Karışımlar

Bu konuda ne öğreneceksin

Sabah içtiğin çay, denizin suyu, havadaki toz, çalkalamadan içilmeyen ilaç şurubu, süt, çorba. Günlük hayatta gördüğün maddelerin neredeyse hepsi karışımdır. Saf madde bulmak aslında zordur. Bu konuda karışımların nasıl sınıflandırıldığını, bir çözeltinin ne kadar derişik olduğunun nasıl hesaplandığını ve karışımların bileşenlerini hangi yöntemle ayırabileceğini öğreneceksin.

1. Karışım çeşitleri

Karışımda her madde kendi özelliğini korur ve bileşenler fiziksel yöntemlerle ayrılabilir. Bileşenlerin oranı değişebilir.

Çözelti, homojen karışımın en bilinen halidir. Miktarı fazla olan çözücü, az olan çözünendir. Şekerli suda su çözücü, şeker çözünendir. Çözeltiler sıvı olmak zorunda değildir: Hava gaz çözeltisi, pirinç ise katı çözeltidir.

2. Doygunluk

Belirli bir sıcaklıkta belirli miktar çözücünün çözebileceği madde miktarının bir sınırı vardır.

• Doymamış çözelti: Daha fazla çözünen madde çözebilir.
• Doygun çözelti: Aynı sıcaklıkta daha fazla çözemez, ekleneni dibe çöker.
• Aşırı doygun çözelti: Normalde çözünebileceğinden fazlasını kararsız biçimde içerir, çok az bir etkiyle fazlası çöker.

Bir maddenin çözünürlüğü, belirli sıcaklıkta 100 g çözücüde çözünebilen en fazla madde miktarıdır. Çözünürlük sıcaklığa bağlıdır:

• Katıların çoğu için sıcaklık arttıkça çözünürlük artar. Sıcak çayda şeker daha kolay çözünür.
• Gazlar için sıcaklık arttıkça çözünürlük azalır. Ilınan gazozdan gaz çıkması, ısınan göllerde balıkların çözünmüş oksijen sıkıntısı çekmesi bu yüzdendir.
• Gazların çözünürlüğü basınçla artar. Gazozun kapağı kapalıyken karbondioksit çözünmüş durumdadır, kapak açılınca basınç düşer ve gaz kabarcık olarak çıkar.

3. Derişim hesapları

Çözeltinin ne kadar “güçlü” olduğunu derişim gösterir. Aynı çözeltiyi birkaç biçimde ifade edebilirsin.

Kütlece yüzde

$\%\text{ derişim} = \frac{\text{çözünen kütlesi}}{\text{çözelti kütlesi}} \cdot 100$

Paydada çözelti kütlesi vardır, yani çözünen ile çözücünün toplamı. Çözücü kütlesini yazmak sık yapılan bir hatadır.

Örnek. 20 g tuz 80 g suda çözülürse çözelti 100 g olur. Derişim $\dfrac{20}{100} \cdot 100 = \%20$ olur.

Molarite

$M = \frac{n}{V\ (\text{litre})}$

Birimi mol/L’dir. Hacim litre olarak yazılır.

Örnek. 20 g NaOH (mol kütlesi 40 g/mol) suda çözünüp 500 mL çözelti hazırlanıyor. Mol sayısı $\dfrac{20}{40} = 0{,}5$ mol, hacim $0{,}5$ L. Molarite $\dfrac{0{,}5}{0{,}5} = 1\ \text{M}$.

ppm derişimi

Çok seyreltik çözeltilerde derişim ppm (milyonda bir kısım) ile verilir. 1 ppm, 1 milyon gram çözeltide 1 gram çözünen bulunması demektir:

$\text{ppm} = \frac{\text{çözünen kütlesi}}{\text{çözelti kütlesi}} \cdot 10^6$

Örnek. 2000 g çözeltide 0,01 g madde varsa derişim $\dfrac{0{,}01}{2000} \cdot 10^6 = 5\ \text{ppm}$ olur.

Seyreltme

Çözeltiye su eklendiğinde çözünen mol sayısı değişmez, hacim artar, derişim düşer.

$M_1 \cdot V_1 = M_2 \cdot V_2$

Örnek. 3 M 50 mL çözeltiye su ekleyerek 1 M yapmak istiyoruz. $3 \cdot 50 = 1 \cdot V_2$, $V_2 = 150$ mL. Eklenecek su $150 - 50 = 100$ mL.

Karıştırma

Aynı maddenin farklı derişimli iki çözeltisi karıştırılırsa mol sayıları toplanır, hacimler toplanır.

$M_{son} = \frac{M_1 V_1 + M_2 V_2}{V_1 + V_2}$

Örnek. 1 M 100 mL ile 2 M 300 mL çözelti karıştırılıyor. Mol sayısı $0{,}1 \cdot 1 + 0{,}3 \cdot 2 = 0{,}7$ mol, hacim $0{,}4$ L. Son derişim $\dfrac{0{,}7}{0{,}4} = 1{,}75\ \text{M}$.

• Çözeltiye su ekleniyorÇözünen mol sayısı sabit kalır, derişim düşer.
• Gazlı içecek ısıtılıyorGazın çözünürlüğü azalır, gaz kabarcıkları çıkar.
• Kütlece yüzde bulunurken çözelti kütlesi kullanılıyorÇözünen ve çözücünün toplamı paydaya yazılır.
• Dibinde çökelti olan çözeltiye aynı sıcaklıkta madde ekleniyorÇözelti doygundur, ekleneni çözmez.

Karıştırarak gör

İki çözeltinin miktarını ve yoğunluğunu değiştir. Karışımın derişimi iki derişimin arasında kalır.

4. Karışımları ayırma yöntemleri

Karışımın bileşenleri farklı fiziksel özelliklere sahiptir. Ayırma yöntemi bu farktan yararlanır.

Damıtma

Kaynama noktaları farklı, birbiri içinde çözünen sıvılar damıtma ile ayrılır. Düşük kaynama noktalı sıvı önce buharlaşır, soğutucuda yeniden yoğunlaşır ve toplama kabında birikir.

• Su ($100\ ^\circ\text{C}$) ve etil alkol ($78\ ^\circ\text{C}$) karışımı ısıtılınca alkol önce buharlaşır.
• Kaynama noktaları arasındaki fark azsa ayrımsal damıtma kullanılır. Düzenekteki ayırma kolonu buharı defalarca yoğunlaştırıp yeniden buharlaştırır.
• Ham petrolün benzin, mazot ve gazyağı gibi bileşenlere ayrılması ayrımsal damıtmayla yapılır.

Damıtma sırasında kaynayan karışımın sıcaklığı sabit kalmaz, çünkü bileşim değişir. Saf sıvı kaynarken sıcaklık sabittir. Bu fark, karışımla saf maddeyi ayırt etmek için kullanılır.

5. Kolloid, süspansiyon ve emülsiyon

Çözelti ile kaba heterojen karışım arasında kalan sistemler vardır.

Tyndall etkisi: Kolloid içinden geçen ışık huzmesi parçacıklara çarpıp saçıldığı için görülür. Sisli havada far ışığının yolunun görünmesi buna örnektir.

6. Konuyu toparla

Mini test

Kendini dene

Yanlış yaptığın soruları yanlış soru defterine ekleyebilirsin. Birkaç gün sonra tekrar karşına çıkar.