ÇÖZÜNME OLAYI
Çözeltiyi oluşturan çözücü ve çözünen tanecikleri karışırken çözücü tanecikleri, çözünen taneciklerinin etrafını kuşatır. Dolayısıyla, her iki tür tanecik arasında bir etkileşim oluşur. Bu olaya çözünme denir.
Bir maddenin başka bir maddeyi çözebilmesi için, her iki maddenin moleküller arası çekim kuvvetlerinin birbirine yakın olması gerekir. Genellikle, benzer türdeki maddeler birbiri içerisinde çözünür. Yani, polar çözücüler polar yapılı maddeleri çözerken, apolar çözücüler de apolar yapılı maddeleri çözerler.
CH4, CO2, I2, CCI4 ve C2H6 gibi moleküller apolardır ve birbirinde çözünür. Bu tür moleküller arasındaki etkileşim London kuvvetleridir.
H2O, CH3CI, HF, H2S gibi sıvılar ise polardır. Bu tür maddeler dipol – dipol etkileşimi oluşturarak birbiri içerisinde çözünür. Güçlü dipol – dipol etkileşimlere ilave olarak bazı moleküllerde hidrojen bağlarından dolayı moleküller arası güçlü çekim kuvvetleri görülebilir.
Polar moleküllerin '+' ve '-' kutuplu uçları vardır. Farklı moleküllerin zıt yüklü uçları arasında moleküller arası uzaklığa bağlı olarak etkileşimler görülür.
Apolar molekül olan CCI4'ün polar molekül olan suda çözünmesi beklenmez. Bunun nedeni H2O(su)- H2O(su) arasındaki dipol-dipol etkileşimlerinin, CCI4–H2O arasında oluşacak dipol-indüklenmiş dipol bağından daha kuvvetli olmasıdır.
Apolar molekül olan I2 katısı, apolar molekül olan CCI4 sıvısında iyi çözünür. Çünkü I2 – CCI4 arasındaki London kuvvetleri, I2 – I2 moleküllerini ayıracak kadar kuvvetlidir.
Elmas gibi ağ örgüsü sağlam kristaller ise hiçbir çözücüde çözünmez. Çünkü bu tür kristallerin yapısını bozacak nitelikte bir çözücü – çözünen etkileşimi yoktur
Çoğu iyonik ve polar kovalent bileşikler için su ideal bir çözücüdür. Çözünme sırasında iyonik maddelerin (+) ve (-) iyonları, polar kovalent maddenin ise dipolleri, polar su molekülleri tarafından elektrostatik olarak çekilirler.
KCI iyonik ve H2O polar yapılıdır. KCI’nin iyonları su molekülleri tarafından sarılarak çözelti içerisinde tutulurlar. Burada, tuzun pozitif iyonunun (K+) etrafını suyun negatif kısmı sararken, tuzun negatif iyonunun (CI-) etrafını da suyun pozitif kısmı sarar.
Bu etkileşime iyon – dipol etkileşimi denir. Su molekülleri K+ ve CI- iyonlarını taşıyarak suda dağıtır. Böylece çözelti meydana gelir.
Çözünen iyonların su molekülleri ile çevrilmesi sonucunda oluşan çözünmeye hidratlaşma (hitratasyon) denir.
Çözünme sırasında su yerine başka bir çözücü kullanılırsa hidratlaşma yerine solvatasyon (solvatize olma) kelimesi kullanılır.
Yine polar molekül – su etkileşiminde dipolün pozitif ucu, çözücü molekülünün negatif ucu ile dipolün negatif ucu ise çözücü moleküllerinin pozitif ucu ile etkileşir. Polar kovalent kristallerin su içerisinde çözünmesi gerçekleşir.
ÇÖZÜNME ENTALPİSİ
Çözünme sırasında üç temel etkileşim gözlenmektedir.
-Çözücü-çözücü etkileşimi
-Çözünen-çözünen etkileşimi
- Çözücü-çözünen etkileşimi
Çözücü-çözücü etkileşiminde çözücü molekülleri ayrılırken (∆H1), çözünen-çözünen etkileşiminde çözünen moleküller birbirinden ayrılırlar (∆H2). Bu ayrılmaların gerçekleşebilmesi için enerji gerekir. Bu nedenle ayrılmalar endotermiktir.
Çözücü-çözünen etkileşiminde moleküller veya iyonlar karışırlar. Bu etkileşim endotermik veya ekzotermik olabilir (∆H3). Çözünme olayının tamamında meydana gelen ısı değişimi çözünme entalpisi (∆Hçözelti) olarak adlandırılır. Çözünme entalpisi bu üç etkileşimin ısıları toplamına eşittir.
Çözünme sırasında ısı alışverişi gözlenebilir. 1 mol maddenin çözünme esnasında ortamla gerçekleştirdiği ısı alışverişine çözünme entalpisi (∆Hçöz) denir.
Bütün sistemler kararlı hale gelmek için en düşük enerji seviyesinde bulunmak ve en düzensiz yapıya ulaşmak ister. Kendiliğinden olan (istemli) çözünmelerde genellikle enerji açığa çıkar. Yani enerji toplamı negatiftir. Genellikle iyonik katıların suda çözünmesi istemlidir.
Çözünme olayı ekzotermik ya da endotermik olabilir. Eğer çözücü – çözünen bağı oluşurken açığa çıkan enerji, çözücü ve çözünenin taneciklerini ayırmak için harcanan enerjiden büyükse çözünme ekzotermiktir. Ekzotermik çözünme olayları kendiliğinden gerçekleşir (istemlidir). Açığa çıkan enerji harcanandan az ise çözünme endotermiktir. İyonik bağlı bileşikler kristalli yapıdadır. Eğer AX iyonik katısı su içine atılırsa;
tepkimesindeki gibi iyonlaşır ve kristal enerjisi kadar enerji alması gerekir. Bir iyonik kristalin iyonlardan oluşması sırasında açığa çıkan enerjiye kristal enerjisi denir.
Kristalin iyonlarının su tarafından çevrilmesi (hidratasyon) sırasında açığa çıkan enerjiye hidratlaşma entalpisi denir. Hidratlaşma enerjisinin büyüklüğü iyonik kristalde iyonları ayırmak için gerekli enerjiden daha büyükse iyonik katı suda çözünür. İyonik katının suda çözünmesi sırasındaki çözünme entalpisi (∆Hçöz)
bağıntısına göre hesaplanır. Çözünme sırasında kristal katılar ayrıştığından ısı değişiminin işareti zıt yönlü olur. Bunu da belirtmek için bağıntıda kristal enerjinin başına '-' işareti konulur.
Gazların sudaki çözünürlükleri ekzotermiktir. Yani gaz moleküllerini birbirinden ayırmak için fazladan enerji gerekmez ve gaz moleküllerinin solvatasyon ısısı yeterli olmaktadır. Bunun sonucu olarak gazların sıvılardaki çözünürlüğü daima ısı verir.
[tabgroup]
[tab title="ÖrnekSoru"]
NH3 ve aşağıdaki maddelerden hangisi ile bir çözelti elde edilebilir? (1H, 6C, 7N, 8O, 16S)
A) H2S B) H2 C) CO2 D) C2H6 E) CH4
[/tab]
[tab title="Çözüm"]
NH3 polar moleküldür. H2S bileşiği de polar moleküldür. Benzer benzeri daha iyi çözebildiğinden bir çözelti oluşturmaları beklenir.
Yanıt A
[/tab]
[/tabgroup]
[tabgroup]
[tab title="ÖrnekSoru"]
- NaCl – H2O
- HCI – H2O
- I2 – CCI4
- CH3OH – CH4
- C2H5OH – H2O
Yukarıdaki madde çiftlerinden kaç tanesinin karışması sonucu bir çözelti elde edilir? (1H, 6C, 8O, 17CI)
A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
[/tab]
[tab title="Çözüm"]
NaCl, iyonik bağlı bir bileşiktir. Suda,
NaCl(k) → Na+(suda) + Cl–(suda) şeklinde çözünür.
Oluşan madde bir çözeltidir.
HCI (+) ve (-) dipol uçlara sahip polar moleküller içerir. Polar bir bileşik olan H2O’da çözünür
Hem I2 hem de CCI4 molekülleri apolardır.
Bu nedenle I2 katısı CCI4 çözücüsünde çözünür.
CH3OH(metil alkol) polar, CH4(metan) apolar moleküller içeren bileşiklerdir.
Bu nedenle aralarında çözünme gerçekleşmez. C2H5OH (etil alkol) polar moleküller içerir.
Bu nedenle suda çözünür. Oluşan etil alkol – su karışımı bir çözeltidir.
Yanıt D
[/tab]
[/tabgroup]
[tabgroup]
[tab title="ÖrnekSoru"]
Aşağıdaki çözünmelerden hangisi hidratasyona örnek değildir?
A) Etil alkolün suda çözünmesi
B) HCI asidinin suda çözünmesi
C) İyot katısının karbon tetraklorürde çözünmesi
D) Tuzun suda çözünmesi
E) KCI’nin suda çözünmesi
[/tab]
[tab title="Çözüm"]
Çözünen maddelerin su molekülleri ile çevrilmesi sonucunda oluşan çözünmeye hidratasyon denir. İyot katısının karbontetraklorürde çözünmesi solvatasyona örnektir.
Yanıt C
[/tab]
[/tabgroup]
EmoticonEmoticon