Çözünürlük

Çözünürlük, bir çözünen maddenin bir çözücü içinde çözünme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Farklı çözünen maddelerin farklı çözünürlükleri vardır. Örneğin, sodyum klorür 100 mililitre suda 39 gram çözünürlüğe sahipken, gümüş klorür sadece 0.002 gramdır.

Peki bu neden? Çözünürlük, hem çözünen maddenin hem de çözücünün fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlıdır. Bunu kendiniz gördünüz. Örneğin, tereyağının suda çözünmediğini biliyorsunuz, ancak zeytinyağında çözünüyor.

'Gibi çözülür, benzer şekilde çözülür' terimi bize bir çözücünün benzer polariteye sahip bir çözünen maddeyi çözdüğünü hatırlatır. Böylece polar çözücüler polar çözünen maddeleri çözerken, polar olmayan çözücüler polar olmayan çözünen maddeleri çözer. Ek olarak, pH, sıcaklık ve basınç gibi diğer faktörler aracılığıyla çözünürlüğü etkileyebiliriz.

Örneğin, çözünürlük tipik olarak artan sıcaklıkla artar. Sıcak kahve yerine buzlu kahvede şekeri çözmeyi düşünün. Şimdi, eğer bir çözünen bir çözücü içinde çözülürse, sadece bu kadarı çözülebilir. Bu sınıra ulaşıldığında, ayrışmış iyonlar katı ile dengededir ve çözelti doyurulur. Bu, daha fazla çözünen madde eklerseniz çözülmeyeceği anlamına gelir.

Bu dengeyi bir denge sabiti K_c kullanarak ölçebiliriz. Bu denklem, paydaki çözünmüş ürünlerin ve paydadaki reaktanların konsantrasyonlarını kullanır ve her biri stokiyometrik katsayılarının gücüne yükseltilir. Bu denge sabitini, ilk çözünmemiş durumundan son çözünmüş durumuna geçerken çözünme sürecinin termodinamiğini anlamak için kullanabiliriz.

Bir çözeltinin entalpisi, H, sistemin toplam ısı içeriğinin nicel bir ölçüsüdür ve ΔH, bu ısı içeriğindeki değişimi tanımlar. ΔH pozitifse, reaksiyonun ısıyı emdiğini veya endotermik olduğunu gösterir. ΔH negatif olduğunda, reaksiyonun ısı açığa çıkardığını veya ekzotermik olduğunu gösterir. Daha sonra, entropi, S, bir sistemdeki düzensizliğin derecesini tanımlar. ΔS, tersinir bir reaksiyon için 0'dır, ancak bunun dışında pozitiftir, çünkü bir sistemin bozukluğu artmayı tercih eder.

Son olarak, Gibbs serbest enerjisi, G, iş yapmak için kullanılabilecek enerjinin bir ölçüsüdür. ΔH ve ΔS'den hesaplanır ve sıcaklığa bağlıdır. ΔG pozitif olduğunda, reaksiyon kendiliğinden değildir ve reaksiyonun devam etmesi için enerji konulması gerekir. ΔG 0'dan küçük olduğunda, reaksiyonun kendiliğinden olduğunu gösterir.

Bu özellikler bize bir çözünen maddenin bir çözücü içinde nasıl çözündüğü hakkında çok şey anlatır. Örneğin, entalpi ve entropiyi, çözünen maddenin sıralı kristal formunda çözünmeden mi kalmayı tercih ettiğini yoksa çözeltide düzensiz mi kalmayı tercih ettiğini öğrenmek için kullanabiliriz. Ve Gibbs enerjisini, bir maddeyi çözmek için ısı yoluyla enerji koymamız gerekip gerekmediğini öğrenmek için kullanabiliriz.

Bu laboratuvarda, bir bileşiğin değişen sıcaklıklarda çözünürlüğünü keşfedecek ve doymuş çözeltinin tam konsantrasyonunu belirlemek için titrasyonu kullanacaksınız. Ardından, çözünmenin termodinamik özelliklerini hesaplamak için verilerinizi kullanacaksınız.