ÇÖZELTİ DERİŞİMLERİ
•MOL KESRİ: Sıklıkla kullanılan bir derişim ifadesidir
xi = i bileşeninin çözeltideki mol kesri = ni/nt=
i bileşenin mol cinsinden miktarı/çözeltideki bütün bileşenlerin mol toplamı (çözüçü, çözünenler)
•MOLALİTE
•Sıklıkla kullanılan molaritenin bir dezavantajı vardır
•Hacme bağımlıdır, hacimse sıcaklığa bağlıdır
•Molalite sadece kütle oranlarını içerir, sıcaklıkla değişmez ve pek çok fiziksel özellikte kullanılır
m= çözünenin mol sayısı / çözücünün kütlesi (kg)
•Paydadaki ifadeye dikkat edilmelidir.
•ÖRNEKLER...
KOLİGATİF ÖZELLİKLER
ÇÖZÜCÜ  ÇÖZELTİ
•BUHAR BASINCI AZALMASI
•OSMOTİK BASINÇ
•DONMA NOKTASI AZALMASI
•KAYNAMA NOKTASI YÜKSELMESİ
•KOLİGATİF ÖZELLİKLERDEKİ DEĞİŞİMLER ÇÖZÜNEN MALZEMENİN KONSANTRASYONU İLE DOĞRU ORANTILIDIR
ÇÖZELTİ BUHAR BASINÇLARI
•FRANSIZ KİMYAGER RAULT SAF BİR ÇÖZÜCÜDE BİR MADDE ÇÖZÜLDÜĞÜNDE
BU ÇÖZELTİNİN BUHAR BASINCININ SAF ÇÖZÜCÜNÜNKÜNE GÖRE AZALDIĞINI
TESPİT ETMİŞTİR.
•A ÇÖZÜCÜSÜNDE B MADDESİNİN ÇÖZÜNDÜĞÜNÜ DÜŞÜNELİM
PA= xA.PA0
PA0 belli bir sıcaklıkta saf A nın buhar basıncı xA çözücünün mol kesri
x çözücü > 0.9 olduğu durumlarda ve ideal çözeltilerde(çözücü çözünen ilişkisinin çok güçlü olmadığı) daha doğru sonuçlar verir
•Az da olsa B çözünse bile xA < 1  PA<PA0
•Not: eğer B de sıvı ise ortamdaki buhar basıncı A ve B nin toplam buhar basıncıdır.
Ptop= PA + PB = xA*PA0 + xB * PB0
•B katıysa buhar basıncının tek sebebi çözücü A dır çünki PB0= ?
•Böyle bir senaryoda ∆P çözücü = x çözünen * P°çözücü olduğunu gösterebilir misiniz?
ÇÖZELTİ BUHAR BASINÇLARI
Ör: Saf benzen ve toluenin 25 °C de buhar basınçları sırasıyla 95.1 ve 28.4 mmHg dır.
Benzen ve toluen çözeltide eşit mollerde bulunuyorsa;
a) Bu çözeltiyle dengede olan buharda benzen ve tolueninin kısmi basınçları (ideal çözelti ise)
b) Toplam basınç (toplam buhar basıncı)
c) Çözeltiyle dengedeki buharın bileşimi nedir?
SIVI-BUHAR DENGESİ
Örnekte görülen eğilim grafiklerle de ifade edilebilir
•Saf benzen Pbuhar
•Saf toluen Pbuhar
•Sıvı eğrisi: sıvı fazdaki mol kesirlerini
kullanarak Pbuhar-toplam
•Buhar bileşimi: Sıvı fazdaki bileşimden
elde edilen buharda buhar basıncı
yüksek olan sıvı daha çok bulunur!!!
•Toluene göre çizilseydi?
SIVI-BUHAR DENGESİ
Alternatif bir gösterim şekli de benzenin mol kesrine kaynama noktası grafikleridir
•Sadece Toluen varken Tk= 110 0C
•Sadece benzen varken Tk= 800 C ????
•Çünki buhar basıncı yüksek olan yani daha
uçucu olan benzenin bir atm basınca
ulaşması daha düşük sıcaklıklarda olur
•Toluene benzen eklendikçe belli sıcaklıkta
çözeltinin buhar basıncı, yalnız toluen
durumuna göre daha yüksek olur 1 atm
ye daha düşük sıcaklıklarda ulaşılır Tk düşer.
SIVI-BUHAR DENGESİ AYRIMSAL DAMITMA
Alternatif bir gösterim şekli de benzenin mol kesrine kaynama noktası grafikleridir
•Belli bir sıvı kompozisyonuna sahip çözelti
kaynatılır
•Buhar yoğunlaştırılır
•Daha uçucu olan sıvıbuharda daha çok
olduğundan bu yoğunlaştırmayla onun
derişimi arttırılır
•Bu işlem defalarca (ya da çok uzun
kolonlarda yapılırsa) daha uçucu olan
tamamen diğerinden ayrılabilir
•Buna ayrımsal damıtma adı verilir
İDEAL OLMAYAN ÇÖZELTİLER
•Toluen-Benzen örneğinde moleküller arası kuvvetleri düşünelim
•Bu kimyasallar çok benzer yapıdadırlar (C6H6/C7H8)
•FA-A ~ FB-B ~FA-B  tercihden bahsetmek doğru değildir
•Bu tip çözeltiler Rault yasasına uyar ve ideal çözeltiler olarak adlandırılır
•Bunun dışında pekçok seyreltik çözeltide ideal çözelti olarak sınıflandırılabilir
•Pekçok çözeltide karışımı oluşturan moleküllerin arasındaki kuvvet, kendi aralarındaki
kuvvete göre daha baskındır.
