Konsantrasyon, bir çözelti içinde ne kadar çözünen madde bulunduğunu ifade eder. Birden fazla konsantrasyon birimi vardır. Kimyasal çözeltinin nasıl kullanılacağına bağlı olarak kullanılan birim değişmektedir. En sık kullanılan birimler; molarite, molalite, normalite, kütle yüzdesi, hacim yüzdesi ve mol kesridir.
ÖNEMLİ NOT: Çözünen ve çözücü aynı fazdaysa, çözücü en büyük yüzdeye sahip olan madde olur. Örnek olarak suya az miktarda etanol eklenirse; etanol çözünen, su çözücü olur. Daha fazla miktardaki etanole daha az miktarda su eklenirse; suda çözünen, etanol çözücü olur.
Molarite Nasıl Hesaplanır?
Molarite, 1 litre çözelti başına çözünen mol sayıdır. Deney sıcaklığının değişmediği zamanlarda kullanılır. Hesaplanması en kolay birimlerden biridir. M ile gösterilir.
M = mol / litre
Örnek : 500 mililitre su içinde çözülmüş 6 gram NaCl ( yaklaşık 1 çay kaşığı sofra tuzu) çözeltisinin molaritesi nedir?
Çözüm:
Öncelikle gram NaCl, mol NaCl’ye dönüştürülmelidir.
Periyodik tablodan;
- Na = 23,0 g/mol
- Cl = 35,5 g/mol
- NaCl = 23,0 g/mol + 35,5 g/mol = 58,5 g/mol
- Toplam mol sayısı = (1 mol / 58,5 g) * 6 g = 0,1025 mol olarak bulunur.
Litre çözelti başına mol hesaplanır;
M = 0,1025 mol NaCl / 0,50 litre çözelti = 0,2051 M çözelti (0,2051 molar çözelti) olarak bulunur.
ÖNEMLİ NOT: 6 gram tuzu çözmek, çözeltinin hacmini önemli ölçüde etkilemez. Molar çözelti hazırlarken belirli bir hacme ulaşmak için çözeltiye, çözücü ekleyerek bu sorun önlenir.
Molalite Nasıl Hesaplanır?
Molalite, 1 litre çözelti başına çözünen maddenin kg cinsinden ağırlığıdır. m ile gösterilir. Sıcaklık değişimlerinin olduğu deneylerde veya birleşik özelliklerle çalışırken bir çözeltinin konsantrasyonunu ifade etmek için kullanılır. Oda sıcaklığında sulu çözeltilerle su yoğunluğunu yaklaşık 1 kg/L ‘dır. M ve m neredeyse aynıdır.
m = mol / kilogram
Örnek : 250 ml su içindeki 3 gram KCl (potasyum klorür) çözeltisinin molalitesi nedir?
Çözüm:
Öncelikle 3 gram KCl’nin kaç mol bulunduğu belirlenir.
Periyodik tablodan;
- K = 39,1 g/mol
- Cl = 35,5 g/mol
- KCl = 39,1 + 35,5 = 74,6 g/mol
3 gram KCl için mol sayısı:
(1 mol / 74,6 g) * 3 gram = 3 / 74,6 = 0,040 mol
Kilogram çözelti başına mol sayısı ifade edilir. 250 ml su yaklaşık 250 g su (1 g/ml yoğunluk olduğu varsayılırsa) olarak kabul edilir ama aynı zamanda 3 gram çözünen de var, yani çözeltinin toplam kütlesi 250 grama göre 253 grama daha yakındır. Daha hassas ölçümlerde hesaplamalara çözünen maddenin kütlesini dahil edilmelidir.
- 250 g = 0,25 kg
- m = 0.040 mol / 0.25 kg = 0.16 m KCl (0.16 molal çözelti)
Normalite nasıl hesaplanır?
Normalite, 1 litre çözelti başına çözünen maddenin gram sayısını ifade eder. Ayrıca, 1 litre çözelti başına çözünen maddenin gram eşdeğer ağırlığıdır. N ile gösterilir. Genellikle asit-baz reaksiyonlarındaki hesaplamalarda kullanılır.
Örnek : Asit-baz reaksiyonları için, sudaki 1 M sülfürik asit (H 2 SO 4 ) çözeltisinin normalliği nedir?
Çözüm:
Sülfürik asit, sulu çözelti içinde H+ ve SO 4 2- iyonlarına tamamen ayrışan güçlü bir asittir. Kimyasal formüldeki alt simge nedeniyle her 1 mol sülfürik asit için 2 mol H+ iyonu (asit-baz reaksiyonundaki aktif kimyasal tür) bulunmaktadır. Dolayısıyla 1 M’lik bir sülfürik asit çözeltisi 2N (2 normallik) bir çözelti olacaktır.
