31 Ocak 2014 Cuma

Kimya Deneyleri- Çözeltiler


DENEY NO:4

DENEYİN ADI : Çözeltiler

DENEYİN AMACI : Farklı Derişimlerde Çözelti Hazırlayabilme

TEORİK BİLGİ:

  Bir maddenin başka bir madde içerisinde gözle görülmeyecek kadar küçük tanecikler halinde dağılması sonucu oluşan homojen karışımlara çözelti denir. Homojen olmalarının nedeni çözeltilerin her noktasında yapı ve bileşimlerinin aynı noktasında aynı olmasıdır. ……(2)
Çözeltinin miktarca fazla olan ya da halini (katı, sıvı ve gaz) belirleyen bileşenine çözücü denir. Çözücüye göre daha az miktarda bulunan çözelti bileşenine ise çözünen denir. ….(2)


ÇÖZELTİLERİ SINIFLANDIRMA 
A- Çözücü ve Çözünene Göre Sınıflandırma 
1- Katı-Sıvı Çözeltileri : Bir katının bir sıvıda çözünmesiyle hazırlanan çözeltilerdir. 
( Tuzlu su, şekerli su, bazlı su.....) 
2- Sıvı-Sıvı Çözeltileri : Bir sıvının başka bir sıvıda çözünmesiyle oluşan çözeltilerdir.
( Kolonya, alkol+su...) 
3- Katı-Katı Çözeltileri : Bir katının başka bir katı içerisinde homojen dağılmasıyla oluşan çözeltilerdir. Bütün alaşımlar katı-katı çözeltileridir. ( Lehim, çelik, tunç, prinç.....) 
4- Gaz-Gaz Çözeltileri : En az iki gaz karışımıdır. Bütün gaz karışımları homojendir ve çözeltidir. ( Hava, tüp gaz) 
5- Gaz-Sıvı Çözeltileri : Bir gazın bir sıvıda çözünmesiyle oluşan çözeltilerdir. ( Kola, gazoz, bira...) ……….(1)

B- Derişime Göre Sınıflandırma : 
1- Seyreltik Çözelti : Miktar olarak az çözünen içeren çözeltidir. 
2- Derişik Çözelti : Çözünen madde ya da maddeleri daha çok miktarda içeren çözeltidir.
3- Doymuş Çözelti : Çözücü çözebileceği kadar maddeyi çözmüşse doymuş çözeltidir. 
4- Doymamış Çözelti : Çözücü çözebileceğinden az miktarda maddeyi çözmüşse seyreltik çözeltidir. 
5- Aşırı Doymuş Çözelti : Çözücü çözebileceğinden fazla maddeyi çözmüşse aşırı doymuş çözeltidir. ……..(1)

Çözünürlük : Belli bir sıcaklıkta, çözücünün belli miktarında çözünen madde miktarıdır. Çözücü miktarı genelde 100 ml ya da 100 gram, çözücü olarak da su alınır. Çözünürlük katı, sıvı ve gazlar için ayırt edici bir özelliktir. 

ÇÖZÜNÜRLÜĞE ETKİ EDEN FAKTÖRLER
1- Çözücü ve çözünenin cinsi : Her madde her maddede çözünmez. Organik bileşikler organik çözücüde inorganik bileşikler inorganik çözücüde çözünürler. Polar bileşikler polar çözücüde apolar bileşikler apolar çözücüde çözünürler. Örneğin naftalin suda çözünmez fakat benzende çözünür. “Benzer benzeri çözer”. …..(2)

2-Sıcaklık: Katıların çözünürlüğü genelde ısı alıcı (endotermik) olduğu halde gazların çözünürlüğü ekzotermik tir. Sıcaklığın artırılması katıların çözünürlüğünü artırdığı halde gazların çözünürlüğünü azaltır. …..(2)

3-Basınç:Basınç değişimi katıların çözünürlüğünü etkilemediği halde gazların çözünürlüğünü doğru orantılı olarak etkiler. …..(2)

ÇÖZÜNME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER:
1- Sıcaklık : Çözünürlüğü sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişen maddelerin çözünme hızı sıcaklığın artmasıyla artar.
2- Tanecik Büyüklüğü : Çözünen maddenin tanecikleri ne kadar küçükse çözünme o kadar hızlı olur.
3- Karıştırma : Çözeltinin karıştırılması katıyı küçük taneciklere ayırdığı için, çözücüyle temas eden yüzeyi artırır ve çözünme hızlanır.

