Çözelti

Çözelti ya da solüsyon, iki ya da daha fazla maddenin herhangi bir oranda bir araya gelerek oluşturdukları homojen karışımdır.^[1]

Bir maddenin başka bir madde içinde gözle görülemeyecek kadar küçük tanecikler hâlinde dağılacak, homojen karışım oluşturması olayına çözünme, elde edilen karışıma da çözelti denir. Bir çözeltiyi oluşturan maddelerden genellikle çok olanına çözücü, az olanına da çözünen denir. Doğada birçok çözücü ve çözünen madde vardır. Bilinen en iyi çözücü sudur. Birçok katı, sıvı ve gaz maddeler suda çözünürler. Çay, deniz suyu, kola, mürekkepli su, alkollu su, şekerli su vb. çözeltiye örnek verilebilir. Çözünme erime ile karıştırılabilir.

Türleri

Çözelti türleri üç ana başlık altında incelenebilir:

Çözücünün Durumuna Göre (Fiziksel hâline göre; katı, sıvı, gaz)

Çözeltinin fiziksel hâlini belirleyen çözücüdür.

Elektrik Akımı İletmelerine Göre
1. Elektrik akımını ileten çözeltiler: Çözünen madde çözünürken iyonlarına ayrılıyorsa böyle çözeltilere iyonik çözeltiler denir. İyonlu çözeltiler elektrik akımını iletir. Bu nedenle de elektrolit çözeltiler olarak da bilinirler. Örnek olarak; asit, baz çözeltileri, tuz çözeltileri verilebilir. Tuz su içerisinde çözünürken Na+ ve Cl- iyonlarına ayrışır.
2. Elektrik akımını iletmeyen çözeltiler: Kovalent bağlı bileşikler çözücü içerisinde çözünürken moleküller halinde dağılır. Bu tür çözeltiler elektrik akımını iletmez. Alkolün su içerisinde çözünmesi olayını örnek olarak verebiliriz.
Çözünen Madde Miktarına Göre:
1. Doymuş Çözeltiler: Çözücünün çözebileceği maksimum maddeyi çözdüğü durumdur.
2. Aşırı doymuş çözeltiler: Çözeltinin maksimum çözebileceği madde miktarından daha fazla madde çözünmüş çözeltilerdir. Kararsızdırlar. Bir miktar çözünen madde çökerek doymuş çözelti haline gelir.
3. Doymamış çözeltiler: Bir çözücünün çözebileceği maksimum maddeden daha azını çözdüğü durumdur. Bu tip çözeltilere belli bir miktar daha çözünen atıldığı takdirde çözücü, eklenen çözüneni de çözebilme kapasitesine sahiptir.
4. Seyreltik çözelti: Az miktarda çözünen içeren çözeltilere seyreltik çözelti denir. Birim hacme düşen çözünen madde miktarı ne kadar az ise, çözelti o kadar seyreltiktir.
5. Derişik çözelti: Çok miktarda çözünen içeren çözeltilere derişik çözelti denir. Birim hacme düşen çözünen madde miktarı ne kadar fazla ise, çözelti o kadar derişiktir.

Bir çözeltiye bir miktar çözücü ilave edildiğinde veya bir miktar çözücü buharlaştırıldığında, yüzde derişim değişir. Ancak çözünen madde miktarı değişmez.

Özellikleri

Buhar basıncı ve kaynama noktası

Buhar fazına geçen taneciklerin sıvı yüzeyine çıkmadan önce sıvı fazdaki taneciklere yaptığı basınca buhar basıncı denir. Sıcaklık değişmediği sürece buhar basıncı da değişmez. Herhangi bir sıvının sıcaklığı artırılırsa, gaz fazına geçen moleküllerin sayısı artacağından, sıcaklığa bağlı olarak buhar basıncı da artar. Sabit sıcaklıkta sıvı – katı çözeltinin buhar basıncı, saf çözücüsünün buhar basıncından küçüktür.

Isıtılan bir sıvının buhar basıncı sürekli olarak artar. Sıvının buhar basıncının dış basınca eşitlendiği anda bu artış durur. Bir sıvının buhar basıncının dış buhar basıncına eşit olduğu anda kaynama olayı başlar. Bu olayın gerçekleştiği sıcaklığa da kaynama sıcaklığı veya kaynama noktası denir. Kaynama süresince sıvının sıcaklığı değişmez. Herhangi bir sıvının üzerine etkiyen dış basınç azaldıkça, kaynama noktası düşer. Dış basınç arttıkça da kaynama noktası yükselir

Sıvıların tanecikleri arasındaki çekim kuvvetinin kendine özgü olduğu bilinmektedir. Bu nedenle tanecikleri arasındaki çekim kuvveti küçük olan sıvıların, buhar basıncı büyük ve dolayısıyla kaynama noktası düşük olur. Böyle sıvılara uçucu sıvılar denir. Tanecikleri arasındaki çekim kuvveti büyük olan sıvıların ise buhar basıncı küçük ve kaynama noktası yüksek olur. Böyle sıvılara ise uçucu olamayan sıvılar denir.

Bir çözeltiye su eklenirse derişimi düşer, buhar basıncı artar, donma noktası yükselir. İletkenliği azalır.

Donma ve kaynama noktaları

Bir çözücüde, uçucu olmayan bir maddenin çözünmesi, onun buhar basıncını düşürür. Çünkü; çözünen madde tanecikleri birim yüzeydeki çözücü taneciklerinin sayısını azaltır. Bu durum çözücünün zor buharlaşmasına neden olur. Buhar basıncının düşmesi de kaynama noktasının yükselmesine sebep olur. Yani çözelti saf çözücünün normal kaynama noktasında kaynamaz. Çözeltinin buhar basıncını bir atmosfere çıkarmak için sıcaklığının çözücünün normal kaynama sıcaklığının üstüne çıkarılması gerekir. Şu halde uçucu olmayan maddelerin çözülmesiyle hazırlanan çözeltilerin kaynama noktaları saf çözücülerinkinden daha yüksektir. Örneğin tuzlu suyun donma noktası saf suyun donma noktasından küçüktür. %10’luk tuz çözeltisinin donma noktası -6 °C iken %20’lik tuz çözeltisinin donma noktası -16 °C’ ye düşer.

Kaynama noktasındaki yükselme çözeltideki çözünenin derişimi ile orantılıdır. Aşağıdaki bağıntı bu ilişkiyi ifade etmektedir.

DTb=Kb x m

m: molalite Kb: molal kaynama noktası yükselmesi sabiti

Donma noktasında katı ve sıvının buhar basıncı eşittir. Sıvı çözücü ile katı çözücünün buhar basıncı eğrileri çözeltinin donma noktasında kesişir. Ancak bu sıcaklıkta çözeltinin buhar basıncı saf çözücünün denge buhar basıncından daha düşüktür. Çözeltinin buhar basıncı eğrisi, katı çözücünün buhar basıncı eğrisini daha düşük bir sıcaklıkta keser. Bu nedenle, çözeltinin donma noktası, saf çözücününkinden daha düşüktür. Otomobil radyatörlerinin suyuna eklenen etandiol(glikol) C2H4(OH)2 suyun donma noktasını düşürür. Bu da kışın otomobil motorlarının içlerinde donan su ile çatlamasını önler böyle donma noktasını düşürerek donmayı geciktiren maddelere antifiriz denir.

Donma noktası düşmesi de çözelti derişimine ve çözücüye bağlıdır. Aşağıdaki bağıntı bu ilişkiyi ifade etmektedir.

DTf=Kf x m

m: molalite Kf: molal donma noktası düşmesi sabiti

Çözeltilerde kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası düşmesi maddenin türüne bağlı değildir. Bu durum ideal çözeltiler için Çözünen madde miktarına ve bunun çözeltide oluşturacağı (molekül- iyon) sayısına bağlıdır. Çözelti içindeki tanecik sayısı toplamı arttıkça kaynama noktası yükselir, donma noktası düşer.

Kaynakça

^ Atkins, P. W. (2015). Chemistry : a very short introduction. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0199683970.

[kimya-1] Atkins, P. W. (2015). Chemistry : a very short introduction. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0199683970.

[1]