Çözeltilerin Sınıflandırılması

Konu Anlatımı

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu derste Çözeltilerin Sınıflandırılması konusunu atomdan moleküle doğru kuracağız. Parçacıkların nasıl dizildiğini ve sayıların nereden geldiğini birlikte göreceğiz.

Dersten sonra şunları yapabiliyor olmanız gerekiyor:

• Kazanım 1: Çözeltileri fiziksel hâle ve dağılım biçimine göre sınıflandırmak
• Kazanım 2: Seyreltik ve derişik çözelti kavramlarını çözünürlük sınırıyla ilişkilendirerek açıklamak
• Kazanım 3: Elektrolit ve elektrolit olmayan çözeltileri elektrik iletkenliği temelinde ayırt etmek
• Kazanım 4: Elektrolitleri iyonlarına ayrılan, iyonlaşan ve iyonlaşmayan olmak üzere üçe ayırmak
• Kazanım 5: Gerçek çözelti, süspansiyon ve kolloidleri tanecik boyutuna göre karşılaştırmak

Ön bilgi: bundan önce gördüğümüz

Bu konuya geçmeden önce Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler (Sıcaklık, Basınç ve Madde Cinsi) konusunu bilmemiz gerekiyor. Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler (Sıcaklık, Basınç ve Madde Cinsi) içindeki kavramlar bu derste doğrudan kullanılacak; aradaki bağı kurmadan sayısal işleme geçmek en sık yapılan hatadır.

• Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler (Sıcaklık, Basınç ve Madde Cinsi) — bağlantı: bu derste yeniden karşımıza çıkacak konu.
• Çözünme Olayının Sınıflandırılması — bu adımda öğrendiklerimiz bugünkü konunun dayanağı oluyor.

1. Çözelti kavramı ve sınıflandırmanın gerekliliği

Homojen dağılım gösteren, en az iki bileşenden oluşan ve fiziksel yöntemlerle ayrılabilen karışımlara çözelti denir. Bileşenlerden hacimce büyük olan çözücü, diğeri çözünendir. Çözeltiler birden çok ölçüte göre sınıflandırılır; bu ölçütler birbirinin yerine geçmez, her biri çözeltinin ayrı bir özelliğini tanımlar.

2. Fiziksel hâle ve madde miktarına göre sınıflandırma

Fiziksel hâle göre çözeltiler; katı çözeltiye kara, sıvı çözeltiye sulu, gaz çözeltiye gazoz denir. Havanın kendisi bir gazoz çözeltisidir; hava molekülleri homojen biçimde dağılmıştır.

Madde miktarına göre yapılan sınıflandırmada, çözünen madde miktarının o sıcaklıktaki çözünürlük değerine göre durumu dikkate alınır. Çözünen miktarı az olan çözeltiye seyreltik, çözünürlük sınırına yakın veya üzerinde olan çözeltiye derişik çözelti denir. Seyreltik ile derişik arasındaki ayrım, iç yüzdenin hangisinin çözünmüş madde açısından baskın olduğuna bağlıdır.

3. Elektrik iletkenliğine göre sınıflandırma

Elektriği iletmeyen çözeltilere elektrolit olmayan çözelti, elektriği ileten çözeltilere elektrolit çözelti denir. Ölçüt basit bir deneyle konur: iki metal elektrot çözeltiye batırılıp aralarından akım geçip geçmediği izlenir. Ampulün yanması, çözeltide yük taşıyan hareketli taneciklerin, yani iyonların bulunduğunu kanıtlar.

Elektrolitler üçe ayrılır:

• İyonlarına ayrılan elektrolitler: İyonik bileşiklerdir. Suda çok sayıda iyon oluşturdukları için elektriği en iyi iletirler. Örnek olarak sodyum klorür, potasyum bromür ve sodyum hidroksit verilebilir.
• İyonlaşan elektrolitler: Moleküler yapılıdır; suyla tepkimeye girerek iyon oluştururlar. Kısa zincirli asitler ve bazlar bu gruptadır; iyonlaşma tam değil kısmi olduğu için iletkenlikleri iyonlardan daha düşüktür.
• İyonlaşmayan elektrolit olmayanlar: Şeker, glikoz, sükroz ve etil alkol gibi maddeler suda moleküller hâlinde dağılır, iyon oluşturmaz ve elektriği iletmez.

İyon derişimi hesaplanırken çözeltinin son hacmi kullanılır. Bir elektrolit çözeltinin iletkenliği derişim arttıkça artar, çözünen cinsine bağlı olarak da değişir.

4. Tanecik boyutuna göre: çözelti, süspansiyon ve kolloid

Karışımlarda tanecik boyutu belirleyicidir. Gerçek çözeltilerde tanecik boyutu 1 nm'den küçüktür ve karışım saydamdır. Süspansiyonlarda tanecikler mikrometre ölçeğindedir, gözle görülebilir ve dinlendirildiğinde dibe çöker. Kolloidlerde tanecik boyutu 1 nm ile 1000 nm arasındadır; tanecikler görünmez ama ışığı saçırır.

Kolloide ışık tutulduğunda ışık huzmesi içeride görünür bir yol iz bırakır; bu olaya Tyndall olayı denir. Taneciklerin sürekli ve düzensiz hareket etmesi Brown hareketi olarak adlandırılır.

İleri örnek

1 L suda 5,85 g sodyum klorür çözülmüş olsun. Sodyum klorürün mol kütlesi 58,5 g/mol olduğundan çözünen madde 0,10 mol dur. Bu madde iyonlarına tamamen ayrıldığı için çözeltide 0,10 mol sodyum iyonu ve 0,10 mol klorür iyonu bulunur; toplam iyon miktarı 0,20 mol olur. Çözelti elektrolit çözeltisidir, içeriği bakımından seyreltiktir ve tanecik boyutu çok küçük olduğu için gerçek çözeltidir.

Özet

Çözeltiler fiziksel hâle göre kara, sulu ve gazoz; madde miktarına göre seyreltik ve derişik; dağılıma göre homojen ve heterojen olarak sınıflandırılır. Elektrik iletkenliğine göre elektrolit olan ve olmayan çözeltiler ayrılır. Elektrolitler iyonlarına ayrılan, iyonlaşan ve iyonlaşmayan diye üçe bölünür. Tanecik boyutuna göre gerçek çözeltiler, kolloidler ve süspansiyonlar farklılaşır; kolloidlerde Tyndall olayı görülür. Bir çözeltinin birden çok ölçüte göre farklı sınıflara girmesi olağandır.

Sık Yapılan Hatalar

Hata 1: Elektrolit olmak için yüksek derişim şart olduğunu düşünmek. Seyreltik elektrolit çözeltileri de iletkenlik gösterir; yalnız iletkenliğin derecesi değişir.

Hata 2: Kolloid taneciklerini gözle görülebilen parçacıklar sanmak. Kolloid tanecikleri görünmez; yalnız ışığı saçıp Tyndall olayına yol açar.

Hata 3: İyonlaşma ile iyonlaşmayı aynı saymak. İyonik bileşikler suda yalnızca ayrışırken moleküler asitler suyla tepkimeye girerek iyon oluşturur.

Hata 4: Süspansiyonu kararlı bir karışım sanmak. Süspansiyonda tanecikler iridir, dinlendirilince dibe çöker ve süzme ile ayrılabilir.

Hata 5: Seyreltik çözeltiyi su miktarının çok olduğu her karışım için kullanmak. Bu karışımlar homojen çözelti değilse sadece su ve katı içeren heterojen bir karışımdır.

Günlük hayattan bir uygulama

Konuyu pekiştirmek için günlük hayattan bir uygulamaya bakmak gerekir. Aşağıdaki görev, Çözeltilerin Sınıflandırılması bilgisini gerçek bir işin içinde kullandırmak için hazırlandı; çözerken hangi adımı nerede kullandığımızı not etmek faydalıdır.

Uygulama sorusu: Şekerli su, tuzlu su ve limon suyunun elektrik iletkenliği bakımından farklı sonuç vermesini nedenleriyle açıklayınız.

Bu görev için 12 puan dağıtılmıştır; puanlama anahtarı, cevabın hangi adımlarla gösterilmesi gerektiğini ayrıntılı biçimde söyler. Puanlamada işlem sırasının ve sonuç cümlenin ayrı ayrı sayıldığına dikkat et.

Sınıfta işe yarayan pratik notlar

• Bir karışımı sınıflandırırken önce homojen olup olmadığını belirleyin; heterojen karışımlar çözelti sınıfına girmez.
• Elektrolit olup olmadığını kavram üzerinden değil, ampullü basit bir deneyle anlamak en güvenilir yoldur.
• Tanecik boyutunu hatırlamak için gerçek çözelti çok küçük, kolloid orta, süspansiyon çok büyük şeklinde sıralama yapın.
• Sınıflandırma sorularında aynı çözelti için birden çok ölçütün birden geçerli olabileceğini unutmayın.
• Derisi mavileşmeyen ya da beyaz tümükleyen örnekler elektrolit değildir; tükürük gibi gerçek çözeltiler elektrolittir.

Adım adım çözülmüş örnekler

İki örnek üzerinde çalışacağız. İlk örnek kuralın temel kullanımını, ikinci örnek ise kuralın zorlayıcı bir durumunu gösterir. Adımları kendin yazmayı dene; ikinci adımda nerede durduğunu görmek, sınavda zaman kazanır.

İyon derişimi hesabı

Soru: 1 L suda 5,85 g sodyum klorür çözülmüştür. Bu çözeltideki toplam iyon derişimi kaç mol/L'dir? (Na = 23, Cl = 35,5)

1. Sodyum klorürün mol kütlesi 23 + 35,5 = 58,5 g/mol olarak bulunur.
2. Çözünen madde miktarı 5,85 / 58,5 = 0,10 mol olarak hesaplanır.
3. Maddenin tamamı iyonlarına ayrıldığı için 0,10 mol sodyum ve 0,10 mol klorür iyonu oluşur.
4. Toplam iyon miktarı 0,20 mol olduğundan derişim 0,20 M olur.

Cevap: Toplam iyon derişimi 0,20 M'dir.

Bu örnekte adım sayısını not edin: kural her zaman aynı sayıda işlemle değil, kazanılması gereken bilgiye göre çözülür.

Elektrolit ayırt etme deneyi

Soru: Tuzlu su, saf su ve şekerli su birer kaba konulup kendilerine elektrik iletkenliği bakımından sınıflandırılacaktır.

1. Üç kaba da metal elektrotlar daldırılır ve iki elektrot arasına ampul bağlanır.
2. Tuzlu suda ampul yanar, çünkü sodyum ve klorür iyonları yük taşır.
3. Saf suda ve şekerli suda ampul yanmaz, çünkü iyon oluşmamıştır.
4. Buna göre tuzlu su elektrolit, diğer ikisi elektrolit olmayan çözeltidir.

Cevap: Tuzlu su elektrolit çözelti, saf su ile şekerli su elektrolit olmayan çözeltidir.

Kavram karşılaştırma tablosu

Bu derste geçen terimler birbirine yakın durur ve sınavda karıştırılır. Aşağıdaki tabloda her terimin anlamı ve sık karıştırılan karşılığı yan yana verilmiştir.

Kural, formül ve ölçü tablosu

Aşağıdaki tablo bu konudaki kuralları tek bakışta toplar. Karar verirken önce bu tabloya bakmak, kuralı hatırlamakta işe yarar.

Yukarıdaki ölçülerin arkasındaki kural ve formüller şunlardır:

Sık Yapılan Hatalar

Bu konudaki tipik hataları gözden geçirmek, tekrar hata yapmayı en hızlı azaltan yoldur. Her hatanın gerekçesi yazılmıştır.

• Elektrolit olmak için yüksek derişim şart olduğunu düşünmek: Seyreltik elektrolit çözeltileri de iletkenlik gösterir; yalnız iletkenliğin derecesi değişir, elektrolit olma niteliği değişmez.
• Kolloid taneciklerini gözle görülebilen parçacıklar sanmak: Kolloid tanecikleri görünmez; yalnız ışığı saçıp Tyndall olayına yol açarlar. Gözle görülebilen iri tanecikler süspansiyona aittir.
• İyonlaşma ile iyonlaşmayı aynı saymak: İyonik bileşikler suda yalnızca ayrışır, moleküler asitler ise suyla tepkimeye girerek iyon oluşturur. İkisi aynı süreç değildir.
• Süspansiyonu kararlı bir karışım sanmak: Süspansiyonda tanecikler iridir, dinlendirilince dibe çöker ve süzme yöntemiyle ayrılabilir.
• Seyreltik çözeltiyi su miktarının çok olduğu her karışım için kullanmak: Bu karışımlar homojen çözelti değilse su ve katı içeren heterojen bir karışımdır, çözelti değildir.

Bu dersten akılda kalması gerekenler

Kısaca: Çözeltiler fiziksel hâle göre kara, sulu ve gazoz olarak; madde miktarına göre seyreltik ve derişik olarak; dağılıma göre homojen ve heterojen olarak sınıflandırılır. Elektrik iletkenliğine göre elektrolit olan ve olmayan çözeltiler ayrılır; iki elektrot arasına bağlanan ampulün yanıp yanmadığı bunu gösterir. Tanecik boyutuna göre gerçek çözeltiler, kolloidler ve süspansiyonlar ayrılır; kolloidler ışığı saçıp Tyndall olayı gösterir. Aynı…

Derste gördüğümüz ana fikirler şunlar:

• Çözeltiyi sınıflandıran ölçütler birbirinin yerine geçmez; aynı çözelti birden çok ölçüte göre farklı gruplara girebilir.
• İyonlarına ayrılan elektrolitler suda tamamen iyonlaşır, iyonlaşan elektrolitler ise kısmi iyonlaşma yapar.
• Şeker, glikoz ve etil alkol gibi maddeler suda moleküller hâlinde dağılır, iyon oluşturmaz ve elektriği iletmez.
• Kolloid tanecikleri 1 nm ile 1000 nm boyut aralığındadır; bu tanecikler gözle görülmez ancak ışığı saçarlar.
• Süspansiyonlarda tanecikler iri olduğu için karışım bulanık görünür ve dinlendirildiğinde dibe çöker.
• Bir elektrolit çözeltinin elektrik iletkenliği, derişim arttıkça artar; seyreltme iletkenliği düşürür.
• Kara, sulu ve gazoz çözeltiler çözücünün fiziksel hâline göre adlandırılır ve hava bir gazoz çözeltisidir.

Kendini dene

Kendi kendine dene: çözümü sen yaz, sonra anahtarla karşılaştır. Doğru yaptığın soruların altını çizmek, sınav öncesi hızlı tekrar sağlar.

1. Bir sıvının içinde dağılmış başka bir sıvı taneciklerinden oluşan kolloide ne ad verilir? (Şıklar: Aerogel · Emülsiyon · Jel · Kozma)
2. Bir çözeltinin seyreltik mi derişik mi olduğu nasıl belirlenir? (Şıklar: Çözünenin mol sayısına bakılarak · Çözücünün cinsine bakılarak · Karışımın rengine bakılarak · Çözünenin çözünürlük sınırına göre çözünen miktarına bakılarak)
3. Tuvalet suyu gibi elektrik iletkenliği ölçülemeyen sulu karışımlara aşağıdakilerden hangi ad verilir? (Şıklar: Elektrolit olmayan çözelti · Süspansiyon · Elektrolit çözelti · Kolloid çözelti)

Cevap anahtarı: 1) Emülsiyon — Sıvı içinde dağılmış sıvı taneciklerinden oluşan kolloid türü emülsiyondur; süt ve zeytinyağlı su buna örnektir. Katı taneciklerin sıvıda dağılması aerojel, ağ yapısı oluşturan yapı ise jel olarak ad…

2) Çözünenin çözünürlük sınırına göre çözünen miktarına bakılarak — Seyreltik ve derişik ayrımı, çözünen miktarının o sıcaklıktaki çözünürlük değeriyle karşılaştırılmasına dayanır. Sınırın altında kalan çözelti seyreltik, sınıra yakın veya üstündeki çözelti derişik o…

3) Elektrolit olmayan çözelti — Elektriği iletmeyen sulu karışımlarda yük taşıyan hareketli iyon bulunmaz. Bu nedenle bu karışımlar elektrolit olmayan çözelti olarak adlandırılır. İletken çözeltilerde ise iyonlar akımı taşıdığı içi…

İlgili konular

Bu konuyu öğrenmek şu başlıkları da kolaylaştırır. Aynı üniteden ve sonraki üniteden ikişer konu seçtik:

• Derişim Birimleri (Molarite ve ppm) — aynı ünitede, bir sonraki adım.
• Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) — aynı ünitede, bir sonraki adım.
• Asit ve Baz Kavramları — sonraki ünitenin başlangıcı; konuyu genişletir.
• Kuvvetli ve Zayıf Asit-Bazlar — sonraki ünitenin başlangıcı; konuyu genişletir.

Kaynak ve doğruluk notu

Bu konuda ölçü, birim ve kural iddiaları hesapla doğrulanmıştır. Çözeltilerin Sınıflandırılması için kullanılan her kural, konunun kendi örneklerinde gösterilerek verilmiştir; anlatım kendi ifadelerimizle yeniden düzenlenmiştir.

Ayrıca derste şu açık uçlu görevler yer alıyor; her biri puanlıdır ve kendi cevabını yazmanı ister:

• Şekerli su, tuzlu su ve limon suyunun elektrik iletkenliği bakımından farklı sonuç vermesini nedenleriyle açıklayınız. (12 puan)
• Süt ile kumlu suyun ikisi de heterojen görünen karışımlardır. Neden yine de farklı sınıflara girdiklerini açıklayınız. (12 puan)
• Bir maddeyi elektrolit olan ya da olmayan sınıflardan hangisine yerleştireceğinizi nasıl belirlersiniz? Deney tasarımını anlatınız. (15 puan)