•Bu çözeltilerde ölçülen Pbuhar değeri teorik Pbuhar değerinden daha
düşük değerlere sahip olur yani daha zor kaynamasına sebep olur
•Efektif olarak saf çözücüye göre uçuculuk azalır
 ideal çözeltiden negatif sapma
İDEAL OLMAYAN ÇÖZELTİLER
İdeal
Rault yasasınca davranan
Ör: Acetone-CS2
Acetone-Kloroform
•Pozitif sapmada da aynı tür moleküllerin çok karışmayarak kendi aralarında
bulunmayı tercih ettikleri durumda Pbuhar artar (xa çözeltiye göre daha yüksek)
ve kaynama kolaylaşır
ÖRNEKLER
OSMOZ VE OSMOTİK BASINÇ
OSMOZ: Suyun çok yoğun olduğu ortamdan az yoğun olduğu ortama
geçişiyle oluşan fiziksel bir olaydır
•Yarı geçirgen zarda derişik şeker çözeltisi
•Su zardan geçer şeker molekülleri geçemez ve basınç oluşur
•Saf suda suyun derişimi çözeltidekinden çok büyüktür
•Saf yerine seyreltik bir çözeltide aynı etki görülür
•Çözelti seviyesi yükselir  üstten akış olur
•İç ve dış şeker derişimi eşitlenince akış durur
OSMOZ VE OSMOTİK BASINÇ
•Osmoz olayıyla oluşan osmotik geçişi durdurmak için sakkaroz çözeltisine
uygulanması gereken basınca osmotik basınç denir.
•Ör: % 20 lik sakkaroz çözeltisi için bu değer 15 atmdir
•Şeker çözeltisine bu basınç uygulandığında su moleküllerinin saf suya geçişi artar
•P=Posmotik=Π olduğunda geçiş durur (Her iki yöndeki su hareketi eşitlenir)
•Π.V = n.R.T
Π=M.R.T (R L.atm.mol-1K-1 ve Π atm)
Osmotik basınç uygulamaları: Kanda osmoz (susuz kalmış hastaya kandan saf su ?, serumdaki tuz oranının
önemi, konsantrasyon fazla ise kan hücrelerininbüzülerek ölmesi), reverse osmoz kolonlar
-özellikle seyreltik çözeltilerde mol kütlesi (M) tayininde kullanılmaktadır. ÖR:
KAYNAMA NOKTASI YÜKSELMESİ
DONMA NOKTASI ALÇALMASI
•Çözünen madde varlığında çözücünün buhar basıncının düştüğünü ve bu düşüşün
çözünenin mol kesriyle orantılığı olduğunu gördük
•Bu gözlemden yola çıkarak kaynama noktası ile ilgili yorum yapabiliriz ?!?
•∆G= ∆H-T∆S=0 Tb=∆Hvap/∆Svap (∆H değerleri benzer ∆S değeri çözelti için daha küçük)
•Te= ∆Herime/∆Serime (∆Herime değerleri benzer ancak ∆S değeri çözelti için daha büyük)
ΔTd = -Kd x m
ΔTk = Kk x m
-Kd donma noktası düşme sabiti
-Kk kaynama noktası yükselme sabiti
-Çözücü özellikleridir
Kk su = 0.512 Kd su= 1.86
-Birim K/molal= (! Çıkan fark önemli)
K x kg (çözücü) / mol (çözünen)
-Çözünen miktarı arttıkça değişimler artar
-Yine M tayininde kullanılır
-En yaygın uygulama antifriz Etilen glykol
KAYNAMA NOKTASI YÜKSELMESİ
DONMA NOKTASI ALÇALMASI
ΔTd = -Kd x m
ΔTk = Kk x m
-Kd donma noktası düşme sabiti
-Kk kaynama noktası yükselme sabiti
Kd= R.Td2 / 1000 . ∆He ∆Herime  Çözücünün Erime entalpisi (J/g) çözücü özelliği
Kk= R.Tk2 / 1000 . ∆Hb ∆Hbuharlaşma  Çözücünün Buharlaşma entalpisi (J/g) çözücü özelliği
ELEKTROLİT ÇÖZELTİLERDE DEĞİŞİMLER
•Şimdiye dek molekül olarak çözünen bileşiklerin (şeker, protein gibi) doğurdukları
koligatif özellikler üzerinde durduk.
•Elektrolit olan yani suda iyonlaşan bileşiklerde değişimler nasıl olur?
•Ör: 0.01 m üre çözeltisinin donma noktası -0.0186 0C iken
0.01 m NaCl çözeltisinde ise donma noktası -0.0361 0C ölçülmüştür
π = i x M x RT
ΔTd = -i x Kd x m
ΔTk = i x Kk x m
Elektrolit olmayanlarda yani molekül olarak
çözünenlerde i=1
Elektrolitlerde ise mol başına oluşan iyon sayısı
Ör: NaCl için i=2
Q: 0.205 m üre sulu çözeltisinin 100.025 0C de kaynadığı bulunmuştur
Ölçüm yapıldığında barometre basıncı 760 mm Hg den az mı çok mu?
Q: Bir sulu polimer çözeltisi 101,5 0C de kaynıyorsa kaç derecede donar?
Download

Ders 1 - fbuyukserin.at.etu.edu.tr