Kaynama Noktası Hesaplama
12.10: Donma Noktası Alçalması ve Kaynama Noktası Yükselmesi
Kaynama Noktası Yükselmesi
Bir sıvının kaynama noktası, buhar basıncının ortam atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklıktır. Bir çözeltinin buhar basıncı, uçucu olmayan çözünen maddelerin varlığından dolayı düşürüldüğünden, çözeltinin kaynama noktasının daha sonra artacağı mantıklıdır. Buhar basıncı sıcaklıkla artar ve bu nedenle bir çözelti, çevreleyen atmosferinkine eşdeğer olan herhangi bir buhar basıncını elde etmek için saf çözücüden daha yüksek bir sıcaklık gerektirecektir. Uçucu olmayan bir çözünen bir çözücü içinde çözüldüğünde gözlemlenen kaynama noktasındaki artışa kaynama noktası yükselmesi denir ve çözünen türlerin (ΔTb) molal konsantrasyonu ile doğru orantılıdır:
Burada Kb, kaynama noktası yükselme sabiti veya ebullioskopik sabittir ve m, tüm çözünen türlerin molal konsantrasyonu (molalite) 'dir. Kaynama noktası yükselme sabitleri, çözücünün kimliğine bağlı karakteristik özelliklerdir.
Donma noktasının alçalması
Çözeltiler, saf sıvılara göre daha düşük sıcaklıklarda donar. Bu fenomenden, yollarda ve kaldırımlarda buzu eritmek için tuz, kalsiyum klorür veya üre kullanan “buz çözme” şemalarında ve otomobil radyatörlerinde “antifriz” olarak etilen glikol kullanımında yararlanılır. Deniz suyu tatlı sudan daha düşük bir sıcaklıkta donar ve bu nedenle Kuzey Kutbu ve Antarktika okyanusları 0 °C'nin altındaki sıcaklıklarda bile donmadan kalır (bu okyanuslarda yaşayan balıkların ve diğer soğukkanlı deniz hayvanlarının vücut sıvıları gibi).
Seyreltik bir çözeltinin donma noktasındaki düşüş, saf çözücününkine (ΔTf) kıyasla donma noktası düşüşü olarak adlandırılır ve çözünen maddenin molal konsantrasyonu ile doğru orantılıdır.
burada m, çözünen maddenin molal konsantrasyonu ve Kf'ye donma noktası depresyon sabiti (veya kriyoskopik sabit) denir. Kaynama noktası yükselme sabitleri için olduğu gibi, bunlar, değerleri çözücünün kimyasal kimliğine bağlı olan karakteristik özelliklerdir.
Molar kütlenin belirlenmesi
Ozmotik basınç ve donma noktası, kaynama noktası ve buhar basıncındaki değişiklikler, belirli bir çözelti miktarında bulunan çözünen türlerin sayısı ile doğru orantılıdır. Sonuç olarak, çözünen maddenin bilinen bir kütlesi kullanılarak hazırlanan bir çözelti için bu özelliklerden birinin ölçülmesi, çözünen maddenin molar kütlesinin belirlenmesine izin verir.
Örneğin, 55,0 g benzen içinde çözülmüş 4,00 g elektrolit olmayan bir çözeltinin 2,32 °C'de donduğu bulunmuştur. İdeal çözelti davranışını varsayarsak, bu bileşiğin molar kütlesi nedir?
Bu sorunu çözmek için önce, gözlenen donma noktasından donma noktasındaki değişim ve saf benzenin donma noktası hesaplanır:
Daha sonra, molal konsantrasyonu, benzen için donma noktası düşüş sabiti olan Kf 'den belirlenir, ve ΔTf:
Daha sonra, çözeltideki bileşiğin mol sayısı, molal konsantrasyonundan ve çözeltiyi yapmak için kullanılan çözücü kütlesinden bulunur.
Ve son olarak, çözünen maddenin kütlesinden molar kütle ve bu kütledeki mol sayısı belirlenir.
Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Section 11.4: Colligative Properties.
Önerilen Okuma
- Steffel, Margaret J. "Raoult's law: A general chemistry experiment." Journal of Chemical Education 60, no. 6 (1983): 500.
- Berka, Ladislav H., and Nicholas Kildahl. "Experiments for Modern Introductory Chemistry: Intermolecular Forces and Raoult's Law." Journal of chemical education 71, no. 7 (1994): 613.
Derişim Nedir Ve Nasıl Hesaplanır? Derişim Arttıkça Donma Ve Kaynama Noktası Konu Anlatımı
Derişim konusunda bilgi sahibi olmak isteyen bireyler, bu konuyu araştırmak adına internetten büyük ölçüde yararlanmaktadır. Bu sebeple burada verilen bilgiler büyük bir titizlikle derlenmiştir.
Derişim Nedir ve Nasıl Hesaplanır?
Derişim, bir çözelti içerisinde bulunan çözünmüş madde miktarını incelemek amacı doğrultusunda kullanılan bir kimya terimidir. Derişim, pek çok şekilde ifade edilebilmektedir. Çözünen madde miktarının belirtilmemiş olduğu nitel bir ifade şekli olan doymuş, aşırı doymuş, doymamış, seyreltik ya da derişik gibi ifadelerin yanı sıra çözünmüş durumda olan madde miktarının nicel olarak ifade edilmiş olduğu molce, kütlece, hacimce ve sayıca derişim ifadeleri kullanılmaktadır.
Derişim; kütle, mol, hacim gibi niteliklerin çözelti hacmine oranı olarak tanımlanmaktadır. Bundan dolayı normalite, ppm, molarite gibi nicelikler derişim ölçütü olmamaktadır. Fakat çözeltileri incelemek için sıkça kullanılmaktadır.
Sıvı çözeltiler gerekli haller için farklı farklı yoğunlukta oluşturulabilir olmaktadır. Bu sayede pek çok şey hazırlamak olanaklı hale gelir. Elimizde bulunmakta olan kimyasal maddeler ile arzu edilen derişimde, istenilen mililitrede çözeltilerin hazırlanabilmesi söz konusudur. Bunun yapılabilmesi için bazı adımların dikkatli biçimde izlenmesinin gerekliliği söz konusudur.
Çözünecek olan katı madde hassas terazi yardımı ile tartılır. Tartılmış olan madde ölçülü balon jojeye konulur. Balon jojenin içerisine bulunan katı maddeyi çözmek amacıyla bir miktar saf su konulur ve dikkatlice çalkalanır. Katı maddenin tümünün çözündüğünden emin olunduktan sonra balon jojenin ölçü çizgisine arzu edilen seviyeye kadar su ilave edilir. Balon jojenin ağzı kapatılır, sonrasında ise üzerine çözeltinin hazırlanmış olduğu tarih, çözeltinin cinsi ve derişimi yazılarak etiketlenir. Derişim hesaplamaları kendi içinde çok çeşitli hesaplamaları barındırmaktadır. Bunlar:
- Molarite hesaplamaları
- Molalite Hesaplamaları
- Mol Kesri Hesaplamaları
- PPM (Milyonda Bir) EHsaplamaları
- Hacimce Yüzde Derişim Hesaplamaları
- Deriştirme - Seyreltem hesaplamaları
- Kütlece Yüzde Derişim Hesaplamaları
100 gram çözelti içindeki çözünmüş durumdaki maddenin gram cinsinden değerine kütlece yüzde derişim denilmektedir. Konun daha anlaşılır olması adına kütlece yüzde derişim hesaplaması formülü aşağıda örnek gösterilmektedir.
Kütlece yüzde derişim = Çözünenin Kütlesi
_________________ 100 formülü ile hesaplanmaktadır.
Çözeltinin Kütlesi
Derişim Arttıkça Donma ve Kaynama Noktası Konu Anlatımı
Saf sıvının diğer bir ifadeyle çözücünün donmaya başlama sıcaklığı en yüksek düzeydedir. Çözücünün yani suyun içerisinde çözünmüş durumda olan maddenin derişimi arttıkça çözeltinin donmaya başlama sıcaklığı düşer. Buna göre doygun çözeltinin sahip olduğu derişimi doymamış ise bu durumda donma sıcaklığı daha yüksektir. Dolayısıyla donmaya başlama sıcaklığı daha düşük olmaktadır.
Bir çözeltinin sahip odluğu kaynama noktası, mevcut durumdaki buhar basıncının dış atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklıktır. Kaynama sürecinde suyu ya da çözeltiyi meydana getiren çözücü taneciklerinin tamamı buharlaşma yönünde bir çaba gösterir. Uçucu niteliğe sahip olmayan bileşen, çözeltinin buhar basıncını düşürdüğü için, çözelti; saf çözücünün sahip olduğu kaynama sıcaklığına gelindiğinde kaynamaz.
Bunun sebebi ise uçucu olmayan bileşenin çözündüğü bir çözeltide çözücü tamamıyla buharlaşma yönünde çaba gösterirken taneciklerinin buhar fazına geçişi, çözünmüş olan tanecikleri tarafından engellenir ve dönüşüm çok daha fazla enerji gerektirir. Bu sayede çözeltinin sahip olduğu kaynama sıcaklığı saf çözücüden daha yüksek olur. Söz konusu kaynama noktası yükselmesi mevcut çözeltinin derişimi ile doğru orantılı olarak artış gösterir.