Kütle yüzdesi bileşimi nasıl hesaplanır?
Kütle yüzdesi bileşimi (kütle yüzdesi veya yüzde bileşimi olarak da adlandırılır), birim dönüştürme işlemi gerektirmediği için bir çözeltinin konsantrasyonunu ifade etmenin en kolay yoludur. Çözünen maddenin kütlesini ve nihai çözeltiyi ölçmek için bir ölçek kullanılır ve oran yüzde olarak ifade edilir. % ile gösterilir. Kütle yüzdesi her tür çözelti için kullanılır ancak katı karışımlarda veya çözeltinin fiziksel özelliklerinin kimyasal özelliklerden daha önemli olduğu durumlarda daha sıklıkla kullanılır.
Kütle Yüzdesi : Çözünen maddenin kütlesiÇözelti kütlesi * %100
Örnek : Nikrom alaşımı kütlece %75 nikel, %12 demir, %11 krom, %2 manganez içerir. 250 gram nikromda demirin kütlece yüzdesi nedir?
Çözüm:
Konsantrasyon yüzde olduğundan, 100 gramlık bir numune 12 gram demir içerir. Denklem kurulursa;
12 gr demir 100 gr numune = xg demir 250 gr numune
x = (12 x 250) / 100 = 30 gram demir
Hacim yüzdesi nasıl hesaplanır?
Hacim yüzdesi, çözelti hacmi başına çözünen maddenin hacmidir. Yeni bir çözelti hazırlamak için iki çözelti hacmi birbirine karıştırılan çalışmalarda kullanılır. Çözeltiler karıştırıldığında hacimler her zaman artmaz bu nedenle hacim yüzdesi, konsantrasyonu ifade etmenin iyi bir yoludur. Çözünen, daha az miktarda bulunan sıvı, çözücü daha büyük miktarda bulunan sıvıdır.
Hacim Yüzdesi : Çözünen maddenin hacmi (s)Çözelti hacmi(d) * % 100
v/v * % = litre/litre * % 100 veya
mililitre /mililitre * %100
ÖNEMLİ NOT: Çözünen madde ve çözelti için aynı oldukları sürece hangi hacim biriminin kullanıldığı önemli değildir.
Örnek : 75 mililitrelik bir çözelti elde etmek için 5,0 mililitre etanol suyla seyreltilirse etanolün hacim yüzdesi ne olur?
Çözüm:
hacimce h/h* % = 5.0 ml alkol/75 ml çözelti * % 100 = % 6.7 etanol çözeltisi
Mol fraksiyonu (kesri) nasıl hesaplanır?
Mol fraksiyonu veya molar fraksiyonu, bir çözeltinin bir bileşeninin mol sayısının tüm kimyasal türlerin toplam mol sayısına bölünmesiyle hesaplanır. Genellikle X ile gösterilir. Hangi maddeye ait olduğunu göstermek için o maddenin adı alt indis olarak yazılır. Tüm mol kesirlerinin toplamı 1’e eşittir. Mol kesri hesaplanırken mollerin birbirini götürür ve dolayısıyla birimsiz bir değer elde edilir. Mol fraksiyonu yüzde olarak ifade edilebilir ancak bu çok yaygın bir kullanım değildir. Yüzde olarak ifade edilmek istendiğinde, mol fraksiyonu %100 ile çarpılır.
Mol Fraksiyonu : X A = A’nınmolüA’nın molü+B’nin molü+C’nin molü
Örnek: 100 gram su içinde 0.10 mol tuz çözüldüğünde, çözelti içindeki NaCl’nin mol fraksiyonu ne olur?
Çözüm:
NaCl’nin mol sayısı bellidir ancak yine de suyun mol sayısına (H 2 O) ihtiyaç duyulur. Hidrojen ve oksijen için periyodik tablodaki veriler kullanarak bir gram suyun mol sayısı hesaplanır
- H = 1,01 g / mol
- O = 16.00 g / mol
- H2O = 2 + 16 = 18 g /mol
Toplam gram su miktarı mole dönüştürülür.
(1 mol /18 g) * 100 g = 5.56 mol su
- X tuz = tuzun mol sayısı / ( tuzun mol sayısı + suyun mol sayısı)
- X tuz = 0.10 mol / (0.10 + 5.56 mol)
- X NaCl = 0.02 olarak bulunur.
Konsantrasyonu gösteren diğer ifadeler
g / L = çözünen maddenin kütlesi / çözelti hacmi
F = formalite = analitik molarite = molekül formülünün ağırlığı/ çözelti hacmi (L)
ppm = milyonda bir = Çözeltinin 1 milyon parçası başına çözünen madde oranıdır
ppb = milyarda bir= Çözeltinin 1 milyar parçası başına çözünen madde oranıdır.
Hazırlayan: Rabiye Baştürk
