Buhar Basinci Hesaplama

Bir çözeltide çözünen maddenin niteliğine bağlı olmayan fakat derişime bağlı olan özelliklere koligatif özellikler denir. Koligatif özellikler;

• Çözücünün buhar basıncının düşmesini
• Kaynama sıcaklığının yükselmesini
• Donma sıcaklığının alçalmasını
• Ozmotik basınç olaylarını etkiler.

Buhar Basıncının Azalması

Çözünen derişimi ile çözeltinin buhar basıncı arasındaki ilişki Fransız kimyacı seafoodplus.info tarafından bulunmuştur. Raoult Kanunu olarak ifade edilen bu ilişkiye göre, bir ideal çözeltinin buhar basıncı, uçucu bileşenlerin buhar basınçlarına ve bu bileşenlerin çözeltideki mol kesrine bağlıdır. Raoult (Rault) Yasası çözelti ve çözünen arasındaki ilişkiyi aşağıdaki şekilde açıklamıştır.

Saf suda uçucu olmayan bir katı çözünmesi (şeker, tuz… vb) sonucunda oluşan çözeltide sadece suyun buhar basıncından söz edilebilir. Yani çözeltinin buhar basıncı, suyun çözeltideki buhar basıncına eşittir.

• = Çözeltideki çözücünün kısmi buhar basıncı
• = Çözeltideki çözücünün mol kesri
• = Saf çözücünün buhar basıncı

Kaynama Noktası Yükselmesi (Ebülyoskopi)

Kaynama, saf suyun veya çözeltinin buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olduğunda gerçekleşir. Saf sıvıların belirli basınçta sabit kaynama noktaları vardır. Çözeltilerin kaynama noktaları saf çözücününkinden daha yüksektir ve kaynama sırasında sürekli artar. Çözelti doygunluğa ulaşana kadar bu artış devam eder. Doygunluğa ulaşıldığında sıcaklık sabit kalır.

Kaynama noktası yükselmesi çözeltideki iyon sayısıyla orantılı olduğundan sayısal hesaplamalar yapılırken iyon sayısı da bağıntıda yer alır. İyonik bileşiklerde bağıntı aşağıdaki şekilde yazılır.

• = Kaynama noktası yükselmesi
• = Molal kaynama noktası yükselmesi sabiti
• = çözeltinin molaliletesi
• = Tanecik sayısı (Formüldeki iyon sayısı)

Not: Normal şartlar altında suyun kaynama noktası °C’dir.

Donma Noktası Alçalması (Kriyoskopi)

Saf sıvıların sabit basınçta belli bir donma sıcaklıkları olmasına rağmen çözeltilerin belli bir donma sıcaklıkları yoktur. Çözeltiler saf çözücülerden daha düşük sıcaklıklarda donar. İyon ya da tanecik derişimi arttıkça çözeltinin donma noktası daha da düşer.

Donma noktası değişimi formülü ile hesaplanır. Donma noktası alçalması ölçülerek mol kütlesi belirlenmesi yöntemine kriyoskopi denir.

• = Donma noktası alçalması
• = Molal donma noktası alçalma sabiti
• = çözeltinin molaliletesi
• = Tanecik sayısı (Formüldeki iyon sayısı)

Ozmotik Basınç

Suyun yarı geçirgen zar (membran) aracılığı ile derişimin düşük (az yoğun) olduğu ortamdan, yüksek (çok yoğun) olduğu ortama doğru geçişine ozmos denir.

Ozmozda, derişimi yüksek olan ortam derişimi düşük olan ortamdaki çözücüye bir emme kuvveti uygular. Bu emme kuvveti ozmotik basınç olarak adlandırılır. Çok yoğun ortamın derişimi ne kadar fazla ise oluşan emme kuvveti yani ozmotik basınç o kadar yüksek olur.

• Hücre dışı, hücre içinden daha yoğun ise ozmos olayı hücre dışına olur. Bu durumda hücre büzülür. Hücrenin büzülmesine plazmoliz denir. Bu durumda hücre dışı, hücre içine göre hipertonik çözeltidir.
• Hücre içi, hücre dışından daha yoğun ise ozmos olayı hücre içine olur. Bu durumda hücre şişer. Böyle bir çözeltiye hipotonik denir.
• Hücre içi derişimi, hücre dışı derişimine eşit ise çözelti izotonik adını alır. Ozmos olayı gerçekleşmez. Ancak yoğunluk değişmeyecek şekilde madde giriş çıkışı olur.

Ters Ozmoz Yöntemiyle Su Arıtımı

Normalde ozmozun gerçekleşmesi i

Clausius-Clapeyron Denklemi

Bir sıvı ile buharı arasındaki denge, sistemin sıcaklığına bağlıdır; sıcaklıktaki bir artış, sıvısının buhar basıncında buna karşılık gelen bir artışa neden olur. Clausius-Clapeyron denklemi, bir maddenin buhar basıncı (P) ile sıcaklığı (T) arasındaki nicel ilişkiyi verir; Sıcaklıkta birim artış başına buhar basıncının artma oranını tahmin eder.

where &#;H_vap is the enthalpy of vaporization for the liquid, R is the gas constant, and A is a constant whose value depends on the chemical identity of the substance. Temperature (T) must be in kelvin in this equation. However, since the relationship between vapor pressure and temperature is not linear, the equation is often rearranged into logarithmic form to yield the linear equation:

&#;H_vap, sıvı için buharlaşma entalpisi, R, gaz sabiti ve A, değeri maddenin kimyasal kimliğine bağlı olan bir sabittir. Bu denklemde sıcaklık (T) kelvin cinsinden olmalıdır. Bununla birlikte, buhar basıncı ile sıcaklık arasındaki ilişki doğrusal olmadığından, doğrusal denklem elde etmek için denklem genellikle logaritmik formda yeniden düzenlenir:

Herhangi bir sıvı için, belirli bir sıcaklıktaki buharlaşma entalpisi ve buhar basıncı biliniyorsa, Clausius-Clapeyron denklemi sıvının farklı bir sıcaklıktaki buhar basıncını belirlemeye izin verir. Bunu yapmak için doğrusal denklem iki noktalı bir formatta ifade edilebilir. T₁ sıcaklığında, buhar basıncı P₁ ise ve T₂ sıcaklığında, buhar basıncı P₂ ise, karşılık gelen doğrusal denklemler şunlardır:

Since the constant, A, is the same, these two equations may be rearranged to isolate ln A and then set them equal to one another:

A sabiti aynı olduğundan, bu iki denklem lnA'yı izole etmek ve sonra bunları birbirine eşitlemek için yeniden düzenlenebilir:

aşağıdakilerle birleştirilebilir:

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır Openstax, Chemistry 2e, Section Phase Transitions.