Bilim Son Makaleler

ÇÖZELTİ OLUŞUMUNA MOLEKÜLER BAKIŞ

Tarafından yazılmıştır admin

Sıvılarda ve katılarda, moleküller, moleküller arası çekim kuvvetleri ile bir arada tutu­lurlar. Bu kuvvetler aynı zamanda çözeltilerin oluşumunda da temel rol oynarlar. Bir madde (çözünen), başka bir madde (çözücü) içinde çözündüğü zaman, çözünen tanecikle çözücünün her yerine dağılır. Çözünen tanecikler normal olarak, çözücü moleküllerinin arasına girer. Bir çözünen taneciğinin bir çözücü molekülünün yerine geçme kolaylığı şu üç tür etkileşimin bağıl güçlerine bağlıdır:

  • çözücü-çözücü etkileşimi
  • çözünen-çözünen etkileşimi
  • çözücü-çözünen etkileşimi

Çözünme sürecinin üç ayrı basamakta gerçekleştiğini düşünebiliriz. Birinci basamak çözücü moleküllerinin ayrılması, ikinci basamak çözünen molekül­lerin ayrılmasıdır. Bu basamaklar moleküller arası çekim kuvvetlerini yenmek için bir miktar enerji gerektirir ve bu yüzden, endotermiktirler. Üçüncü basamakta çözücü ve çözünen molekülleri karışır. Bu basamak endotermik veya ekzotermik olabilir. Çözelti ısısı ΔHçözelti şu şekilde verilir:

Eğer çözünen – çözücü etkileşimi, çözünen – çözünen ve çözücü – çözücü etkileşi­minden daha kuvvetli ise çözünme işlemi (çözelti oluşumu) ekzotermik olarak ger­çekleşir (ΔHçözelti < 0). Eğer çözünen – çözücü etkileşimi, çözünen – çözünen ve çözücü – çözücü etkileşimlerinden daha zayıf ise çözünme işlemi (çözelti oluşumu) endotermiktir (ΔHçözelti > 0).

Çözünenin kendi molekülleri arasındaki çekim kuvveti, kendi molekülleri ile çözücü molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden daha fazla ise çözünenin çözücü içinde neden hiç çözünmediğini merak edebilirsiniz. Çözelti oluşumu bütün kimyasal ve fiziksel süreçler gibi iki etken tarafından yürütülür. Bir tanesi, çözünme işlemi­nin endotermik mi, yoksa ekzotermik mi olduğunu belirleyen enerjidir. İkinci etken bütün doğa olaylarının yapısında var olan düzensizlik eğilimidir. Nasıl yeni iskambil kâğıtları birkaç kere karıldığında karışık duruma geliyorsa, başlangıçta düzenli olan çözünen ve çözücü molekülleri çözelti içinde gelişigüzel, yani düzensiz bir şekilde dağılır. Saf haldeki çözücü ve çözünen; atomların, moleküllerin veya iyonların üç boyutlu ortamda düzenlenmesi ile orta derecede bir düzensizliğe sahiptir. Bir çözünen bir çözücü içinde çözündüğü zaman, bu düzenin büyük bir kısmı yok olur. Bu nedenle, düzensizlik veya gelişigüzel dağılmadaki artış çözünme işlemine eşlik eder. Çözünme işlemi endotermik bile olsa, herhangi bir maddenin çözünme eğiliminde olması sistemin düzensizliğindeki artıştandır. Çözünürlük, belirli bir sıcaklıktaki bir çözücüde çözünebilen madde miktarının bir ölçüsüdür. “Benzer benzeri çözer” ifadesi, bir maddenin bir çözücü içindeki çözünür­lüğünün tahmin edilmesine yardımcı olur. Bu ifade; benzer büyüklük ve türdeki moleküller arası kuvvetlere sahip iki maddenin birbiri içinde iyi çözündüğü anlamına gelir. Örneğin karbon tetraklorür (CCI4) ve benzenin (C6H6) her ikisi de apolar sıvılardır. Bu maddelerde mevcut olan tek moleküller arası kuvvet dağılma kuvvetleridir. Bu iki sıvı karıştırıldığında, CCl4 ve molekülleri arasındaki çekim kuvveti, CCI4 molekülleri ve C6H6 molekülleri arasındaki çekim kuvvetinden daha büyüktür ve bu nedenle birbiri içinde iyi çözünürler. Bu örnekte olduğu gibi, iki sıvı birbiri içinde her oranda çözünüyorsa, bunlara karışabilir sıvılar denir. Metanol, eta­nol ve etilen glikol gibi alkoller su molekülleri ile hidrojen bağları oluşturabildiğinden bu alkoller su ile her oranda karışırlar.


Sodyum klorür suda çözündü­ğünde, çözeltideki iyonlar, iyon-dipol etkileşiminden ileri gelen hidratlaşma nedeniyle kararlıdırlar. İyonik bileşiklerin genellikle su, sıvı amonyak ve sıvı hidrojen florür gibi polar çözücülerde, benzen ve karbon tetraklorür gibi apolar çözücülere göre daha iyi çözünebildiği bilinmektedir. Apolar çözücü moleküllerinin dipol momenti olmadığından, Na ve Cl iyonlarını etkili olarak saramazlar. (Solvasyon bir iyon veya molekülün çözücü molekülleri ince belirli bir düzende çevrilmesi işlemidir. Çözücü su olduğunda bu işlem hidratlaşma olarak adlandırılır.) İyonlar ile apolar bileşikler arasında baskın olan moleküller arası etkileşim iyon – indüklenmiş dipol etkileşimidir ve iyon-dipol etkileşiminden çok daha zayıftır. Sonuç olarak, iyonik bileşikler apolar çözücülerde oldukça düşük çözünürlüğe sahiptirler.

 

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: