Bir kimyasal madde ısı, elektrik veya çözücü gibi çeşitli fiziksel veya kimyasal etki sonucu yeni bir veya birkaç maddeye dönüşebilir.

A → B + C

A + B → C

A + B → C + D

Sulu çözeltilerde gerçekleşen kimyasal tepkimeler çözme, çöktürme, kompleks oluşturma, nötralleşme veya redoks tepkimeleri olarak sıralanabilir.

Bu tepkimelerden analitik kimyada

a. Bir karışımın kısımlarına ayrılmasında veya bir bileşiğin bileşenlere ayrılmasında (ayırma)

b. Bir tepkime sonucu çözeltinin renginin değişmesi, çökelek oluşması, çökeleğin çözünmesi veya gaz çıkışı gibi bir maddenin kimyasal özelliklerinden yararlanarak onun tanınmasında (kalitatif=nitel analiz)

c. Madde miktarının tayininde (nicel-kantitatif analiz)

d. Suda veya asitlerde çözünmeyen bir maddenin veya madde karışımlarının çözünürleştirilmesinde yararlanılır.

Bir çözeltide çözünmüş halde bulunan madde moleküler halde veya iyonlarına ayrışmış halde bulunurlar.

Analitik Kimya sulu çözeltilerde iyonik halde bulunan bileşiklerin verdiği çeşitli tepkime türlerine ile ilgilenir.

Sulu çözeltilerde iyonik halde bulunan maddelerin gerçekleştirdiği tepkimeleri başlıca 4 başlık altında toplamak mümkündür. Bunlar;

1. Nötralleşme tepkimeleri

2. Çökme tepkimeleri

3. Redoks tepkimeleri

4. Komplesleşme tepkimeleri

Gerek nitel gerekse nicel analitik kimya laboratuvarlarında yer alan deneyler büyük ölçüde bu temel tepkimelere dayanır.

Bu nedenle bu tepkime tiplerinin kısaca gözden geçirilmesinde yarar görülmektedir.

NÖTRALLEŞME TEPKİMELERİ

Çözeltide bulunan hidrojen iyonu ile hidroksit iyonunun suyu oluşturmak üzere birleşmesine dayanan tepkimelerdir. Analitik kimyada pek çok tayin bu basit tepkimeye dayalı olarak gerçekleştirilir.

H+ + OH- → H2O

Bir asit çözeltisine baz eklenerek asitliğin kaybolması veya bir baz çözeltisine asit ekleyerek bazlığın kaybolması olaylarına genel olarak nötralleşme (veya kısaca nötürleşme) denir. Nötralleşme olayı sonunda ürün olarak su açığa çıkar.

Nötralleşme tepkimelerine analitik kimyada kısaca asit-baz tepkimeleri de denir.

Çökme Tepkimeleri

Çözeltide bulunan iyonların bileşik oluşturarak katı fazda çözelti ortamından uzaklaşması olayına çökme denir.

Örneğin NaCl sulu çözeltide Na+ ve Cl- iyonları halinde bulunur. Benzer şekilde AgNO3 sulu çözeltide Ag+ ve NO3- iyonları halinde bulunur.

Ancak bu iki farklı çözelti karıştırıldığında Ag+ ve Cl- iyonlarının birleşmesi nedeniyle AgCl çökeleği oluşur.

Bir çözeltide çökeleğin oluşabilmesi için iyonların molar derişimlerinin çarpımının çözünürlük çarpımı değerinden büyük olması gerekir.

Nitel analitik kimya uygulamaları olan grup analizleri klorürleri, sülfürleri veya karbonatları halinde çöktürme esasına dayanır.

Benzer şekilde nicel analitik kimyanın konusu olan gravimetri veya arjantometri çökme esasına dayanan analizlerdir.

Kompleksleşme Tepkimeleri

Sulu çözeltide bulunan anyon ve katyonların birleşmesi sonucu kompleks adı verilen bileşikler oluşabilir.

Kompleks iyon veya kompleks bileşik merkezi metal katyonuna bağlanan birkaç iyon veya molekülden oluşan yapıya denir.

