Denge, Asit-Baz ve Molar Çözünürlük (Ksp) Konu Notu

Konu Özeti

Bu notta tersinir tepkimeler ve kimyasal denge ile başlayıp denge sabiti, suyun otoiyonizasyonu ve asit-baz kuvveti ile pH'a geçiyoruz. Ardından nötralleşme, titrasyon ve suda az çözünen tuzların çözünürlük dengesi (Ksp) işlenir. Denge ilkelerini iyi kavradığında bu konuların hepsi birbirine bağlanır.

Temel Kavramlar

Tersinir tepkime, hem ileri hem geri yönde gerçekleşebilen tepkimedir ve ⇌ ile gösterilir. Kapalı kapta sabit sıcaklıkta ileri tepki hızı geri tepki hızına eşitlenince dinamik denge kurulur. Dengede tepkime durmaz; derişimler ve renk gibi özellikler sabit kalır.

• Başlangıçta yalnız girenler varsa ileri hız en büyüktür ve zamanla azalır.
• Geri hız sıfırdan başlar ve ürünler oluştukça artar.
• Denge kurulunca ileri hız geri hıza eşit olur.
• Denge için sistem kapalı ve sıcaklık sabit olmalıdır.

Örnek gözlem: Kapalı kapta N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g) tepkimesinde renk önce koyulaşır, bir süre sonra sabitlenir. Renk sabitlendiğinde sistem dengeye ulaşmıştır.

Temel Kavramlar (Denge Sabiti)

aA + bB ⇌ cC + dD tepkimesi için denge sabiti derişimler cinsinden yazılır. Saf katı ve saf sıvıların derişimi sabit kabul edildiğinden ifadeye yazılmaz. Yalnızca gaz ve sulu çözelti türleri yazılır.

Kc = [C]ᶜ·[D]ᵈ / ([A]ᵃ·[B]ᵇ)

• Kc yalnızca sıcaklığa bağlıdır; derişim, basınç ve katalizörden etkilenmez.
• Tepki ters çevrilirse K yerine 1/K yazılır.
• Katsayılar n ile çarpılırsa K yerine Kⁿ yazılır.
• Tepkimeler toplanırsa K değerleri çarpılır.
• Kc büyükse denge ürünler yönündedir; küçükse girenler yönündedir.

Tepkime bölümü Q, Kc ifadesine anlık derişimler konularak bulunur. Q = K ise denge vardır; Q < K ise tepkime ileri yönde, Q > K ise geri yönde ilerler.

Temel Kavramlar (Dengeye Etki Eden Faktörler)

Le Chatelier ilkesine göre dengedeki bir sisteme dışarıdan etki yapılırsa sistem bu etkiyi azaltacak yönde tepki verir.

Dikkat: Sabit hacimde asal gaz eklemek derişimleri değiştirmez, dengeyi bozmaz. Katı ya da sıvı madde miktarını değiştirmek de dengeyi etkilemez.

Temel Kavramlar (Asit-Baz ve pH)

Saf su çok az iyonlaşır ve bu olaya otoiyonizasyon denir. Saf suyun elektrik iletkenliğinin çok düşük olması bu durumun gözlemidir.

2H₂O(s) ⇌ H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq) ; Kw = [H₃O⁺]·[OH⁻] = 1·10⁻¹⁴ (25 °C)

• Saf suda 25 °C'de [H₃O⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ M ve pH = pOH = 7'dir (nötr).
• pH = −log[H₃O⁺], pOH = −log[OH⁻] ve pH + pOH = 14'tür (25 °C).
• Asidik çözeltide pH < 7, bazik çözeltide pH > 7'dir.

Brønsted-Lowry'ye göre asit proton verince eşlenik bazına, baz proton alınca eşlenik asidine dönüşür. Lewis tanımı en geniş olanıdır ve proton içermeyen türleri de kapsar.

Kuvvetli asit ve bazlar suda tamamen iyonlaşır (HCl, HNO₃, H₂SO₄, NaOH, KOH). Zayıf asit ve bazlar kısmen iyonlaşır ve denge kurar (CH₃COOH, HF, NH₃). Kuvvet ile derişim farklı kavramlardır.

Kuvvetli asit: [H₃O⁺] = n·Ma ; Zayıf asit: [H₃O⁺] = √(Ka·Ma)

Temel Kavramlar (Çözünürlük Dengesi ve Ksp)

Suda az çözünen bir iyonik katı, doymuş çözeltisinde çözünmemiş katı ile iyonları arasında dinamik denge kurar. Örneğin AgCl(k) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) tepkimesinde katı ifadeye yazılmaz. Molar çözünürlük s, bir litre doymuş çözeltide çözünen tuzun mol sayısıdır (mol/L).

AgCl: Ksp = [Ag⁺]·[Cl⁻] ; PbI₂: Ksp = [Pb²⁺]·[I⁻]²

• Ksp yalnızca sıcaklığa bağlıdır.
• Q < Ksp: çözelti doymamıştır, çökelme olmaz.
• Q = Ksp: çözelti doymuştur, denge hâli vardır.
• Q > Ksp: aşırı doygundur, çökelme olur ve Q = Ksp olana kadar sürer.

Temel Kavramlar (Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler)

• Ortak iyon etkisi: Çözeltiye tuzun iyonlarından birini veren başka bir madde eklenirse çözünürlük azalır. Ksp değişmez.
• Sıcaklık: Çözünme endotermikse sıcaklık arttıkça çözünürlük ve Ksp artar; ekzotermikse azalır.
• pH etkisi: Anyonu zayıf asit ya da zayıf baz karakterli tuzlar (hidroksitler, karbonatlar, sülfürler) asidik ortamda daha çok çözünür.
• Çözücü miktarı (seyreltme) Ksp'yi değiştirmez; yalnızca çözünen tuz miktarını artırır.