Suda az çözünen iyonik katıların doymuş çözeltilerinde çözünme-çökelme dengesi; çözünürlük çarpımı sabiti (Kçç) ifadesinin yazılması; molar çözünürlük ile Kçç arasındaki ilişki (AB: Kçç = s², AB₂: Kçç = 4s³); iyon çarpımı (Q) ile çökelme tahmini; çözünürlüğe etki eden faktörler: ortak iyon etkisi, sıcaklık, pH; günlük hayatta çözünürlük dengesi (böbrek taşı, mağara oluşumları, diş minesi ve florür, kireç tabakası).
Çözünürlük dengesi ve Kçç
Suda az çözünen iyonik bir katının doymuş çözeltisinde çözünme ve çökelme aynı hızla sürer:
AgCl(k) ⇌ Ag⁺(suda) + Cl⁻(suda)
Çözünürlük çarpımı sabiti (Kçç): Kçç = [Ag⁺] · [Cl⁻] (katı yazılmaz)
- PbI₂(k) ⇌ Pb²⁺ + 2I⁻ → Kçç = [Pb²⁺] · [I⁻]²
- Ca₃(PO₄)₂(k) ⇌ 3Ca²⁺ + 2PO₄³⁻ → Kçç = [Ca²⁺]³ · [PO₄³⁻]²
Molar çözünürlük (s): 1 L doymuş çözeltide çözünen tuzun mol sayısı
| Tuz türü | İyon derişimleri | Kçç |
|---|---|---|
| AB (AgCl) | s, s | s² |
| AB₂ (PbI₂) | s, 2s | 4s³ |
Örnek: AgCl için Kçç = 1,8 · 10⁻¹⁰ → s = √(1,8 · 10⁻¹⁰) ≈ 1,3 · 10⁻⁵ M
Çökelme tahmini ve ortak iyon etkisi
İyon çarpımı (Q): Herhangi bir andaki iyon derişimleriyle Kçç gibi hesaplanır.
- Q < Kçç → doymamış, çökelme olmaz
- Q = Kçç → doymuş, dengede
- Q > Kçç → aşırı doymuş, çökelme olur
Örnek: [Ag⁺] = 10⁻⁴ M ve [Cl⁻] = 10⁻⁴ M karışırsa Q = 10⁻⁸ > 1,8 · 10⁻¹⁰ → AgCl çöker
Ortak iyon etkisi: Çözeltide tuzun iyonlarından biri zaten varsa (ör. NaCl çözeltisinde AgCl), denge katı yönüne kayar ve çözünürlük azalır (Le Chatelier).
Sıcaklık: Çoğu katının çözünürlüğü sıcaklıkla artar.
pH: Bazik anyon içeren tuzlar (CaCO₃, Mg(OH)₂) asitte daha çok çözünür.
Günlük hayatta çözünürlük dengesi
- Böbrek taşı: Kalsiyum oksalat (CaC₂O₄) ve kalsiyum fosfat gibi az çözünen tuzlar idrarda Q > Kçç olunca çöker → bol su içmek iyon derişimlerini düşürür.
- Mağara oluşumları: CO₂’li su kireç taşını (CaCO₃) çözer; mağarada CO₂ uzaklaşınca denge değişir, CaCO₃ çöker → sarkıt ve dikitler
- Diş minesi ve florür: Mine, hidroksiapatit [Ca₅(PO₄)₃OH]; asitli içecekler onu çözer. Florür, daha az çözünen floroapatit oluşturarak dişi korur.
- Kireç tabakası: Sert sudaki Ca²⁺ ve CO₃²⁻ iyonları ısıtılınca CaCO₃ olarak çaydanlıkta birikir.
- Röntgen: BaSO₄ çok az çözündüğü için (Kçç ≈ 10⁻¹⁰) zehirli Ba²⁺ iyonu vücuda geçmeden kontrast madde olarak kullanılır.
Kavramlar
- çözünürlük çarpımı
- az çözünen tuzun denge sabiti Kçç
- molar çözünürlük
- litrede çözünen mol sayısı
- ortak iyon etkisi
- aynı iyonun çözünürlüğü düşürmesi
- çökelme
- çözeltiden katı oluşması
- doymuş çözelti
- daha fazla çözemeyen çözelti
- Az çözünen tuzun doymuş çözeltisinde çözünme = çökelme
- Kçç = iyon derişimlerinin üslü çarpımı (katı yazılmaz)
- AB: Kçç = s²; AB₂: Kçç = 4s³
- Q > Kçç çökelme; Q < Kçç çökelme yok
- Ortak iyon çözünürlüğü azaltır
- Böbrek taşı, sarkıt-dikit, florür, kireç birer çözünürlük dengesi örneği
Örnek soru ve çözümü
Kartlara göre [Ba²⁺] = 10⁻³ M ve [SO₄²⁻] = 10⁻³ M olan karışımda BaSO₄ (Kçç = 1 · 10⁻¹⁰) çöker mi?
Q = 10⁻³ · 10⁻³ = 10⁻⁶ > 10⁻¹⁰ → Q > Kçç, çökelme olur.
Çözümlü örnekler
1. CaF₂(k) ⇌ Ca²⁺ + 2F⁻ için Kçç ifadesi nedir? Kolay
ÇözümKçç = [Ca²⁺][F⁻]².
2. AB türü bir tuzun molar çözünürlüğü 2 · 10⁻⁴ M ise Kçç kaçtır? Orta
ÇözümKçç = s² = 4 · 10⁻⁸.
3. AgCl’nin saf sudaki ve 0,1 M NaCl çözeltisindeki çözünürlüklerini karşılaştırınız. Zor
ÇözümNaCl’deki ortak Cl⁻ iyonu dengeyi katı yönüne kaydırır; AgCl’nin çözünürlüğü saf suya göre çok azalır (s ≈ 1,8 · 10⁻⁹ M).
Sık yapılan hatalar
- Kçç ifadesine katıyı yazmak.
- AB₂ türünde Kçç = s² almak (4s³).
- Ortak iyonun çözünürlüğü artırdığını sanmak.
Biliyor muydun?
Damlataş Mağarası’ndaki sarkıt ve dikitler binlerce yılda yalnızca birkaç santimetre büyür; her damla çok az CaCO₃ bırakır!