Kimya

Çözünürlük Dengesi

Suda az çözünen iyonik katıların suda çözünmesi sırasında çözünme hızının, çökelme hızına eşit olduğu duruma çözünürlük dengesi denir. Denge anında çözünme ve çökelme olayları durmuş değildir. Ancak ikisinin de hızları eşit olduğu için çözünmeyen katı miktarı sabittir. Şimdi CaCO3 katısının çözünmesini inceleyip örnek üzerinde bu durumu görelim.

CaCO3(k) ⇔ Ca(aq)+2 + CO3(aq)-2 

Bu çözünme denkleminde CaCO3 katısı iyonlaşarak çözünmektedir. Çift yönlü ok çözünmenin sona ermediğini, bir çözünme dengesinin yaşandığını belirtmektedir. Denge anında çözünme ve çökelme hızları eşit olduğu için iyonların derişimi değişmez. 

Çözünürlük Çarpımı

Dengedeki çözünme tepkimesinde; iyonların derişimlerinin çarpımına çözünürlük çarpımı denir ve Kç ile gösterilir. Çözünürlüğü bir litre doygun çözeltide çözünen maddenin mol sayısı olarak alırsak doygun çözeltinin molaritesi gibi düşünebiliriz. 

Çözünürlük denge bağıntısı yalnız ürünlere göre yazılır. Denklemdeki katsayılar üs olarak alınır.  Kç = [Ca].[CO3

Yalnızca çözünürlükleri düşük olan maddeler için çözünürlük çarpımından bahsedilir. Bu nedenle çözünürlük çarpımı genellikle oldukça küçük sayılarla ifade edilir. NaCl gibi suda oldukça iyi çözünen maddeler için çözünürlük çarpımından bahsedilmez. 

Çözünürlüğün Bulunması

Çözünürlük değerleri oldukça düşük olan maddelerin çözünürlüklerini hesaplarken iki açıdan ele almalıyız. Bunlardan ilk çözücünün su olduğu durumdur. Diğeri de su dışında başka maddeler veya çözeltilerdir.

Bir madde için sudaki çözünürlük bulunurken belli bir sıcaklık için Kç değerini bilmemiz gerekir. Sonrasında maddeyi suda iyonlaştırarak iyon derişimleri bilinmeyen cinsinden yazıp çarptığımızda elde ettiğimiz sonuç çözünürlük çarpımına eşittir. Denklemi çözünde çözünürlüğü buluruz. Aynı şekilde tersi de mümkündür. Eğer bir tuzun sudaki çözünürlüğünü bilirsek çözünürlük çarpımını da elde edebiliriz. 

Ortak iyon bulunduran çözücülerde çözünürlük

Bir maddenin çözündüğü ortamda, yapısındaki iyonların herhangi birisi varsa, o çözücüdeki çözünürlüğü saf suya göre daha azdır. Saf su iyon bulundurmadığından daha iyi çözecektir. Ortak iyon çözünürlüğü düşürür. Çünkü çözünürlük çarpımına yazılacak iyonların bir kısmı zaten çözeltide mevcut olduğu için çözünen maddenin daha az miktarı çözündüğünde çözelti dengeye ulaşacaktır. 

Örneğin, PbCl2 maddesini tuzlu suya koyarsanız saf suya göre daha az çözünecektir. Çünkü ortamda zaten Cl- iyonları bulunduğundan denge daha erken sağlanacak ve sonuçta PbCl2 katısı daha az çözünecektir. 

Çökelti Oluşumu

PbSO4 katısının çözünme denklemi üzerinde çökelti oluşumunu inceleyelim. 

PbSO4(k) ⇔ Pb(aq)+2 + SO4(aq)-2

Kç = [Pb+2].[SO4-2]

Bu bağıntı çözeltinin dengeye ulaştığı anda geçerlidir. Dengenin oluşmadığı durumdaki iyonların çarpımına Q dersek;

Q = Kç ise tepkime dengededir. 

Q > Kç ise iyonların derişimleri çarpımı daha fazladır. Tepkimenin dengeye ulaşabilmesi için iyonların derişiminin azalması gerekmektedir. Bu durumda çökelme gerçekleşir. İyon derişimi düşer ve tepkime sonra dengeye ulaşır. Yani denge girenler yönüne kayar. 

Q < Kç ise iyonların derişimlerinin artması gerekmektedir. Bu durumda çözeltinin içindeki katı çökeltiden bir kısmı iyonlaşacak ve iyon derişimleri artacaktır. Denge ürünler yönüne kayarak eşitlik yeniden sağlanacaktır.