Koligatif özellikler

Prof.Dr. İbrahim USLU

Koligatif Özellikler



Kısmı Molar Kavramı


Gibbs serbest enerjisi ve Kimyasal Potansiyel

•


Gibbs Serbest Enerjisi

• Kimyasal potansiyel yada kısmı molar Gibbs Serbest Enerjisi


Denge durumunda türlerin kimyasal

potansiyeli sistemin her yerinde aynıdır


tek bileşeni ancak iki kısmı olan bir sistem

• Tuzlu suya yerleştirilmiş bir canlı hücresinde hücre içindeki

su ile hücre dışındaki tuzlu suyu ele alalım.


tek bileşeni ancak iki kısmı olan bir sistem

• O halde

• Kendiliğinden geçiş için Gibbs serbest enerjisi sıfırdan küçük

yada entropinin sıfırdan büyük olması şartını hatırlayalım.


B’den a’ya geçiş ve Denge durumu



Tuzlu su içinde canlı



Saf (tek-bileşenli) bir ideal gazın kimyasal

potansiyeli



Çözeltilerin Koligatif Özellikleri

• Koligatif özellikler, sadece çözeltideki çözünen

parçacıklarının sayısına bağlıdır.

• Çözeltide bulunan çözünen parçacıkları (atomlar, iyonlar,

moleküller) çözeltinin buhar basıncının, saf çözücüye göre

daha düşük olmasına neden olurlar.

• Çünkü çözünen parçacıkları; çözeltinin yüzeyinden daha az

sayıda çözücü moleküllerinin ayrılmasına sebep olurlar.

• Buna karşın sıvıya dönen buhar moleküllerinin sayısı

değişmez.

• Bu nedenle derişik çözeltiler, saf çözücüden daha yavaş

buharlaşırlar.

• Buhar basıncının azalması, koligatif özelliğe bir örnektir.


Buhar basıncının düşmesi

• Buhar basıncının düşmesi çözeltide aşağıdaki olaylara

sebep olur .

• Donma noktasının düşmesi (Kriyoskopi )

• Kaynama noktasının yükselmesi ( Ebuliyoskopi )

• Ozmoz olayı


Kaynama noktasının yükselmesi

(Ebuliyoskopi )



Eğer çözünen miktarı çok küçükse


Ebuliyoskopi sabiti


Ebuliyoskopi sabiti


Kaynama noktası yükselmesi

• Bir çözünen etkisi ile buhar basıncı düşürülen bir çözeltinin,

buhar basıncını atmosferik basınca eşit yapabilmek için daha

yüksek sıcaklığa gereksinimi vardır.

• Bu etki çözeltilerde kaynama noktası yükselmesi şeklinde

ortaya çıkar.

• Koligatif bir özellik olan kaynama noktası yükselmesi,

• şeklinde ifade edilir. ΔTb, kaynama sıcaklığındaki değişme;

"m", molalite, "Kb" molal kaynama noktası yükselmesi sabiti

olup çözücünün bir özelliğidir.

• Su için Kb değeri 0,512 (°C) (kgH2O) / mol olarak verilir.


• 1,0 Molal şekerli-su çözeltisinin bir atmosferdeki kaynama

noktası sıcaklığını bulunuz.

Kaynama noktası yükselmesi-Örnek


Donma noktası Alçalması (kriyoskopi)


Donma noktası alçalması

• Donma noktası alçalmasını hesaplamak için, kaynama

noktası yükselmesini hesaplamakta

• kullanılan eşitliğe benzer bir eşitlik

• ΔTf= Kfm

• yazılabilir.

• Burada "ΔTf", donma sıcaklığındaki değişme; "m",

molalite; "Kf", molal donma noktası alçalması sabitidir.

• Kb gibi Kf de çözücünün bir özelliğidir.

• Su için Kf değeri 1,86 (oC) (kg H2O)/mol olarak verilir.

• ( Kf 'deki mol, çözünenin molüdür.)


Örnek

• 1 molal şeker çözeltisinin bir atmosferdeki donma noktası

sıcaklığını bulunuz.


Ters Ozmoz Olayına bir Örnek

• Tatlı sularda yaşayan amip, paramesyum, öğlena gibi bir

hücreli canlılar yoğunluk farkından dolayı hücre içerisine

giren fazla suyu kontraktil kofulları ile pompalayarak aktif

şekilde dışarı atarlar.


Buhar Basıncı Azalması


Çözeltinin Yüzeyinde Çözücü molekülleri

• Çözünen tanecikleri çözeltinin yüzeyinde, birim yüzeye

düşen çözücü moleküllerin sayısını azaltır.

• Bu nedenle çözücü moleküllerinin buhar haline geçmesi

zorlaşır ve saf çözücüye göre daha az buhar bulunur.

• Bu durum da çözeltinin buhar basıncının düşmesine neden

olur.


Çözeltilerde Buhar Basıncı Azalması


Kaynama Noktası Yükselmesi


Çözeltilerde Kaynama Noktası Yükselmesi


Çözücünün Donma Noktası Alçalması

• Na+ ve CI- iyonlarınca zengin

olan deniz suyu saf sudan 1°C

daha düşük sıcaklıkta donar.

