08. Ortak İyon Etkisi ( Prof. Dr. Mustafa DEMİR )

ORTAK İYON ETKİSİ

Zayıf asit çözeltisine, asitin anyonundan eklenirse asitin pH’ının yükseldiği görülür. Mesela asetik asit çözeltisine sodyum asetat çözeltisi eklenmesi ile bu olay gözlenebilir. CH COOH ⇔ H+ + CH COO− 3 3 { Bu deneysel gözlem Le Chatelier ilkesi ile kolaylıkla açıklanabilir. Yandaki dengede, ortama asetat iyonun eklenmesi, dengenin bu fazlalığı azaltacak yöne kaymasına neden olacaktır. [ + ] [ − ] H CH COO −5 { Aynı sonucu denge bağıntısından da K = 3 = 1,8×10 varılabilir. [CH COOH] { Bağıntıda pay’daki çarpanlardan biri 3 büyüdüğünde, ifadenin aynı sayısal değeri verebilmesi için ya pay’daki öteki çarpanın küçülmesi veya paydanın büyümesi gerekir. { Dengenin sol yöne kaymasını dışarıdan eklenen zayıf asitin anyonu neden olduğundan bu tür olaylara ortak iyon etkisi denir. Ortak iyon etkisini bir örnekle açıklamak daha uygun olacaktır.

ÖRNEK 1: 0,01 M derişimdeki asetik asit çözeltisinin pH’ı nedir? Litresine 0,01 mol sodyum asetat eklendiğinde pH ne olur. + − CH COOH ⇔ H + CH3COO 3 başlangıçt a 0,01 0 0 { Çözeltinin sodyum , − asetat eklenmeden dengede 0 01 x x x önceki pH ını denge [ + ] [ − ] H CH3COO − 5 sabiti yoluyla K = [ ] = 1,8×10 CH COOH kolaylıkla bulabiliriz. 3 (X )(X ) − 5 { Bu çözeltinin litresine = 1,8×10 0,01 M H3COONa 0,01 − X eklenmesi, sodyum X = [H + ] = 4,33×10 -4 asetat yüzde yüz pH = 3,36 iyonlaştığından çözeltiye 0,01 M CH COOH ⇔ H + + CH3COO− derişimde asetat 3 iyonunun, eklenmesi başlangıçta 0,01 0 0,01 demektir. dengede 0 01 x x 0 01 x , − , + { Görüldüğü gibi 0,01 M [ + ] [ − ] ( )( ) derişimdeki asetik H CH3COO X 0,01+ X −5 asit çözeltisine 0,01 M K = [CH COOH] = 0,01− X = 1,8×0 eklenmesi çözeltinin 3 pH’ını 3,38 den 4,57 X = [H+ ] = 2,69×10-5 M → pH = 4,57 ye yükselgenmiştir.

ÖRNEK 2: 0,02 M derişimdeki amonyak çözeltisinin pH’ı nedir? Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,02 mol NH Cl eklendiğinde pH ne olur? 4 { Çözeltinin, amonyum klorür NH OH ⇔ NH + + OH− 4 4 eklenmeden önceki pH’ı başlangıçta 0 02 0 0 denge sabiti yardımıyla , dengede 0 02 x x x hesaplanabilir. , − [ + ] [ − ] { Bu çözeltinin 100 ml’sine NH4 OH (X)(X) −5 0,02 ml NH4Cl eklenirse,1 K = [NH OH] = 0,02 − X = 1,8×10 4 litresine – -4 X = [OH ] = 5,9×10 { (1000/100)x0,02 = 0,2 mol NH4Cl eklenmesi gerekir. pOH = 3,23 pH = 10,77 { Bir başka deyişle madde + − NH OH ⇔ NH + OH yüzde yüz iyonlaştığına 4 4 göre çözeltideki [NH4+) ve başlangıçta 0,02 0,2 0 [Cl-] derişimleri 0,2 M olur. dengede 0 02 x 0 2 x x , − , + { Görüldüğü gibi burada da (0,2 + X)(X) −5 0,02 M derişimdeki K = = 1,8×10 amonyak çözeltisine 0,2 M 0,02 − X derişimdeki NH4+ iyonunun -6 X = [OH-] = 1,8×10 M eklenmesiyle pH 10,77 den 8,26 ya düşmektedir. pOH = 5,74 → pH = 8,26

Çökeleğin saf sudaki çözünürlüğü Ba(IO ) ⇔ Ba2+ + 2IO – 3 2 3 x 2x K = [Ba2+ ] [IO – ]2 çç 3 Ba(IO ) ın molar çözünürlüğü = [Ba2+ ] = x 3 2 2 -9 (x) (2x) = 1,57×10 3 -9 4x = 1,57×10 -9 1,57×10 −4 x = 7,32 10 M = x 4 çözünürlük = 7.32×10-4 M

Örnek 3: Ba(IO ) ın 3 2 a)saf sudaki b)0,02M Ba(NO ) çözeltisindeki çözünürlüğü nedir? 2 2 Ba(IO ) ⇔ Ba2+ + 2IO – – 2+ – 3 2 3 Ba(IO ) ⇔ Ba + 2 IO 3 2 3 x 2x 2+ – 2 Başaşlangıa 0,02 0 Kçç = [Ba ] [IO3 ] Ba(IO ) ın molar çözünürlüğü 3 2 Dengede (0,02 + x) (2x) = [Ba2+ ] = x 2+ – 2 2 -9 K = [Ba ] [IO ] (x) (2x) = 1,57×10 çç 3 3 -9 4x = 1,57×10 2 -9 (0,02 + x) (2x) = 1,57×10 -9 1,57×10 −4 = x x = 7,32 10 M -4 4 x = çözünürlük = 1,4×10 çözünürlük = 7,32×10-4 M

Örnek:4 200ml 0,01M Ba(NO ) 3 2 100ml 0,1 M NaIO3 ile karıştırılmasıyla elde edilen çözeltide Ba(IO ) çözünürlüğü nedir? 3 2 1000 ml 200 300 ml 1000 = = − 0,01mol x 6,0×10−3 mol IO3 x 0,01×200 -3 = = – x 2,0×10 mol Ba(IO ) 3 2 1000 X = 0,02 M IO3 1000ml 100 = x = 0,01 mol NaIO 3 0,1mol x 2+ – Ba(IO ) ⇔ Ba + 2IO 3 2 3 2+ – Ba + 2IO ⇔ Ba(IO ) 3 3 2 Başaşlangıa 0 0,02 Aşşış olan IO – tür (0,002 < 0,01) 3 Dengede x (0,02 + 2x) Harcanan IO – → 2×0,002 = 0,004 mol 3 2 -9 (x) (0,02 + 2x) = 1,57×10 – -3 Kalan IO3 → 0,01- 0,004 = 6,0×10 mol 2+ -6 Çözünürlük = [Ba ] = X = 3,93×10 mol/L Toplam hacim → 200 + 100 = 300 ml

Çalışma sorusu SORU : Hg Cl tuzunun K = 1,2×10-18 2 2 çç a) Saf sudaki b)0,03M NaCl içeren çözeltideki c) Hg22+ iyonlarının derişimi 1,0×10-9 M ayarlandığındaki çözünürlüğü nedir? Yanıt: a)6,7×10-7 b)1,3×10-15 c)7,0×10-5 M ( x = 3,5×10-5) 2x = çözünürlük

ÖRNEK 5: 50 ml 0,30 M NaOH ile 50 ml 0,80 M HAc’in karıştırılmasıyla elde edilen çözeltinin pH’ı nedir? Ka = 1,8×10-5 { NaOH Æ100 ml’ye seyreltildiğine göre son derişimi + − ⇔ + HAc H Ac 0,3x(50/100) = 0,15 = M başlangıçta 0,40- 0,15 0,25 0,15 x x , − , + { HAc Æ0,8x(50/100) dengede 0 25 0 15 x = 0,40 M (X )(0,15+ X ) −5 K = x a = 1,8 10 { 0,15 Mol/litre NaOH, (0,25− X ) { 0,15 mol/litre H+ ile + -5 Buradan X = [H ] = 3,0×10 veya pH = 4,52 tepkime vereceğinden { 0,15 mol/litre Ac- oluşurken 0,15 mol/litre HAc azalmış olacaktır.

ÖRNEK 6: 0,1 mol HCl ile 0,1 mol NaAc, 1 litrelik kapta karıştırılmıştır. Bu çözeltideki herbir bileşenin derişimi nedir? Bu çözeltinin pH ı nedir? + − { Çözeltiyi meydana H + Ac ⇔ HAc getiren HCl ve NaAc başlangıçta 0,1 0,1 0 ( , − x )( , − ) x dengede 0 1 0 1 x birer kuvvetli [HAc] 1 K = = birleşme + − elektrolittirler, yani [ ] [ ] K H Ac ayrışma yüzdeyüz iyonlaşırlar. = 1 = x 4 5,55 10 −5 x + – 1,8 10 { Dolayısıyla çözelti H , Cl X 4 – = = x , Na+ ve Ac yönünde (0,1− X )(0,1− X ) 5,55 10 0,1 M derişimdedir. 3 4 3 4 = + X 5,55×10 – 5,55×10 X 5,55×10 – 5,55×10 X { Çözeltideki H+ ve Ac- 4 5 = X 1,11×10 – 1,11×10 X iyonları bir araya 5 4 → + = geldiğinde iyonlaşma X 1,11 x10 X 1,11×10 1,11 104 x olayının tersine, bu kez X = 1,11001 105 = 0,099999099 x birleşerek asetik asiti + [H ] = 0,1- X = 0,1- 0,09999099 meydana getirirler. [H+ ] = 9,01×10-6 { Bu dengenin sabiti pH = 5,045 ayrışma sabitinin

ÇÖKELEĞİN SAF SUDAKİÇÖZÜNÜRLÜĞÜ 2+ – Ba(IO ) ⇔ Ba + 2IO 3 2 3 x 2x K = [Ba2+ ] [IO – ]2 çç 3 Ba(IO ) ın molar çözünürlüğü = [Ba2+ ] = x 3 2 2 -9 (x) (2x) = 1,57×10 3 -9 4x = 1,57×10 -9 1,57×10 −4 = x x = 7,32 10 M 4 -4 çözünürlük = 7,32×10 M 0

ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER { 1. Ortak iyon etkisi { 2. Sıcaklık { 3. Çözücünün türü { 4. Ortamın pH ı { 5. Yabancı iyonlar { 6. Kompleks oluşumu

ORTAK İYON ETKİSİ { Bir tuzun bileşenlerinden birisi çözeltide bulunuyorsa, o tuzun çözünürlüğü azalır.

Soru:1 Ba(IO ) ın a)saf sudaki 3 2 b)0.02M Ba(NO ) çözeltisindeki 3 2 çözünürlüğü nedir?

Soru:1 Ba(IO ) ın a)saf sudaki b)0.02M 3 2 Ba(NO ) çözeltisindeki çözünürlüğü nedir? 3 2 – 2+ – Ba(IO ) ⇔ Ba + 2 IO 3 2 3 Başaşlangıa 0,02 0 Dengede (0,02+ x) (2x) 2+ – 2 K = [Ba ] [IO ] çç 3 2 -9 (0,02 + x) (2x) = 1,57×10 -4 x = çözünürlük = 1,4×10 M

Örnek:2 200ml 0.01M Ba(NO ) , 3 2 100ml 0.1 M NaIO ile 3 karıştırılmasıyla elde edilen çözeltide Ba(IO ) çözünürlüğü 3 2 nedir?

Örnek:2 200ml 0.01M Ba(NO ) , 100ml 0.1 M NaIO 3 2 3 ile karıştırılmasıyla elde edilen çözeltide Ba(IO ) 3 2 çözünürlüğü nedir?(1/3) 1000 ml 200 0,01×200 -3 – – x 2,0×10 mol Ba(IO ) = > = = 3 2 0,01mol x 1000 1000ml 100 = – – > x = 0,01 mol NaIO3 0,1mol x Ba2+ + 2IO – ⇔ Ba(IO ) 3 3 2 fazla olan IO – tür (0,002< 0,01) , 3 Harcanan IO – → 2×0,002 = 0,004 mol 3 – -3 Kalan IO3 → 0,01- 0,004 = 6,0×10 mol , Toplam hacim → 200 + 100 = 300 ml

Örnek:2 200ml 0.01M Ba(NO ) , 100ml 0.1 M NaIO 3 2 3 ile karıştırılmasıyla elde edilen çözeltide Ba(IO ) 3 2 çözünürlüğü nedir?(2/3) 300 ml 1000 = −3 − 6,0×10 mol IO3 x X = 0,02 M IO – 3 Ba(IO ) ⇔ Ba2+ + 2IO – 3 2 3 Başaşlangıa 0 0,02 Dengede x (0,02+ 2x) 2 -9 (x) (0,02+ 2x) = 1,57×10 2+ -6 Çözünürlük = [Ba ] = X = 3,93×10 mol/L

