Karışımlar → 1. Bölüm

Dersin Özellikleri:

• Seviye: Hiç Bilmeyenler İçin
• Gerekli Bilgiler:
  • Kimyanın Sembolik Dili
• Öğretmen:
  • Muzaffer KAYA

Anlatılacak Başlıklar*:

• Homojen ve Heterojen Karışımlar
  • Karışımlar
  • Heterojen Karışımlar
  • Homojen Karışımlar (Çözeltiler)
  • Çözeltilerde Derişim
  • Bazı Yaygın Çözeltiler
  • Koligatif Özellikler

* Konu anlatımı, örneklerle zenginleştirilmiştir.

Karışım Nedir?

• En az iki tane saf maddeyi, karıştırırsak bir karışım oluşur.
• Karışımları oluşturan maddelere, karışımın bileşenleri denir.
  • Mesela; hava bir gaz karışımıdır ve bileşenleri şunlardır:
    • %78 N_2(g)
    • %21 O_2(g)
    • %1 CO_2(g) ve diğer gazlar

Karışımların Özellikleri

1. Saf değildirler.
2. Formülleri yoktur.
3. Bileşenleri özelliklerini kaybetmez.
4. Bileşenleri arasında belirli bir oran yoktur.
5. Fiziksel yollarla oluşur ve ayrılırlar.
6. Fiziksel özellikleri, karışanların oranına bağlı olarak değişir (erime noktası, kaynama noktası, öz kütle…).
7. Kütleleri, bileşenlerinin kütleleri toplamına eşittir fakat hacimleri, bileşenlerinin hacimleri toplamına eşit olmayabilir.

Karışımların Sınıflandırılması

1. Homojen Karışımlar (Çözeltiler)
2. Heterojen Karışımlar
   1. Adi Karışımlar (Katı – Katı)
   2. Emülsiyonlar (Sıvı – Sıvı)
   3. Süspansiyonlar (Katı – Sıvı)
   4. Aerosoller (Gaz – Sıvı veya Gaz – Katı)
   5. Kolloidal Karışımlar (Bulanık sıvılar)

• Karışan maddeler birbirinde çözünmedi ise heterojen bir karışım oluşur.

Heterojen karışımların özellikleri şunlardır:

• Her yerinde aynı özelliği göstermez.
• Karışım birden fazla faza sahiptir.
• Bileşenler gözle veya çeşitli görüntüleme yöntemleriyle ayırt edilebilir.

Örnekler:

Aşağıdaki maddeler heterojen karışımlardır:

• Kumlu su
• Duman
• Sis
• Yağlı su
• Çorba
• Salata
• Toprak

Adi Karışım Nedir?

• Katıların oluşturduğu heterojen karışımlardır.

Adi karışım örnekleri:

• Kum-tuz karışımı
• Tebeşir tozu-kum karışımı
• Kükürt tozu-demir tozu karışımı
• Kum-odun talaşı karışımı
• Kum-çakıl karışımı

Emülsiyon Nedir?

• Birbirinde çözünmeyen sıvıların oluşturduğu karışımlardır.
  • Emülsiyonlarda, hafif olan sıvı üstte, ağır olan ise altta toplanır.

Emülsiyon örnekleri:

• Yağ-su karışımı
• Benzin-su karışımı
• Mazot-su karışımı
• CCl₄ (Karbon tetraklorür)-su karışımı

Süspansiyon Nedir?

• Katı-sıvı heterojen karışımıdır.
  • Katının, içinde bulunduğu sıvıda çözünmediği karışımlardır.
  • Süspansiyonlarda, katı, sıvıdan daha hafif ise suyun yüzeyinde birikir, sıvıdan daha ağır ise sıvının dibine çöker.

Süspansiyon karışım örnekleri:

• Kumlu su
• Tebeşir tozu-su karışımı
• Demir tozu-su karışımı

Aerosoller Nedir?

• Aerosoller, gaz-katı veya gaz-sıvı karışımlarıdır.
  • Yani; hava gibi bir gazın içinde dağılmış tozlar ya da çok küçük sıvı damlacıklarından oluşan karışımlara aerosol denir.

Aerosol karışım örnekleri:

• Tozlu hava (Gaz-katı)
• Sis (Gaz-sıvı)
• Spreylerin püskürttüğü karışım (Gaz-sıvı)
• Baca dumanı (Gaz-katı)

Kolloidal Nedir?

• Bulanık sıvılardır.
• Katı, sıvıda dağılmıştır fakat yeterince dağılamamıştır yani; tam bir çözünme gerçekleşememiştir.
• Kolloidal karışımlar, bulanıklıkları ile tanınırlar.

