11 Sınıf Kimya Çözünenin Etkisi Kaynama, Donma ve Ozmozun Değişimi şarkısı

Bugün koligatif özelliklerde çözünenin etkisini öğreniyoruz: kaynama noktası yükselmesi, donma noktası düşmesi ve ozmoz. Kısacası: seyreltik çözeltilerde, çözünen parçacıklarının sayısı arttıkça suyun davranışı değişir. Bu değişimler, çözünenin kimyasal kimliğinden değil, sayısından geldiği için “koligatif” adı verilir. Ayrıca i (van’t Hoff) faktörü, yani çözünenin çözelti içinde kaç parçacığa ayrıldığını gösterir; güçlü elektrolitlerde i > 1 olur. İlk olarak, donma noktası düşmesi (ΔT_f = i·K_f·m). Örnek: 0.5 mol/kg NaCl çözeltisi. NaCl güçlü elektrolit olduğu için i ≈ 2 (tam ayrışma varsayarak). Su için K_f = 1.86 °C·kg/mol, dolayısıyla ΔT_f ≈ 2 × 1.86 × 0.5 = 1.86 °C. Bu yüzden normalde 0 °C’ta donan su, örneğin −1.9 °C civarına kadar sıvı kalır. Yolda buzlanmayı önlemek için CaCl₂ ve NaCl atılır; CaCl₂ daha fazla parçayla dağılıp i ≈ 3 olduğundan daha etkilidir. İkincisi, kaynama noktası yükselmesi (ΔT_b = i·K_b·m). Su için K_b = 0.512 °C·kg/mol. Aynı 0.5 mol/kg NaCl çözeltisinde ΔT_b ≈ 2 × 0.512 × 0.5 = 0.512 °C olur. Su normalde 100 °C’ta kaynar, burada yaklaşık 100.5 °C’a kadar yükselir. Unutmayalım: yalnızca uçucu olmayan (kolay buharlaşmayan) çözünenler bu yükselme ve buhar basıncı düşmesi yaratır. Üçüncüsü, ozmoz ve osmotik basınç. Semi-geçirgen bir zardan suyun daha az yoğun tarafa geçmesi ozmozdur. Basınç uygulayarak bu akışı durdurmak için gerekli basınç “osmotik basınç”tır: π = i·M·R·T. Örnek: 25 °C’ta 0.10 M NaCl çözeltisi (M=mol/L). NaCl için i≈2, R=0.0821 L·atm/(mol·K), T≈298 K. π ≈ 2 × 0.10 × 0.0821 × 298 ≈ 4.9 atm. Evde yapılan turşu gibi gıdalar, tuzun osmotik etkisiyle suyu çekerek mikroorganizmaların büyümesini zorlaştırır. Genel formülleri hatırlayalım: - ΔT_b = i·K_b·m - ΔT_f = i·K_f·m - π = i·M·R·T - p = x_solvent·p_0 (Raoult; buhar basıncı düşmesi) m (molalite) = mol çözünen / kg çözücü. M (molarlik) ise mol çözünen / litre çözelti. Sınavlarda sık sorulur: - Neden donan yolda tuz etkilidir? Çünkü suyun donma noktasını düşürür; eriyik, daha düşük sıcaklıkta da sıvı kalır. - Neden şekerli çay, kaynama süresini uzatır? Şeker uçucu değildir; çözeltideki parçacık sayısı artınca kaynama yükselir. - Uçucu bir çözünen eklersek? Örneğin alkollü suyun kaynama davranışı, bileşenlerin göreli buharlaşmasına göre değişir. Tuzlanma da etkiler: çok tuzlu bir çözelti, suyu “bağlayarak” (osmotik etki) erime/donma noktasını kaydırır ve hatta donma noktası eğrisini kuantitatif olarak göstermek için faz diyagramlarına geçilir. Unutmayın: çözünen moleküllerinin sayısı, çözeltinin çevresiyle etkileşime girerek yüzey, basınç ve denge sıcaklıklarını değiştirir. Formülde tek değil; kavramsal adımları da öğrenin: hangi i, hangi m/M kullanılır; hangi K değeri tercih edilir?