Back to chapter

12.6:

Çözünürlüğü Etkiliyen Fiziksel Özellikler

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Physical Properties Affecting Solubility

Languages

Share

Bir çözünen maddenin çözünürlüğü, belirli bir sıcaklıkta belirli bir çözücü miktarı içinde çözülecek maksimum miktardır. Bu, tanımı gereği, sıcaklığın çoğu maddenin çözünürlüğünü etkilediği anlamına gelir. Çoğu katı çözünen madde için, çözelti sıcaklığı arttıkça sudaki çözünürlükleri, sezyum sülfat gibi istisnalar olmasına rağmen artar.Sıcaklık değiştikçe, farklı maddelerin çözünürlüğü farklı oranlarda artar. Örneğin, potasyum nitratın çözünürlüğü sıcaklıkla aniden yükselirken, potasyum klorürün çözünürlüğü çok az değişir. Potasyum nitrat ve potasyum klorür karışımı içeren bir çözelti ısıtıldığında ve daha sonra yavaşça on dereceye kadar soğutulduğunda, kristalli çökelti, düşük sıcaklıklarda daha az çözünür olduğundan daha fazla potasyum nitrat içerecektir.Bu ayırma tekniği, fraksiyonel kristalizasyon olarak bilinir. Katı çözünenlerin aksine, gazların sudaki çözünürlüğü artan sıcaklıkla azalır. Bir bardak soğuk gazlı içecek oda sıcaklığına ısıtılırsa, içecek hızla gazını kaybeder.Bunun nedeni, karbondioksitin çözünürlüğünün artan sıcaklıkla azalmasıdır. Gazların çözünürlüğü aynı zamanda basınca da bağlıdır. Bir sıvının üzerindeki bir gazın basıncı ne kadar yüksekse, gaz sıvıda o kadar fazla çözünürdür.Basınç ve bir gazın çözünürlüğü arasındaki bu ilişki, bir gazın çözünürlüğünün Henry Yasası Sabitinin basınç ile çarpımına eşit olduğunu belirten Henry Yasası ile ölçülür. Gazlı içecek yapılırken karbondioksit yüksek basınç altında şeker çözeltisinde çözülür. Yukarıdaki basınç, çözeltinin karbondioksit ile doymuş hale gelmesine izin verir.Böylece, bir gazlı içecek kutusu açıldığında, basınç serbest bırakıldığında tanıdık patlamayı duyabilir ve karbondioksit gazı çözeltiden kaçarken çok sayıda kabarcık oluştuğunu görebiliriz.

12.6:

Çözünürlüğü Etkiliyen Fiziksel Özellikler

Sıvılardaki Gaz Çözeltileri

Herhangi bir çözeltide olduğu gibi, bir sıvıdaki bir gazın çözünürlüğü, çözünen ve çözücü türleri arasındaki çekici moleküller arası kuvvetlerden etkilenir. Bununla birlikte, katı ve sıvı çözünen maddelerden farklı olarak, bir gaz içeren atomlar veya moleküller çok uzak olduğundan ve ihmal edilebilir etkileşimler yaşadığından, gaz halindeki bir çözünen sıvı bir çözücü içinde çözüldüğünde üstesinden gelinmesi gereken bir çözünen-çözünen moleküller arası çekim yoktur. Sonuç olarak, çözücü-çözücü etkileşimleri, çözünürlüğü etkileyen tek enerjik faktördür. Örneğin, oksijenin suda çözünürlüğü, helyumunkinden yaklaşık üç kat daha büyüktür (su ve daha büyük oksijen molekülleri arasında daha büyük dağılım kuvvetleri vardır), ancak klorometan, CHCl3‘nin çözünürlüğünden 100 kat daha azdır (polar klorometan molekülleri dipol-dipol ile karşılaşır. polar su moleküllerine çekim). Benzer şekilde, C6H14 heksan içindeki oksijenin çözünürlüğünün sudaki çözünürlüğünden yaklaşık 20 kat daha fazla olduğuna dikkat edin, çünkü oksijen ve daha büyük hekzan molekülleri arasında daha büyük dispersiyon kuvvetleri mevcuttur.

Çözünürlüğü etkileyen başka bir faktör sıcaklıktır ve gaz çözünürlüğü tipik olarak sıcaklık arttıkça düşer. Sıcaklık ve çözünmüş gaz konsantrasyonu arasındaki bu ters ilişki, doğal sulardaki termal kirliliğin en önemli etkilerinden biridir.

Gaz halindeki bir çözünen maddenin çözünürlüğü, çözeltinin maruz kaldığı gazdaki kısmi çözünen basınçtan da etkilenir. Gazın basıncı arttıkça gazın çözünürlüğü artar.

Çoğu gaz halindeki çözünen maddeler için çözünürlük, Sgas ve kısmi basınç Pgas arasındaki ilişki orantılıdır:

Eq1

kH, gaz halindeki çözünen madde ve çözücünün kimliklerine ve çözelti sıcaklığına bağlı olan bir orantı sabitidir. Bu Henry yasasının matematiksel bir ifadesidir: Belirli bir sıvı hacminde çözünen ideal bir gazın miktarı, gazın basıncıyla doğru orantılıdır.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Section 11.3: Solubility.

Suggested Reading

  1. Kolev, Nikolay Ivanov. "Solubility of O 2, N 2, H 2 and CO 2 in water." In Multiphase Flow Dynamics 4, pp. 209-239. Springer, Berlin, Heidelberg, 2011.
  2. Mitchell, Alan J., ed. Formulation and production carbonated soft drinks. Springer Science & Business Media, 1990.