Çözünürlük ve Çözünürlüğe Etkiyen Faktörler

Belli bir sıcaklık ve basınçta belirli miktardaki çözücüde (100 gram suda) çözünebilen maksimum madde miktarına çözünürlük denir.

Çözünürlük = $\text{çözünenin kütlesi} \over {100 g \text{ çözücü}}$

Çözelti, çözücü ve çözünenden oluşan homojen bir karışımdır. Çözeltiyi oluşturan bileşenlerden genellikle çok olana çözücü, az olana çözünen denmesine rağmen gaz çözeltiler için bu tanımlama her zaman doğru olmayabilir.

Çözeltiler, bir çözücü içinde çözünen madde miktarının az veya çok olmasına göre beş grupta incelenir

• Seyreltik çözelti : Aynı koşullarda eşit miktardaki çözücü içerisinde çözünen oranı daha az olan çözeltilere denir.
• Derişik çözelti : Aynı koşullarda eşit miktardaki çözücü içerisinde çözünen oranı daha fazla olan çözeltilere denir.
• Doymamış Çözelti: Belirli sıcaklık ve basınçta belirli miktar çözücüde çözebileceğinden daha az çözünen içeren çözeltidir. Doymamış çözeltileri doygun hale getirmek için sabit sıcaklıkta çözünen ilave edilebilir veya sabit sıcaklıkta çözücü buharlaştırılabilir.
• Doygun Çözelti: Belirli sıcaklık ve basınçta belirli miktar çözücüde çözülebilecek en fazla çözüneni çözmüş olan çözeltilerdir.
• Aşırı doygun çözelti : Belirli bir sıcaklık ve basınçta, bir çözeltide doygunluk miktarının üstünde madde çözündüğünde oluşan çözeltidir. Aşırı doygun çözeltiler çok kararsızdır. Küçük bir çözünen kristalinin eklenmesiyle süratle çökerler ve hemen doygun çözelti haline gelirler.

Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler

Maddelerin çözünürlüklerini çözeltideki maddenin türü, sıcaklık, ortak iyon ve basınç gibi faktörler etkilemektedir.

Çözünürlüğe Madde Türünün Etkisi

Aynı koşullarda aynı miktar çözücüde her maddenin çözünürlüğü farklıdır. Örnek olarak 60 derecede KClO₃ katısının sudaki çözünürlüğü 28 g/100 g su iken, KNO₃katısının sudaki çözünürlüğü 110g/100 g sudur.

Çözünürlüğün Sıcaklıkla İlişkisi

Katı Maddelerin Çözünürlüğü ve Sıcaklık

Katı maddeler genellikle sıcaklık arttıkça daha iyi çözünür. Örneğin, çayınızdaki şeker sıcak suda, soğuk suya göre daha hızlı ve daha fazla çözünür. Bu durumu şu şekilde özetleyebiliriz:

• Sıcaklık artarsa, genellikle daha fazla katı madde çözünür.
• Sıcaklık düşerse, bazı çözünmüş maddeler kristallenerek çökelir.

Bazen sıcaklığı azaltarak çözünen maddeyi tekrar katı hale getirebiliriz. Buna kristallenme denir. Reçelin soğukta şekerlenmesi buna günlük bir örnektir.

Çözünürlük Hesapları ve Kristallendirme

Çözünürlük hesapları basit bir oranlama ile yapılabilir:

Kristallendirme Hesaplaması Örneği

Örneğin, 60°C’de 300 gram su ile hazırlanan bir çözeltinin çözünürlüğü 80 g/100 g su olsun. Bu çözelti 30°C’ye düşürüldüğünde çözünürlük 50 g/100 g su seviyesine geriliyor. Bu durumda ne kadar madde kristal olarak çöker?

Çözüm:

• 60°C’de çözünen madde miktarı:
  • $\frac{80\;\text{g madde}}{100\;\text{g su}} = \frac{X\;\text{g madde}}{300\;\text{g su}}$
  • $X = \frac{80 \times 300}{100} = 240\;\text{g madde}$
• 30°C’de çözünen madde miktarı:
  • $\frac{50\;\text{g madde}}{100\;\text{g su}} = \frac{Y\;\text{g madde}}{300\;\text{g su}}$
  • $Y = \frac{50 \times 300}{100} = 150\;\text{g madde}$
• Kristallenerek çöken madde miktarı:
  • $240\;\text{g} – 150\;\text{g} = 90\;\text{g madde çöker}$

Sonuç olarak, sıcaklık düşürüldüğünde 90 gram madde kristallenir.

Gazların Çözünürlüğünün Sıcaklık ve Basınçla İlişkisi

Gazların çözünürlüğü sıcaklık arttıkça daima azalır. Gazlı içeceklerin soğuk içilmesi ve balıkların sıcak sulara oranla soğuk sularda daha yoğun bulunmaları gazların çözünürlüğüne sıcaklığın etkisini açıklayan olaylardır.

Sıcaklığın Gaz Çözünürlüğüne Etkisi

• Sıcaklık arttıkça, gazların sudaki çözünürlüğü azalır.
• Okyanusların derinliklerinde soğuk su vardır ve bu soğukluk gazların daha iyi çözünmesini sağlar. Bu durum su canlıları için daha fazla oksijen sağlar.

Basıncın Gaz Çözünürlüğüne Etkisi

Basınç arttığında gazların çözünürlüğü artar. Örneğin, tüplü dalgıçlar derinlere indikçe basınç artar ve daha fazla gaz çözülebilir. Yüzeye hızla çıktıklarında, basınç düşer ve çözünen gaz kabarcık olarak açığa çıkar. Bu durum dalgıçlarda sağlık sorunlarına yol açabilir (örneğin, dekompresyon hastalığı).

• Gazlı içecek şişesi açıldığında çıkan kabarcıklar, basınç düşüşünden kaynaklanır.
• Çaydanlık ve termoslarda oluşan tortular sıcaklık değişimi ve suyun buharlaşmasıyla ilgilidir. Bunları temizlemek için sirke kullanılır çünkü sirke kireç ve benzeri tortuları çözer.

Hiparbarik Oksijen Tedavisi

Hiparbarik oksijen tedavisinde, basınç altında saf oksijen verilerek gazların yüksek basınçtaki çözünürlüğünden yararlanılır. Bu tedaviyle vücuttaki gaz zehirlenmeleri ve doku iyileşmesi hızlandırılır. Ancak dikkat edilmezse fazla oksijen zararlı olabilir.