Örnek:2 200ml 0.01M Ba(NO ) , 100ml 0.1 M NaIO ile 3 2 3 karıştırılmasıyla elde edilen çözeltide Ba(IO ) çözünürlüğü nedir? 3 2 (3/3) 1000 ml 200 = 300 ml 1000 0,01mol x = = 0,01×200= -3 6,0×10−3 mol IO3− x x 2,0×10 mol Ba(IO ) 3 2 1000 – X = 0,02 M IO3 1000ml 100 = = x 0,01 mol NaIO 3 0,1mol x 2+ – Ba2+ + 2IO – ⇔ Ba(IO ) Ba(IO ) ⇔ Ba + 2IO 3 3 2 3 2 3 – Başaşlangıa 0 0,02 Aşşış olan IO tür (0,002 < 0,01) 3 – Dengede x (0,02 + 2x) Harcanan IO → 2×0,002 = 0,004 mol 3 2 -9 – -3 (x) (0,02 + 2x) = 1,57×10 Kalan IO → 0,01- 0,004 = 6,0×10 mol 3 Toplam hacim → 200 + 100 = 300 ml Çözünürlük = [Ba2+ ] = X = 3,93×10-6 mol/L

SORU :3 Hg Cl tuzunun (K = 1,2×10-18) 2 2 çç a) Saf sudaki b)0,03M NaCl içeren çözeltideki c) 1,0×10-9 M Hg22+ iyonu derişiminde çözünürlüğü nedir?

SORU :3 Hg Cl tuzunun (K = 1,2×10-18 2 2 çç a) Saf sudaki b)0,03M NaCl içeren çözeltideki c) Hg22+ iyonlarının derişimi 1,0×10-9 M olduğunda çözünürlüğü nedir? { a)6,7×10-7 { b)1,3×10-15 { c)7,0×10-5 M

{ Ödev: 300 mL 0,025 M NaCl ile 200 mL 0,001 M AgNO3 karıştırılmıştır. Burada AgCl’ün çözünürlüğü nedir? { Ödev: 200 mL 0,01 M FeCl3 çözeltisine 200 mL 0,01 M NaOH çözeltisi eklenmiştir. Burada Fe(OH)3 çözünürlüğü nedir?

ÇÖKTÜRME İLE AYIRMA { İlk çökenin %99,99 çöktürülebilen derişime tam çökme denir.

SORU :4 0.01 M Pb2+ ve 0.01 M Hg22+ karışımını iyodür ile tamamen ayırmak mümkün müdür? PbI2 için Kçç = 7,9×10-9 Hg I için K = 1,1×10-28 2 2 çç

SORU :4 0.01 M Pb2+ ve 0.01 M Hg22+ karışımını iyodür ile tamamen ayırmak mümkün müdür? (1/3) { PbI2 için Kçç = 7,9×10-9 { Hg I için K = 1,1×10-28 2 2 çç { Önce hangisi Çöker? ÆHg Cl 2 2 { Pb2+ çökmeye başlamadan önce Hg22+ nin %99.99 çökmüş olması istenmektedir. { Yani; Hg22+ derişimi, başlangıç derişiminin % 0,01 ne düşürülmek istenmektedir. { Yani, 0,01 M ın % 0,01 i nedir? { (100/0,01) = (0,01/ X) ÆX=1,0×10-6 M yani [Hg22+] derişimi 1,0×10-6 M olsun istenmektedir. – { Bu noktada I derişimi nedir?

SORU :0.01 M Pb2+ ve 0.01 M Hg22+ karışımını iyodür ile tamamen ayırmak mümkün müdür?(2/3) { Hg I ÅÆ Hg 2+ + 2I- 2 2 2 { Başlangıçta 0,01 0 { Dengede 1,0×10-6 2x { { (1,0×10-6) (2x)2 = 1,1×10-28 { 4×2 = 1,1×10-22 { x2 = 2,75×10-23 { x = 5,24×10-12 – -12 { I = 2x = 2×5,24×10 – -11 { I = 1,048×10 M

