Foodelphi.com Science of Food Engineering Sulu Çözeltiler Çözelti: iki veya daha fazla maddenin meydana getirdiği homojen karışımdır. çözücü, çözünen Kütlece fazla olan (veya çözme işlemini Kütlece daha az olan (çözücü içinde yapan) bileşene çözücü denir. dağılan) bileşene çözünen denir nonelectrolyte Sulu Çözeltileri elektriği iletmeyen maddeler Elektrolit: suda çözündüğü zaman iyonlarına ayrışan ve elektriği ileten maddelere elektrolit denir Kuvvetli elektrolit. Zayıf Elektrolit Suda tamamen iyonlaşan bileşikler suda iyonlarına kısmen ayrılan bileşikler
Çözünürlük Kuralları çözünen çözünmeyen 1A grup bileşikleri (Na, K, Li,) ve NH4+ OH- 1.grup bileşikleri (Na, K, Li,) ve NH4+ bileşikleri suda tamamen çözünür. Ba(OH)2 Sr(OH)3 Ca(OH)2 hariç suda NO3 (Nitrat), CHCOO- (asetat) ,ClO4 çözünmez. (perklorat)bileşikleri suda S2- 1.grup bileşikleri (Na, K, Li,) NH4+ hariç tamamen çözünür. suda çözünmez. Cl- Bileşikleri (AgCl, Hg2Cl2, PbCl2) CO32- 1.grup bileşikleri (Na, K, Li,) ve hariç suda çözünür NH4+hariç suda çözünmez. SO42+ (Sr SO4, Ca SO4 , Ba SO4 , Pb PO43- 1.grup bileşikleri (Na, K, Li,) ve SO4 hariç) suda çözünür. NH4+hariç suda çözünmez.- Cl-, Br-, I- SO42- CO32-, PO43- Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ NH4+ HO-, S2- NO – ClO – CH CO – 3 4 3 2
Kuvvetli elektrolit. Suda tamamen iyonlaşan bileşikler
Zayıf Elektrolit suda iyonlarına kısmen ayrılan bileşikler
SULU ÇÖZELTİ KİMYASI
Kimyasal Denge Bir kimyasal reaksiyonda, reaktiflerin ve ürünlerin konsantrasyonlarının oranlarının sabit kaldığı duruma kimyasal denge denir. aA + bB ↔ cC + dD [C]c [D]d K = ———————- K birimsizdir. [A]a b [B] Denge sabitinin değeri sıcaklığa bağlıdır. Denge sabiti ifadesinde saf saf sıvı ve saf katılarla çözücülerin konsantrasyonu sabit olduğundan yazılmaz.
Reaksiyon Denge İfadesi Denge tipi N (g)+ H (g) ⇔2NH (g) [NH ]2 2 2 3 3 K = —————- [N ] [H ] 2 2 + – + – 2H O(s) ⇔ H O + OH Ksu= [H O ] [OH ] Suyun İyonlaşması 2 3 3 CaCO3(k)⇔Ca 2+ (suda)+ CO32-(suda) Kçç= [Ca 2+] [CO32-] Bir tuzun suda çözünmesi + – [H + – CH COOH ⇔H O (suda)+CH3COO (suda) 3O ] [CH3COO ] Zayıf Asit ve 3 (s) 3 Ka=———————— Zayıf bazların [CH3COOH] İyonlaşması Ni2+ (suda)+ 4CN-(suda) ⇔Ni(CN)42-(suda) [Ni(CN)42-] Kompleks Oluşumu β4= ———————- [Ni2+ – 4 ] [CN ] I (suda) ↔I (org) [I ] Dağılma dengesi 2 2 2 org Kd= ————— [I ] 2 suda
Asit ve Bazlar Asit Baz Ekşi tatları vardır Acı tatları vardır Metalleri ve Karbonat tuzlarını çözerler Kayganlık hissi verirler Turnusol kağıdını kırmızıya çevirirler Metal iyonları ile Çökelti verirler Turnusol kağıdıı maviye çevirirler. Asit- Baz Tanımları Arrhenius Asit-Baz Tan ımıBase (1884) Brønsted-Lowry Asit-Baz Tanımı (1923) Lewis asit-baz Tanımı :
Asit- Baz Tanımları Arrhenius Asit-Baz Tanımı Hidrojen içeren ve Suda çözüldüğünde H+ iyonu oluşturan (1884) maddelere Asit denir. HCl → H+ + Cl- (aq) (aq) (aq) OH iyonu içeren ve suda çözüldüğünde OH – iyonu oluşturan maddelere Baz denir. NaOH → Na+ + OH – (aq) (aq) (aq)
Brønsted-Lowry Asit-Baz H + iyonu verme eğiliminde olan maddelere asit denir.. Tanımı (1923) HCl + H O ⇔ Cl– + H O+ 2 3 Asit + Baz ⇔ Baz + Asit H + iyonu alma eğiliminde olan maddelere baz denir.. NH + H O ⇔ NH + + OH- 3 2 4 Baz + Asit ⇔ Asit + Baz Konjuge Asit ve Baz çiftleri HF + H O ⇔ F– + H O+ 2 3 H PO – + OH– ⇔ HPO 2– + H O 2 4 4 2 NH + + CO 2– ⇔ NH + HCO – 4 3 3 3
Lewis asit-baz Tanımı : Baz elektron çifti veren tür, Asit ise elektron çifti alan maddedir B + H+ ⇔ B – H+
Nötralleşme. Bir asit ile bazın reaksiyona girerek birbirlerinin asit ve bazlığını nötürleştirmesidir. HCl + NaOH → H2O + NaCl Reaksiyon sonucunda su ve tuz adı verilen iyonik bileşik oluşur
Asit ve bazların Kuvvetliliği Elektrolit Suda (ve bazı çözücülerde) çözündüğü zaman iyonlaşarak elektriği ileten çözeltilere elektrolit denir. Kuvvetli elektrolitler bir çözücüde tamamen, zayıf elektrolitler kısmen iyonlaşır. Kuvvetli Asit Zayıf Asitler Kuvvetli baz Zayıf baz Suda tamamen Suda kısmen iyonlaşan Suda tamamen Suda kısmen iyonlaşan asitlere asitlere zayıf asit denir iyonlaşan bazlar iyonlaşan bazlara kuvvetli asit denir. kuvvetli bazdır zayıf baz denir HCl + H O → H O+ + Cl- CH COOH + H O⇔CH COO- +H O NaOH → Na+ + OH – NH +H 0 ⇔ NH + + OH – (aq) 2 3 (aq) (aq) 3 (aq) 2 3 (aq 3 (aq) (aq) (aq) (aq 3(g) 2 (l) 4 (aq) (aq) HCl, HBr, ve HI HF . HCN , H S M O or MOH, M= 1A(1) Amonyak (:NH ) 2 2 3 HNO , H SO , HClO HClO, HNO , ve H PO metalleri (Li, Na, K, Rb, Aminler 3 2 4 4 gibi 2 3 4 Oksiasitler Organik asitler Cs) (RNH , R NH, R N), 2 2 3 (RCOOH), CH COOH MO or M(OH) , CH CH NH , (CH ) NH, 3 2 3 2 2 3 2 C H COOH M = Group 2A metalleri (C H ) N, C H N 6 5 3 7 3 5 5 (Ca, Sr, Ba) [MgO and Mg(OH)
pH Hidrojen iyonu konsantrasyonun eksi logaritmasıdır. (logaritma on tabanına göre ) + + pH = – log[H3O ] pH = – log [H ] – pOH pOH = -log [OH ] H O + H O < — > H O+ + OH- 2 (l) 2 (l) 3 2 + – -14 K [H O] = K = [H O ][OH ] = 1.0 x 10 (25°C) 2 su 3 Saf suda Hidronyum iyonu ve hidroksil iyonu konsantrasyonları eşittir. [H + – -7 3O ]=[OH ]= 1.0 x 10 (25°C) pH = 7.00 nötr çözeltiler pH < 7.00 asidik çözeltiler pH > 7.00 Bazik çözeltiler
pH Hesaplamalar ı Kuvvetli Asit ve Bazlarda Zayıf Asit ve Bazlarda Kuvvetli Asitlerde pH direkt kuvvetli Zayıf Asit ve bazlarda Asitlik veya Bazlık asitten gelen H+ iyonu konsantrasyonu denge sabiti kullanılır kullanarak hesaplanır. Burada suyun iyonlaşmasından gelen Burada suyun iyonlaşmasından gelen H+ ve H+ ve OH- iyonları ihmal edilir. OH- iyonları duruma göre ihmal edilir veya edilmez.
