11. Sınıf Kimya · Ünite 2
Suda Az Çözünen Tuzlar ve Çözünürlük Dengesi (Kçc)
Dişlerimizin neden çürüdüğünden yola çıkarak suda az çözünen tuzların çözünürlük dengesini, alt mikro boyuttaki hareketliliği ve Kçc hesaplamalarını keşfedeceğiz.
Kazanım KİM.11.2.13 · 40 dk okuma
Günlük Hayattan Bir Sır: Dişlerimiz Neden Çürür?
Çocukken çok şeker yediğimizde dişlerimizin çürüyeceği söylenir. Peki bunun kimyasal bir çözünme süreci olduğunu biliyor muydunuz? Diş minemiz, kalsiyum hidroksiapatit adı verilen ve suda çok çok az çözünen bir kalsiyum tuzundan oluşur. Ağzımızdaki bakteriler şekerli yiyecekleri aside dönüştürdüğünde ortamın asitliği artar ve bu sağlam mine tabakası kimyasal olarak çözünmeye başlar. Çocukların diş minesi yetişkinlere göre daha ince ve yapısal olarak daha farklı olduğu için onlarda çözünme, yani çürüme süreci çok daha hızlı gerçekleşir. İşte diş çürümesi, çözünürlük dengesinin günlük hayatımızdaki en çarpıcı ve somut örneklerinden biridir.
Alt Mikro Boyutta Çözünürlük Dengesi
Suda az çözünen tuzları suya attığımızda tamamı iyonlarına ayrışmaz. Bir kısmı katı hâlde dibe çökerken, çok küçük bir kısmı iyonlaşarak suya geçer. Çözünme hızı ile çökelme hızının birbirine eşit olduğu o kritik ana 'çözünürlük dengesi' diyoruz.
Bir an için gözlerimizi kapatıp gümüş klorür (AgCl) tuzunun bulunduğu bir kaba alt mikro boyutta (atomik seviyede) baktığımızı hayal edelim. Dışarıdan baktığımızda sadece dipteki beyaz tortuyu (AgCl katısını) ve şeffaf suyu görürüz. Her şey durmuş gibidir. Ancak alt mikro boyutta inanılmaz bir trafik vardır! Katı yüzeyinden kopan gümüş ve klor iyonları suya geçerken (çözünürken), suda rastgele dolanan bu iyonlar çarpışıp tekrar katı yüzeyine tutunur (çökelir). Bu dinamik denge hiçbir zaman durmaz.
Çözünürlük Çarpımı Sabiti (Kçc)
Denge durumunu matematiksel olarak ifade etmek için denge sabitini kullanırız. Bildiğiniz gibi, saf katıların ve sıvıların derişimleri sabit kabul edildiğinden denge bağıntısına yazılmazlar. Suda az çözünen bir tuz için yazılan bu özel denge sabitine 'Çözünürlük Çarpımı Sabiti' denir ve Kçc (veya Ksp) ile gösterilir.
Başka bir örneğe bakalım. Kalsiyum florür (CaF2) tuzunun sudaki denge tepkimesi ve Kçc bağıntısı şu şekildedir:
Molar Çözünürlük Hesaplamaları
Molar çözünürlük (s), doygun bir çözeltinin 1 litresinde çözünmüş olan maddenin mol sayısıdır. Yukarıdaki CaF2 tuzu için molar çözünürlüğe 's' (mol/L) dersek:
- Çözünen CaF2 miktarı = s
- Oluşan [Ca2+] derişimi = s
- Oluşan [F-] derişimi = 2s
Bu değerleri Kçc bağıntısında yerine koyduğumuzda:
Kısa Bir Özet
Suda az çözünen tuzlar, suda çözünmüş iyonlarıyla dinamik bir denge kurarlar ve alt mikro seviyede sürekli bir madde alışverişi vardır. Çözünürlük çarpımı (Kçc), sadece iyon derişimlerinin katsayıları üs alınarak çarpılmasıyla bulunur. Diş çürümesinden böbrek taşlarına, mağaralardaki sarkıt ve dikit oluşumundan deniz kabuklularının yaşamına kadar pek çok doğal olay, işte bu mükemmel çözünürlük dengesine bağlıdır.
Suda Az Çözünen Tuzlar ve Çözünürlük Dengesi (Kçc): Alıştırma Soruları
1. AgCl(k) tuzu suda çözünerek dengeye ulaşıyor. Denge tepkimesi 'AgCl(k) ⇌ Ag+(suda) + Cl-(suda)' şeklinde olan bu tuzun Çözünürlük Çarpımı (Kçc) bağıntısı yazılırken aşağıdakilerden hangisi denklemde yer ALMAZ?
- A) Ag+(suda) derişimi
- B) Cl-(suda) derişimi
- C) AgCl(k) derişimi
- D) Kçc sabiti değeri
Cevabı göster
Doğru cevap: C) AgCl(k) derişimi
Denge bağıntılarına (Kçc dahil) saf katılar ve saf sıvılar yazılmaz. AgCl(k) katı hâlde olduğu için derişimi sabit kabul edilir ve Kçc bağıntısında yer almaz.
2. Magnezyum hidroksit (Mg(OH)2) tuzunun sudaki çözünürlük çarpımı (Kçc) bağıntısı aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?
- A) Kçc = [Mg2+] [OH-]
- B) Kçc = [Mg2+] [OH-]^2
- C) Kçc = [Mg2+]^2 [OH-]
- D) Kçc = [Mg(OH)2]
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Kçc = [Mg2+] [OH-]^2
Mg(OH)2 suda çözündüğünde 1 adet Mg2+ ve 2 adet OH- iyonu oluşturur: Mg(OH)2(k) ⇌ Mg2+(suda) + 2OH-(suda). Katsayılar üs olarak yazıldığından Kçc = [Mg2+] [OH-]^2 olur.
3. Baryum sülfat (BaSO4) tuzu için belirli bir sıcaklıkta Kçc değeri 1 x 10^-10'dur. Buna göre BaSO4 tuzunun aynı sıcaklıktaki molar çözünürlüğü (s) kaç mol/L'dir?
- A) 1 x 10^-5
- B) 1 x 10^-10
- C) 2 x 10^-5
- D) 1 x 10^-20
Cevabı göster
Doğru cevap: A) 1 x 10^-5
BaSO4(k) ⇌ Ba2+(suda) + SO4^2-(suda) tepkimesine göre molar çözünürlüğe 's' dersek, [Ba2+] = s ve [SO4^2-] = s olur. Kçc = s * s = s^2'dir. s^2 = 10^-10 ise s = 10^-5 mol/L bulunur.
4. Kurşun(II) iyodür (PbI2) tuzunun belirli bir sıcaklıktaki sudaki molar çözünürlüğü 1 x 10^-3 M'dir. Buna göre bu sıcaklıkta PbI2'nin çözünürlük çarpımı (Kçc) değeri kaçtır?
- A) 1 x 10^-9
- B) 4 x 10^-9
- C) 2 x 10^-6
- D) 8 x 10^-9
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 4 x 10^-9
PbI2(k) ⇌ Pb2+(suda) + 2I-(suda) denge denkleminde [Pb2+] = s, [I-] = 2s olur. Kçc = (s) * (2s)^2 = 4s^3 şeklindedir. s = 10^-3 M verildiği için Kçc = 4 * (10^-3)^3 = 4 x 10^-9 olur.
5. Oda koşullarında iki farklı tuzun Kçc değerleri şu şekildedir: AgCl için Kçc = 1 x 10^-10 CaF2 için Kçc = 4 x 10^-12 Bu tuzların çözünürlükleri kıyaslandığında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) AgCl'nin molar çözünürlüğü daha yüksektir çünkü Kçc değeri daha büyüktür.
- B) CaF2'nin molar çözünürlüğü daha yüksektir çünkü Kçc hesabından çıkan 's' değeri daha büyüktür.
- C) İki tuzun da molar çözünürlükleri eşittir.
- D) Farklı tip tuzlar oldukları için çözünürlükleri kıyaslanamaz.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) CaF2'nin molar çözünürlüğü daha yüksektir çünkü Kçc hesabından çıkan 's' değeri daha büyüktür.
AgCl için Kçc = s^2 = 10^-10 ise s = 10^-5 M'dir. CaF2 için Kçc = 4s^3 = 4 x 10^-12 ise s^3 = 10^-12 ve s = 10^-4 M çıkar. 10^-4 > 10^-5 olduğu için, CaF2'nin Kçc değeri küçük görünse bile molar çözünürlüğü AgCl'den daha yüksektir. Bu durum iyon sayılarının (formüllerinin) farklı olmasından kaynaklanır.