SORU :0.01 M Pb2+ ve 0.01 M Hg22+ karışımını iyodür ile tamamen ayırmak mümkün müdür? (3/3) { Bu iyodür derişiminde PbI çöker mi? 2 { PbI2 ÅÆ Pb2+ + 2I- 2+ – 2 { İyonlar çarpımı = Q = [Pb ][I ] -11 2 -24 { ( 0,01)x( 1,048×10 ) =1,098×10 { Kural: { Q< Kçç çökme olmaz { Q> Kçç çökme olur { Sonuç: { 1,098×10-24 << 7,9×10-9 Æ çökme olmaz. 08-ORTAK İYON ETKİSİ07B- ÇÖZÜNÜRLÜK- ÇÖKTÜRME İLE M.DEMİRM.DEMİR 28 AYIRMA 28 ———————– Page 29———————– SORU :5 0.01 M Pb2+ ve 0.01 M Hg22+ karışımını iyodür ile tamamen ayırmak mümkün müdür? (ikinci çözüm) 08-ORTAK İYON ETKİSİ07B- ÇÖZÜNÜRLÜK- ÇÖKTÜRME İLE M.DEMİRM.DEMİR 29 AYIRMA 29 ———————– Page 30———————– SORU :5 0.01 M Pb2+ ve 0.01 M Hg22+ karışımını iyodür ile tamamen ayırmak mümkün müdür? (ikinci çözüm)(1/3) Önce hangisi çöker? 3 -9 3 -9 -3 4x = 7,9×10 − − > x = 1,975×10 x – = 1,25×10 M 2+ -3 – -3 -3 x = [Pb ] = 1,25×10 M – – > 2X = [I ] = 2×1,25×10 = 2,5×10 M 3 -28 3 -28 -10 4x = 1,1×10 − − > x = 0,275×10 = 3,01×10 2+ -10 – -10 -10 X = [Hg2 ] = 3,01×10 M – – > 2X = [I ] = 2×3,01×10 = 6,02×10 -10 -3 3,01×10 << 1,25×10 2+ – 2+ – PbI ⇔ Pb + 2I − − > Hg I ⇔ Hg + 2I 2 2 2 2 Önce Hg I çökmeye başlar 2 2

SORU :5 0.01 M Pb2+ ve 0.01 M Hg22+ karışımını iyodür ile tamamen ayırmak mümkün müdür? (ikinci çözüm)(2/3) – PbI2 nin çökmeye başaşladı noktada I derişeri 2x = 2×1,25×10-3 M = 2,5×10-3 M 2+ Bu noktada Hg2 derişeri 2+ – Hg I ⇔ Hg + 2I 2 2 2 0 2,5×10-3 x 2,5×10-3 + x (x) (2,5×10-3 + x) = 1,1×10-28 1,1×10−28 -26 [ 2+ ] -26 x = −3 = 4,4×10 − − > x = Hg 2 = 4,4×10 M 2,5×10 Bu derişim başlangıç derişiminin % 99.99’undan daha küçüktür. Yani tam ayırma olur

SORU :5 0.01 M Pb2+ ve 0.01 M Hg22+ karışımını iyodür ile tamamen ayırmak mümkün müdür? (ikinci çözüm)(3/3) Önce hangisi çöker? – PbI2 nin çökmeye başaşladı noktada I derişeri 3 -9 4x = 7,9×10 2x = 2×1,25×10-3 M = 2,5×10-3 M 3 -9 x – = 1,25×10-3 M x = 1,975×10 x = [Pb2+ ] = 1,25×10-3 M Bu noktada Hg 2+ derişeri 2 – -3 -3 2X = [I ] = 2×1,25×10 = 2,5×10 M 2+ – Hg I ⇔ Hg + 2I 2 2 2 3 -28 4x = 1,1×10 -3 0 2,5×10 3 -28 -10 x = 0,275×10 = 3,01×10 -3 x 2,5×10 + x 2+ -10 X = [Hg2 ] = 3,01×10 M – -10 -10 2X = [I ] = 2×3,01×10 = 6,02×10 -3 -28 (x) (2,5×10 + x) = 1,1×10 3,01×10-10 << 1,25×10-3 −28 1,1 10 x -26 x = = 4,4×10 2,5 10−3 x PbI ⇔ Pb2+ + 2I- 2 2+ – Hg I ⇔ Hg + 2I 2+ -26 2 2 2 [ ] x = Hg2 = 4,4×10 M Önce Hg I çökmeye başlar 2 2

ASİT VE BAZLARIN İYONLAŞMA SABİTİ + – a) HNO + H O ⇔ H O + NO 2 2 3 2 [ + ][ – ] H O NO K = 3 2 = K [HNO ] a 2 + – b)NH + H O ⇔ NH + OH 3 2 4 [ + ][ – ] NH OH 4 K = = K [NH3 ] b

Kaynak: http://web.adu.edu.tr/user/mdemir/

Bir cevap yazın