Kuvvetli Asit ve Bazlarda Kuvvetli Asitlerde pH direkt kuvvetli asitten gelen H+ iyonu konsantrasyonu kullanarak hesaplanır. Burada suyun iyonlaşmasından gelen H+ ve OH- iyonları ihmal edilir. HCl + H O ⇔ H O+ + Cl- (aq) 2 (l) 3 (aq) (aq) pH = – log[H3O+]
Zayıf Asit ve Bazlarda Zayıf Asit ve bazlarda Asitlik veya Bazlık denge sabiti kullanılır HA + H O ⇔ H O+ + A- (aq) 2 (l) 3 (aq) (aq) + – [H O ] [A ] 3 Ka = ————————- [HA] + ½ [H ] = ( Ka . [HA] ) CH COOH + H O ⇔ H O+ + CH3COO- 3 2 3 + – [H O ] [CH3COO ] 3 Ka= ——————————- [CH COOH] 3
Soru: 10-2 M hydronium iyonu içeren çözeltinin pH ı nedir ? pH = -log[H + -2 3O ] = (-1)log 10 = (-)(-2) = 2 + soru : 25°C deki 0.0024 M hidroklorik asit çözeltisinim [H O ], pH, pOH ını 3 hesaplayınız. soru : 0.125 M CH COOH çözeltisinin H+ konsantrasyonunu ve pHını 3 hesaplayınız. K = 1.8 x 10-5 a
soru : 0.125 M CH COOH çözeltisinin H+ konsantrasyonunu ve pHını 3 hesaplayınız. K = 1.8 x 10-5 a Çözüm: CH COOH + H O ⇔ H O+ + CH3COO- 3 2 3 Concentration (M) CH COOH + H O ⇔ H O+ + CH3COO- 3 2 3 Initial 0.125 —- 0 0 Change -x —- +x +x Equilibrium 0.125 – x —- x x x x K = ———— a 0.125-x Kabul 0.125 – x = 0.125 2 -5 -3 x = 2.25 x 10 x = 1.5 x 10 pH= 2.82
• Soru: 10^-8 M HCl çözeltisinin pH ını hesaplayınız. Ksu= 1 x 10^-14
Çözünürlük Çarpımı Sabiti Alkali metallerin bileşikleri suda çözünür, ancak bir çok bileşik suda az çözünür. Suda az çözünen bileşikler için çözünürlük çarpımı sabit sıcaklıkta doygun çözeltide iyon konsantrasyonları çarpımına eşittir. SrCrO4(aq) ⇔ Sr2+(aq) + CrO42-(aq) Kçç = [Sr2+] [CrO42-]
Soru: aşağıdaki şıklarda meydana gelecek reaksiyonları açıklayınız • Na2CO3 ve CaCl2 bileşikleri suda çözülüp karıştırıldığında • CuSO4 ve NaNO3 bileşikleri suda çözülüp karıştırıldığında
Çözünürlük Kuralları çözünen çözünmeyen 1A grup bileşikleri (Na, K, Li,) ve NH4+ OH- 1.grup bileşikleri (Na, K, Li,) ve NH4+ bileşikleri suda tamamen çözünür. Ba(OH)2 Sr(OH)3 Ca(OH)2 hariç suda NO3 (Nitrat), CHCOO- (asetat) ,ClO4 çözünmez. (perklorat)bileşikleri suda S2- 1.grup bileşikleri (Na, K, Li,) NH4+ hariç tamamen çözünür. suda çözünmez. Cl- Bileşikleri (AgCl, Hg2Cl2, PbCl2) CO32- 1.grup bileşikleri (Na, K, Li,) ve hariç suda çözünür NH4+hariç suda çözünmez. SO42+ (Sr SO4, Ca SO4 , Ba SO4 , Pb PO43- 1.grup bileşikleri (Na, K, Li,) ve SO4 hariç) suda çözünür. NH4+hariç suda çözünmez.- Cl-, Br-, I- SO42- CO32-, PO43- Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+ NH4+ HO-, S2- NO – ClO – CH CO – 3 4 3 2
Çözünürlük Dengesi Kçç Çözünürlük Dengesi Kçç 3+ – -33 2+ 2- -24 Al(OH)3 ⇔Al + OH 1.3×10 ZnS ⇔Zn +S 1.6×10 BaCO3 ⇔Ba2+ +CO32- 5.1×10-9 MgCO3 ⇔Mg2+ +CO32- 3.5×10-8 2+ – -5 + – -10 PbCl2 ⇔Pb + 2Cl 1.6×10 AgCl ⇔Ag + Cl 1.8×10
soru: Ca (PO ) , Ag CrO , CaF , PbSO bileşikleri için çözünürlük çarpımı 3 4 2 2 4 2 4 ifadesini yazınız. Soru: katı baryum sülfat 25°C de saf suda bir kaç gün çalkalanarak bekletiliyor. Doymuş çözelti dengesinde 1.04×10-5M Ba2+, olduğuna göre BaSO4 için Kçç yi hesaplayınız. soru: CaF2 için 3.9×10-11, olduğuna gore CaF2 in suda ki çözünürlüğünü mol/L cinsinden hesaplayınız
