Her gün çeşitli maddelerin çözeltileriyle karşılaşıyoruz. Ancak her birimizin bu sistemlerin ne kadar büyük bir rol oynadığını anlaması olası değildir. Davranışlarının çoğu, binlerce yıl boyunca yapılan ayrıntılı çalışmalarla bugün netlik kazandı. Tüm bu süre boyunca, sıradan insanın anlayamadığı birçok terim tanıtıldı. Bunlardan biri çözümün normalliğidir. Ne olduğunu? Bu makalemizde tartışılacaktır. Geçmişe dalarak başlayalım.
Araştırma Geçmişi
Çözümleri incelemeye başlayan ilk parlak beyinler, Arrhenius, van't Hoff ve Ostwald gibi tanınmış kimyagerlerdi. Çalışmalarının etkisi altında, sonraki nesil kimyagerler, sulu ve seyreltik çözeltiler üzerinde çalışmaya başladılar. Tabii ki, büyük miktarda bilgi biriktirdiler, ancak bu arada hem endüstride hem de insan yaşamının diğer alanlarında da büyük rol oynayan susuz çözümler dikkatsiz bırakıldı.
Susuz çözeltiler teorisinde çok fazla anlaşılmazlık vardı. Örneğin, sulu sistemlerde, ayrışma derecesinin artmasıyla iletkenlik değeri arttıysa, benzer sistemlerde, ancak su yerine farklı bir çözücü ile, bunun tersi oldu. Küçük elektrik değerleriiletkenlikler genellikle yüksek derecede ayrışmaya karşılık gelir. Anomaliler, bilim insanlarını kimyanın bu alanını keşfetmeye teşvik etti. İşlenmesi elektrolitik ayrışma teorisini tamamlayan düzenlilikler bulmayı mümkün kılan çok sayıda veri toplandı. Ek olarak, elektroliz ve organik ve inorganik bileşiklerin kompleks iyonlarının doğası hakkındaki bilgileri genişletmek mümkün oldu.
Ardından konsantre çözümler alanında daha aktif araştırmalar başladı. Bu tür sistemler, çözünmüş maddenin artan konsantrasyonuyla çözücü ile etkileşiminin giderek daha önemli bir rol oynamaya başlaması nedeniyle, seyreltik olanlardan özelliklerde önemli ölçüde farklıdır. Bu konuda daha fazla bilgi bir sonraki bölümde.
Teori
Şu anda, iyonların, moleküllerin ve atomların çözeltideki davranışlarının en iyi açıklaması yalnızca elektrolitik ayrışma teorisidir. 19. yüzyılda Svante Arrhenius tarafından yaratılmasından bu yana bazı değişikliklere uğramıştır. Klasik teoriye bir şekilde uymayan bazı yasalar (Ostwald'ın seyreltme yasası gibi) keşfedildi. Ancak, bilim adamlarının sonraki çalışmaları sayesinde, teoride değişiklikler yapıldı ve modern haliyle hala var ve deneysel olarak elde edilen sonuçları yüksek doğrulukla açıklıyor.
Elektrolitik ayrışma teorisinin ana özü, maddenin çözündüğünde kendisini oluşturan iyonlara, yani yüklü parçacıklara ayrışmasıdır. Parçalara ayırma (ayrışma) yeteneğine bağlı olarak, güçlü ve zayıfelektrolitler. Güçlü olanlar çözeltide tamamen iyonlara ayrışma eğilimi gösterirken, zayıf olanlar sadece çok küçük bir oranda.
Molekülün parçalandığı bu parçacıklar çözücü ile etkileşime girebilir. Bu olaya solvasyon denir. Ancak iyon ve çözücü molekülleri üzerinde bir yükün varlığından dolayı her zaman oluşmaz. Örneğin, bir su molekülü bir dipoldür, yani bir tarafta pozitif, diğer tarafta negatif yüklü bir parçacıktır. Elektrolitin ayrıştığı iyonların da bir yükü vardır. Böylece, bu parçacıklar zıt yüklü taraflarca çekilir. Ancak bu sadece polar çözücülerle olur (örneğin su). Örneğin herhangi bir maddenin hekzan içindeki bir çözeltisinde çözünme meydana gelmez.
Çözümleri incelemek için genellikle bir çözünen miktarını bilmek gerekir. Bazı miktarları formüllerde ikame etmek bazen çok elverişsizdir. Bu nedenle, aralarında çözümün normalliği olan çeşitli konsantrasyon türleri vardır. Şimdi bir çözeltideki bir maddenin içeriğini ifade etmenin tüm yollarını ve onu hesaplama yöntemlerini ayrıntılı olarak anlatacağız.
Çözelti konsantrasyonu
Kimyada birçok formül vardır ve bazıları değeri belirli bir biçimde almak daha uygun olacak şekilde oluşturulmuştur.
Konsantrasyon ifadesinin ilk ve bize en tanıdık biçimi kütle kesridir. Çok basit bir şekilde hesaplanır. Çözeltideki maddenin kütlesini toplam kütlesine bölmemiz yeterlidir. BöyleBöylece, cevabı birin kesirlerinde alırız. Ortaya çıkan sayıyı yüz ile çarparak yüzde olarak cevabı alıyoruz.
Biraz daha az bilinen bir form hacim oranıdır. Çoğu zaman alkollü içeceklerdeki alkol konsantrasyonunu ifade etmek için kullanılır. Aynı zamanda oldukça basit bir şekilde hesaplanır: çözünenin hacmini tüm çözeltinin hacmine böleriz. Önceki durumda olduğu gibi, cevabı yüzde olarak alabilirsiniz. Etiketler genellikle "hacim %40" der, bu da şu anlama gelir: hacim yüzde 40.
