Derişim — Molarite, Molalite ve Seyreltme

Kimyada derişim, seçilen bir çözelti ya da çözücü miktarına göre ne kadar çözünen bulunduğunu gösterir. Öğrencilerin en sık ihtiyaç duyduğu türler molarite, molalite ve molarite için seyreltme bağıntısıdır.

Temel ayrım basittir: molarite litre cinsinden çözeltiyi, molalite ise kilogram cinsinden çözücüyü kullanır. Paydadaki bu farkı doğru kurarsanız, derişim sorularının çoğu çok daha kolay hale gelir.

Kimyada Derişim Ne Anlama Gelir?

Bir çözelti diğerinden daha derişikse, aynı referans miktar için daha fazla çözünen içerir. Burada referans miktar önemlidir.

• Molarite, çözüneni toplam çözelti hacmiyle karşılaştırır.
• Molalite, çözüneni yalnızca çözücünün kütlesiyle karşılaştırır.

Yani "derişim" tek bir formül değil, genel bir kavramdır.

Molarite: Çözeltinin Litresi Başına Mol

Molarite $M$ ile gösterilir ve şöyle tanımlanır:

$$M = \frac{n}{V}$$

Burada $n$ çözünenin mol sayısı, $V$ ise litre cinsinden son çözelti hacmidir.

$0.50\ \mathrm{M}$ bir çözelti, her litre çözelti başına $0.50$ mol çözünen içerir. Buradaki "çözelti" ifadesi önemlidir. Bir çözüneni çözüp ardından balonjojeyi $1.00\ \mathrm{L}$ çizgisine kadar tamamlarsanız, kullanmanız gereken hacim bu son $1.00\ \mathrm{L}$ değeridir.

Molarite hacme bağlı olduğu için, sıcaklık çözelti hacmini fark edilir biçimde değiştirirse molarite de değişebilir.

Molalite: Çözücünün Kilogramı Başına Mol

Molalite $m$ ile gösterilir ve şöyle tanımlanır:

$$m = \frac{n}{m_{\mathrm{solvent}}}$$

Burada $n$ çözünenin mol sayısı, $m_{\mathrm{solvent}}$ ise kilogram cinsinden çözücü kütlesidir.

Burada referans tüm çözelti değil, yalnızca çözücüdür. $0.50$ mol çözüneni $1.00\ \mathrm{kg}$ su içinde çözerseniz, molalite $0.50\ m$ olur.

Molalite kütleye dayandığı için, sıcaklık değişimlerinin hacme dayalı ölçümleri daha az kullanışlı hale getirdiği durumlarda çoğu zaman daha yararlıdır.

Molarite ve Molalite: Önemli Olan Fark

Öğrenciler çoğu zaman formülleri hatırlar ama hangisini ne zaman kullanacağını karıştırır. Bunları ayırmanın pratik bir yolu şudur:

• Soru çözelti hacmini veriyor ya da istiyorsa molariteyi kullanın.
• Soru çözücü kütlesini veriyor ya da istiyorsa molaliteyi kullanın.

Seyreltik sulu çözeltilerde sayısal olarak birbirine yakın olabilirler, ancak aynı şekilde tanımlanmazlar. Soru doğru dönüşüm için yeterli bilgi vermedikçe bunları birbirinin yerine kullanmamalısınız.

Çözümlü Örnek: Aynı Örnek İçin Molarite ve Molaliteyi Bulma

$0.300$ mol glikozun çözülerek $600\ \mathrm{mL}$ çözelti hazırlandığını ve kullanılan çözücünün $0.500\ \mathrm{kg}$ su olduğunu varsayalım.

Önce molariteyi bulalım. Molarite litre cinsinden çözelti hacmi kullandığı için $600\ \mathrm{mL}$ değerini $0.600\ \mathrm{L}$'ye çevirin:

$$M = \frac{0.300}{0.600} = 0.500\ \mathrm{M}$$

Şimdi çözücü kütlesini kullanarak molaliteyi bulalım:

$$m = \frac{0.300}{0.500} = 0.600\ m$$

Bu tek örneğin iki farklı derişim değeri vardır çünkü her tanım farklı bir payda kullanır. Molarite $0.600\ \mathrm{L}$ çözeltiyi, molalite ise $0.500\ \mathrm{kg}$ çözücüyü kullanır.

Seyreltme Denklemi Nasıl Çalışır?

Seyreltmede daha fazla çözücü eklersiniz ama çözünen miktarı aynı kalır. Çözünen tepkimeye girmiyorsa ve kayıp yoksa, seyreltmeden önce ve sonra mol sayısı eşittir.

Molarite sorularında bu, yaygın seyreltme denklemini verir:

$$M_1 V_1 = M_2 V_2$$

Bu bağıntı şu nedenle çalışır:

$$n_1 = n_2$$

ve molarite için $n = MV$ olur.

Seyreltme Örneği

$1.50\ \mathrm{M}$ derişiminde bir çözeltiden $100\ \mathrm{mL}$ alıp bunu $300\ \mathrm{mL}$'ye seyreltirseniz:

$$M_2 = \frac{M_1 V_1}{V_2} = \frac{(1.50)(100)}{300} = 0.50\ \mathrm{M}$$

Derişim azalır çünkü aynı miktardaki çözünen daha büyük bir son hacme yayılmış olur.

Derişim Sorularında Yaygın Hatalar

Molalite İçin Çözelti Kütlesini Kullanmak

Molalite, çözeltinin kilogramını değil çözücünün kilogramını kullanır.

Molarite İçin Çözücü Hacmini Kullanmak

Molarite, tüm çözeltinin son hacmini kullanır.

$M_1 V_1 = M_2 V_2$ Bağıntısını Yanlış Durumda Kullanmak

Bu kısa yol, aynı çözünenin mol sayısı korunarak seyreltilmesi içindir. Bir tepkime çözünen miktarını değiştiriyorsa uygulanmaz.

Molarite ve Molaliteyi Birbirinin Yerine Kullanmak

Bunlar derişimi farklı şekillerde ifade eder. Bazı seyreltik durumlarda sayılar benzer olabilir, ama tanımlar yine de farklıdır.

Kimyagerler Molariteyi ya da Molaliteyi Ne Zaman Kullanır?

Molarite; hacimler balonjoje ve pipetlerle kolayca ölçülebildiği için laboratuvar hazırlıklarında, titrasyonlarda ve çözelti stokiyometrisinde yaygındır.

Molalite ise özellikle koligatif özellikler gibi konularda yararlıdır; çünkü kütleye dayalı bir derişim ölçüsü çoğu zaman daha kullanışlıdır.

Bitirmeden Önce Hızlı Bir Kontrol

Şu üç soruyu sorun:

1. Çözünenin mol sayısını kullandım mı?
2. Molarite için litre cinsinden çözeltiyi, molalite için kilogram cinsinden çözücüyü kullandım mı?
3. Seyreltme denklemini kullandıysam, çözünen miktarı gerçekten sabit kaldı mı?

Kendi Versiyonunuzu Deneyin

Aynı $0.300$ mol glikoz için, $600\ \mathrm{mL}$ yerine son hacmi $1.20\ \mathrm{L}$ olacak şekilde çözelti hazırlayın. Molariteyi yeniden hesaplayın, sonra bu yeni düzende molalitenin değişip değişmediğini kontrol edin. Bu, her tanımın hangi paydayı kullandığını gerçekten anlayıp anlamadığınızı sınamanın iyi bir yoludur.