• Kışları soğuk olan

bölgelerde, yollara tuz serpilince

donma gecikir.


Erime Noktası Alçalması


Cözücünün Donma noktası Alçalması


Etilen glikolun donma ve kaynama

noktalarına etkisi

Saf Su50/50

C2H6OH2/H2O

70/30

C2H6O2/H2O

Donma noktası 0°C -37°C -55°C

Kaynama

noktası100°C 106°C 113°C

Otomobillerde en çok kullanılan antifriz etilen glikoldür, C2H4(OH)2.

Otomobilin soğutma sistemine, hava koşullarına bakılmaksızın

etilen glikol-su konması yararlıdır.

Etilen glikol kışın donmayı önlediği gibi, yazın da kaynamayı

geciktirerek otomobil motorunu korur.


Elektrolit Olmayan Bir Çözelti için Donma

Noktası Alçalması

• Donma noktası alçalması, ΔTf = kf x molalite dir

• kf sabiti çözücünün donma noktası sabitidir.

• kf = K.kg.mol-1

• kf herbir çözücü için farklıdır ve deneysel olarak bulunur.


Elektrolit çözeltilerinde i faktörü

• Elektrolit çözeltilerinde örneğin, sodyum klorür çözünüp Na+ ve CI- iyonları verince toplam çözünen molalitesi NaCl formül birimi cinsinden olan molalitenin iki katıdır.

• Böyle çözeltilerde:

• ΔTf = i · kf · molalite olarak yazılabilir. kf su için 1.858 K·kg/mol dur.

• Burada i, van't Hoff faktörü olarak bilinir ve deneysel olarak bulunur.

• CaCl2 için i = 3'tür.

• i = 1 şekerin suda .

• i = 2 NaCl’in suda.


HCl Çözeltisinde i faktörü

• Seyreltik ve elektrolit olmayan çözeltiler için i = 1' dir.

• seyreltik HCl çözeltisinin toluendeki i faktörü 1, suda ise 2'dir.

• Bu değerler HCI'in toluende veya benzende moleküler

halinde çözündüğünü, ama suda iyonlaştığını gösterir. Suda

% 5 iyonlaşan zayıf asitin i faktörü (0,05 x 2) + 0,95 = 1,05

dir.

• Çünkü iyonlaşmış moleküller iki iyon oluştururlar.


Kaynama noktasındaki yükselme ya da

düşme

• Kaynama noktasındaki yükselme ya da düşme, çözeltinin

birim hacmindeki çözünmüş taneciklerin sayısı ile orantılıdır

1.0 M NaCl çözeltisi, 101 oC de kaynarSaf Su 100 oC de kaynar


Uçaklar için Buzlanma Önleyicisi

Propilen Glikol, CH3CHOHCH2OH uçaklar için tipik buzlanma önleyicisidir. Su

ile seyreltilir. Yüksek basınçta ve sıcak iken püskürtülerek uygulanır.


Limon ve narenciye yetiştiricileri donma olayları ile karşılaşırlar.

Sıcaklığın 0ºC altına düşmesi haline önlem almaları gerekir.

Meyve suyunda çözünmüş maddeler donma noktasını 1 ya da 2ºC

düşürmesi için yeterlidir.

Üreticiler limonu portakaldan daha çok korumaları gereklidir. Çünkü portakalda

çözünen madde (şeker) derişimi limondan yüksektir.

Limon - Portakal


Bitkilerde Donmanın Önlenmesi

• Çözünmüş olan madde miktarı ile suyun donma derecesi

düşer.

• O halde soğuk bölgelerde bitkilerin hücreleri donmamak için

birim hacimde olan su miktarını azaltmaları gerekir.

• Hücre özellikle çok soğuk günlerde (-40 C) zarar görmemek

için içindeki suyu hücreler arası boşluğa çıkarıyor.

• Hücreler arası suyun donmasında hücre zarar görmüyor ve

patlamıyor ancak donan hücreler arası boşluk esneme

kabiliyetiyle bir miktar genişleyebiliyor.

• Bahar mevsimi geldiğinde hücreler arasında donmuş olan su

geri alınıyor. Böylece hücre donmadan bir kış geçirmiş

oluyor.


Kutup otunda antifriz geni

• Hurriyet (11 Nisan 2006)

Avustralyalı bilim adamları Güney Kutbu’ndaki otlarda "antifriz geni"

buldu. Gen, Antarktika’da bitkilerin eksi 30 derece sıcaklıkta donmadan

yaşayabilmelerine olanak sağlıyor. Gen sayesinde her yıl don yüzünden

milyonlarca dolar değerinde tahıl kaybının önlenebileceği belirtildi.

Victoria Eyaleti La Trobe Üniversitesi’nden Prof. G.Spangenberg, "Bu

gen Antarktik Hairgrass adı verilen bölgedeki çimlerde bulundu. Buz

kristallerinin büyümesini önleyen ikiye katlanmış bir protein sınıfından.

Buz kristallerinin bitkiye zarar vermesini engelliyor" dedi. Bilim adamları

antifriz genini Avustralya’da bir başka bitkiye aşıladılar ve aynı davranışı

bu bitkide de gözlediler. Prof. Spangenberg, "Genin nasıl çalıştığını

anladık ve bu bilgiyi tarım geliştirmekte kullanabiliriz" dedi.


