplazmik konsantrasyonu dışortamla aynıdır, hücre içi ile dışortam konsantrasyon dengesisağlanmış olup osmozgerçekleşmez.

HİPERTONİK ORTAM: Hücresitoplazmik konsantrasyonundandaha yüksek bir ortamakonulduğunda, hücre içindenortama su geçer, osmozgerçekleşir, su kaybından dolayıhücrelerin hacimleri küçülür vebüzülürler.


HİPOTONİK ORTAM: hücresitoplazmik konsantrasyonundandaha düşük bir ortamakonulduğunda, ortamdan hücreiçine su geçişi gerçekleşir, birbaşka deyişle osmoz gerçekleşir.Bu durum bitki hücrelerinde turgoryaratır.Plazmoliz (Plasmolysis): Hücreninsuyunun hücre dışına çıkması ilesu kaybı olup plazmoliz birozmotik durumdur.


Çözünürlük dengesine ve dolayısıyla çözünürlüğe etkieden bu faktörler

1) ortak iyon etkisi, 2) yabancı iyon etkisi, 3) hidrojeniyon-deriĢiminin etkisi (pH), 4) kompleksleĢmenin etkisiĢeklinde sıralanabilir.

1- Ortak Ġyon Etkisi: Az çözünen iyonik bir bileşiğinçözeltisine bu bileşik ile ortak iyona (anyon veya katyon)sahip başka bir tuz katılırsa, ortak iyon çözünürlüğüazaltıcı yönde etki eder.

ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKĠ EDEN FAKTÖRLER


2- Yabancı Ġyon Etkisi: Çözünürlük dengesinde yeralmayan iyonlar "yabancı iyonlar" veya "ortak olmayaniyonlar" olarak bilinirler. Örneğin AgCl'ün doygunçözeltisine katılan KNO3, NaNO3 gibi elektrolitleriniyonları yabancı iyon durumundadırlar. Bu iyonlarçözeltinin toplam iyon deriĢimini artırırlar. Yabancı iyonlarile toplam deriĢim arttığında, iyonlar arası çekimlerönemli duruma gelir.

Yabancı iyonlar az çözünen bileĢenin çözünürlüğünüartırırlar.

Bu nedenle çöktürme iĢlemlerinde yabancı iyonlardankaçınmak gerekir.


3- Hidrojen Ġyonu DeriĢiminin Etkisi (pH Etkisi): Azçözünen bir bileşiğin iyonları asidik veya bazik özellikte ise,çözeltinin hidrojen iyonu deriĢiminin değiĢimi,çözünürlük dengesinin değiĢmesine neden olur, bazikanyon veren bileĢiklerin çözünürlüğünü artırmak hattatamamen çözmek için hidrojen iyonu deriĢimini artırmakgerekir.


4-KompleksleĢmenin Etkisi: Kompleks iyon oluĢumu,suda çözünmeyen bazı bileĢikleri suda çözünür halegetirir. Diğer bir deyişle az çözünen bir bileĢiğiniyonlarından biri çözeltiye katılan diğer bileĢiklerlekompleksleĢebiliyorsa çözünürlük artar.

5. Sıcaklık, 6. Basınç, 7. Enzimler (Biyomoleküllerinparçalanmasında).


Çözünme olayı ile çözeltide yüklü iyonik parçacıklar veyayüksüz moleküler parçacıklar oluşabilir. Bazı maddelersuda iyonlarına ayrışmadan, moleküler yapısını koruyarakçözünebilir.

Örneğin aseton (CH3COCH3) suda yüklü parçacıklaraayrışmaz.

Bu şekilde çözeltisinde yüklü parçacıklar bulunmayan birçözeltinin elektriği iletmesi beklenemez. Bu tür elektriğiiletmeyen çözeltiler oluşturan çözünen maddeler "elektrolitolmayanlar" olarak adlandırılırlar.

ELEKTROLĠTLER


Çözünen madde, sodyum klorür gibi iyonik bir bileşik isesuda artı ve eksi NaCl (k) + su Na+ (suda) + Cl- (suda)yüklü iyonik parçacıklar oluştururlar.

Bu şekilde çözeltide (+) ve (-) yüklü parçacıklar oluşturarakçözeltisinin elektriği iletmesini sağlayan maddeler"elektrolitler" olarak adlandırılırlar



Kuvvetli bir elektrolit, çözücü içerisinde çözünerektamamen iyonlarına ayrıĢır. Örneğin hidroklorik asitsuda çözündüğünde,

HCl(g) + su H+ (suda) + Cl- (suda) tamamen iyonlarınaayrıĢır ve çözeltisi elektriği iyi iletir.

Zayıf bir elektrolit ise çözeltide kısmen iyonlarına ayrıĢır.Örneğin asetik asit, CH3COOH, moleküllerinin büyük birkısmı (%98.7) iyonlarına ayrıĢmadan çözeltide kalabilir.

CH3COOH (s) + Su CH3 COO-(suda) + H+ (suda)


Asetik asit gibi suda çözünerek az miktarda (%1.3) iyonlarverebilen zayıf elektrolitler elektriği pek iyi iletmezler.

Kuvvetli elektrolitlere; Nitrik asit (HNO3), Hidroklorik asit(HCl), sodyum hidroksil (NaOH), potasyum hidroksil(KOH), kalsiyum hidroksil (Ca(OH)2), sodyum klorür(NaCl) gibi maddeler,

Zayıf elektrolitlere ise; karbonik asit (H2CO3), fosforik asit(H3PO4), hidrojen sülfür (H2S), asetik asit (CH3COOH),civa klorür (HgCl2), hidrojen siyanür (HCN), amonyak(NH3) gibi maddeler örnek olarak verilebilir.


KUVVETLİ VE ZAYIF ELEKTROLİTLER

Kimyasal hesaplamalarda bileşiğin en küçük birimi bazolarak alınır. Bir bileşiğin tüm özelliklerini taşıyan en küçükbirimine kovalent bileşiklerde, "molekül", iyonik bileşiklerdeise "formül birim" denir.

Temel birim ağırlık; molekül ağırlığı, formül ağırlığı ve atomağırlığı alınır. Bir molekül veya formül ağırlığı içerdikleri atomveya iyonların ağırlıklarının toplamına eşittir.

BASĠT HESAPLAMALAR


Tek molekül veya tek formül ağırlığını bulmak içinlaboratuvarda kullanılan hassas teraziler yetersizkalmaktadır. Çünkü laboratuvarda kullanılan hassasterazilerin ölçebileceği en küçük birim miligramdüzeyindedir.Mol, herhangi bir maddenin Avagadro sayısı kadar birim6.02x1023 sayısı miktarıdır.



MolariteMolarite, bir litre (1000 ml) çözeltide çözünenin molsayısıdır.

Molarite M; çözünenin mol sayısı n ve çözeltinin hacmi V,olmak üzere,


Mol Kesri

Çözeltideki bir bileĢenin mol sayısının, toplam molsayısına oranı, o bileĢenin mol kesri olarak tanımlanır veX ile gösterilir.


Eklivalen ağırlık sayısı; çözünenin ağırlığının ekivalenağırlığına bölünmesiyle bulunur.Ekivalen ağırlık ise maddenin gireceği reaksiyondakiiĢlevine göre değiĢir.

NötralleĢme reaksiyonlarında; ekivalen ağırlık, formülağırlığının asitlerde aktarılan H+ iyonu sayısına,bazlarda aktarılan OH- iyonu sayısına bölünmesiylebulunur.


Yükseltgenme-indirgenme reaksiyonlarında ise ekivalenağırlık, formül ağırlığının reaksiyonda aktarılan elektronsayısına bölünmesiyle bulunur.

Tuz oluĢturan reaksiyonlarda ekivalen ağırlık, formülağırlığının tuzun bir cins iyonunun toplam yük sayısınabölünmesiyle bulunur.

Yükseltgenme-indirgenme reaksiyonlarında ise ekivalenağırlık, formül ağırlığının reaksiyonda aktarılan elektronsayısına bölünmesiyle bulunur.

Tuz oluĢturan reaksiyonlarda ekivalen ağırlık, formülağırlığının tuzun bir cins iyonunun toplam yük sayısınabölünmesiyle bulunur.


Normalite bir litre çözeltide çözünenin ekivalen (veyaeĢdeğer) ağırlık sayısıdır. Normalite, "N"; çözüneninekivalen ağırlık sayısı "ek" ve çözeltinin hacmi "V",olmak üzere


Normalite

HCl, HNO3, CH3 COOH gibi tek H+ iyonu içeren asitlerleNaOH, KOH gibi tek OH- iyonu içeren bazlarda, ekivalenağırlık formül ağırlığına eĢittir.

