ÇÖZELTİLERİN DERİŞİME BAĞLI (KOLİGATİF) ÖZELLİKLERİ
Kışın yolların buz tutmasını önlemek için alınan önlemler nelerdir? Yine kışın arabalarda motoru soğutmak için kullanılan suyun donmasını önlemek için kullanılan sıvı, su ile nasıl bir etkileşim içinde oluyor da su donmuyor?
Günlük yaşamda karşılaştığımız bu tür olayları açıklayabilmek için bir çözücüde çözünen taneciklerin kimyasal özelliklerine bakmaksızın sayılarına başka bir deyişle derişimlerine bakmalıyız.
Bir çözeltide çözünen taneciklerin derişimlerine bağlı özelliklere koligatif özellikler denir. Çözeltilerde donma noktası düşmesi, kaynama noktası yükselmesi ve ozmotik basınç gibi özellikler koligatif özelliklerden bazılarıdır.
A. Donma Noktası Düşmesi
Saf sıvıların, sabit basınçta belli bir donma sıcaklıkları olmasına rağmen çözeltilerin belli bir donma sıcaklıkları yoktur
Katı–sıvı çözeltiler, saf çözücülerinden daha düşük sıcaklıkta donmaya başlar. Saf çözücü molekülleri katı fazı oluştururken çözeltideki çözücü moleküllerine göre daha kolay istiflenir. Uçucu olmayan çözünen molekülleri çözücünün saf katısını oluşturmasını engellediğinden donmanın gerçekleşebilmesi için çözeltinin daha fazla soğutulması gerekir; böylece donma noktası düşer. Ayrıca çözeltinin donması sırasında sıcaklık, doymuş çözelti oluşuncaya kadar sürekli düşer.
Kış aylarında buzlanma olmaması için yollara tuz atılmasının nedeni donma noktasını düşürmesidir. Aynı şekilde motorlu araçların radyatörüne antifriz olarak bilinen etilen glikolün ilavesinin nedeni donma sıcaklığını düşürüp radyatördeki suyun donmasını engellemektir.
Kışın göl ve nehirlerin donması oldukça olasıdır ancak deniz suyunun donmadığını görmüşüzdür. Kutuplarda ise deniz suyu da donar. Deniz suyunun donmamasının veya daha geç donmasının sebebi içinde çözünmüş olan madde miktarının çok oluşudur.
[tabgroup]
[tab title="ÖrnekSoru"]
Doymamış NaCI çözeltisine aynı sıcaklıkta doymuş hale gelinceye kadar NaCI ilave ediliyor. Buna göre çözeltinin,
I. Derişimi
II. Donmaya başlama sıcaklığı
III. Çözelti kütlesi niceliklerinden hangileri artar?
A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III
[/tab] [tab title="Çözüm"]
Doymamış NaCI çözeltisine doymuş hale gelinceye kadar NaCI eklenmesi çözelti kütlesini arttırır. Derişim artar. Ancak donmaya başlama sıcaklığı azalır. Doğru Yanıt C
[/tab] [/tabgroup]
[tabgroup]
[tab title="ÖrnekSoru"]
[/tab] [tab title="Çözüm"]
Saf sıvının (çözücünün) donmaya başlama sıcaklığı en yüksektir. Çözücünün (suyun) içinde çözünen maddenin derişimi arttıkça çözeltinin donmaya başlama sıcaklığı düşer. Doygun çözeltinin derişimi doymamışa göre daha yüksektir. Dolayısıyla donmaya başlama sıcaklığı daha düşüktür. Yanıt A
[/tab] [/tabgroup]
B. Kaynama Noktası Yükselmesi
Bir çözeltinin kaynama noktası, buhar basıncının dış atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklıktır. Kaynama esnasında suyu veya çözeltiyi oluşturan çözücü taneciklerinin tamamı buharlaşmaya çalışır. Uçucu olmayan bileşen, çözeltinin buhar basıncını düşürdüğünden, çözelti; saf çözücünün kaynama sıcaklığına gelindiğinde kaynamaz. Çünkü uçucu olmayan bileşenin çözündüğü bir çözeltide çözücü tamamen buharlaşmaya çalışırken taneciklerinin buhar fazına geçişi, çözünen tanecikleri tarafından engellenir ve dönüşüm daha fazla enerji gerektirir. Böylece çözeltinin kaynama sıcaklığı saf çözücüden daha yüksek olur. Bu kaynama noktası yükselmesi çözeltinin derişimi ile doğru orantılı olarak artar.
Çözeltilerin belirli bir kaynama noktaları yoktur. Kaynamaları süresince sıcaklıkları sürekli artar. Bu artış çözeltide çözünenin çökmeye başlaması yani çözeltinin doymuş olmasına kadar devam eder.
Katı ve sıvıdan oluşan çözeltilerde kaynama noktası saf sıvının kaynama noktasından yüksektir. Örneğin; 1 atmosfer basınçta tuzlu suyun kaynama noktası 100oC nin üzerindedir. Çözeltideki tuz oranının artması aynı zamanda kaynama noktasını biraz daha yükseltir. Yine birbiri içerisinde çözünebilen sıvı karışımlarının kaynama noktası, iki sıvının kaynama noktası değerlerinin arasında bir değere eşittir.
Örneğin; suya glikol eklenip çözüldüğünde oluşan karışımın kaynama noktası suyun kaynama noktasından yüksek, glikolün kaynama noktasından düşüktür. (Glikolün kaynama noktası 198oC tır.)
[tabgroup]
[tab title="ÖrnekSoru"]
[/tab] [tab title="Çözüm"]
Çözelti tam çözebileceği kadar maddeyi çözmüş durumdadır. Su eklendiğinde daha fazla katı çözünebilecek duruma gelir. Su eklendiğinde hacim artacağından çözelti derişimi azalır. Dolayısıyla çözeltinin kaynamaya başlama sıcaklığı da azalır.
Yanıt C
[/tab] [/tabgroup]
[tabgroup]
[tab title="ÖrnekSoru"]
[/tab] [tab title="Çözüm"]
Çözüneni en fazla olan B kabındaki çözelti en derişik, C kabındaki çözelti en seyreltiktir. B kabındaki çözeltinin çözüneni en fazla olduğundan kaynamaya başlama sıcaklığı en yüksektir. C kabındaki çözeltinin çözüneni en az olduğundan donmaya başlama sıcaklığı en yüksektir. B kabındaki çözeltinin çözüneni en fazla olduğundan kaynamaya başlama sıcaklığı en yüksek olup buhar basıncı en azdır.
Yanıt D
[/tab] [/tabgroup]
C. Ozmotik Basınç
Suyun yarı geçirgen zar (membran) aracılığı ile derişimin düşük (az yoğun) olduğu ortamdan, yüksek (çok yoğun) olduğu ortama doğru geçişine ozmos denir.
Ozmosda, derişimi yüksek olan ortam derişimi düşük olan ortamdaki çözücüye bir emme kuvveti uygular. Bu emme kuvveti ozmotik basınç olarak adlandırılır. Çok yoğun ortamın derişimi ne kadar fazla ise oluşan emme kuvveti yani ozmotik basınç o kadar yüksek olur.
Ozmos olayı sonucunda çok yoğun ortamda sıvı seviyesi yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi h kadar yükselir. İşte bu yükselen sıvının bir başka deyişle sulu çözelti ya da su dolu kolonun, kabın çeperlerine uygulayacağı basınca hidrostatik basınç denir. Çözücü geçişinin dengeye ulaştığı anda yükselen çözelti tarafının basıncı, kaba girecek su moleküllerinin zardan geçmesine engel olur. Bu durumda ozmotik basınç hidrostatik basınca eşit olur.
Ozmosa en iyi örnekler yaşayan organizmalarda görülür. Hücre zarı yarı geçirgen bir zardır. Bu zar, hücre içindeki büyük moleküllerin hücre dışına çıkmasına izin vermez. Ancak küçük moleküllerin veya hidratlaşmış iyonların hücreye girişine veya hücreden çıkışına izin verir. Bu nedenle hücre içindeki ve dışındaki çözünen maddelerin derişim farklarından dolayı ozmotik basınç oluşur. Hücrenin içindeki çözelti dış ortama göre daha derişik olduğundan su bu ortama geçer. Böylelikle hücrede denge sağlanmış olur.
Not:
Hastalara verilen serumların izotonik çözeltiler olması hastanın sağlığı için önemlidir.
1 yorum:
Write yorumEfso,😊
ReplyEmoticonEmoticon