ÇÖZÜNME
Çözeltilerin oluşması fiziksel bir olaydır. Çözünen ve çözücü kimyasal özelliklerini kaybetmeden birbiri içinde homojen dağılırlar. Çözünme olayı maddelerin iyonlaşarak ya da moleküller halinde birbiri içinde dağılmasıdır.

1-İyonlaşarak Çözünme : İyonik yapılı maddeler ile bazı kovalent yapılı maddeler suda çözünürken (+) veya (-) yüklü iyonlar oluştururlar. İyonlu çözeltilere elektriği ilettiği için elektrolit adı verilir. 
a) Tuzların suda çözünmesi : (+) yüklü metal iyonları ve NH4+ (Amonyum) kökünün
(-) yüklü ametal iyonları ve köklerle oluşturdukları bileşiklere tuz denir.Örnek; NaCl, NaNO3, CaCl2 v.s.

NaCl(k) + H2O → Na+(aq) + Cl-(aq)
NaNO3 + H2O → Na+(aq) + NO3 -(aq)

b) Bazların suda çözünmesi : Metal iyonlarının; (OH)- iyonları ile yaptığı bileşikler suda çözündüklerinde (OH)- iyonlarını verdikleri için bazdırlar. Yapısında (OH)- iyonu bulundurmayan bazlar da vardır. Örnek; NH3 , CH3NH2 gibi.

NaOH(k) + H2O → Na+(aq) + OH-(aq)
NH3(g) + H2O → NH4+(aq) + OH-(aq) 

c) Asitlerin suda çözünmesi :Suda çözündüklerinde yapısındaki H+ iyonunu suya veren ya da suyun yapısındaki H+ iyonlarını arttıran maddeler asittir. …….(4)

HCl(g) + H2O → H+(aq) + Cl-(aq)
HNO3(s) + H2O → H+(aq) + NO3-(aq)

d) Oksitlerin suda çözünmesi : Metal oksitler suda çözünürken suyu iyonlaştırarak OH- iyonları verdiklerinden bazik oksitlerdir. Ametal oksitler ise suda çözünürken suyu iyonlaştırarak H+ iyonları verdiklerinden asidik oksitlerdir.

Na2O(k) + H2O → 2 Na+(aq) + 2 OH-(aq) (Bazik Çözelti)
CO2(g) + H2O → HCO3-2(aq) + H+(aq) (Asidik Çözelti)

2- Molekül Halinde Çözünme : Kovalent yapılı maddelerin bir çoğu suda çözünmezler. Çözünebilenlerin çoğu moleküller halinde suda çözünürler. (+) ve (-) iyonlar içermediğinden çözelti elektriği iletmez. Organik maddelerden alkoller, şekerli maddeler suda moleküller halinde çözünürler.

(Etil Alkol) C2H5OH(S) + H2O → C2H5OH(aq)
(Glikoz) C6H12O6(k) + H2O → C6H12O6(aq) 

Çözeltileri asidik, bazik ve nötr olarak da sınıflandırmak mümkündür:
1) Asidik Çözeltiler : Suda çözündükleri zaman sudaki H+ iyonlarının derişimini arttıran maddelereasit denir. Bu maddelerin sulu çözeltilerine de asidik çözelti denir. Bazı maddeler yapılarındaki H+iyonunu suya verirler. HCl, HNO3 gibi asitler ile CO2, SO2 gibi ametal oksitlerinin sulu çözeltileri asidiktir.