NaCl, AgNO3 gibi tuzlarda ekivalen ağırlık formül ağırlığınaeĢittir. BaCl2, MgSO4 gibi tuzlarda ise, ekivalen ağırlıkformül ağırlığının yarısına eĢittir.


Molalite, 1 kg (veya 1000 g) çözücüde (çözeltide değil)çözünenin mol sayısıdır. Molalite veya molal deriĢim,"m" ile gösterilir . Örneğin 5.0 molal NaCl çözeltisidemek, 1 kg suda 5.0 mol NaCl bulunuyor demektir.


Molalite

Ağırlık-hacim yüzdesi esasına göre verilen yüzdeçözeltiler: 100 hacim birimi çözeltide kaç ağırlık birimiçözünen olduğunu gösterir. Örneğin %20'lik NaCl çözeltisidemek 100 hacim birimi çözeltide 20 ağırlık birimi NaClvar demektir. Böyle bir çözelti 20 g NaCl tarılarak hacimsu ile 100 mL’tamamlanır.

Burada örneğin gram cinsinden bir solut, mL hacimcinsinden bir sıvıda çözülmüĢtür:

Gösterimi “%” agırlık/hacim veya “% (w/v)” Ģeklindedir

Yüzde DeriĢim veyaYüzde Konsantrasyon


Hacim esasına göre verilen yüzde çözeltiler: 100 Hacimbirimi (mL, L, m3, vb. olabilir) çözeltide kaç hacim birimiçözünen olduğunu gösterir.

Örneğin 30 mL hacmindeki alkole, 70 mL su eklenecekĢekilde final hacimin 100 mL tamamlanması ile %30'lukbir alkol çözeltisi hazırlanmıĢ olur.

Gösterimi “% (h/h)” veya “% (v/v)”


Ağırlık esasına göre verilen yüzde çözeltiler: 100 Ağırlıkbirimi çözeltide kaç ağırlık birimi çözünen olduğunugösterir.

Gösterimi % Ağırlık/Ağırlık, % g/g, %w/w


Çözeltiler genellikle konsantrasyonu bilinen stokçözeltilerinden hazırlanır. Bazı durumlarda seriselseyreltmeler yapılarak çok seyreltik çözeltiler hazırlanır.

Çözeltilerin Seyreltilmesi


Seyreltme hesapları, stok çözeltiden alınan çözünen molsayısı ile seyreltik çözeltideki çözünenin mol sayısınınaynı olması esasına dayanır ve : (stok derişimi) (stokhacmi) = (istenen derişim) (istenen hacim) şeklinde ifadeedilebilir. Burada eşitliğin her iki tarafında derişim ve hacimbirimlerinin aynı olmasına dikkat edilmelidir.

Çoğu derişimler molarite ve normalite ile ifade edildiğindenkısaca M1V1 = M2V2 veya N1V1 = N2V2, şeklindeyazılabilir.

N1, M1, V1 normalite, molarite ve hacmin ilk değerleri,N2, M2, V2 ise normalite, molarite ve hacmin sondeğerleridir.


STOK SOLÜSYONLAR

Bazen çok hassas analizlerde derişimler o kadar küçük olurki derişim birimi olarak "ppm“ veya "ppb" kullanılır.ppm, milyonda parça anlamında (ppm, Ġngilizce partsper million v kelimelerinin kısaltılmış şekli) bir derişimbirimidir

Çok küçük derişimler için diğer bir derişim birimi ppb(Ġngilizce parts per billion kelimelerinin kısaltılmışı)kullanılır. Milyarda parça anlamına gelen ppb için litreçözücüde çözünen miktarı mikrogram cinsinden ifade edilir.


ppm & ppb

Bir kimyasal reaksiyon, "kimyasal değiĢme süreci"olarak tanımlanabilir.

Kimyasal değiĢmeler, maddenin özelliklerinin vebileĢiminin değiĢmesine neden olan değiĢmelerdir.

Kimyasal dönüĢüme uğrayacak reaktantlar kısaca“tanecik" olarak adlandırdığımız atomlar, iyonlar veyamoleküllerden oluĢurlar.

Maddeleri oluĢturan tanecikler sürekli harekethalindedirler. Bu hareketlilik maddenin katı, sıvı ya dagaz halinde oluĢuna bağlı olduğu gibi, sıcaklığa dabağlıdır.

KĠMYASAL REAKSĠYONLAR


Ġki (veya daha fazla) madde belirli bir ortamdakarıĢtırıldığında bunları oluĢturan tanecikler birbiriyleçarpıĢacaktır. ĠĢte bu çarpıĢmaların bir kısmı mevcutbağların kırılarak yeni bağlar oluĢmasını ve böylecedeğiĢik maddelerin meydana gelmesini sağlayacaklardır.

iki atom arasında bir reaksiyonun gerçekleĢmesi bunlaraait değerlik orbitallerinin etkileĢmesi koĢuluna bağlıdır.Bu nedenle de bir reaksiyon oluĢabilmesi için bu ikiatomun değerlik orbitallerinin etkileĢmesine elverecekkadar birbirlerine yaklaĢmaları gerekir.


Böylesi bir yaklaĢma da ancak, iki ayrı atoma ait ikiçekirdeği çevreleyen elektronların arasındaki itmekuvvetlerini yenecek düzeyde enerjiye sahip birçarpıĢma ile mümkündür.

Böyle bir çarpıĢma için gerekli enerji miktarına da"aktivasyon enerjisi (Ea) "denir.


Aktif komplekste atomlar arasında, ürünleri meydanagetirecek yeni bağlar oluşmaya başlamış iken, eski bağlarzayıflamıĢ durumdadır.


Ekzotermik reaksiyonlar kimyasal dönüĢüm sonucundaçevreye enerji salan reaksiyonlardır ve bureaksiyonlarda ürünlerin potansiyel enerjisireaktantlarınkinden daha düĢük bir düzeye ine


EKZOTERMĠK & ENDOTERMĠKREAKSĠYONLAR

Yürütülebilmesi için belirli bir enerjinin verilmesinigerektiren reaksiyonlara "endotermik reaksiyonlar" denirve bu reaksiyonlarda ürünlerin potansiyel enerjisireaktantlarınkinden daha yüksektir. Endotermikreaksiyonlarda da, reaksiyonun baĢlatılabilmesi için enazından aktivasyon enerjisi engelini aĢmaya yetecekkadar bir enerjinin verilmesi ön koĢuldur.

Endotermik Reaksiyonlar


Bir endotermik reaksiyon olan fotosentez ve potansiyelenerji diyagramı.


1-Reaktantların Yapısı: Kimyasal değişme boyuncagerçekleşecek bağ kırılma ve oluşmalarının hızı, bu bağlarınve bunların oluşturduğu moleküllerin yapısına göre değişir.Karbohidrat veya lipit

2-Reaktantların Konsantrasyonu: Reaksiyon ortamındadaha çok sayıda reaktant taneciği bulunması, daha fazlasayıda çarpışmanın gerçekleşmesine neden olur.

3-Katı Reaktantın Yüzey Alanı: Katı haldeki bir reaktantınyüzey alanı ne ölçüde büyük olursa, reaksiyon da oölçüde hızlı gerçekleĢir.

REAKSĠYON HIZINI ETKĠLEYEN FAKTÖRLER


REAKSĠYON HIZINI ETKĠLEYEN FAKTÖRLER


4-SıcaklıkReaktantların sıcaklığını yükseltmek, taneciklerin kinetikenerjilerini ve dolayısıyla hızlarını artırır. Bu ise hemreaksiyona neden olabilecek (etkin) çarpıĢma sayısınıartırır, hem de çarpışan taneciklere aktivasyon enerjisiengelini aĢmaya yetecek kadar enerji kazandırır.

5- Katalizörler: Kendileri tüketilmediği haldereaksiyonların hızlanmasını sağlayan bu tür maddelere"katalizör" adı verilir. katalizörler bir reaksiyonuaktivasyon enerjisini düĢürerek hızlandırırlar.


Documents

BĠYOKĠMYA - HAZAR RGShazarrgs.net/egitim/biyokimya_02.pdf · Genellikle çözünmeolayı, çözücüile çözüneninbenzer yapıdaolmalarıile gerçekleĢir.Bu durum “benzer benzeri