Kimyada genellikle diğer konsantrasyon türleri kullanılır. Ama onlara geçmeden önce, bir mol maddenin ne olduğundan bahsedelim. Bir maddenin miktarı farklı şekillerde ifade edilebilir: kütle, hacim. Ancak sonuçta, her maddenin moleküllerinin kendi ağırlığı vardır ve numunenin kütlesi ile içinde kaç molekül olduğunu anlamak imkansızdır ve bu, kimyasal dönüşümlerin nicel bileşenini anlamak için gereklidir. Bunun için, bir maddenin bir molü gibi bir miktar tanıtıldı. Aslında, bir mol belirli sayıda moleküldür: 6.021023. Buna Avogadro numarası denir. Çoğu zaman, bir maddenin bir molü gibi bir birim, bir reaksiyonun ürünlerinin miktarını hesaplamak için kullanılır. Bu bağlamda, konsantrasyonu ifade etmenin başka bir şekli daha vardır - molarite. Bu birim hacimdeki madde miktarıdır. Molarite mol/L cinsinden ifade edilir (okuyun: mol/litre).
Bir sistemdeki bir maddenin içeriği için çok benzer bir ifade türü vardır: molalite. Molariteden farklıdır, çünkü bir maddenin miktarını bir hacim biriminde değil, bir kütle biriminde belirler. Ve dualarda ifade edildikilogram başına (veya gram başına gibi diğer çoklu).
Yani, açıklaması bazı teorik bilgiler gerektirdiğinden, şimdi ayrı ayrı tartışacağımız son forma geliyoruz.
Çözüm normalliği
Bu nedir? Ve önceki değerlerden farkı nedir? Öncelikle, çözümlerin normalliği ve molaritesi gibi kavramlar arasındaki farkı anlamanız gerekir. Aslında, yalnızca bir değerle - denklik numarasıyla - farklılık gösterirler. Artık çözümün normalliğinin ne olduğunu bile hayal edebilirsiniz. Bu sadece değiştirilmiş bir molarite. Eşdeğerlik numarası, bir mol hidrojen iyonu veya hidroksit iyonu ile etkileşime girebilen parçacıkların sayısını gösterir.
Çözümün normalliğinin ne olduğunu öğrendik. Ama sonuçta, daha derine inmeye değer ve ilk bakışta, konsantrasyonu tanımlamanın karmaşık biçiminin ne kadar basit olduğunu göreceğiz. Öyleyse, çözümün normalliğinin ne olduğuna daha yakından bakalım.
Formül
Sözlü bir açıklamadan bir formül hayal etmek oldukça kolaydır. Şu şekilde görünecektir: Cn=zn/N. Burada z denklik faktörüdür, n madde miktarıdır, V çözeltinin hacmidir. İlk değer en ilginç olanıdır. Sadece bir maddenin eşdeğerini, yani başka bir maddenin minimum bir parçacığıyla reaksiyona girebilen gerçek veya hayali parçacıkların sayısını gösterir. Bununla, aslında, formülü yukarıda sunulan çözümün normalliği niteliksel olarak farklıdır.molariteden.
Şimdi başka bir önemli kısma geçelim: çözümün normalliği nasıl belirlenir. Bu şüphesiz önemli bir sorudur, bu nedenle çalışmasına yukarıda sunulan denklemde belirtilen her bir değeri anlayarak yaklaşmaya değer.
Bir çözümün normalliği nasıl bulunur?
Yukarıda tartıştığımız formül tamamen uygulanır. İçinde verilen tüm değerler pratikte kolayca hesaplanmaktadır. Aslında, bazı miktarları bilerek bir çözümün normalliğini hesaplamak çok kolaydır: çözünenin kütlesi, formülü ve çözeltinin hacmi. Bir maddenin moleküllerinin formülünü bildiğimiz için molekül ağırlığını da bulabiliriz. Çözünen madde örneğinin kütlesinin mol kütlesine oranı, maddenin mol sayısına eşit olacaktır. Ve tüm çözümün hacmini bilerek, molar konsantrasyonumuzun ne olduğunu kesin olarak söyleyebiliriz.
Çözümün normalliğini hesaplamak için yapmamız gereken sonraki işlem, denklik faktörünü bulma işlemidir. Bunu yapmak için, protonları veya hidroksil iyonlarını bağlayabilen ayrışma sonucunda kaç tane parçacığın oluştuğunu anlamamız gerekir. Örneğin, sülfürik asitte eşdeğerlik faktörü 2'dir ve bu nedenle bu durumda çözeltinin normalliği, molaritesini 2 ile çarparak hesaplanır.
Uygulama
Kimyasal analitikte, genellikle çözümlerin normalliğini ve molaritesini hesaplamak gerekir. Bu çok uygunmaddelerin moleküler formüllerinin hesaplanması.
Başka ne okunmalı?
Bir çözümün normalliğinin ne olduğunu daha iyi anlamak için genel kimya üzerine bir ders kitabı açmak en iyisidir. Ve tüm bu bilgileri zaten biliyorsanız, kimya uzmanlık öğrencileri için analitik kimya ders kitabına başvurmalısınız.
Sonuç
Makale sayesinde, bir çözeltinin normalliğinin, esas olarak kimyasal analizlerde kullanılan bir maddenin konsantrasyonunu ifade etmenin bir şekli olduğunu anladığınızı düşünüyoruz. Ve şimdi nasıl hesaplandığı kimse için bir sır değil.