2) Bazik Çözeltiler : Suda çözündükleri zaman, sudaki OH- iyonlarının derişimini arttıran maddelerebaz, çözeltilerine de bazik çözelti denir. NaOH, KOH gibi metal hidroksitleri ile Na2O, K2O gibi metal oksitlerin sulu çözeltileri baziktir.

3) Nötr Çözeltiler : Çözelti içinde H+ ve OH- iyonları derişimi saf sudaki H+ ve OH- iyonu derişimine eşit ise bu çözeltiler nötr çözeltilerdir. NaCl, C2H5OH, CO gibi. ……(4)

ÇÖZELTİ DERİŞİMLERİ
Derişim, verilen bir çözücüde ya da çözeltide bulunan çözünen miktarının bir ölçüsüdür. Bir çözeltinin birim hacmine çözünen maddenin gram cinsinden miktarıdır. Bir çözeltinin derişimi farklı şekillerde tanımlanabilir. Derişim için tanımlanan tüm değişkenler kendi aralarında bağımlıdırlar. Yani herhangi bir çözeltinin bir tanımdaki derişimi verilmiş ise diğer tanımdaki derişime hesaplama ile geçilebilir.

a) Kütle Kesri ve Kütle Yüzdesi : Çözünen maddenin kütlesinin çözeltinin toplam kütlesine oranıkütle kesri olarak adlandırılır ve genellikle “a” ile simgelenir. Kütle kesrinin 100 katına kütle yüzdesi adı verilir. Buna göre %10’luk 100 gr. sulu H2SO4 çözeltisinde 10 gr. H2SO4 vardır. Kütle kesri veya kütle yüzdesi sıcaklıkla değişmez. …..(5) 

b) Mol Kesri ve Mol Yüzdesi : Çözeltideki bileşenlerden birinin mol sayısının çözeltinin toplam mol sayısına oranına mol kesri denir. Madde miktarları n1 ve n2 mol olan çözücü ve çözünen karıştırıldığında çözünenin mol kesri; 
mol kesri(x2) = n2/(n1 + n2) = (g2/M2) / [(g1 / M2) + (g2 / M2)]
bağıntısından hesaplanır.Çözücünün mol kesri için de benzer bağıntı yazılabilir. Mol kesrinin toplamı “1” olacağından çözücünün mol kesri x1 = 1 – x2 bağıntısından da hesaplanabilir. Mol kesrinin 100 katı mol yüzdesi adını alır. 

c) Molarite : 1000 cm3 çözeltide çözünen maddenin mol sayısına molarite denir ve “M” ile simgelenir. 
Molarite tanımının çözeltinin toplam hacmine bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. Sıvı-sıvı karışımları hazırlanırken, bazen çözeltinin toplam hacminin saf haldeki sıvı hacimleri toplamına eşit olduğu görülür. Genellikle, çözeltinin toplam hacmi bileşenlerin saf haldeki hacimleri toplamından büyük ya da küçük olur. Bu yüzden molar çözeltiler hacmi kesin olarak belli olan balon jojelerde hazırlanır. 

Molaritenin birimi mol /litre yada molar ( M) dır. 

Molarite = Mol Sayısı / Çözeltinin Hacmi M=n/v 

İki veya daha fazla çözelti birbirine karıştırılırsa, 

M1V1 + M2V2+..............= MkVk

Bir çözeltinin hacmi sıcaklığa bağlı olduğundan, molarite de sıcaklığa bağlıdır

d) Molalite :
1000 gram çözücüde çözünen maddenin mol sayısına denir ve “m” ile gösterilir. Molal çözeltilerin son hacimlerinin önemi yoktur. Çeşitli maddelerin birer molal çözeltilerinin hacimleri farklı olduğu halde, ximol kesirleri aynıdır. Kütlesi g2 olan bir maddeyi kütlesi g1 olan bir çözücüde çözdüğümüz zaman molalite için;