Tyndall Etkisi

Kolloid bir karışımın içinden ışık geçirildiğinde ışık saçılır ve geçtiği yolda iz bırakır. Buna Tyndall (Tindal) etkisi denir.

Kolloid Örnekleri:

• Süt
• Kahve
• Renkli cam
• Çamurlu su
• Jöle
• Boyalar
• Serum
• Zamklı su
• Sabunlu su
• Killi su
• Mürekkep
• Jel
• Kan
• Aerosoller ve emülsiyonların da kolloid olanları vardır

• Birbirinde çözünen maddeler homojen karışım oluştururlar.
• Bir maddenin, başka bir madde içinde dağılmasına çözünme denir.
  • Çözeltilerde, miktarı daha az olan maddeye çözünen, miktarı daha çok olan maddeye ise çözücü denir.
  • Çözücüsü su olan çözeltilere sulu çözelti ya da sadece çözelti denir.

Örnek:

• Şeker çözeltisi: Şekerli su demektir.
• Tuz çözeltisi: Tuzlu su demektir.
• Etanolün sulu çözeltisi: Etanol-su karışımı demektir.

Homojen karışımların özellikleri şunlardır:

• Her yerinde aynı özelliği gösterir.
• Derişimleri her damlasında aynıdır.
• Karışım tek faza sahiptir, tek madde gibi görünür.
• Asitlerin, bazların ve tuzların çözeltileri elektrik akımını iletir.
• Elektrik akımını ileten çözeltilere elektrolit çözelti denir.

Örnekler:

Çözelti

• Homojen
• Tanecik boyutu 10^-9 m’den küçüktür.
• Çöktürme ile ayrılmaz.
• Işığı saçmaz.

Kolloid

• Heterojen
• Tanecikler 10^-9 m ile 10^-6 m arası büyüklüktedir.
• Yer çekimi etkisiyle değil, santrifüj yapıldığında çöktürme ile ayrılır.
• Işığı saçar (Tyndall etkisi).

Süspansiyon

• Heterojen
• Tanecikler 10^-6 m’den daha büyüktür.
• Yer çekimi etkisiyle çökelerek ayrılır.
• Işığı saçar ve absorbe eder.

Çözünme Nedir?

• Bir maddenin başka bir madde içinde homojen olarak dağılmasıdır.

Solvatasyon ve Hidratasyon

• Çözünen maddenin kimyasal türlerinin etrafı, çözücünün kimyasal türleri tarafından sarıldığında bu olaya solvatasyon denir.
  • Çözücü su ise, bu olaya hidratasyon denir.
• Etrafı çözücünün kimyasal türleri tarafından sarılmış bir iyona, solvatize iyon denir.
  • Çözücü su ise bu iyona hidratize iyon denir.

Zayıf Etkileşimler

• Dipol-dipol etkileşimi: İki polar kimyasal türün çözeltisinde kurulur.
  • H₂O ile CO çözeltisi
• İndüklenmiş dipol-İndüklenmiş dipol etkileşimi: İki apolar kimyasal türün çözeltisinde kurulur.
  • CCl₄ ile I₂ çözeltisi
• Dipol-İyon etkileşimi: Polar bir sıvı ile iyonik bağlı bir bileşiğin çözeltisinde kurulur.
  • Tuzlu su
• Hidrojen bağları: F, O, N atomlarına bağlı bir Hidrojen ile F, O, N arasında kurulur.
  • Su-amonyak (NH₃) çözeltisi

Örnek:

Tuz çözeltisinde kurulan dipol-iyon etkileşimleri:

Çözünme Olayının Aşamaları

• Çözünme olayı şu 3 aşamada gerçekleşir:
  1. Çözücüyü oluşturan kimyasal türlerin birbirinden ayrılması
  2. Çözüneni oluşturan kimyasal türlerin birbirinden ayrılması
  3. Çözünen taneciklerinin çözücü tanecikleri tarafından kuşatılması

Benzer Benzerde İyi Çözünür

• Polar polarda; apolar apolarda iyi çözünür.

Aşağıda; polar ve apolar çözücülere bazı örnekler verilmiştir:

Örnek:

Aşağıda, bazı maddeler ve polarlık durumları verilmiştir.

• Benzen: Apolar bir maddedir.
• Su: Polar bir maddedir.
• Hekzan: Apolar bir maddedir.
• İyot: Apolar bir maddedir.
• Yemek tuzu: Polar bir maddedir.

Buna göre aşağıdakilerden hangisinin bir çözelti olması beklenir?

A) Su – Benzen karışımı
B) Su – Hekzan karışımı
C) Benzen – Hekzan Karışımı
D) Su – İyot karışımı
E) Benzen-Yemek tuzu karışımı

Katı Çözeltiler

• Katı haldeki çözeltilerdir.
  • Alaşımlar katı çözeltilerdir.
  • Metallerin çözeltilerine “alaşımlar” denir.

• Pirinç (Cu-Zn alaşımı)
• Bronz veya Tunç (Cu-Sn alaşımı)
• Alman gümüşü (Cu-Ni-Zn)
• Çelik (Fe-C alaşımı)
• Lehim (Sn-Pb)

Sıvı Çözeltiler

• Sıvı haldeki çözeltilerdir.

• Tuz çözeltisi (Çözücü: Su, Çözünen: Tuz katısı)
• Kolonya (Çözücü: Etil alkol sıvısı, Çözünen: Esans ve su sıvıları)
• Antifriz (Çözücü: Su, Çözünen: Etilen glikol sıvısı)
• Gazoz (Çözücü: Su, Çözünen: CO₂ gazı)
• Soda (Çözücü: Su: Çözünen: NaHCO₃ tuzu)

Gaz Çözeltiler

• Gazlar her zaman çözelti oluştururlar.

• Hava (%78 N₂ gazı, %21 O₂ gazı, %1 CO₂ ve diğer gazlar)
• Doğalgaz (Çözücü: Metan gazı, Çözünen: Etan gazı, porpan gazı, bütan gazı)

Doymuş ve Doymamış Çözeltiler

• Daha fazla madde çözemeyecek durumda olan çözeltilere doymuş çözelti denir.
• Daha fazla madde çözebilecek durumdaki çözeltilere doymamış çözelti denir.
• 100 gram veya 100 mL suyu doyuran madde miktarına çözünürlük denir.
  • Her maddenin çözünürlüğü kendine özgüdür, bu yüzden çözünürlük maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

Derişik ve Seyreltik Çözeltiler

• Derişik çözeltide, çözünen maddenin oranı (derişimi) daha çoktur; seyreltik çözeltide ise çözünen maddenin oranı daha azdır.
  • Derişik çözeltilere, konsantre çözelti de denir.

Derişim Nedir?

• Derişim, bir çözeltide çözünen maddenin oranı demektir.
  • Derişime konsantrasyon da denir.

Derişim Birimleri

Bir çözeltinin derişimini ifade etmek için kullanılan birimler şunlardır:

1. Kütlece Yüzde Derişim (m/m)
2. Hacimce Yüzde Derişim (V/V)
3. Kütle Hacim Yüzdesi (m/V)
4. ppm (Milyonda bir kısım)

1) Kütlece Yüzde Derişim (m/m)

• 100 gram çözeltide çözünene maddenin kütlesidir.

m_Çözelti = m_Çözücü + m_Çözünen

Örnek:

40 g şeker ve 120 g su karıştırılarak şekerli su çözeltisi hazırlanıyor.

Bu çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaçtır?

1) Kütlece Yüzde Derişim (m/m)

• 100 gram çözeltide çözünene maddenin kütlesidir.

m_Çözelti = m_Çözücü + m_Çözünen

Örnek:

200 gram ve kütlece %40’lık NaCl çözeltisinde kaç gram NaCl çözünmüştür?

Çözeltiye su ekleme veya su buharlaştırma:

%_son . m_son = %_ilk . m_ilk

• Formülde;
  • %_ilk ve m_ilk değerleri, çözeltinin başlangıçtaki yüzde derişimi ve kütlesi,
  • %_son ve m_son değerleri, çözeltinin sonuçtaki yüzde derişimi ve kütlesidir.

Örnek:

Kütlece %10’luk 160 g tuzlu su çözeltisine, aynı sıcaklıkta 480 g su eklenirse, son çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaç olur?

Çözeltileri karıştırma:

%_son . m_son = %₁ . m₁ + %₂ . m₂ + %₃ . m₃ + %₄ . m₄ +…

Örnek:

380 gram ve kütlece %20’lik NaNO₃ çözeltisi ile 620 gram ve kütlece %10’luk NaNO₃ çözeltileri karıştırılıyor.

Bir çökelme olmadığına göre, oluşan karışımın kütlece yüzde derişimi kaçtır?

Örnek:

%20’lik 200 gram şeker çözeltisine; %40’lık 50 gram şeker çözeltisi, 140 gram saf su ve 110 gram saf şeker katısı ekleniyor.

Bir çökelme olmadığına göre, oluşan çözeltinin kütlece yüzdesi kaçtır?

2) Hacimce Yüzde Derişim (V/V)

• 100 mL çözeltide çözünmüş maddenin hacmidir.
• Genellikle sıvılar arasındaki çözeltilerde kullanılır.

