Back to chapter

16.11:

Çözünürlüğü Etkileyen Faktörler

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Factors Affecting Solubility

Languages

Share

İyonik bir bileşiğin çözünürlüğü, çözelti içinde bulunan diğer çözünen maddelere bağlı olarak değişebilir. Çözünen madde, bileşikte ortak bir iyon veya bir asit veya baz olabilir. Bu nedenle çözünürlüğü etkileyen iki ana faktör, ortak iyon etkisi ve bir çözeltinin pH’ıdır.Bir sodyum klorür çözeltisine kurşun klorür eklenirse, her iki tuz da suda iyonlaşarak sodyum ve kurşun katyonları ve ortak anyon olan klorür üretir. Çözeltideki klorür iyonları, hem sodyum klorürün tam iyonlaşmasından hem de kurşun klorürün kısmi iyonlaşmasından geldiğinden, konsantrasyonları her ikisinden de daha yüksek olacaktır. Telafi etmek için, katı kurşun klorür ile çözelti içindeki iyonları arasındaki denge, çözülmemiş tuza doğru kayarak daha fazla kurşun klorürün çözülmeden kalmasına neden olur.Dolayısıyla, ortak bir iyonun varlığı, eser miktarda çözünür bir maddenin çözünürlüğünü azaltır. Örneğin, 0, 100 molar sodyum klorür çözeltisi içindeki kurşun klorürün molar çözünürlüğü x, ICE tablosundan hesaplanabilir. Çözeltideki kurşun iyonlarının başlangıç konsantrasyonu sıfırdır, klorür ise 0, 100 molar’dır.Her bir kurşun klorür molekülü, bir kurşun ve iki klorür iyonu halinde ayrışacaktır. Yani, kurşun iyonlarının konsantrasyonundaki değişim x, klorürünki ise 2x olacaktır. Kurşun iyonlarının denge konsantrasyonu x olacaktır, ancak klorür iyonları için 2x ve 0, 100 toplamı olacaktır.25°C’de, kurşun klorür için Ksp’nin değeri 1, 17×10⁻⁵’dir ve denge ifadesi, kurşun ve klorür iyonlarının denge konsantrasyonlarının çarpımıdır;bu da x çarpı karesi olur. Ksp küçük olduğundan, 2x 0, 100 molardan çok daha küçük olacaktır ve böylece toplamları 0, 100 molara yuvarlanabilir. Değerler yerine koyulunca, 1, 17×10⁻⁵ eşittir x çarpı 0, 100 molar kare eşitliği elde edilir.Denklem x için çözüldüğünde, kurşun klorürün 0, 100 molar sodyum klorür çözeltisindeki çözünürlüğü 1, 17×10⁻³ molar şeklinde hesaplanır. Kurşun klorürün suda 1, 43×10⁻² molar çözünürlüğü ile karşılaştırıldığında, ortak iyon kurşun klorürün çözünürlüğünü 12 kat azaltır. Bir bileşiğin çözünürlüğü, çözeltinin pH’ından da etkilenebilir.Kalsiyum hidroksitin kalsiyum iyonlarına ve hidroksite kısmi ayrışmasını düşünün. Örneğin potasyum hidroksit ilave edilerek pH yükseltilirse, ortak hidroksit iyonu kalsiyum hidroksitin çözünürlüğünü düşürecektir. Tersine, örneğin hidroklorik asit ekleyerek pH düşürülürse, protonlar hidroksit iyonları ile birleşerek çözeltideki hidroksit iyonlarının konsantrasyonunu düşürür.Kalsiyum hidroksitin çözünürlük dengesi daha sonra ürünlere doğru kayacak ve asidik bir çözelti içinde çözünürlüğün artmasına yol açacaktır.

16.11:

Çözünürlüğü Etkileyen Faktörler

Saf su ile karşılaştırıldığında, bir iyonik bileşiğin çözünürlüğü, ortak bir iyon içeren sulu çözeltilerde daha azdır (biri ayrıca iyonik bileşiğin çözünmesiyle üretilir). Bu, Le Chȃtelier ilkesi kullanılarak açıklanabilecek kütle eylem yasasının bir sonucu olan ve ortak iyon etkisi olarak bilinen bir fenomen örneğidir. Gümüş iyodürün çözünmesini düşünün:

Bu çözünürlük dengesi, gümüş veya iyodür iyonlarının eklenmesiyle sola kayabilir, bu da AgI’nin çökelmesine ve çözünmüş Ag+ ve I konsantrasyonlarının düşmesine neden olur. Bu iyonlardan herhangi birini zaten içeren çözeltilerde, bu iyonların bulunmadığı çözeltilere göre daha az AgI çözünebilir.

Bu etki, çözünürlük ürünü ifadesinde gösterildiği gibi kütle etkisi açısından da açıklanabilir:

Gümüş ve iyodür iyon molaritelerinin matematiksel ürünü, iyonların kaynağına bakılmaksızın bir denge karışımında sabittir ve bu nedenle, bir iyon konsantrasyonundaki artış, diğerinde orantılı bir azalma ile dengelenmelidir.

Atık Su Arıtımında Çökeltmeleri Rolü

Çözünürlük dengesi, bir şehir veya kasabadaki belediye suyunu arıtabilen tesislerde gerçekleştirilen atık suyun arıtılmasında yararlı araçlardır. Özellikle, seçici çökeltme, kirletici maddeleri atık sudan doğal su kütlelerine geri salınmadan önce çıkarmak için kullanılır. Örneğin, üretim tesislerinden boşaltılan suda genellikle fosfat iyonları (PO43−) bulunur. Bol miktarda fosfat, fazla alg büyümesine neden olur, bu da deniz yaşamı için mevcut oksijen miktarını etkiler ve suyu insan tüketimi için uygunsuz hale getirir.

Sudan fosfatları gidermenin yaygın bir yolu, kalsiyum hidroksit veya kireç (Ca(OH)2) eklemektir. Su daha bazik hale getirildikçe, kalsiyum iyonları fosfat iyonlarıyla reaksiyona girerek hidroksilapatit (Ca5(PO4)3·OH) üretir ve bu daha sonra çözeltiden çöker:

Eklenen kalsiyum iyonu miktarı diğer kalsiyum tuzları için çözünürlük ürünlerinin aşılmasına neden olmadığından, bu tuzların anyonları atık suda geride kalır. Çökelti daha sonra süzülerek çıkarılır ve su, yeniden karbonlama işleminde CO2 ilave edilerek nötr bir pH’ya geri getirilir. Demir (III) klorür ve alüminyum sülfat dahil olmak üzere diğer kimyasallar da çökeltme yoluyla fosfatların giderilmesi için kullanılabilir.

 Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 15.1: Precipitation and Dissolution.

Suggested Reading

  1. Koubek, E. "Demonstration of the Common Ion Effect." Journal of chemical education 70, no. 2 (1993): 155.
  2. Amaral, L. F., I. R. Oliveira, R. Salomão, E. Frollini, and V. C. Pandolfelli. "Temperature and common-ion effect on magnesium oxide (MgO) hydration." Ceramics International 36, no. 3 (2010): 1047-1054.
  3. Cassens, Jan, Anke Prudic, Feelly Ruether, and Gabriele Sadowski. "Solubility of pharmaceuticals and their salts as a function of pH." Industrial & Engineering Chemistry Research 52, no. 7 (2013): 2721-2731.