Çözeltilerin Özellikleri
- Çözeltilerin Donma ve Kaynama Noktaları
Bir maddenin başka bir madde tanecikleri arasında, iyonlar ya da moleküller halinde, homojen olarak dağılmasına çözünme denir. Bağıl miktarları çözünürlük sınırına kadar değişebilen iki ya da daha çok maddeden oluşan homojen karışıma çözelti denir.
Çözeltiler iki kısımdan oluşmaktadır. Çözeltide çok bulunan madde çözücü, az bulunan madde çözünendir. Saf maddelerin kendine özgü erime ve kaynama noktaları vardır.
- Erime: Katı bir maddenin ısı enerjisi alarak sıvı hale geçmesi olayıdır. Katı maddeler ısıtıldıkları zaman taneciklerin kinetik enerjileri artar ve bundan dolayı tanecikler arasındaki çekim kuvveti azalır. Böylece tanecikler birbirinden uzaklaşır ve serbest hale gelir.
- Donma: Sıvı bir maddenin ısı enerjisi vererek katı hale dönüşmesine donma denir. Sıvının katı hale geçmeye başladığı sıcaklık noktasına ise donma noktası denir. Donma olayı süresince sıcaklık sabit kalır.
- Buharlaşma: Sıvı maddelerin çevreden aldığı ısı sonucunda , sıvıyı oluşturan taneciklerin kinetik enerjileri artar. Yüzeye yakın ve yüzeye dik olan tanecikler bu kinetik enerji sayesinde, çevrenin çekim kuvvetini yenerek sıvı fazdan gaz fazına geçerler. Bu olaya buharlaşma denir.
- Yoğunlaşma: Bir maddenin gaz halden sıvı hale geçmesine yoğunlaşma, yoğunlaşmanın meydana geldiği sıcaklığa yoğunlaşma sıcaklığı denir.
Çözelti Türleri
Çözelti türlerini üç ana başlık altında inceliyebiliriz.- Çözücünün Durumuna Göre (Fiziksel haline göre; katı, sıvı, gaz)
- Elektrik Akımı İletmelerine Göre
- Elektrik akımını ileten çözeltiler: Çözünen madde çözünürken iyonlarına ayrılıyorsa böyle çözeltilere iyonik çözeltiler denir. İyonlu çözeltiler elektrik akımını iletirler. Bu nedenle de elektrolit çözeltiler olarak da bilinirler. Örnek olarak; asit, baz çözeltileri, tuz çözeltileri verilebilir. Tuz su içerisinde çözünürken Na+ ve Cl- iyonlarına ayrışır.
- Elektrik akımını iletmeyen çözeltiler: Kovalent bağlı bileşikler çözücü içerisinde çözünürken moleküller halinde dağılırlar. Bu tür çözeltiler elektrik akımını iletmezler. Alkolün su içerisinde çözünmesi olayını örnek olarak verebiliriz.
- Çözünen Madde Miktarına Göre:
- Doymuş Çözeltiler: Çözücünün çözebileceği maksimum maddeyi çözdüğü durumdur.
- Aşırı doymuş çözeltiler: Çözeltinin maksimum çözebileceği madde miktarından daha fazla madde çözünmüş çözeltilerdir. Kararsızdırlar. Bir miktar çözünen madde çökerek doymuş çözelti haline gelirler.
- Doymamış çözeltiler: Bir çözücünün çözebileceği maksimum maddeden daha azını çözdüğü durumdur. Bu tip çözeltilere belli bir miktar daha çözünen atıldığı taktirde, çözücü eklenen çözüneni de çözebilme kapasitesine sahiptir.
- Seyreltik çözelti:Az miktarda çözünen içeren çözeltilere seyreltik çözelti denir. Birim hacme düşen çözünen madde miktarı ne kadar az ise, çözelti o kadar seyreltiktir.
- Derişik çözelti: Çok miktarda çözünen içeren çözeltilere derik çözelti denir. Birim hacme düşen çözünen madde miktarı ne kadar fazla ise, çözelti o kadar derişiktir.
Bir çözeltiye bir miktar çözücü ilave edildiğinde veya bir miktar çözücü buharlaştırıldığında, yüzde derişim değişir. Ancak çözünen madde miktarı değişmez.
Çözeltilerin Özellikleri
Buhar Basıncı ve Kaynama NoktasıBuhar fazına geçen taneciklerin sıvı yüzeyine çıkmadan önce sıvı fazdaki taneciklere yaptığı basınca buhar basıncı denir. Sıcaklık değişmediği sürece buhar basıncı da değişmez. Herhangi bir sıvının sıcaklığı arttırılırsa, gaz fazına geçen moleküllerin sayısı artacağından, sıcaklığa bağlı olarak buhar basıncı da artar. Sabit sıcaklıkta sıvı - katı çözeltinin buhar basıncı, saf çözücüsünün buhar basıncından küçüktür.
Isıtılan bir sıvının buhar basıncı sürekli olarak artar. Sıvının buhar basıncının dış basınca eşitlendiği anda bu artış durur. Bir sıvının buhar basıncının dış buhar basıncına eşit olduğu anda kaynama olayı başlar. Bu olayın gerçekleştiği sıcaklığada kaynama sıcaklığı veya kaynama noktası denir. Kaynama süresince sıvının sıcaklığı değişmez. Herhangi bir sıvının üzerine etkiyen dış basınç azaldıkça, kaynama noktası düşer. Dış basınç arttıkça da kaynama noktası yükselir
Sıvıların tanecikleri arasındaki çekim kuvvetinin kendine özgü olduğu bilinmektedir. Bu nedenle tanecikleri arasındaki çekim kuvveti küçük olan sıvıların, buhar basıncı büyük ve dolayısıyla kaynama noktası düşük olur. Böyle sıvılara uçucu sıvılar denir. Tanecikleri arasındaki çekim kuvveti büyük olan sıvıların ise buhar basıncı küçük ve kaynama noktası yüksek olur. Böyle sıvılara ise uçucu olamayan sıvılar denir.
Bir çözeltiye su eklenirse derişimi düşer, buhar basıncı artar, donma noktası yükselir. İletkenliği azalır.
03. Çözeltilerin Donma ve Kaynama Noktaları
Bir çözücüde, uçucu olmayan bir maddenin çözünmesi, onun buhar basıncını düşürür. Çünkü; çözünen madde tanecikleri birim yüzeydeki çözücü taneciklerinin sayısını azaltır. Bu durum çözücünün zor buharlaşmasına neden olur. Buhar basıncının düşmesi de kaynama noktasının yükselmesine sebep olur. Yani çözelti saf çözücünün normal kaynama noktasında kaynamaz. Çözeltinin buhar basıncını bir atmosfere çıkarmak için sıcaklığının çözücünün normal kaynama sıcaklığının üstüne çıkarılması gerekir. Şu halde uçucu olmayan maddelerin çözülmesiyle hazırlanan çözeltilerin kaynama noktaları saf çözücülerinkinden daha yüksektir. Örneğin tuzlu suyun donma noktası saf suyun donma noktasından küçüktür. %10`luk tuz çözeltisinin donma noktası -6 °C iken %20`lik tuz çözeltisinin donma noktası -16 °C` ye düşer.
Kaynama noktasındaki yükselme çözeltideki çözünenin derişimi ile orantılıdır. Aşağıdaki bağıntı bu ilişkiyi ifade etmektedir.
DTb=Kb x m
m: molalite Kb: molal kaynama noktası yükselmesi sabiti
Donma noktasında katı ve sıvının buhar basıncı eşittir. Sıvı çözücü ile katı çözücünün buhar basıncı eğrileri çözeltinin donma noktasında kesişir. Ancak bu sıcaklıkta çözeltinin buhar basıncı saf çözücünün denge buhar basıncından daha düşüktür. Çözeltinin buhar basıncı eğrisi, katı çözücünün buhar basıncı eğrisini daha düşük bir sıcaklıkta keser. Bu nedenle, çözeltinin donma noktası, saf çözücününkinden daha düşüktür. Otomobil radyatörlerinin suyuna eklenen etandiol(glikol) C2H4(OH)2 suyun donma noktasını düşürür. Bu da kışın otomobil motorlarının içlerinde donan su ile çatlamasını önler böyle donma noktasını düşürerek donmayı geciktiren maddelere antifiriz denir.
Donma noktası düşmesi de çözelti derişimine ve çözücüye bağlıdır. Aşağıdaki bağıntı bu ilişkiyi ifade etmektedir.
DTf=Kf x m
m: molalite Kf: molal donma noktası düşmesi sabiti
Çözeltilerde kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası düşmesi maddenin türüne bağlı değildir. Bu durum ideal çözeltiler için Çözünen madde miktarına ve bunun çözeltide oluşturacağı (molekül- iyon) sayısına bağlıdır. Çözelti içindeki tanecik sayısı toplamı arttıkça kaynama noktası yükselir, donma noktası düşer.
