01. Çözünürlük
İyonik veya polar olan katıların suda çok çözünüzürken, apolar katılar ise suda hemen hemen hiç çözünmediği düşünülebilir. Fakat bu tür maddelerin çok az bir kısmıda olsa suda çözünürler. Bir madenin çözünürlüğü, suda doygun çözeltisinin miktarıyla (mol veya ağırlık olarak) ifade edilir. Molar çözünürlük genellikle litrede mol veya 100 ml de gram olarak ifade edilir ve s ile gösterilir. Bu tepkimelerde çözünürlük, çözünen ve çözeltinin özelliklerine ve sıcaklığa bağlıdır. Bazı, katıların çözünürlüğü sıcaklıkla azalırken, pek çok katının çözünürlüğü sıcaklıkla artar, sıcaklıkla çözünürlüğü değişmeyen maddelerde vardır.
Örneğinini inceliyelim
Kdenge = [Ba2+] x [IO3-] 2 / [Ba(IO3)2 (katı)]
Katı maddeler suda ayrı bir faz oluşturur ve konsantrasyonu sabittir.
Kdenge x [Ba(IO3)2 (katı)] = [Ba2+] x [IO3-] 2 = Kçç
Kçç = [Ba2+] x [IO3-] 2
S = [Ba2+] = ½ [IO3-]
Örnek:
AgCl nin 25°C da molar çözünürlüğü 1,35.10-5 mol/L dir. Kçç nedir?
Çözüm:
AgCl (k) Ag+ + Cl-
sM sM
s = 1,35.10-5 M
olduğuna göre
Kçç = s2 = (1,35.10-5)2 = 1,82.10-10
02. Çözünürlüğü Etkileyen Faktörler
Az çözünen bir tuzun çözünürlüğü çeşitli faktörlerin etkisiyle değişebilir. Bunlar
a) sıcaklık
b) ortak iyon etkisi
c) yabancı iyon etkisi
d) pH
e) kompleksleştirici etkisi
02.01. Ortak İyon Etkisi
Le Chatelier prensibine göre, çözünürlük ile oluşan iyonun fazlalaşması dengenin çökelme yönüne kaymasına neden olacağından, çözünürlüğün azalması beklenir. Bu etkiye ortak iyon etkisi adı verilir. Genel olarak az çözünen bir tuzun çözünürlüğü ortak iyon etkisiyle azalır.
Örnek
0,04 M Ba(NO3)2 çözeltisindeki Ba(IO3)2 çözünürlüğünü hesaplıyalım
Kçç = 1,57 x 10-9
Ba2+ her iki kaynaktan sağlandığı için molar çözünürlük Ba2+’ ya eşit değildir. Bu demektirki molar çözünürlük [IO3-] iyonuna bağlıdır.
s = ½ [IO3-] (reaksiyonu inceliyecek olursak 1 mol [Ba2+] ile 2 mol [IO3-] )
[Ba2+] iki kaynaktan sağlanmakta. Bunlardan birisi 0,04 M Ba(NO3)2 , diğeri ise Ba(IO3)2
[Ba2+] = 0,04 + ½ [IO3-]
Kçç = [Ba2+] x [IO3-] 2
Kçç = (0,04 + ½ [IO3-] ) x [IO3-] 2
Bu denklemin çözümünde 3. dereceden bir denklem çıkacaktır. Çözümü daha kolay bir hale getirmek için varsayımlar yapmalıyız. Ba(IO3)2 çözünürlük çarpan katsayına bakacak olursak çok küçük bir değer. Ayrıca ortak iyon etkisi nedeniyle [IO3-] çözünürlüğü daha da azalacaktır. Bu sebeblerle ½ [IO3-] değerini 0,04 M ‘ın yanında ihmal edilebilecek bir değer olduğu kabul edilebilir.
Kçç = 1,57 x 10-9 = 0,04 x [IO3-] 2
[IO3-] 2 = 3,925x10-8
[IO3-] = 1,98x10-4 M
Ba(IO3)2 s = ½ [IO3-]
s = 9,90x10-5
02.02. Asidik ve Bazik Karakterdeki Tuzların Çözünürlüğü
Eğer az çözünen tuzun iyonlarından biri su ile etkileşime giriyorsa (hidroliz oluyorsa), çözünürlük, çözeltinin pH’sının değişiminden etkilenir.
02.02.01. Sabit pH de Çözünürlük
Örnek: pH’ sı 5 olan tampon çözeltideki çinko okzalatın molar çözünürlüğünü hesaplıyalım.
K1= 5,60x10-2
K2= 5,42x10-5
Kçç= 8,00x10-9
s = [Zn+2] ye eşittir.
[Zn+2] = [C2O4-2] + [HC2O4-] + [H2C2O4]
Tampon çözeltinin pH’sı 5olduğuna göre [H3O+] derişimi 1x10-5 dir. Karbonik asitin hidroliz reaksiyonunu yazacak olursak
K2= 5,42x10-5 = [C2O4-2] [H3O+] / [HC2O4-]
[H3O+] derişimi yerine koyulur
[HC2O4-] = [C2O4-2] [H3O+] / K2
[HC2O4-] = [C2O4-2] x 1x10-5/ 5,42x10-5
[HC2O4-] = [C2O4-2] x 0,185
K1= 5,60x10-2 = [HC2O4-] [H3O+] / [H2C2O4]
[H2C2O4] = [HC2O4-] [H3O+] / K1
[H2C2O4] = [C2O4-2] x 0,185 x 1x10-5 / 5,60x10-2
[H2C2O4] = [C2O4-2] x 3,30x10-5
[Zn+2] = [C2O4-2] + [HC2O4-] + [H2C2O4]
[Zn+2] = [C2O4-2] + 0,185 [C2O4-2] + 3,30x10-5 [C2O4-2]
[Zn+2] = 1,185[C2O4-2]
Kçç= 8,00x10-9 = [Zn+2] x [C2O4-2]
8,00x10-9 = 1,185[C2O4-2] x [C2O4-2]
6,75x10-9 = [C2O4-2] 2
[C2O4-2] = 8,22x10-5
02.02.02 pH Değişken İse
Örnek:
HgS ün sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız.
Çözüm:
HgS (k) Hg2+ + S2- Kçç = 4,0.10-53
Kçç = [Hg2+] x [S2-]
s = [Hg2+]
Ka1 = 5,70x10-8
Ka2 = 1,20x10-15
Ks= 1,00x10-14
s = [Hg2+] = [S2-] + [HS-] + [H2S] (I. Eşitlik)
Kb2 = Ka2/Ksu = [HS-] [OH-] / [S2-]
Bize verilen değerler asitlik sabiti buradan Kb bulunur (Kb2 = Ksu/Ka2) . Asit iyonlaşması olarak düşünürsek öncelikle 2. denklem gerçekleşecekti.
Kb1 = Ksu/Ka2 = [HS-] [OH-] / [S2-]
Kb1 = 1,00x10-14 / 1,20x10-15 = 8,33= [HS-] [OH-] / [S2-]
[HS-] / [S2-] = 8,33 / [OH-]
Kb2 = Ksu/Ka1 = [H2S] [OH-] / [HS-]
Kb2 = 1,00x10-14 / 5,70x10-8 =1,75x10-7
Burada öncelikle Kçç nin çok küçük olduğu görülmektedir. Çözünme ile OH konsantrasyonunda çok az değişme olacaktır. Bu nedenle
[OH-] = [H3O+] =1x10-7 olarak kabul edilebilir.
[HS-] / [S2-] = 8,33 / 1x10-7
[HS-] / [S2-] = 8,33x107 (II. Eşitlik)
[H2S] = Kb2 x [HS-] / [OH-]
[H2S] = 1,75x10-7 x [HS-] / 1x10-7
[H2S] = [HS-] 1,75 (III. Eşitlik)
II. eşitliği III.eşitlikte yerine koyarsak
[H2S] = 8,33x107 [S2-] x 1,75
[H2S] = 1,46 x108 [S2-]
II. ve III. eşitlikler I. Eşitlikte yerine koyulursa
s = [Hg2+] = [S2-] + [HS-] + [H2S]
[Hg2+] = [S2-] + 8,33x107 [S2-] + 1,46 x108 [S2-]
[Hg2+] = 2,29 x108 [S2-]
[S2-] = [Hg2+] /2,29 x10-8
[S2-] = 4,39x10-9 [Hg2+]
Kçç = [Hg2+] x [S2-]
4,0x10-53 = [Hg2+] x 4,39x10-9 [Hg2+]
[Hg2+] 2 = 9,11x10-45
[Hg2+] = 9,54x10-23
02.03. Metal Hidroksitlerin Sudaki Çözünürlüğü
Metal hidroksitler suda çözündüğünde metal iyonları ve hidroksit iyonları verirler.
Örnek:
Zn(OH)2 in sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız. Kçç = 3,0x10-16
Çözüm:
Zn(OH)2 (k) Zn2+ + 2OH- Ksp = 3,0x10-16
s 2s
Kçç = s(2s)2 = 4s3 = 3,0x10-16
s3 = 7,5x10-17
s = 4,2.10-6 mol/L