V_Çözelti = V_Çözücü + V_Çözünen

• Kütlece yüzde derişimde verilen formüllerde, kütle yerine hacim konulabilir.

Çözücü eklendiğinde ya da buharlaştırıldığında:

%_son . V_son = %_ilk . V_ilk

Çözeltileri karıştırma:

%_son . V_son = %₁ . V₁ + %₂ . V₂ + %₃ . V₃ + %₄ . V₄ +…

Örnek:

50 cm³ etil alkol ile aynı sıcaklıkta bulunan bir miktar saf su karıştırılıp 200 cm³ hacminde bir çözelti elde ediliyor.

Çözeltide alkolün hacimce yüzdesi kaçtır?

3) Kütle Hacim Yüzdesi (m/V)

• 100 ml çözeltide çözünen maddenin kütlesidir.
• Genellikle katı-sıvı çözeltilerde kullanılır.

Örnek:

Sabit sıcaklıkta, 2 g İyot (I₂) katısının, Karbon tetraklorür (CCl₄) sıvısında çözünmesi ile hazırlanan 80 mL çözeltinin, kütle-hacim yüzdesini g/mL cinsinden bulunuz.

4) ppm Türünden Derişim (Milyonda Bir Kısım)

• Çok çok küçük oranda çözünene maddelerin derişimin “ppm” türünden hesaplanır.
• ppm, İngilizce “parts per million” (parts pör milyın) kelimelerinin kısaltılmış şeklidir ve “milyonda bir kısım” anlamına gelmektedir.
• Bir çözeltide çözünen maddenin derişimi, çok çok az ise, o maddenin, çözeltide çok az miktarda bulunduğunu anlatmak için “eser miktarda” ifadesi kullanılır.

Örneğin;

1 000 000 g su örneğinde, 5 g cıva bulunuyorsa, bu çözeltinin derişimi 5 ppm’dir.

Veya; 1 000 000 Litre suda, 2 Litre alkol varsa, bu çözeltinin derişimi de 2 ppm olur.

I) Çeşme Suyu

• Evlerimizin musluğundan akan suya “çeşme suyu” veya “musluk suyu” denir.
• Çeşme suları, temas ettiği topraktan ve kayaçlardan bir çok mineral (tuz) çözer.
• Mineral derişimleri, izin verilen sınırların üzerindeyse veya istenmeyen maddeler içeriyorsa, o su içilmez.

Uluslararası İçme Suyu Standartları:

II) Deniz Suyu

• Kütlece yaklaşık %3,5 lik tuzlu sudur.

III) Serum

• Serumlar, “izotonik” tuz çözeltileridir.
• İzotonik bir serum çözeltisindeki tuz derişimi, 0,9 g/L değerindedir.
• Dekstroz izotonik tuz çözeltilerinde; NaCl oranı 0,9 g/L, dekstroz şekerinin oranı 5 g/L değerindedir.

IV) Kolonya

Kolonya genel olarak şu 3 maddenin karışımıdır:

1. Etil alkol (C₂H₅OH)
2. Su (H₂O)
3. Esans (Kokulu yağ)

V) Şekerli Su

• Şekerler bir çeşit karbonhidrat bileşikleridir.
• Çay şekeri; “sakkaroz” adında ve formülü de “C₁₂H₂₂O₁₁” olan bir karbonhidrattır.
• Şeker çözeltisine şerbet denir
• Arıcılıkta kullanılan ve derişimi %65 olan şerbetin 65 gramı şeker (C₁₂H₂₂O₁₁) ve 35 gramı sudur.

1. Önce, bir hesap yaparak, çözücü ve çözünen miktarları belirlenir.
2. Maddeler, hesaplanan miktarlarda ölçülür.
3. Ölçülen çözücü ve çözünen, birbirine karıştırılır.

Örnek:

Kütlece %10’luk 500 g NaOH çözeltisi nasıl hazırlanır?

Koligatif Özellikler

• Çözünen maddenin derişimine bağlı olarak değişen özelliklere koligatif özellikler denir.
  • Donma Noktası
  • Kaynama Noktası koligatif özelliktir.

1.Çözeltilerin Donma Noktası

• Suda, yemek tuzu gibi, uçucu olmayan bir katı çözünürse, suyun donma noktası düşer.

2. Çözeltilerin Kaynama Noktası

• Suda, yemek tuzu gibi, uçucu olmayan bir katı çözünürse, suyun kaynama noktası yükselir.
  • Yani; tuzlu su, saf suya göre daha yüksek bir sıcaklıkta kaynamaya başlar.

Aşağıda, normal şartlarda, saf su ve doymamış tuzlu suyun sıcaklık zaman grafikleri verilmiştir: