Koligatif özellikler

10,914 views

Published on

Koligatif Özellikler,

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
10,914
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
33
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Koligatif özellikler

  1. 1. Koligatif ÖzelliklerProf.Dr. İbrahim USLU Prof.Dr. İbrahim USLU
  2. 2. Kısmı Molar Kavramı Prof.Dr. İbrahim USLU
  3. 3. Gibbs serbest enerjisi ve Kimyasal Potansiyel• Prof.Dr. İbrahim USLU
  4. 4. Gibbs Serbest Enerjisi• Kimyasal potansiyel yada kısmı molar Gibbs Serbest Enerjisi Prof.Dr. İbrahim USLU
  5. 5. Denge durumunda türlerin kimyasalpotansiyeli sistemin her yerinde aynıdır Prof.Dr. İbrahim USLU
  6. 6. tek bileşeni ancak iki kısmı olan bir sistem• Tuzlu suya yerleştirilmiş bir canlı hücresinde hücre içindeki su ile hücre dışındaki tuzlu suyu ele alalım. Prof.Dr. İbrahim USLU
  7. 7. tek bileşeni ancak iki kısmı olan bir sistem• O halde• Kendiliğinden geçiş için Gibbs serbest enerjisi sıfırdan küçük yada entropinin sıfırdan büyük olması şartını hatırlayalım. Prof.Dr. İbrahim USLU
  8. 8. B’den a’ya geçiş ve Denge durumu Prof.Dr. İbrahim USLU
  9. 9. Prof.Dr. İbrahim USLU
  10. 10. Tuzlu su içinde canlı Prof.Dr. İbrahim USLU
  11. 11. Prof.Dr. İbrahim USLU
  12. 12. Saf (tek-bileşenli) bir ideal gazın kimyasal potansiyeli Prof.Dr. İbrahim USLU
  13. 13. Prof.Dr. İbrahim USLU
  14. 14. Çözeltilerin Koligatif Özellikleri• Koligatif özellikler, sadece çözeltideki çözünen parçacıklarının sayısına bağlıdır.• Çözeltide bulunan çözünen parçacıkları (atomlar, iyonlar, moleküller) çözeltinin buhar basıncının, saf çözücüye göre daha düşük olmasına neden olurlar.• Çünkü çözünen parçacıkları; çözeltinin yüzeyinden daha az sayıda çözücü moleküllerinin ayrılmasına sebep olurlar.• Buna karşın sıvıya dönen buhar moleküllerinin sayısı değişmez.• Bu nedenle derişik çözeltiler, saf çözücüden daha yavaş buharlaşırlar.• Buhar basıncının azalması, koligatif özelliğe bir örnektir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  15. 15. Buhar basıncının düşmesi• Buhar basıncının düşmesi çözeltide aşağıdaki olaylara sebep olur .• Donma noktasının düşmesi (Kriyoskopi )• Kaynama noktasının yükselmesi ( Ebuliyoskopi )• Ozmoz olayı Prof.Dr. İbrahim USLU
  16. 16. Kaynama noktasının yükselmesi (Ebuliyoskopi ) Prof.Dr. İbrahim USLU
  17. 17. Prof.Dr. İbrahim USLU
  18. 18. Eğer çözünen miktarı çok küçükse Prof.Dr. İbrahim USLU
  19. 19. Ebuliyoskopi sabiti Prof.Dr. İbrahim USLU
  20. 20. Ebuliyoskopi sabiti Prof.Dr. İbrahim USLU
  21. 21. Kaynama noktası yükselmesi• Bir çözünen etkisi ile buhar basıncı düşürülen bir çözeltinin, buhar basıncını atmosferik basınca eşit yapabilmek için daha yüksek sıcaklığa gereksinimi vardır.• Bu etki çözeltilerde kaynama noktası yükselmesi şeklinde ortaya çıkar.• Koligatif bir özellik olan kaynama noktası yükselmesi,• şeklinde ifade edilir. ΔTb, kaynama sıcaklığındaki değişme; "m", molalite, "Kb" molal kaynama noktası yükselmesi sabiti olup çözücünün bir özelliğidir.• Su için Kb değeri 0,512 (°C) (kgH2O) / mol olarak verilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  22. 22. Kaynama noktası yükselmesi-Örnek• 1,0 Molal şekerli-su çözeltisinin bir atmosferdeki kaynama noktası sıcaklığını bulunuz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  23. 23. Donma noktası Alçalması (kriyoskopi) Prof.Dr. İbrahim USLU
  24. 24. Donma noktası alçalması• Donma noktası alçalmasını hesaplamak için, kaynama noktası yükselmesini hesaplamakta• kullanılan eşitliğe benzer bir eşitlik• ΔTf= Kfm• yazılabilir.• Burada "ΔTf", donma sıcaklığındaki değişme; "m", molalite; "Kf", molal donma noktası alçalması sabitidir.• Kb gibi Kf de çözücünün bir özelliğidir.• Su için Kf değeri 1,86 (oC) (kg H2O)/mol olarak verilir.• ( Kf deki mol, çözünenin molüdür.) Prof.Dr. İbrahim USLU
  25. 25. Örnek• 1 molal şeker çözeltisinin bir atmosferdeki donma noktası sıcaklığını bulunuz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  26. 26. Ters Ozmoz Olayına bir Örnek• Tatlı sularda yaşayan amip, paramesyum, öğlena gibi bir hücreli canlılar yoğunluk farkından dolayı hücre içerisine giren fazla suyu kontraktil kofulları ile pompalayarak aktif şekilde dışarı atarlar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  27. 27. Buhar Basıncı Azalması Prof.Dr. İbrahim USLU
  28. 28. Çözeltinin Yüzeyinde Çözücü molekülleri• Çözünen tanecikleri çözeltinin yüzeyinde, birim yüzeye düşen çözücü moleküllerin sayısını azaltır.• Bu nedenle çözücü moleküllerinin buhar haline geçmesi zorlaşır ve saf çözücüye göre daha az buhar bulunur.• Bu durum da çözeltinin buhar basıncının düşmesine neden olur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  29. 29. Çözeltilerde Buhar Basıncı Azalması Prof.Dr. İbrahim USLU
  30. 30. Kaynama Noktası Yükselmesi Prof.Dr. İbrahim USLU
  31. 31. Çözeltilerde Kaynama Noktası Yükselmesi Prof.Dr. İbrahim USLU
  32. 32. Çözücünün Donma Noktası Alçalması• Na+ ve CI- iyonlarınca zengin olan deniz suyu saf sudan 1°C daha düşük sıcaklıkta donar.• Kışları soğuk olan bölgelerde, yollara tuz serpilince donma gecikir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  33. 33. Erime Noktası Alçalması Prof.Dr. İbrahim USLU
  34. 34. Cözücünün Donma noktası Alçalması Prof.Dr. İbrahim USLU
  35. 35. Etilen glikolun donma ve kaynama noktalarına etkisi 50/50 70/30 Saf Su C2H6OH2/H2O C2H6O2/H2O Donma noktası 0°C -37°C -55°C Kaynama 100°C 106°C 113°C noktasıOtomobillerde en çok kullanılan antifriz etilen glikoldür, C2H4(OH)2.Otomobilin soğutma sistemine, hava koşullarına bakılmaksızınetilen glikol-su konması yararlıdır.Etilen glikol kışın donmayı önlediği gibi, yazın da kaynamayıgeciktirerek otomobil motorunu korur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  36. 36. Elektrolit Olmayan Bir Çözelti için Donma Noktası Alçalması• Donma noktası alçalması, ΔTf = kf x molalite dir• kf sabiti çözücünün donma noktası sabitidir.• kf = K.kg.mol-1• kf herbir çözücü için farklıdır ve deneysel olarak bulunur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  37. 37. Elektrolit çözeltilerinde i faktörü• Elektrolit çözeltilerinde örneğin, sodyum klorür çözünüp Na+ ve CI- iyonları verince toplam çözünen molalitesi NaCl formül birimi cinsinden olan molalitenin iki katıdır.• Böyle çözeltilerde:• ΔTf = i · kf · molalite olarak yazılabilir. kf su için 1.858 K·kg/mol dur.• Burada i, vant Hoff faktörü olarak bilinir ve deneysel olarak bulunur.• CaCl2 için i = 3tür.• i = 1 şekerin suda .• i = 2 NaCl’in suda. Prof.Dr. İbrahim USLU
  38. 38. HCl Çözeltisinde i faktörü• Seyreltik ve elektrolit olmayan çözeltiler için i = 1 dir.• seyreltik HCl çözeltisinin toluendeki i faktörü 1, suda ise 2dir.• Bu değerler HCIin toluende veya benzende moleküler halinde çözündüğünü, ama suda iyonlaştığını gösterir. Suda % 5 iyonlaşan zayıf asitin i faktörü (0,05 x 2) + 0,95 = 1,05 dir.• Çünkü iyonlaşmış moleküller iki iyon oluştururlar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  39. 39. Kaynama noktasındaki yükselme ya da düşme• Kaynama noktasındaki yükselme ya da düşme, çözeltinin birim hacmindeki çözünmüş taneciklerin sayısı ile orantılıdır Saf Su 100 oC de kaynar 1.0 M NaCl çözeltisi, 101 oC de kaynar Prof.Dr. İbrahim USLU
  40. 40. Uçaklar için Buzlanma ÖnleyicisiPropilen Glikol, CH3CHOHCH2OH uçaklar için tipik buzlanma önleyicisidir. Suile seyreltilir. Yüksek basınçta ve sıcak iken püskürtülerek uygulanır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  41. 41. Limon - PortakalLimon ve narenciye yetiştiricileri donma olayları ile karşılaşırlar.Sıcaklığın 0ºC altına düşmesi haline önlem almaları gerekir.Meyve suyunda çözünmüş maddeler donma noktasını 1 ya da 2ºCdüşürmesi için yeterlidir.Üreticiler limonu portakaldan daha çok korumaları gereklidir. Çünkü portakaldaçözünen madde (şeker) derişimi limondan yüksektir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  42. 42. Bitkilerde Donmanın Önlenmesi• Çözünmüş olan madde miktarı ile suyun donma derecesi düşer.• O halde soğuk bölgelerde bitkilerin hücreleri donmamak için birim hacimde olan su miktarını azaltmaları gerekir.• Hücre özellikle çok soğuk günlerde (-40 C) zarar görmemek için içindeki suyu hücreler arası boşluğa çıkarıyor.• Hücreler arası suyun donmasında hücre zarar görmüyor ve patlamıyor ancak donan hücreler arası boşluk esneme kabiliyetiyle bir miktar genişleyebiliyor.• Bahar mevsimi geldiğinde hücreler arasında donmuş olan su geri alınıyor. Böylece hücre donmadan bir kış geçirmiş oluyor. Prof.Dr. İbrahim USLU
  43. 43. Kutup otunda antifriz geni• Hurriyet (11 Nisan 2006) Avustralyalı bilim adamları Güney Kutbu’ndaki otlarda "antifriz geni" buldu. Gen, Antarktika’da bitkilerin eksi 30 derece sıcaklıkta donmadan yaşayabilmelerine olanak sağlıyor. Gen sayesinde her yıl don yüzünden milyonlarca dolar değerinde tahıl kaybının önlenebileceği belirtildi. Victoria Eyaleti La Trobe Üniversitesi’nden Prof. G.Spangenberg, "Bu gen Antarktik Hairgrass adı verilen bölgedeki çimlerde bulundu. Buz kristallerinin büyümesini önleyen ikiye katlanmış bir protein sınıfından. Buz kristallerinin bitkiye zarar vermesini engelliyor" dedi. Bilim adamları antifriz genini Avustralya’da bir başka bitkiye aşıladılar ve aynı davranışı bu bitkide de gözlediler. Prof. Spangenberg, "Genin nasıl çalıştığını anladık ve bu bilgiyi tarım geliştirmekte kullanabiliriz" dedi. Prof.Dr. İbrahim USLU
  44. 44. Donma Noktası Alçalması ve Saflık• Kimyacılar donma noktası alçalmasını kullanarak, katı bileşiğin saflığını kontrol ederler.• Çünkü safsızlıkların varlığında erime noktası beklenen değerden daha düşüktür. Erime noktası ölçüm cihazı Prof.Dr. İbrahim USLU
  45. 45. Çözünürlüğe Etki Eden Etmenler (Tekrar)• Çözücü ve çözünenin Türü:• Çözünürlük, çözücü ve çözünenin türüne bağlıdır. Örneğin yemek tuzu suda çözünürken, naftalin suda çözünmez, alkolde çözünebilir.• Sıcaklık:• Maddelerin çözünürlükleri sıcaklıkla değişir. Genellikle katıların çözünürlüğü, birkaç istisna dışında sıcaklıkla artar. Sıcaklığın yükseltilmesi çözünme hızını artırır. Aynı zamanda çözünürlüğü de etkiler.• Tüm gazların çözünürlükleri sıcaklık artışıyla azalır.• Basınç:• Katıların sudaki çözünürlüğüne basıncın etkisi ihmal edilecek kadar azdır. Gazlarda ise çözünürlük, basınçtan çok etkilenir. Gazın sıvıyla tepkime vermediği, basıncın düşük, çözeltinin seyreltik olduğu durumlarda; sabit sıcaklıkta bir gazın çözünürlüğü, gazın kısmi basıncı ile doğru orantılıdır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  46. 46. Çözünme Hızına Etki eden faktörler• Katının Sıvıya Değme Yüzeyi:• Çözünen maddenin toz haline getirilmesi, çözünen maddenin çözücüye değen yüzeyini artıracağından çözünmeye hızlandırır. Ancak birim miktardaki çözen madde içinde, daha fazla çözünmeyi sağlamaz. Yani çözünürlük artmaz. Örneğin toz şeker, kesme şekere göre daha hızlı çözünür. Ancak belirli sıcaklıktaki belirli miktarda suda çözebileceğimiz şeker miktarı sabittir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  47. 47. Karıştırmak ve çözünme hızı• Karıştırmak, çözünme hızını artırır.• Ancak doymuş bir çözeltiyi ne kadar karıştırırsak, karıştıralım, daha çok çözünmeyi sağlayamayız.• Yani karıştırmak çözünürlüğü artırmaz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  48. 48. Yabancı Maddelerin Etkisi :• Az çözünen bir bileşiğin çözeltisinde, çözünen maddelerin iyonlarından başka iyonların varlığı da tuzun çözünürlük dengesine etki eder.• Örneğin, Ca(OH)2 az çözünen bir maddedir.• Ca(OH)2(k) Ca2+(suda) + 2OH-(suda) Prof.Dr. İbrahim USLU
  49. 49. Ortak İyon Etkisi :• Saf suda az çözünen bir katı madde, yapısındaki iyonlardan birini içeren bir başka çözelti içerisinde, saf sudaki çözünme miktarından daha az çözünür.• Bu duruma “Ortak iyon etkisi” denir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  50. 50. • Örneğin, AgBr tuzu suda az çözünür. Çözündüğü miktara bağlı olarak da çözeltiye Ag+ ve Br- iyonlarını verir.• Eğer, KBr tuzu içeren bir çözelti içerisine AgBr tuzu atılır ve çözünmesi istenirse, AgBr, saf sudakinden daha az Ag+ ve Br- iyonlarını verecektir.• Bunun başlıca nedeni, çözücü moleküllerinin daha önceden doyurulmuş olması ve az çözünen tuzun kristal örgüsünü kırmaya yetecek serbest moleküllerin az olması ve enerjinin de azalmasıdır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  51. 51. Yarı Geçirgen Zar• Bazı taneciklerin geçişine izin verirken, diğerlerinin geçişine izin vermeyen yapılara yarı geçirgen zar denir.• Saf çözücü ve çözelti arasına, sadece çözücü moleküllerinin geçmesine izin veren bir yarı geçirgen zar yerleştirilirse, çözücü derişiminin yüksek olduğu saf çözücüden çözelti tarafına çözücü geçerek, çözelti tarafında sıvı seviyesi yükselecek ve çözelti seyrelecektir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  52. 52. Osmoz• Maddeler derişimleri büyük olan yerden küçük olan yere doğru kendiliğinden geçme eğilimimdedir ve bu olaya osmoz denir.• Aslında, çözücü moleküllerinin geçişi her iki yönde de gerçekleşir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  53. 53. Osmotik Basınç• Çözelti seviyesinin yükselmesiyle yükselen sıvının yaptığı hidrostatik basınçtan dolayı sağ tarafa geçiş hızı azalırken sol tarafa geçiş hızı artar ve sonuçta her iki hız da birbirine eşit olduğunda dinamik bir denge kurulur.• Dinamik dengenin kurulduğu anda sıvı seviyeleri sabit kalır ve yükselen çözeltinin yaptığı hidrostatik basınca osmotik basınç denir Prof.Dr. İbrahim USLU
  54. 54. Osmoz ve Yaşayan Canlılar, İnsan• Kırmızı kan hücrelerimizi ele alalım. Eğer kırmızı kan hücrelerini saf suya koyarsak, içlerine osmoz yoluyla su girer, hücreler genişler ve sonunda çatlar.• Hücrelerin içindeki sıvının osmotik basıncı NaCl (aq)’un %0,92 (kütle/hacım) lik çözeltisinin yaptığı basınca eşittir.• Eğer hücreleri %0,92 lik bir NaCI ( aq) sulu çözeltisi içine koyarsak, hücre çeperinden içe doğru net bir su geçişi olmayacak ve hücreler sabit kalacaktır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  55. 55. Saksıya Tuzlu Su Dökünce Prof.Dr. İbrahim USLU
  56. 56. İzotonik ve Hipertonik, Hipotonik Çözeltiler• Hücre, yoğunluğu az olan bir sıvı içerisine (hipotonik) konursa şişer ve sonunda patlar, buna "Hemoliz" denir (genellikle alyuvarlarda hemin hücre dışına çıkmasında kullanılır);• yoğunluğu fazla bir sıvı içerisine konursa, su kaybederek büzülür,• Vücut sıvısı ile aynı osmotik basınca sahip bir çözeltiye izotonik çözelti denir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  57. 57. İzotonik Çözelti Prof.Dr. İbrahim USLU
  58. 58. Hastaya Beslenme Amacıyla Verilen Su• Bir hastaya, besleme ya da vücuduna su sağlama amacıyla, damardan verilecek sıvının kan ile izotonik olması gerekir.• İzotonik olması için verilen sıvının osmotik basıncı %0,92 (kütle/hacım) luk NaCl çözeltisinin osmotik basıncına eşit olmalıdır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  59. 59. Hipotonik çözeltiler• NaCl derişimi %0,92 den az ise su geçişi dışarıdan hücre içine doğru olur ve bu tür çözeltilere hipotonik çözeltiler adı verilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  60. 60. hipertonik çözeltiler• Eğer hücreleri, derişimi %0,92 den fazla olan bir NaCl (aq) çözeltisine koyarsak, su hücre içinden dışa doğru geçer ve hücreler büzülür. Böyle çözeltilere de hipertonik çözeltiler denir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  61. 61. İzotonik ve Hipertonik, Hipotonik Çözeltiler Hipertonik > 0.92% m/V Büzülme İzotonik Saline 0.92% m/V Hipotonik < 0.92% m/V Hücrenin patlama Tehlikesi Prof.Dr. İbrahim USLU
  62. 62. Hücre Zarı• Başlangıçta bilim çevrelerinde, en küçük canlı birimi olarak hücre kabul edilmekteydi.• Ancak daha sonra, hücreyi çevreleyen ve hacim olarak ondan çok daha küçük olan hücre zarı araştırmacıların karşısına adeta yeni bir canlı türü olarak çıktı.• Çünkü hücreyi çepeçevre saran bu zar bir canlının, dahası şuurlu bir canlının, yani insanın temel özelliklerinden olan karar verme, hatırlama, değerlendirme gibi özellikler göstermekteydi.• 1 mmnin yüzbinde biri kalınlığındaki bir zar bu özelliklere nasıl sahip olmuştu? Prof.Dr. İbrahim USLU
  63. 63. Hücre zarı• Hayatımız boyunca farkında olmadan yaşadığımız bu zardan 100 trilyon tanesi her an vücudumuzda kararlar almakta ve şu an dahi bunları uygulamaktadır.• Hücre zarı hücrenin çevresini sınırlayan bir örtüdür.• Ama görevi sadece hücreyi sarıp kuşatmak değildir. Bu zar, hem komşu hücrelerle iletişimi, hem de en önemlisi, hücreye giriş çıkışı çok sıkı bir şekilde denetler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  64. 64. Ters Osmoz• Eğer çözelti tarafına osmotik basınçtan daha büyük bir basınç uygulanırsa, çözücü moleküllerinin çözeltiden çözücüye geçişi artar ve saf çözücü tarafındaki sıvı seviyesi yükselir. Bu olaya ters Osmoz denir.• Örneğin geçiş tuzlu çözeltiden saf suya doğru olur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  65. 65. Nanofiltration• Nanofiltration is a special process selected when Revrse Osmosis and Ultra filtrationF are not the ideal choice for separation. NF can perform separation applications that are not otherwise economically feasible, such as demineralization, color removal, and desalination. In concentration of organic solutes, suspended solids, and polyvalent ions, the permeate contains monovalent ions and low-molecular- weight organic solutions like alcohol. Prof.Dr. İbrahim USLU
  66. 66. Ultrafiltration (UF)• Ultrafiltration is a selective fractionation process utilizing pressures up to 145 psi (10 bar). It concentrates suspended solids and solutes of molecular weight greater than 1,000. The permeate contains low- molecular-weight organic solutes and salts. UF is widely used in the fractionation of milk and whey, and also finds application in protein fractionation. Prof.Dr. İbrahim USLU
  67. 67. Microfiltration (MF)• Microfiltration is a low-pressure cross-flow membrane process for separating colloidal and suspended particles in the range of 0.05-10 microns. MF is used for fermentation broth clarification and biomass clarification and recovery. Prof.Dr. İbrahim USLU
  68. 68. Ters osmoz• Ters osmoz, acil durumlarda içme suyu elde etmek ya da kullanma suyu sağlamak için tuzlu suyun tuzunu gidermekte kullanılabilir.• Ters osmozun diğer bir kullanılma alanı, kullanma suyu elde etmek ya da çevre kirliliğini önlemek için, atık suyun arıtılmasıdır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  69. 69. Ters Osmoz Prof.Dr. İbrahim USLU
  70. 70. Ters Osmoz Prof.Dr. İbrahim USLU
  71. 71. Ters Ozmoz Fabrika Şeması Prof.Dr. İbrahim USLU
  72. 72. Ters Ozmoz Fabrika Şeması Prof.Dr. İbrahim USLU
  73. 73. Ters Ozmoz Fabrika Şeması Prof.Dr. İbrahim USLU
  74. 74. Kolloitler• Eğer bir çamur numunesi bir beherdeki su içine konur ve karıştırılırsa, çamur süspansiyon halinde kalabilir.• Ancak karıştırma olayı durur durmaz büyük parçacıklar beherin dibine çöker, daha küçük parçacıklar süspansiyon halinde daha uzun müddet kalabilirler, fakat bir müddet sonra ekserisi tabana çöker. Prof.Dr. İbrahim USLU
  75. 75. Kolloit• Bununla beraber bu çamur su karışımında bazı parçacıklar vardır ki birkaç gün hatta sonsuza kadar süspansiyon halinde kalabilirler.• Bu son durumdaki süspansiyondaki parçacıklar normal mikroskopla görülemez en küçük gözeneğe sahip süzgeç kağıdından süzmekle ayrılamaz. Süzmekle uzaklaştırılamayan parçacıkların süspansiyon halinde bulunduğu karışımlara kolloidal süspansiyon veya kısaca kolloit adı verilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  76. 76. Su molekülleri kolloidal parçacıkların batmalarına engel olur• Çamurun çok küçük parçaları bile sudan ağırdırlar. Fakat beherin tabanına çökmezler.• Su molekülleri devamlı hareket halindedirler ve süspansiyon halindeki parçacıklara sık sık ve devamlı olarak çarparak küçük parçacıkları devamlı hareket halinde tutarlar ve batmalarına engel olurlar.• Ancak ağır parçaları süspansiyon halinde tutacak kadar kuvvetli değildirler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  77. 77. hidrofobik ve hidrofilik kolloidIer• Süt ve mayonez gibi su içinde yağ süspansiyonları hidrofobik kolloidlerdir. Çünkü yağ molekülleri su moleküllerini çok az çeker.• Jöleler ve pudingler , hidrofilik kolloid örnekleridir;• Jöle içindeki proteinler ve pudingin içindeki nişasta makro moleküllerdir ve suyu çeken pek çok hidrofilik gruba sahiptirler. Jöle içindeki dev protein moleküllerinin halkaları sıcak suda birbirinden ayrılır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  78. 78. Kolloit örnekleri• Çikolatalı puding, süt, renkli jelatinli tatlılar kolloit örnekleridir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  79. 79. Sol• Bir sıvı içinde katıların süspansiyonu olan kolloide ise sol denir. Bir sıvının bir diğeri içindeki süspansiyonuna emulsiyon denir.• homojenize süt, başlıca protein yapısındaki maddeler olmak üzere, katıların sudaki bir süspansiyonu yani sol örneğidir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  80. 80. Emülsiyonlar• Mayonez yağda süspanse olmuş küçük su damlacıklarından oluşur. Yani emülsiyondur.• Kaymağı fazla olan sütü, kremayı çırptığımızda ya da krema yapmak için yumurta beyazlarını çırptığımızda, katı ya da sıvı içinde gaz süspansiyonları olan köpükler yapmış oluruz.• Sütten kaymağı ayırıp tereyağı yaptığımızda, bir katı emülsiyonu oluşur.• Burada süt katı tereyağı içinde dağılmıştır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  81. 81. Emülsiyonlar• Mayonez yumurta sarısındaki kolestrol ve lesitinin yardımıyla bir arada tutulan, yağ içinde bir su emülsiyonudur.• Bu büyük moleküller, bir uçta çok polar olan gruplara sahiptir.• Bunlar, yağ tanecikleri etrafında, polar uçlar suya doğru olan ve apolar grupları yağ içine giden misele benzer topaklar oluşturur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  82. 82. Emülsiyonlar• Yumurta akı çırpılırken, açılan protein zincirleri arasına, çırpma sırasında hava kabarcıkları hapsolur.• Proteinlerin ısıtılması da onların yapılarının bozulmasına neden olur. Yumurta beyazını pişirdiğimizde, yapısı kısmen bozulmuş proteinler katı bir jel oluşturur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  83. 83. Jöle• Jöle tatlıları, yumuşak fakat şeklini koruyan bir katı emülsüyondur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  84. 84. Dondurma• Dondurma şeker, proteinler ve tatlandırıcıların sulu çözeltilerinin katı bir yağdaki emülsiyonudur. Bu birinci, kalite dondurma % 16 kaymak içermektedir.• Pek çok ülkede dondurmanın, en az % 10 kaymak içermesi gereklidir.• Ayrıca dondurmaya buzun kristalleşmesini yavaşlatan büyük molekülleri olan salep gibi doğal karbon hidratlar katılır.• Dondurmanın hacmi, hava da çırparak orijinal hacminin iki katına genişletilebilir.• Bu genişleme, dondurma markaları arasındaki fiyat farklarını kısmın açıklamaktadır.• Pahalı dondurmalarda ilave edilmiş hava miktarı en azdır, yani birinci kalitenin bir litresi, normal kalitenin iki katı kütleye sahip olabilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  85. 85. Kolloidal büyüklük aralığı 1 ile 200 nm dir.• Kolloitler moleküler boyutlarla gözle görülebilecek boyutlar arasındaki büyüklüğe sahip taneciklerin herhangi bir faz da dağılmaları ile oluşurlar.• Kolloidal parçacıklar moleküllerden büyük fakat normal mikroskoplarda görülemeyecek kadar küçüktürler.• Kolloidal büyüklük aralığı kesin olarak tanımlanmamakla beraber yaklaşık 1 ile 200 nm arasında büyüklüğe sahiptirler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  86. 86. Brown Hareketleri• Kolloidal süspansiyon bakış açısına dik olarak gelen parlak bir ışıkla aydınlatılarak mikroskop altında incelenirse tek tek parçacıklar görülemez. Fakat sıvı içinde hareket halinde küçük bir ışık parıltısı gibi görülebilirler.• Bu düzensiz ve devamlı hareketlere Brown hareketleri adı verilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  87. 87. Tyndall olayı• Üzerine ışık düşürülen bir kolloit sistemi tarafından ışığın saçılmasına Tyndall olayı denir.• Tyndall olayı gerçek çözelti ile kolloidi birbirinden ayırmak için kullanılır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  88. 88. Tyndall olayıKaranlık ve tozlubir odadan kuvvetlibir ışık geçtiğizaman havadasüspansiyon olarakbulunan kolloidparçacıkların ışığıyansıtmalarındanışığın yolu açıkçagörülebilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  89. 89. Tyndall olayı Prof.Dr. İbrahim USLU
  90. 90. Elektroforez• 60.000 devir/dakika hızla dönen bir ultrasantrifüj kolloit taneciklerin çökelmesine yol açabilir.• Elektrik potansiyel uygulandığı zaman kolloit parçacıklar elektrotlardan birine doğru hareket ederler,• yani elektroforez aygıtı ile kolloit tanecikler bir araya toplanabilir.• Eğer kolloitler elektrofor aygıtında katoda gidiyorsa katoforez anoda gidiyorsa andotoforez denir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  91. 91. Kolloit Parçacıklar Ayni Yüktedir• Süspansiyon halinde bulunan parçacıklar sıvıdan hidrojen iyonu veya hidroksil iyonu adsorplarlar.• Bu suretle ya hepsi negatif veya hepsi pozitif olarak yüklenirler.• Süspansiyondaki parçacıkların hepsi ayni yüke sahiptirler.• Aynı yükleri nedeni ile kolloidal parçacıklar birbirlerini iterler ve kolloit parçacıkların kolloit olmayan büyük parçacıklar haline dönmesine engel olurlar.• Pozitif ve negatif kolloitler karıştırılırsa her iki parçacıkta çökelir. Çünkü parçacıklar artık birbirlerini itemezler. Prof.Dr. İbrahim USLU
  92. 92. Kolloidal parçacıklar çok geniş yüzey alanına sahiptirler• Kolloidal parçacıklar yarıçapları ile mukayese edildikleri zaman çok geniş yüzey alanına sahiptirler.• Bu küçük parçacıkların geometrik bir özelliğidir.• Süspansiyon halinde bulunan parçacıkların toplam yüzey alanları çok büyüktür. Bu nedenle kolloit parçacıklar diğer maddeleri kuvvetle adsorplarlar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  93. 93. Diyaliz• Kolloit maddeleri normal çözeltilerden ayırmak için diyaliz ayırma yöntemi kullanılabilir.• Böbrek hastalarının kanı bir diyaliz aygıtıyla yapay olarak temizlenir.• Aygıtın bir tarafından kan diğer taraftan da ters akım kuralına göre su girer.• Kan içindeki üre gibi kolloidal olmayan maddeler suya geçerken, kolloidal tanecikler kanda kalır. Bu suretle kandaki üre temizlenir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  94. 94. Diyaliz Prof.Dr. İbrahim USLU
  95. 95. Problem 1• Pb(OH)2’in belli bir sıcaklıktaki çözünürlük çarpımı 4 10-15’dir. Buna göre Pb(OH)2’in; a) Saf sudaki çözünürlüğünü hesaplayınız. b) 0,1 M’lık Pb(NO3)2 çözeltisindeki çözünürlüğünü hesaplayınız. c) 0,1 M’lık NaOH çözeltisindeki çözünürlüğü hesaplayınız. d) Üç çözünürlüğü karşılaştırınız Prof.Dr. İbrahim USLU
  96. 96. Problem 1.a cevap• Pb(OH)2’in çözünürlüğü “s” olsun.• Pb(OH)2(k) Pb2+(suda) + 2OH-(suda) olduğuna göre• [Pb2+]=s ve [OH-]=2s olur.• Çözünürlük çarpımı ifadesinden Kçç = [Pb2+][OH-]2 yazılır. Çözünürlükleri yerine yazılırsa; Kçç = (s)(2s)2 = 4s3 = 4x10-15 olduğundan s= 1 10-5 bulunur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  97. 97. Problem 1.b ve 1.c cevap (devamı)• 0,1 M Pb(NO3)2 çözeltisinde [Pb2+] = 0,1 M olarak bulunur.• Pb(OH)2’ in çözünmesiyle ortama bir miktar da buradan Pb2+ iyonu gelir.• Buna göre ortamdaki [Pb2+]=0,1 + s kadar olacaktır.• Kçç= [Pb2+][OH-]2 bağıntısından Kçç=(0,1+ s)(2s)2 yazılır.• 0,1 M yanında az çözünen tuzdan gelen “s” miktarı çok az olduğundan ihmal edilirse; Kçç=(0,1)(2s)2 = 4x10-15 olur ve 4 10 15 13 S 410 10 2 Prof.Dr. İbrahim USLU
  98. 98. Problem 1.d cevap• Üç çözünürlük değeri karşılaştırıldığında sa > sb >sc olur.• Buna göre, 0,1 M Pb(NO3)2 çözeltisindeki çözünürlük saf suya göre 100 kat daha az, 0,1 M NaOH çözeltisindeki çözünürlük saf suya göre 250 milyon kat daha azdır.• Bunun nedeni mol katsayıları olduğu görülebilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  99. 99. Ca(OH)2’in doymuş çözeltisine HCl eklenmesi• Eğer Ca(OH)2’in doymuş çözeltisine HCl çözeltisi eklenirse Ca(OH)2’in çözünürlüğü artar. Çünkü, HCl gazı aşağıdaki gibi iyonlaşır.• HCl(g) → H+(suda) + Cl-(suda)• Ortamdaki H+ iyonları Ca(OH)2’den gelen OH- iyonlarıyla birleşerek H2O(s) moleküllerini oluşturur ve dolayısıyla Ca(OH)2’in çözünmesine destek oluşturur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  100. 100. Anyon veya Katyonuna göre bazı maddelerin çözünürlükleriAnyon Verilen anyonla az çözünen tuz oluşturan katyonlarCO23- NH4+ dışındakilerin hepsiPO43- NH4+ dışındakilerin hepsiS2- NH4+ ile 1A ve 2A grubu katyonlarının dışındakilerin hepsiOH- NH4+, Sr2+, Ba2+ ile 1A grubu katyonların dışındakilerin hepsiSO42- Ba2+, Sr2+, Ca2+, Pb2+, Hg+, Ag+Cl-, Br-, I- Ag+, Cu+, Hg+, Hg2+, Pb2+ Prof.Dr. İbrahim USLU
  101. 101. Çözünürlük Dengesi• Az çözünen iyon yapılı bir katı madde su ile karıştırılınca çözünmeye başlar.• Karışımın ilk anlarında çözünme hızlıdır. Ancak, iyonlar ortaya çıktıkça çözünme hızı zamanla azalır.• Bu sırada oluşan iyonlar yeniden birleşerek çökmeye başlar.• Bir süre sonra çözünme hızı ile çökme hızı birbirine eşitlenir.• Bu durumda sistem dengeye ulaşmış olur. Denge halindeki böyle bir sistem doymuştur. Olay bir çözünme olduğundan bu dengeye çözünürlük dengesi adı verilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  102. 102. Çözünürlük Çarpımı• AxBy(katı) xA+y(suda) + yB-x(suda)• Genel çözünme tepkimesinde; AxBy(katı) tuzu için denge bağıntısını yazalım: y x x y A B Kd Ax B y Prof.Dr. İbrahim USLU
  103. 103. Çözünürlük Çarpımı• Ancak, AxBy(katı) maddesinin bu ortamdaki derişiminin değişmediği kabul edildiğinden değeri sabittir.• Bu nedenle, Kd ifadesi ile birleştirilebilir.• Bu durumda Kçç= Kd* [AxBy(katı)] yazılabilir. O halde; y x x y Kçç A B Olur.• Kçç’ye çözünürlük denge sabiti ya da çözünürlük çarpımı denir. Kçç de Kp veya Kd gibi sıcaklığa bağlı olarak değişir.• Bağıntıda mol katsayılarının üs olarak alındığına dikkat ediniz. Prof.Dr. İbrahim USLU
  104. 104. AgBr(k) Ag+(suda) + Br-(suda) Kçç = [Ag+][Br-]FeCO3(k) Fe+2(suda) + CO3-2(suda) Kçç = [Fe+2][CO3-2]CaF2(k) Ca+2(suda) + 2F-(suda) Kçç = [Ca+2][F-]2Ba3(PO4)2(k) 3Ba+2(suda) + 2PO4-3(suda) Kçç = [Ba+2]3[PO4-3]2 Prof.Dr. İbrahim USLU
  105. 105. Bazı az çözünen iyonik katıların 25˚C’daki çözünürlük çarpımlarıBileşik Kçç Bileşik KççBaCO3 4,9x10-9 CuS 6,5x10-37PbCO3 7,9x10-14 Ag2S 8,0x10-51SrSO4 8,0x10-7 CaF2 4,0x10-11Ag2SO4 1,4x10-5 SrF2 8,0x10-10Ag3PO4 1,8x10-18 AgCl 1,8x10-10Ca3(PO4)2 1,5x10-32 PbCl2 1,8x10-5Al(OH)3 4,8x10-33 AgBr 5,0x10-13Fe(OH)2 4,0x10-15 PbBr2 5,0x10-6 Prof.Dr. İbrahim USLU
  106. 106. Çözünürlük Dengesine Etki Eden Faktörler• Çözünürlük dengesi fiziksel bir denge olmasına rağmen kimyasal denge de olduğu gibi bazı faktörlerin etkisi ile değişebilir. Bu faktörler; – Çözücünün türü – Sıcaklık – Ortak iyon varlığı – Yabancı maddelerin varlığı şeklinde sıralanabilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  107. 107. Çözücünün Türünün Etkisi :• Daha önceden “Benzer benzeri çözer” ifadesini kullanmıştır.• Çözücünün bir maddeyi çözüp çözemeyeceği deneyle bulunabilir.• Böylece çözünme üzerinde etkisinin olup olmadığı anlaşılır.• Örneğin iyot katısının çeşitli çözücülerdeki çözünürlüğü için yapılan deneyde aşağıdaki denkleme göre çözünme değerleri bulunmuştur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  108. 108. Çözücünün Türünün Etkisi Etil Alkol I 2( k ) I 2( Alkolde) ∆H=28 kcal Benzen I 2( k ) I 2( Benzende) ∆H=72 kcal CCl 4 I 2( k ) I 2(CCl 4 ) ∆H=98 kcal• Bu üç çözelti için de maksimum düzensizlik eğilimi çözünmenin lehine, minimum enerji eğilimi çözünmenin aleyhinedir.• Entalpi değerlerine bakarak iyot molekülü ile en iyi etkileşimde bulunan çözücünün etil alkol olduğu söylenebilir. İyot, suda çözünmez, karbontetraklorürde ise az çözünür. Bu durumda iki farklı fazdan oluşan bir karışım oluşur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  109. 109. Çökelti Oluşumu ve Çözünürlük Tipleri• Az çözünen tuzların hepsinde bir denge vardır. Dengede çözünme ve çökme hızı eşittir. Çözünürlük dengesinin kurulması, katının suda çözünmesiyle olabileceği gibi, çökelek oluşturacak iyonları içeren iki ayrı çözeltinin karıştırılmasıyla da olabilir. Örneğin 0,2 M KCl ve 0,2 M AgNO3 çözeltilerini karıştırdığımızda; KCl (suda) + AgNO3 (suda) AgCl (k) + KNO3 (suda) Tepkimesi olur. Bu tepkimede meydana gelen olayın net denklemini yazalım:• Ag+(suda) + Cl-(suda) AgCl(k)• Dikkat edilirse, denklemde dengeyi göstermek üzere çift yönlü ok kullanıldı, çünkü oluşan AgCl çökeleğinin bir bölümü yeniden iyonlarına ayrışır. Prof.Dr. İbrahim USLU
  110. 110. Çözünürlük ve sıcaklıkla değişimi Prof.Dr. İbrahim USLU
  111. 111. Ortak iyon etkisi• Bir katıyı saf su yerine, bu katıya ait iyonu veya iyonları içeren bir çözeltide çözersek bu katının çözünürlüğü saf suya göre oldukça azalır.• Örneğin sodyum klorür çözeltisi (NaCl (k) → Na+ + Cl- ) içerisinde AgCl(k) katısını çözersek,• AgCl(k) Ag+ + Cl- şeklinde iyonlaşır.• AgCl çözeltisinde NaClden gelen Cl- iyonları Cl- derişimini arttırdığından sistem bunu azaltmak için geri tepkimeyi hızlandırır.• Yani Ag+ ve Cl- iyonları birleşerek AgCl katısının çökmesine sebep olur. Dolayısıyle AgClün çözünürlüğü azalmış olur. Prof.Dr. İbrahim USLU
  112. 112. Yabancı maddelerin etkisi• Yabancı maddelerin etkisiyle çözünürlü¤ün artmas› canlılar için çok önemlidir.• içinde çözünmüş madde bulunan bir çözeltiye, az çözünen ve ortak iyon bulundurmayan bir maddeyi ilâve edersek bu maddenin çözünürlüğü maddeler arasında etkileşim oluyorsa artar. Prof.Dr. İbrahim USLU
  113. 113. Çökeleğin oluşması• Az çözünen bir tuzun iyonlarını ayrı ayrı içeren iki çözeltinin karıştırılması her zaman çökelek oluşturmayabilir.• Çökeleğin oluşabilmesi için iyonların molar derişimleri yeterince büyük olmalıdır. İyon derişimleri yeterince büyük değilse az çözünen tuzun doymamış çözeltisi oluşacağından çökme olmaz.• Bir çözeltideki iyonların molar derişimlerinin mol katsayılarına bağlı olarak çarpımına iyonlar çarpımı denir ve Qçç ile gösterilir. Prof.Dr. İbrahim USLU
  114. 114. Kaynaklar• Bu sunum benim genel kimya derslerimde kullanmak üzere kendim için hazırladığım bir öğretim materyalidir.• Bu sunumda değerli arkadaşım Prof.Dr. Mehmet Levent AKSU’nun ayni konudaki sunumundan bazı sayfalarını olduğu gibi sunumuma ekledim.• Bu sunumda ayrıca : – Sabri Alpaydın ve Abdullah Şimşek’in Genel Kimya, – M. Ayhan Zeren’in Atomlar ve Moleküller , – Charles Trapp’ın Genel Kimya – Petrucci, Harwood, Herring’in Genel Kimya• Kitaplarının yanı sıra internetten pek çok kaynaktan yararlanılmıştır.• Örneğin:• Milli Eğitim Bakanlığı (açık kitaplar)• http://egitek.meb.gov.tr/aok/aok_kitaplar/AolKitaplar/Kimya_5/3.pdf• Bu sunumun hiçbir ticari maksadı yoktur. Prof.Dr. İbrahim USLU

×