Kimya I · 10. Ünite: Çözeltiler ve Koligatif Özellikler

Derişim Birimleri (Molalite, Mol Kesri)

Bir çözeltinin "ne kadar derişik" olduğunu söylemek için tek bir doğru birim yoktur; hangi birimin seçileceği, soruyu sorduğumuz özelliğe bağlıdır. Hazırlama ve titrasyon hacimle çalıştığı için molariteyi, koligatif özellikler ve sıcaklık değişen deneyler kütleye dayalı molaliteyi ve mol kesrini gerektirir. Bu konuda kütlece yüzde, ppm, molarite, molalite ve mol kesrini tanımlayacak, aralarındaki dönüşümleri yoğunluk üzerinden türeteceksin ve molaritenin neden sıcaklığa bağlı, molalitenin neden bağımsız olduğunu hesaplarla göreceksin.

Öğrenme hedefleri

• Kütlece yüzde, ppm/ppb, molarite, molalite ve mol kesrini tanımlar; verilen kütle ve hacim verilerinden her birini hesaplar.
• Molarite ile molalite arasındaki dönüşümü çözelti yoğunluğundan türetir ve $m = \dfrac{1000M}{1000\rho - M M_{\text{çözünen}}}$ bağıntısını kullanır.
• Ticari derişik çözeltilerin (ör. kütlece $\%36$ HCl, $\rho = 1.18\,\text{g/mL}$) molarite, molalite ve mol kesrini hesaplar ve seyreltme hacmini bulur.
• Molarite ve molalitenin sıcaklık bağımlılığını yoğunluk değişimiyle açıklar; koligatif hesaplarda neden molalite kullanıldığını gerekçelendirir.
• Seyreltik sulu çözeltilerde $M \approx m$ yaklaşımının koşullarını ve sınırını belirtir; $M \neq m$ olduğu derişik çözeltilerde farkın büyüklüğünü hesaplar.
• Karıştırma ve seyreltme problemlerinde mol sayısının korunumuyla iyon derişimlerini ($\text{Na}^+$, $\text{Cl}^-$, $\text{SO}_4^{2-}$) hesaplar ve hacim toplanabilirliği varsayımının geçerliliğini tartışır.

Konu anlatımı

1. 1. Bağlam: Etiketteki Sayı Ne Demek?

2. 2. Birimlerin Tanımları

3. 3. Birimler Arası Dönüşüm: Yoğunluk Köprüsü

4. 4. Çözümlü Örnekler

5. 5. Simülasyona Köprü: Molarite mi, Molalite mi?

6. 6. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları

Anahtar terimler

Molarite (molarity)

Çözeltinin bir litresindeki çözünen mol sayısı; hacme dayalıdır, sıcaklıkla değişir.

Molalite (molality)

Bir kilogram çözücüdeki çözünen mol sayısı; kütleye dayalıdır, sıcaklıktan bağımsızdır.

Mol kesri (mole fraction)

Bir bileşenin mol sayısının toplam mol sayısına oranı; birimsizdir, toplamları 1'dir.

Kütlece yüzde (mass percent)

100 g çözeltideki çözünen kütlesi.

ppm / ppb

Milyonda ve milyarda bir kütle oranı; seyreltik sulu çözeltide mg/L ve µg/L ile aynıdır.

Yoğunluk (density)

Çözelti kütlesinin hacmine oranı; hacme dayalı ve kütleye dayalı birimleri birbirine bağlar.

Seyreltme

Çözünen mol sayısı korunur: $M_1V_1 = M_2V_2$.

Hacim büzülmesi

Bazı sıvı karışımlarında toplam hacmin ayrı hacimlerin toplamından küçük olması.

Örnek soru

$45.0\,\text{g}$ glikoz ($\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, $180.16\,\text{g/mol}$) $500\,\text{g}$ suda çözülüyor. Çözeltinin molalitesi yaklaşık kaç $\text{mol/kg}$'dır?

1. 0.250
2. 0.500
3. 0.458
4. 0.0900
5. 0.900

Doğru cevap: B

Çözüm

1. $n = 45.0/180.16 = 0.2498\,\text{mol}$.
2. Molalite çözücü kütlesine (kg) bölünür: $m = 0.2498/0.500\,\text{kg} = \mathbf{0.500\,\text{mol/kg}}$.
$0.458$ çözelti kütlesine ($545\,\text{g}$) bölmekten, $0.250$ çözücü kütlesini $1\,\text{kg}$ almaktan, $0.0900$ ise mol yerine gram oranı ($45/500$) almaktan gelir.

Kimya I: tüm konular