İyon veya moleküllere ligand denir. Serbest ligandlar, bağ oluşturmaya katkıda bulunacak en az bir elektron çifti bulundururlar.

Bu elektronlar metal iyonunun elektron eksikliğini tamamlayarak kompleksi oluştururlar.

Komplekslerde merkezi metal atomuna bağlanan ligand sayısına koordinasyon sayısı denir.

Bu sayı 2 ile 9 arasında değişmekle birlikte daha çok 2,4 ve 6 değerlerini alır.

Bir çözeltide kompleks bir iyonun veya nötral bir kompleks bileşiğin meydana gelmesi, birçok analitik işlemlerde önemli rol oynar.

Bazen çözeltiye bir kompleksleştirici eklenerek istenmeyen tepkimelerin olması önlenir.

Örneğin; nikelin dimetilglioksimle çöktürülmesinde ortama eklenen tartarat tuzu, demir(III) iyonunu kompleks vererek tutar.

Birçok metal katyonu ile organik bileşiklerin meydana getirdikleri kompleksler suda çözünmezler.

Bu özellikleri nedeniyle bu katyonların diğerlerinden ayrılmasında veya gravimetrik analizlerde kullanılır.

Renkli kompleks veren ayıraçlar nicel analizler için önemlidir

Redoks Tepkimeleri

Redoks tepkimeleri indirgenme ve yükseltgenmeye yani elektron alışverişine dayalı tepkimelerdir.

Redoks tepkimeleri, tepkenlerin yükseltgenme basamaklarının değiştiği, yani değerliğinin değiştiği, tepkimelerdir.

Bu değişiklik şüphesiz tepkenler arasındaki elektron alışverişi nedeniyledir.

Bir tepkimede tepkenlerden birinin yükseltgenme basamağının artması, yani elektron vererek pozitif değerliğinin artması olayına yükseltgenme, yükseltgenme basamağının azalmasına, yani elektron alarak pozitif değerliğin azalmasına indirgenme denir.

Yükseltgenme ve indirgenme olayı hiçbir zaman ayrı ayrı çözeltilerde veya ayrı ayrı zamanlarda olmaz.

Yükseltgenme ve indirgenme olayı hiçbir zaman ayrı ayrı çözeltilerde veya ayrı ayrı zamanlarda olmaz. Bir başka değişle bir yükseltgenme olayında verilen elektron hiçbir zaman serbest hâlde çözeltide bulunmaz.

Bir yükseltgenme olayı sırasında mutlaka bir indirgenme olayı da vardır, verilen elektronlar bu olayda kullanılır.

Yükseltgenme ve indirgenme olaylarını birlikte ve aynı anda düşünmek gerekir. Bu nedenle bu iki olaya tek bir olay gibi bakılır ve redoks tepkimesi denir.

Bir redoks tepkimesinde elektron veren tepkene yükseltgenen (veya indirgeyen), elektron alan tepkene ise indirgenen (veya yükseltgeyen) denir.

Örneğin; Ce4+ + Fe2+ ⇔ Ce3+ + Fe3+

tepkimesinde Fe2+ iyonu yükseltgenen Ce4+ iyonu ise yükseltgeyen iyondur. Aynı şekilde Ce4+ iyonu indirgenen Fe2+ iyonu ise indirgeyen iyondur.

Redoks Tepkimelerinin Eşitlenmesi

Bir redoks tepkimesinin eşitlenmesinde şu 4 hususun unutulmaması gerekir.

1. Denklem deneysel bulgulara uygun olmalıdır.

2. Denklemde kütlenin korunumu ilkesine uyulmalıdır.

3. Denklemde elektriksel nötrallik ilkesine uyulmalıdır.

4. Verilen elektron sayısı alınan elektron sayısına eşit olmalıdır.

Redoks tepkimelerinin eşitlenmesinde,

• yükseltgenme sayıları yöntemi

• iyon-elektron yöntemi

olmak üzere 2 farklı yöntem uygulanır.

Yükseltgenme sayıları yöntemi ile redoks tepkimelerinin eşitlenmesi

Tepkimede tepken ve ürünlerin tamamının verilmesi halinde tercih edilir. Şu işlem basamaklarından oluşur.

a. Denklemdeki bütün elementlerin yükseltgenme sayıları belirlenir. Yükseltgenme olayının hangi elementler arasında olduğu bulunur.

b. Yükseltgenme sayılarındaki artışve azalışlar eşitlenir.

c. Sınama-yanılma yoluyla eşitleme tamamlanır.

HNO + H S → S + NO + H O 3 2 2  Denklemini eşitleyiniz

İyon – elektron yöntemiyle kimyasal tepkimelerin eşitlenmesi

Redoks tepkimelerinin eşitlenmesinde en çok kullanılan yöntemlerden biri iyon-elektron yöntemidir.

Bu yöntemle kimyasal denklemlerin eşitlenmesinde ; asidik ortamlardaki yani H+ iyonu içeren ortamlardaki tepkimeler ve bazik ortamlardaki yani OH- iyonu içeren ortamlardaki tepkimeler için olmak üzere iki farklı kural uygulanır.

1. Denklem; elektron veren yani yükseltgenme ve elektron alan yani indirgenme tepkimesi olmak üzere iki ayrı yarı-tepkime’ye ayrılır.

2. Her yarı-tepkime ayrı ayrı eşitlenir. Bunun için z Hidrojen ve oksijen dışındaki öteki atomlar uygun katsayılarla eşitlenir.

Oksijen eksikliği olan tarafa eksiklik kadar H O eklenir. 2

Hidrojen eksikliği olan tarafa asidik tepkimelerde eksiklik kadar H+ eklenir. Bazik tepkimelerde ise eksiklik kadar H – 2O, bunun tam karşı tarafına da aynı sayıda OH eklenir.

Negatif yük eksikliği olan tarafa eksiklik kadar e- eklenir.

3. Yarı tepkimelerde ayrı ayrı, alınan ve verilen elektronların eşit olması sağlanır. Bunun için yarı tepkimeler ayrı ayrı uygun katsayılarla çarpılır.

4. Yarı tepkimeler taraf tarafa toplanır. Sağda ve solda tekrarlanan terimler silinir.

Görüldüğü gibi gerçekte iki kural arasında önemli bir farklılık yoktur.

Sadece 2/c maddesinde asidik ortamda hidrojen eksikliği olan tarafa eksiklik kadar H+ yazılırken, bazik ortamda eksiklik kadar H2O ve bunun tam karşı tarafına aynı sayıda OH- yazılır.

Bunun dışındaki bütün maddelerde aynı işlemler yapılır.

2 – – 3+ Cr 2 O 7 + Cl → Cr + Cl 2 (asidik )

2- – 3+ Cr O + Cl → Cr + Cl (asidik ) 2 7 2 { (¼)Denklemin elekton alan ve elektron veren olmak üzere iki yarı tepkimeye ayrılması: 2- 3+ Cr O → Cr 2 7 – Cl → Cl 2 { Her yarı tepkimenin ayrı ayrı 2- 3+ Cr O → 2Cr 2 7 eşitlenmesi: – 2Cl → Cl 2

a. (2/4)Oksijen eksikliği olan yana H O 2 eklenmesi: 2- 3+ Cr O → 2Cr + 7H O 2 7 2 – 2Cl → Cl 2 b. Hidrojen eksikliği olan tarafa H+ eklenmesi: 2- + 3+ Cr O + 14 H → 2Cr + 7H2O 2 7 – 2Cl → Cl 2

(3/4)Negatif yük eksikliği olan ( pozitif yük fazlalığı olan) tarafa elektron 2- + – 3+ eklenmesi: Cr O + 14 H + 6 e → 2Cr + 7H O 2 7 2 – – 2Cl → Cl + 2 e 2 { Yarı tepkimelerde alınan ve verilen elektronların ayrı ayrı eşitlenmesi: 2- + – 3+ Cr O + 14 H + 6e → 2Cr + 7H O 2 7 2 – – 6Cl → 3Cl + 6 e 2

…