Donma Noktası Alçalması ve Saflık

• Kimyacılar donma noktası alçalmasını

kullanarak, katı bileşiğin saflığını

kontrol ederler.

• Çünkü safsızlıkların varlığında erime

noktası beklenen değerden daha

düşüktür.

Erime noktası

ölçüm cihazı


Çözünürlüğe Etki Eden Etmenler (Tekrar)

• Çözücü ve çözünenin Türü:

• Çözünürlük, çözücü ve çözünenin türüne bağlıdır. Örneğin yemek tuzu suda çözünürken, naftalin suda çözünmez, alkolde çözünebilir.

• Sıcaklık:

• Maddelerin çözünürlükleri sıcaklıkla değişir. Genellikle katıların çözünürlüğü, birkaç istisna dışında sıcaklıkla artar. Sıcaklığın yükseltilmesi çözünme hızını artırır. Aynı zamanda çözünürlüğü de etkiler.

• Tüm gazların çözünürlükleri sıcaklık artışıyla azalır.

• Basınç:

• Katıların sudaki çözünürlüğüne basıncın etkisi ihmal edilecek kadar azdır. Gazlarda ise çözünürlük, basınçtan çok etkilenir. Gazın sıvıyla tepkime vermediği, basıncın düşük, çözeltinin seyreltik olduğu durumlarda; sabit sıcaklıkta bir gazın çözünürlüğü, gazın kısmi basıncı ile doğru orantılıdır.


Çözünme Hızına Etki eden faktörler

• Katının Sıvıya Değme Yüzeyi:

• Çözünen maddenin toz haline getirilmesi, çözünen maddenin çözücüye değen yüzeyini artıracağından çözünmeye hızlandırır. Ancak birim miktardaki çözen madde içinde, daha fazla çözünmeyi sağlamaz. Yani çözünürlük artmaz. Örneğin toz şeker, kesme şekere göre daha hızlı çözünür. Ancak belirli sıcaklıktaki belirli miktarda suda çözebileceğimiz şeker miktarı sabittir.


Karıştırmak ve çözünme hızı

• Karıştırmak, çözünme hızını artırır.

• Ancak doymuş bir çözeltiyi ne kadar karıştırırsak, karıştıralım, daha çok çözünmeyi sağlayamayız.

• Yani karıştırmak çözünürlüğü artırmaz.


Yabancı Maddelerin Etkisi :

• Az çözünen bir bileşiğin çözeltisinde, çözünen maddelerin

iyonlarından başka iyonların varlığı da tuzun çözünürlük

dengesine etki eder.

• Örneğin, Ca(OH)2 az çözünen bir maddedir.

• Ca(OH)2(k) Ca2+(suda) + 2OH-(suda)


Ortak İyon Etkisi :

• Saf suda az çözünen bir katı madde, yapısındaki iyonlardan

birini içeren bir başka çözelti içerisinde, saf sudaki çözünme

miktarından daha az çözünür.

• Bu duruma “Ortak iyon etkisi” denir.


• Örneğin, AgBr tuzu suda az çözünür. Çözündüğü miktara

bağlı olarak da çözeltiye Ag+ ve Br- iyonlarını verir.

• Eğer, KBr tuzu içeren bir çözelti içerisine AgBr tuzu atılır ve

çözünmesi istenirse, AgBr, saf sudakinden daha az Ag+ ve

Br- iyonlarını verecektir.

• Bunun başlıca nedeni, çözücü moleküllerinin daha önceden

doyurulmuş olması ve az çözünen tuzun kristal örgüsünü

kırmaya yetecek serbest moleküllerin az olması ve enerjinin

de azalmasıdır.


Yarı Geçirgen Zar

• Bazı taneciklerin geçişine izin verirken, diğerlerinin geçişine

izin vermeyen yapılara yarı geçirgen zar denir.

• Saf çözücü ve çözelti arasına, sadece çözücü moleküllerinin

geçmesine izin veren bir yarı geçirgen zar yerleştirilirse,

çözücü derişiminin yüksek olduğu saf çözücüden çözelti

tarafına çözücü geçerek, çözelti tarafında sıvı seviyesi

yükselecek ve çözelti seyrelecektir.


Osmoz• Maddeler derişimleri

büyük olan yerden küçük

olan yere doğru

kendiliğinden geçme

eğilimimdedir ve bu olaya

osmoz denir.

• Aslında, çözücü

moleküllerinin geçişi her

iki yönde de gerçekleşir.


Osmotik Basınç

• Çözelti seviyesinin

yükselmesiyle yükselen sıvının

yaptığı hidrostatik basınçtan

dolayı sağ tarafa geçiş hızı

azalırken sol tarafa geçiş hızı

artar ve sonuçta her iki hız da

birbirine eşit olduğunda dinamik

bir denge kurulur.

• Dinamik dengenin kurulduğu

anda sıvı seviyeleri sabit kalır ve

yükselen çözeltinin yaptığı

hidrostatik basınca osmotik

basınç denir


Osmoz ve Yaşayan Canlılar, İnsan

• Kırmızı kan hücrelerimizi ele alalım. Eğer kırmızı kan hücrelerini

saf suya koyarsak, içlerine osmoz yoluyla su girer, hücreler

genişler ve sonunda çatlar.

• Hücrelerin içindeki sıvının osmotik basıncı NaCl (aq)’un %0,92

(kütle/hacım) lik çözeltisinin yaptığı basınca eşittir.

• Eğer hücreleri %0,92 lik bir NaCI ( aq) sulu çözeltisi içine

koyarsak, hücre çeperinden içe doğru net bir su geçişi

olmayacak ve hücreler sabit kalacaktır.


Saksıya Tuzlu Su Dökünce


İzotonik ve Hipertonik, Hipotonik Çözeltiler

• Hücre, yoğunluğu az olan bir sıvı içerisine (hipotonik)

konursa şişer ve sonunda patlar, buna "Hemoliz" denir

(genellikle alyuvarlarda hemin hücre dışına çıkmasında

kullanılır);

• yoğunluğu fazla bir sıvı içerisine konursa, su kaybederek

büzülür,

• Vücut sıvısı ile aynı osmotik basınca sahip bir çözeltiye

izotonik çözelti denir.


İzotonik Çözelti


Hastaya Beslenme Amacıyla Verilen Su

• Bir hastaya, besleme ya da vücuduna su sağlama amacıyla,

damardan verilecek sıvının kan ile izotonik olması gerekir.

• İzotonik olması için verilen sıvının osmotik basıncı %0,92

(kütle/hacım) luk NaCl çözeltisinin osmotik basıncına eşit

olmalıdır.


Hipotonik çözeltiler

• NaCl derişimi %0,92 den az ise su geçişi dışarıdan hücre

içine doğru olur ve bu tür çözeltilere hipotonik çözeltiler adı

verilir.


hipertonik çözeltiler

• Eğer hücreleri, derişimi %0,92 den fazla olan bir NaCl (aq)

çözeltisine koyarsak, su hücre içinden dışa doğru geçer ve

hücreler büzülür. Böyle çözeltilere de hipertonik çözeltiler

denir.


İzotonik ve Hipertonik, Hipotonik Çözeltiler

İzotonik Saline 0.92% m/V

Hipertonik > 0.92% m/V

Büzülme

Hipotonik < 0.92% m/V

Hücrenin patlama Tehlikesi


Hücre Zarı

• Başlangıçta bilim çevrelerinde, en küçük canlı birimi olarak

hücre kabul edilmekteydi.

• Ancak daha sonra, hücreyi çevreleyen ve hacim olarak

ondan çok daha küçük olan hücre zarı araştırmacıların

karşısına adeta yeni bir canlı türü olarak çıktı.

• Çünkü hücreyi çepeçevre saran bu zar bir canlının, dahası

şuurlu bir canlının, yani insanın temel özelliklerinden olan

karar verme, hatırlama, değerlendirme gibi özellikler

göstermekteydi.

• 1 mm'nin yüzbinde biri kalınlığındaki bir zar bu özelliklere

nasıl sahip olmuştu?


Hücre zarı• Hayatımız boyunca farkında olmadan yaşadığımız bu zardan

100 trilyon tanesi her an vücudumuzda kararlar almakta ve şu

an dahi bunları uygulamaktadır.

• Hücre zarı hücrenin çevresini sınırlayan bir örtüdür.

• Ama görevi sadece hücreyi sarıp kuşatmak değildir. Bu zar,

hem komşu hücrelerle iletişimi, hem de en önemlisi, hücreye

giriş çıkışı çok sıkı bir şekilde denetler.


Ters Osmoz

• Eğer çözelti tarafına osmotik basınçtan daha büyük bir basınç uygulanırsa, çözücü moleküllerinin çözeltiden çözücüye geçişi artar ve saf çözücü tarafındaki sıvı seviyesi yükselir. Bu olaya ters Osmoz denir.

• Örneğin geçiş tuzlu çözeltiden saf suya doğru olur.


Nanofiltration

• Nanofiltration is a special process selected when Revrse Osmosis and Ultra filtrationF are not the ideal choice for separation. NF can perform separation applications that are not otherwise economically feasible, such as demineralization, color removal, and desalination. In concentration of organic solutes, suspended solids, and polyvalent ions, the permeate contains monovalent ions and low-molecular-weight organic solutions like alcohol.


Ultrafiltration (UF)

• Ultrafiltration is a selective

fractionation process utilizing

pressures up to 145 psi (10

bar). It concentrates

suspended solids and

solutes of molecular weight

greater than 1,000. The

permeate contains low-

molecular-weight organic

solutes and salts. UF is

widely used in the

fractionation of milk and

whey, and also finds

application in protein

fractionation.


Microfiltration (MF)

• Microfiltration is a low-pressure

cross-flow membrane process

for separating colloidal and

suspended particles in the range

of 0.05-10 microns. MF is used

for fermentation broth

clarification and biomass

clarification and recovery.


Ters osmoz

• Ters osmoz, acil durumlarda içme suyu elde etmek ya da

kullanma suyu sağlamak için tuzlu suyun tuzunu gidermekte

kullanılabilir.

• Ters osmozun diğer bir kullanılma alanı, kullanma suyu elde

etmek ya da çevre kirliliğini önlemek için, atık suyun

arıtılmasıdır.


Ters Osmoz


Ters Osmoz


Ters Ozmoz Fabrika Şeması






Kolloitler

• Eğer bir çamur numunesi bir beherdeki su içine konur ve

karıştırılırsa, çamur süspansiyon halinde kalabilir.

• Ancak karıştırma olayı durur durmaz büyük parçacıklar

beherin dibine çöker, daha küçük parçacıklar süspansiyon

halinde daha uzun müddet kalabilirler, fakat bir müddet

sonra ekserisi tabana çöker.


Kolloit

• Bununla beraber bu çamur su karışımında bazı parçacıklar

vardır ki birkaç gün hatta sonsuza kadar süspansiyon

halinde kalabilirler.

• Bu son durumdaki süspansiyondaki parçacıklar normal

mikroskopla görülemez en küçük gözeneğe sahip süzgeç

kağıdından süzmekle ayrılamaz. Süzmekle

uzaklaştırılamayan parçacıkların süspansiyon halinde

bulunduğu karışımlara kolloidal süspansiyon veya kısaca

kolloit adı verilir.


Su molekülleri kolloidal parçacıkların batmalarına engel olur

• Çamurun çok küçük parçaları bile

sudan ağırdırlar. Fakat beherin

tabanına çökmezler.

• Su molekülleri devamlı hareket

halindedirler ve süspansiyon

halindeki parçacıklara sık sık ve

devamlı olarak çarparak küçük

parçacıkları devamlı hareket

halinde tutarlar ve batmalarına

engel olurlar.

• Ancak ağır parçaları süspansiyon

halinde tutacak kadar kuvvetli

değildirler.


hidrofobik ve hidrofilik kolloidIer

• Süt ve mayonez gibi su içinde yağ süspansiyonları hidrofobik

kolloidlerdir. Çünkü yağ molekülleri su moleküllerini çok az

çeker.

• Jöleler ve pudingler , hidrofilik kolloid örnekleridir;

• Jöle içindeki proteinler ve pudingin içindeki nişasta makro

moleküllerdir ve suyu çeken pek çok hidrofilik gruba

sahiptirler. Jöle içindeki dev protein moleküllerinin halkaları

sıcak suda birbirinden ayrılır.


Kolloit örnekleri

• Çikolatalı puding, süt, renkli jelatinli tatlılar kolloit örnekleridir.


Sol

• Bir sıvı içinde katıların süspansiyonu olan kolloide ise sol

denir. Bir sıvının bir diğeri içindeki süspansiyonuna

emulsiyon denir.

• homojenize süt, başlıca protein yapısındaki maddeler olmak

üzere, katıların sudaki bir süspansiyonu yani sol örneğidir.


Emülsiyonlar

• Mayonez yağda süspanse olmuş küçük su damlacıklarından

oluşur. Yani emülsiyondur.

• Kaymağı fazla olan sütü, kremayı çırptığımızda ya da krema

yapmak için yumurta beyazlarını çırptığımızda, katı ya da

sıvı içinde gaz süspansiyonları olan köpükler yapmış oluruz.

• Sütten kaymağı ayırıp tereyağı yaptığımızda, bir katı

emülsiyonu oluşur.

• Burada süt katı tereyağı içinde dağılmıştır.


Emülsiyonlar

• Mayonez yumurta sarısındaki kolestrol ve

lesitinin yardımıyla bir arada tutulan, yağ

içinde bir su emülsiyonudur.

• Bu büyük moleküller, bir uçta çok polar

olan gruplara sahiptir.

• Bunlar, yağ tanecikleri etrafında, polar

uçlar suya doğru olan ve apolar grupları

yağ içine giden misele benzer topaklar

oluşturur.


Emülsiyonlar

• Yumurta akı çırpılırken, açılan protein zincirleri arasına,

çırpma sırasında hava kabarcıkları hapsolur.

• Proteinlerin ısıtılması da onların yapılarının bozulmasına

neden olur. Yumurta beyazını pişirdiğimizde, yapısı kısmen

bozulmuş proteinler katı bir jel oluşturur.


Jöle

• Jöle tatlıları, yumuşak fakat şeklini koruyan bir katı

emülsüyondur.


Dondurma

• Dondurma şeker, proteinler ve tatlandırıcıların sulu çözeltilerinin katı bir

yağdaki emülsiyonudur. Bu birinci, kalite dondurma % 16 kaymak

içermektedir.

• Pek çok ülkede dondurmanın, en az % 10 kaymak içermesi gereklidir.

• Ayrıca dondurmaya buzun kristalleşmesini yavaşlatan büyük molekülleri

olan salep gibi doğal karbon hidratlar katılır.

• Dondurmanın hacmi, hava da çırparak orijinal hacminin iki katına

genişletilebilir.

• Bu genişleme, dondurma markaları arasındaki fiyat farklarını kısmın

açıklamaktadır.

• Pahalı dondurmalarda ilave edilmiş hava miktarı en azdır, yani birinci

kalitenin bir litresi, normal kalitenin iki katı kütleye sahip olabilir.


Kolloidal büyüklük aralığı 1 ile 200 nm dir.

• Kolloitler moleküler boyutlarla gözle görülebilecek boyutlar

arasındaki büyüklüğe sahip taneciklerin herhangi bir faz da

dağılmaları ile oluşurlar.

• Kolloidal parçacıklar moleküllerden büyük fakat normal

mikroskoplarda görülemeyecek kadar küçüktürler.

• Kolloidal büyüklük aralığı kesin olarak tanımlanmamakla

beraber yaklaşık 1 ile 200 nm arasında büyüklüğe sahiptirler.


Brown Hareketleri

• Kolloidal süspansiyon bakış açısına dik olarak gelen parlak bir

ışıkla aydınlatılarak mikroskop altında incelenirse tek tek

parçacıklar görülemez. Fakat sıvı içinde hareket halinde

küçük bir ışık parıltısı gibi görülebilirler.

• Bu düzensiz ve devamlı hareketlere Brown hareketleri adı

verilir.


Tyndall olayı

• Üzerine ışık düşürülen bir kolloit sistemi tarafından ışığın

saçılmasına Tyndall olayı denir.

• Tyndall olayı gerçek çözelti ile kolloidi birbirinden ayırmakiçin kullanılır.


Tyndall olayı

Karanlık ve tozlu

bir odadan kuvvetli

bir ışık geçtiği

zaman havada

süspansiyon olarak

bulunan kolloid

parçacıkların ışığı

yansıtmalarından

ışığın yolu açıkça

görülebilir.


Tyndall olayı


Elektroforez

• 60.000 devir/dakika hızla dönen bir ultrasantrifüj kolloit

taneciklerin çökelmesine yol açabilir.

• Elektrik potansiyel uygulandığı zaman kolloit parçacıklar

elektrotlardan birine doğru hareket ederler,

• yani elektroforez aygıtı ile kolloit tanecikler bir araya

toplanabilir.

• Eğer kolloitler elektrofor aygıtında katoda gidiyorsa katoforez

anoda gidiyorsa andotoforez denir.


Kolloit Parçacıklar Ayni Yüktedir

• Süspansiyon halinde bulunan parçacıklar sıvıdan hidrojen

iyonu veya hidroksil iyonu adsorplarlar.

• Bu suretle ya hepsi negatif veya hepsi pozitif olarak

yüklenirler.

• Süspansiyondaki parçacıkların hepsi ayni yüke sahiptirler.

• Aynı yükleri nedeni ile kolloidal parçacıklar birbirlerini iterler

ve kolloit parçacıkların kolloit olmayan büyük parçacıklar

haline dönmesine engel olurlar.

• Pozitif ve negatif kolloitler karıştırılırsa her iki parçacıkta

çökelir. Çünkü parçacıklar artık birbirlerini itemezler.


Kolloidal parçacıklar çok geniş yüzey

alanına sahiptirler

• Kolloidal parçacıklar yarıçapları ile mukayese edildikleri

zaman çok geniş yüzey alanına sahiptirler.

• Bu küçük parçacıkların geometrik bir özelliğidir.

• Süspansiyon halinde bulunan parçacıkların toplam yüzey

alanları çok büyüktür. Bu nedenle kolloit parçacıklar diğer

maddeleri kuvvetle adsorplarlar.


Diyaliz

• Kolloit maddeleri normal çözeltilerden ayırmak için diyaliz ayırma yöntemi kullanılabilir.

• Böbrek hastalarının kanı bir diyaliz aygıtıyla yapay olarak temizlenir.

• Aygıtın bir tarafından kan diğer taraftan da ters akım kuralına göre su girer.

• Kan içindeki üre gibi kolloidal olmayan maddeler suya geçerken, kolloidal tanecikler kanda kalır. Bu suretle kandaki üre temizlenir.


Diyaliz


Problem 1

• Pb(OH)2’in belli bir sıcaklıktaki çözünürlük çarpımı 4 10-15’dir. Buna göre

Pb(OH)2’in;

a) Saf sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız.

b) 0,1 M’lık Pb(NO3)2 çözeltisindeki çözünürlüğünü hesaplayınız.

c) 0,1 M’lık NaOH çözeltisindeki çözünürlüğü hesaplayınız.

d) Üç çözünürlüğü karşılaştırınız


Problem 1.a cevap

• Pb(OH)2’in çözünürlüğü “s” olsun.

• Pb(OH)2(k) Pb2+(suda) + 2OH-

(suda) olduğuna göre

• [Pb2+]=s ve [OH-]=2s olur.

• Çözünürlük çarpımı ifadesinden Kçç = [Pb2+][OH-]2 yazılır.

Çözünürlükleri yerine yazılırsa;

Kçç = (s)(2s)2 = 4s3 = 4x10-15 olduğundan s= 1 10-5 bulunur.


Problem 1.b ve 1.c cevap (devamı)

• 0,1 M Pb(NO3)2 çözeltisinde [Pb2+] = 0,1 M olarak bulunur.

• Pb(OH)2’ in çözünmesiyle ortama bir miktar da buradan Pb2+ iyonu gelir.

• Buna göre ortamdaki [Pb2+]=0,1 + s kadar olacaktır.

• Kçç= [Pb2+][OH-]2 bağıntısından Kçç=(0,1+ s)(2s)2 yazılır.

• 0,1 M yanında az çözünen tuzdan gelen “s” miktarı çok az olduğundan

ihmal edilirse; Kçç=(0,1)(2s)2 = 4x10-15 olur ve

13

2

15

10410

104S


Problem 1.d cevap

• Üç çözünürlük değeri karşılaştırıldığında sa > sb >sc olur.

• Buna göre, 0,1 M Pb(NO3)2 çözeltisindeki çözünürlük saf

suya göre 100 kat daha az, 0,1 M NaOH çözeltisindeki

çözünürlük saf suya göre 250 milyon kat daha azdır.

• Bunun nedeni mol katsayıları olduğu görülebilir.


Ca(OH)2’in doymuş çözeltisine HCl eklenmesi

• Eğer Ca(OH)2’in doymuş çözeltisine HCl çözeltisi eklenirse

Ca(OH)2’in çözünürlüğü artar. Çünkü, HCl gazı aşağıdaki

gibi iyonlaşır.

• HCl(g) → H+(suda) + Cl-(suda)

• Ortamdaki H+ iyonları Ca(OH)2’den gelen OH- iyonlarıyla

birleşerek H2O(s) moleküllerini oluşturur ve dolayısıyla

Ca(OH)2’in çözünmesine destek oluşturur.


Anyon veya Katyonuna göre bazı

maddelerin çözünürlükleri

Anyon Verilen anyonla az çözünen tuz oluşturan

katyonlar

CO23- NH4

+ dışındakilerin hepsi

PO43- NH4

+ dışındakilerin hepsi

S2- NH4

+ ile 1A ve 2A grubu katyonlarının

dışındakilerin hepsi

OH- NH4+, Sr2

+, Ba2+ ile 1A grubu katyonların

dışındakilerin hepsi

SO42- Ba2

+, Sr2+, Ca2

+, Pb2+, Hg+, Ag+

Cl-, Br-, I- Ag+, Cu+, Hg+, Hg2+, Pb2

+


Çözünürlük Dengesi

• Az çözünen iyon yapılı bir katı madde su ile karıştırılınca

çözünmeye başlar.

• Karışımın ilk anlarında çözünme hızlıdır. Ancak, iyonlar

ortaya çıktıkça çözünme hızı zamanla azalır.

• Bu sırada oluşan iyonlar yeniden birleşerek çökmeye başlar.

• Bir süre sonra çözünme hızı ile çökme hızı birbirine eşitlenir.

• Bu durumda sistem dengeye ulaşmış olur. Denge halindeki

böyle bir sistem doymuştur. Olay bir çözünme olduğundan

bu dengeye çözünürlük dengesi adı verilir.


Çözünürlük Çarpımı

• AxBy(katı) xA+y(suda) + yB-x(suda)

• Genel çözünme tepkimesinde; AxBy(katı) tuzu için denge

bağıntısını yazalım:

yx

yxxy

dBA

BAK


Çözünürlük Çarpımı

• Ancak, AxBy(katı) maddesinin bu ortamdaki derişiminin

değişmediği kabul edildiğinden değeri sabittir.

• Bu nedenle, Kd ifadesi ile birleştirilebilir.

• Bu durumda Kçç= Kd* [AxBy(katı)] yazılabilir. O halde;

yxxy

çç BAK Olur.

• Kçç’ye çözünürlük denge sabiti ya da çözünürlük çarpımı denir.

Kçç de Kp veya Kd gibi sıcaklığa bağlı olarak değişir.

• Bağıntıda mol katsayılarının üs olarak alındığına dikkat ediniz.


AgBr(k) Ag+(suda) + Br-

(suda) Kçç = [Ag+][Br-]

FeCO3(k) Fe+2(suda) + CO3

-2(suda) Kçç = [Fe+2][CO3

-2]

CaF2(k) Ca+2(suda) + 2F-

(suda) Kçç = [Ca+2][F-]2

Ba3(PO4)2(k) 3Ba+2(suda) + 2PO4

-3(suda) Kçç = [Ba+2]3[PO4

-3]2


Bazı az çözünen iyonik katıların 25˚C’daki

çözünürlük çarpımları

Bileşik Kçç Bileşik Kçç

BaCO3 4,9x10-9 CuS 6,5x10-37

PbCO3 7,9x10-14 Ag2S 8,0x10-51

SrSO4 8,0x10-7 CaF2 4,0x10-11

Ag2SO4 1,4x10-5 SrF2 8,0x10-10

Ag3PO4 1,8x10-18 AgCl 1,8x10-10

Ca3(PO4)2 1,5x10-32 PbCl2 1,8x10-5

Al(OH)3 4,8x10-33 AgBr 5,0x10-13

Fe(OH)2 4,0x10-15 PbBr2 5,0x10-6


Çözünürlük Dengesine Etki Eden Faktörler

• Çözünürlük dengesi fiziksel bir denge olmasına rağmen

kimyasal denge de olduğu gibi bazı faktörlerin etkisi ile

değişebilir. Bu faktörler;

– Çözücünün türü

– Sıcaklık

– Ortak iyon varlığı

– Yabancı maddelerin varlığı

şeklinde sıralanabilir.


Çözücünün Türünün Etkisi :

• Daha önceden “Benzer benzeri çözer” ifadesini kullanmıştır.

• Çözücünün bir maddeyi çözüp çözemeyeceği deneyle

bulunabilir.

• Böylece çözünme üzerinde etkisinin olup olmadığı anlaşılır.

• Örneğin iyot katısının çeşitli çözücülerdeki çözünürlüğü için

yapılan deneyde aşağıdaki denkleme göre çözünme

değerleri bulunmuştur.


Çözücünün Türünün Etkisi

)(2)(2 Benzende

Benzen

k II

)(2)(2 Alkolde

AlkolEtil

k II

)(2)(2 4

4

CCl

CCl

k II

∆H=28 kcal

∆H=72 kcal

∆H=98 kcal

• Bu üç çözelti için de maksimum düzensizlik eğilimi çözünmenin lehine,

minimum enerji eğilimi çözünmenin aleyhinedir.

• Entalpi değerlerine bakarak iyot molekülü ile en iyi etkileşimde bulunan

çözücünün etil alkol olduğu söylenebilir. İyot, suda çözünmez,

karbontetraklorürde ise az çözünür. Bu durumda iki farklı fazdan oluşan

bir karışım oluşur.


Çökelti Oluşumu ve Çözünürlük Tipleri

• Az çözünen tuzların hepsinde bir denge vardır. Dengede çözünme ve

çökme hızı eşittir. Çözünürlük dengesinin kurulması, katının suda

çözünmesiyle olabileceği gibi, çökelek oluşturacak iyonları içeren iki ayrı

çözeltinin karıştırılmasıyla da olabilir. Örneğin 0,2 M KCl ve 0,2 M AgNO3

çözeltilerini karıştırdığımızda;

KCl (suda) + AgNO3 (suda) AgCl (k) + KNO3 (suda)

Tepkimesi olur. Bu tepkimede meydana gelen olayın net denklemini

yazalım:

• Ag+(suda) + Cl-(suda) AgCl(k)

• Dikkat edilirse, denklemde dengeyi göstermek üzere çift yönlü ok

kullanıldı, çünkü oluşan AgCl çökeleğinin bir bölümü yeniden iyonlarına

ayrışır.


Çözünürlük ve sıcaklıkla değişimi


Ortak iyon etkisi

• Bir katıyı saf su yerine, bu katıya ait iyonu veya iyonları içeren

bir çözeltide çözersek bu katının çözünürlüğü saf suya göre

oldukça azalır.

• Örneğin sodyum klorür çözeltisi (NaCl (k) → Na+ + Cl- ) içerisinde AgCl(k)

katısını çözersek,

•

AgCl(k) Ag+ + Cl-

şeklinde iyonlaşır.

• AgCl çözeltisinde NaCl'den gelen Cl- iyonları Cl- derişimini arttırdığından

sistem bunu azaltmak için geri tepkimeyi hızlandırır.

• Yani Ag+ ve Cl- iyonları birleşerek AgCl katısının çökmesine sebep olur.

Dolayısıyle AgCl'ün çözünürlüğü azalmış olur.


Yabancı maddelerin etkisi

• Yabancı maddelerin etkisiyle çözünürlü¤ün artmas› canlılar

için çok önemlidir.

• içinde çözünmüş madde bulunan bir çözeltiye, az çözünen

ve ortak iyon bulundurmayan bir maddeyi ilâve edersek bu

maddenin çözünürlüğü maddeler arasında etkileşim oluyorsa

artar.


Çökeleğin oluşması

• Az çözünen bir tuzun iyonlarını ayrı ayrı

içeren iki çözeltinin karıştırılması her

zaman çökelek oluşturmayabilir.

• Çökeleğin oluşabilmesi için iyonların

molar derişimleri yeterince büyük

olmalıdır. İyon derişimleri yeterince büyük

değilse az çözünen tuzun doymamış

çözeltisi oluşacağından çökme olmaz.

• Bir çözeltideki iyonların molar

derişimlerinin mol katsayılarına bağlı

olarak çarpımına iyonlar çarpımı denir ve

Qçç ile gösterilir.


Kaynaklar

• Bu sunum benim genel kimya derslerimde kullanmak üzere kendim için hazırladığım bir

öğretim materyalidir.

• Bu sunumda değerli arkadaşım Prof.Dr. Mehmet Levent AKSU’nun

ayni konudaki sunumundan bazı sayfalarını olduğu gibi sunumuma ekledim.

• Bu sunumda ayrıca :– Sabri Alpaydın ve Abdullah Şimşek’in Genel Kimya,

– M. Ayhan Zeren’in Atomlar ve Moleküller ,

– Charles Trapp’ın Genel Kimya

– Petrucci, Harwood, Herring’in Genel Kimya

• Kitaplarının yanı sıra internetten pek çok kaynaktan yararlanılmıştır.

• Örneğin:

• Milli Eğitim Bakanlığı (açık kitaplar)

• http://egitek.meb.gov.tr/aok/aok_kitaplar/AolKitaplar/Kimya_5/3.pdf

• Bu sunumun hiçbir ticari maksadı yoktur.

Documents

Koligatif özellikler