Ortak İyon etkisi Az çözünen bir bileşiğin çözünürlüğü, dengede bulunan iyonlardan birinin eklenmesiyle azalır. soru: Ag SO çözünürlüğünü 1.0 M Na SO varlığında hesaplayınız. 2 4 2 4 Ag2SO4 için Kçç =1.4×10-5
Çözünürlük çarpımı ve çökelti oluşumu Qiç iyonlar çarpımı herhangi bir anda çözeltide bulunan iyonların konsantrasyonlarının çarpımıdır Qiç < Ksp çökme olmaz Qiç = Ksp doygun çözelti Qiç > Ksp aşırı doygun çözelti çökme olur. Seçimli Çöktürme
Soru : 0.10 M AgNO3 çözeltisi [CrO42-] = 0.010M ve [Br-]= 0.10M içeren çözeltiye yavaşyavaşekleniyor. (Ag -5 -13 2CrO4 için Kçç 1.4×10 , AgBr için Kçç 5.0 x10 ) a.AgBr (s) veya Ag CrO (s) hangisi çöker 2 4 b.Ag – 2CrO4 çökmeye başladığı anda çözeltide kalan [Br ] konsantrasyonu nedir. c.Br- ve CrO42- birbirinden çöktürülerek ayrılabilir mi?
İyonik Dengelere Elektrolitlerin Etkisi İyonik türleri içeren dengeler çözeltideki tüm iyonlardan (eklenen elektrolitlerden) etkilenir. Bunun nedeni elektrolit iyonları ile dengede yer alan iyonlar arasındaki elektrostatik çekme ve itme kuvvetleridir. Az çözünen tuzların sudaki çözünürlüğü, ortak iyon içermeyen elektrolit eklenmesi sonucu artar. İyonik Şiddet:. çözeltideki iyonların toplam konsantrasyonlarının ölçüsüdür µ = ½ ∑M1 Z12 + M2 Z22 + … Mn Zn2 Zx = X türünün yükü µ = çözeltinin iyonik şiddeti Mx = X türünün molar konsantrasyonu soru: 0.1 M Na2SO4 ve 0.1 M NaCl içeren çözeltinin iyonik şiddetini hesaplayınız.
Aktivite Katsayısıları Çözeltilerde iyonik Bir dengede yer alan iyonik türlerin belirli iyonik şiddetteki etkin konsantrasyonunu ifade etmek için aktivite terimi kullanılır. a = γ [X] x x a = X türünün aktivitesi x γx = aktivite katsayısı birimsizdir. [X]= X türünün molar konsantrasyonu
Aktivite katsayısının özellikleri ve hesaplanması Aktivite katsayısı çok seyreltik çözeltilerde 1 ‘ e eşit olur. Yüksüz bir molekülün aktivite katsayısı iyonik şiddet ne olursa olsun yaklaşık 1 dir. Aktivite katsayısı elektrolitin cinsine değil iyonik şiddete bağlıdır. Belirli iyonik şiddette, iyonik türlerin yükü arttıkça aktivite katsayısı 1 den uzaklaşır. 0.51 Zx2(µ )½ – log γ = ————————– x 1+ 3.3 αx (µ )½ γ = aktivite katsayısı x Zx = X türünün yükü µ = çözeltinin iyonik şiddeti αx = hidratize X iyonunun nanometre cinsinden etkin çapı
Denge sabiti ve Çözünürlük çarpımı hesaplarında molar konsantrasyonların kullanılması daha doğrudur. Türlerin Aktiviterinin kullanıldığı denge sabitine termodinamik denge sabiti, çözünürlük çarpımına da termodinamik çözünürlük çarpımı denir. AmBn şeklinde bir çökelek için K m n m n m n m n = a a = γ γ [A] [B] = γ γ K’ çç A B A B A B çç Soru: CaF2 ile doymuş0.0125 M MgSO4 çözeltisindeki Ca2+ konsantrasyonunu hesaplayınız. CaF2 ⇔Ca2+ + 2F- Kçç= 3.9 x 10-11
…