m = (n2 / g1)1000 = (g2 / M2) (1000 / g1)

bağıntısı yazılabilir. Burada M1 ve M2 sırasıyla çözücü ve çözünenin mol kütlelerini, n2 ise çözünenin molünü göstermektedir. Kütle sıcaklıkla değişmediğine göre, çözücü ve çözünen maddelerin kütlelerine bağlı olarak tanımlanan molalite de sıcaklıkla değişmez. …….(5)

e) Normalite : 
Bir litre çözeltide çözünmüş olan maddenin eşdeğer gram sayısıdır. Pratik olarak; 

Normalite = molarite x etki değeri 

Etki değeri: Asitlerde suya verilen H+ sayısı, bazlarda OH- sayısı, tuzlarda ise (+) ya da (-) yük sayısıdır. 

Örnek :
 H2SO4 için etki değeri 2’dir. HNO3 için 1, H3PO4 için 3’tür. 

NaOH için 1, Ca(OH)2 için 2, Al(OH)3 için 3’tür. 

CuSO4 için etki değeri 2’dir. (SO4-2) Al2(SO4)3 de ise 6’dır. ………(3)

f) Formalite : 
Bir çözeltinin formalitesi, 1 litre çözeltide bulunan formül gram sayısıdır. “F” ile gösterilir. 

En çok iyon maddelerin konsantrasyonu formalite birimi olarak gösterilir. Ama genelde bu birimden kaçılır. Örneğin; litresinde 58,5 gram NaCl bulunduran çözelti, içinde NaCl molekülleri bulunmamasına rağmen 1 M NaCl olarak gösterilecektir. Molarite ile formalite özdeş sayılır. …….(3)




4)KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER :
v 2 adet balon joje (250 ml.) 
v 2 adet beher (100 ml.)
v Saf su
v Mezür
v HNO3 çözeltisi (%70  d = 1,42 g/ml.)
v Huni
vPiset


5)DENEYİN YAPILIŞI:

0,1 M 250ml  HNO3 çözeltisi hazırlama :

HNO3 çözeltisi (%70 , d=1,43g/ml) ticari olarak satılmaktadır. Bunlara stok çözeltisi adı verilir.
0,1M, 250ml HNO3 çözeltisi hazırlayabilmek için stok çözeltisinin derişimi hesaplanır ve bu çözeltiden hacimce ne kadar kullanılması gerektiği bulunur.
İlk olarak balon jojeye 250 ml lik suyu beherle ölçerek veya mezurla ölçerek koymanın yanlış olduğunu öğrenilir..(büretle ölçmek gerekir).Ve bolon jojeye 250 ml lik suyu çizgisine kadar dikkat ederek doldurulur.. Bunu öğrendikten sonra suyun bir kısmını çıkarılır..Bulduğumuz 1,6 ml lik değerde nitrik asit ayarlayıp huni yardımıyla bolon jojenin içine koyulur. .Ve üzerini su ile çizgisini yani 250 ml yi aşmayacak şekilde doldurulur..Balon jojenin kapağını kapatıp ters-düz ettik ve homojen çözelti elde etmiş olunur.



    
                                     

6)DENEYİN SONUCU :

İstenilen çözelti doğrultusunda ne kadar hacimde nitrik asit kullanmamız gerektiğini bulduk. Almamız gereken HNO3 ‘ü tam olarak alamadık, yaklaşık aldık. Bu nedenle de istenen değerlerde HNO3 çözeltisi hazırlayamamış olabiliriz. (nitrik asit)




1ml = 1,43gr 1lt =1430 gr 


mHNO3 =70∕100 * 1430 =143*7 gr
          
nHNO3 = m/MA = 143*7/63=143/9
MA 63 gr/mol

M= n/V= 143/9 : 1 =143/9 M

M1 V1 = M2 V2

143/9 . V1 = 0,1 . 0,25
V1 = 1,57 ml                         yaklasık olarak aldık 1,6 yı kullandık.
250 ml-1,57ml=248,3 ml su gerekir.
N=M*Td  =) 143/9 M dır. Td 1 dir.
HNO3+H2O → H3 O+(aq)+ NO3(aq)
1mol                1mol       Td=1

7)DENEYİN YORUMU :
Çeşme suyu yerine saf su kullansaydık daha iyi sonuç elde ederdik. Bu deneyle HNO3 derişik çözeltisinden belirli derişimde daha seyreltik bir çözelti hazırlamış olduk. Gaz çıkışı olacağı için asiti çeker ocağa koyduk.
N2O5(g)+H2O(s)→2NH3-(aq)+2H+(aq)
(Çeker ocağa koyduğumuz)
Bütün çözünmeler fizikseldir.
Homojen Karışımlara Örnekler :


• Çözeltiler • Su – Şeker
• Su – Tuz • Su – Asit
• Su – Baz • Alkol – İyot 
• Hava • Çay
• Kola • Soda 
• Gazoz • Kolonya 
• Ter • Tükürük
• Gözyaşı • Ham petrol
• Cam (Si, Na2O) • Alaşımlar (Çelik, Lehim, Bronz, Pirinç)

NOT :
 1- Günlük hayatta kullanılan yiyecek ve içecekler ile sebze ve meyvelerin çoğu element 
ve bileşiklerin birbirine karıştırılmasıyla elde edilen karışım halinde bulunur.
2- Günlük hayatta kullanılan sebze meyvelerin içinde farklı elementler ve bileşikler bulunur.
• Çilek → Ca–Na
• Şeftali → Fe–Ca
• Meyve Suyu → Su–Şeker–Tuz Bileşikleri ve
Ca–Na–Fe Elementleri
3- Doğadaki maddelerin çoğu karışım halinde bulunur. (Hava, su, toprak, yemek, meyve suyu).
4- Birçok karışımın hangi maddeden meydana geldiği çoğu zaman bilinemez. Kahve ve çay gibi maddeler belirli bir kimyasal formülle gösterilmezler. Çünkü çay ve kahve gibi karışımların içerdikleri element ve bileşiklerin miktarı yetiştirildiği toprağa göre farklı olur.
5- Çıplak gözle bakıldığında homojen gibi görünen bazı karışımların, mikroskopta incelendiğinde heterojen karışım olduğu görülür. (Sütte, kolloid tanecikler ve yağ tanecikleri belirli bölgelerde birikmiştir).

Hava homojen bir çözeltidir.Ancak ortamına göre de değişebilir.Dumanlı hava ise heterojendir.Çözelti de miktarı çok olan madde çözücü miktarı az olan madde ise çözünendir.Çözücüsü azot ,çözüneni ise hidrojen ve oksşjendir.
Çözelti derişimi arttıkça çözeltinin kn yükselir, dn alçalır.

Günlük Hayattan Örnekler:
– Kış aylarında buzlanma olmaması için yollara tuz serpilmesi
– Araçların radyatörlerine donma olmaması için antifriz (Glikol) konması

Seyreltik ve derişik çözeltilere örnek verilecek olunursa örn; 1 şekerli çay iki şekerli çaya göre daha seyreltiktir. İki şekerli çay bir şekerli çaya göre daha derişiktir.

8.)KAZANIMLAR:
En hassas alet bürettir. Balon jojeye konulacak suyu büretle ölçmek gerekir. Bir balon joje çizgisine kadar 250 ml su alabilir. Eğer 250 ml yi beherle yada mezurla ölçersek yanlış yapacağımızı ve deneyimizin yanlış çıkacağını öğrendik.


9)KAYNAKÇA :

1-)

          2-)
          Deney föyü

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder