Derişim Nedir? Kütlece Yüzde ve Molarite Hesaplama

Derişimin tanımı ve çözelti bileşenleri

Çözelti, en az iki maddenin her yerine eşit dağılacak biçimde oluşturduğu homojen karışımdır. Daha az miktarda bulunan ve çözünen madde olarak adlandırılan bileşen, çözücü içinde dağılır. Çözücü çözme işlemini gerçekleştiren bileşendir; çözelti ise çözünen ile çözücünün birlikte oluşturduğu karışımın tamamıdır.

Derişim, çözünen maddenin çözelti içindeki miktarını ifade eder. Burada önemli nokta, çözünen miktarının tek başına değerlendirilmemesidir. Aynı miktarda çözünen madde, farklı miktarlardaki çözücüyle karıştırılırsa farklı derişimlerde çözeltiler oluşur. Çözelti miktarı arttığında çözünen miktarı aynı kalsa bile oran küçülür ve derişim azalır; çözelti miktarı sabitken çözünen miktarı arttığında ise derişim yükselir.

Örneğin 10 g tuz ile 90 g su karıştırılırsa toplam çözelti kütlesi 100 g olur. Tuz, çözünen madde; su, çözücü; tuzlu suyun tamamı ise çözeltidir. Aynı 10 g tuz 190 g suyla karıştırıldığında çözünen madde miktarı değişmez, ancak toplam çözelti miktarı arttığı için elde edilen çözeltinin derişimi önceki çözeltiye göre daha düşük olur. Bu ayrım, derişim hesabında hangi büyüklüğün paya ve paydaya yazılacağını belirler.

Derişimin oran ve birim kavramı

Derişim bir oranla ifade edilir: payda çözelti miktarını, pay ise çözünen madde miktarını gösterir. Bu yüzden 5 g çözünen madde ifadesi tek başına derişim belirtmez; bu maddenin kaç gram veya kaç litre çözelti içinde bulunduğu da bilinmelidir. Kullanılan pay ve paydaya göre derişimin birimi değişir; örneğin kütlece yüzde, çözünen kütlesinin toplam çözelti kütlesine oranını; molarite ise çözünen molünün çözelti litresine oranını gösterir.

Birimi seçerken soruda verilen büyüklükler ve istenen sonuç birlikte değerlendirilmelidir. Kütleler gram cinsindeyse kütlece yüzde derişim, çözünen miktarı mol ve çözelti hacmi litre cinsindeyse molarite uygundur. Derişim birimleri birbirinin yalnızca farklı yazılışları değildir; farklı pay ve payda ilişkilerini anlatabilir. Seyreltme ve deriştirme hesaplamaları, derişim değiştiğinde kullanılan ayrı hesaplama konularıdır.

Kütlece yüzde derişim

Kütlece yüzde derişim, çözünen maddenin kütlesinin toplam çözelti kütlesine oranının yüzde olarak ifade edilmesidir. Payda yalnızca çözücünün kütlesi değil, çözünen ve çözücünün oluşturduğu toplam çözelti kütlesidir. Bu nedenle hesaplamaya başlamadan önce çözelti kütlesi belirlenmelidir.

Formül: Kütlece yüzde derişim = (çözünen madde kütlesi / çözelti kütlesi) × 100 Çözelti kütlesi = çözünen madde kütlesi + çözücü kütlesi

Örneğin 15 g şeker, 85 g su içinde çözülüyor olsun. Çözeltinin toplam kütlesi 15 + 85 = 100 g'dır. Kütlece yüzde derişim (15 / 100) × 100 = %15 olur. Burada %15 ifadesi, her 100 g çözeltide 15 g şeker bulunduğu anlamına gelir.

Başka bir durumda 20 g tuz ve 180 g su kullanılırsa çözelti kütlesi 200 g olur. Kütlece yüzde derişim (20 / 200) × 100 = %10'dur. 20 g tuzu doğrudan 100 ile çarpmak doğru değildir; paydada toplam çözelti kütlesi bulunmalıdır. Çözücü miktarı verilmişse önce çözünen ve çözücü kütleleri toplanır, ardından oran kurulur.

Molarite

Molarite, bir litre çözeltide bulunan çözünen madde miktarının mol cinsinden ifadesidir. Kütlece yüzde derişimden farklı olarak burada çözünenin kütlesi değil mol sayısı, çözücünün kütlesi değil çözeltinin toplam hacmi kullanılır. Molarite genellikle M harfiyle gösterilir.

Formül: Molarite (M) = çözünen madde molü / çözelti hacmi (L)

Molarite hesabında hacim, çözeltinin son hacmidir. Yani çözücü miktarı doğrudan payda olarak kullanılmaz. Çözünen madde çözücüye eklendikten ve çözelti hazırlandıktan sonra ölçülen toplam çözelti hacmi litreye çevrilerek kullanılır.

Örneğin 0,5 mol sodyum klorür içeren bir çözeltinin hacmi 2 L ise molaritesi 0,5 / 2 = 0,25 M olur. Bu sonuç, çözeltinin her 1 litresinde 0,25 mol çözünen madde bulunduğunu gösterir.

Bir başka örnekte 0,2 mol çözünen madde 500 mL çözelti içinde bulunuyorsa önce hacim litreye çevrilir: 500 mL = 0,500 L. Molarite 0,2 / 0,500 = 0,4 M'dir. Hacmi mililitre olarak bırakıp 0,2 / 500 işlemini yapmak birim hatasına yol açar. Molalite, ppm ve diğer özel derişim birimleri ise farklı payda ve birimlerle tanımlanan ayrı derişim gösterimleridir.

Derişim hesaplamalarında temel dönüşümler

Derişim bağıntısına geçmeden önce verilen büyüklüklerin uygun birimlere dönüştürülmesi gerekir. Molarite için çözünen miktarı mol, çözelti hacmi litre olmalıdır. Kütlece yüzde derişimde ise pay ve paydada kullanılan kütlelerin aynı birimde olması yeterlidir; ikisi de gram veya ikisi de kilogram olabilir.

Kütleyi mole çevirmek için maddenin mol kütlesi kullanılır: Mol sayısı = kütle (g) / mol kütlesi (g/mol)

Örneğin mol kütlesi 58,5 g/mol olan bir maddeden 117 g varsa madde miktarı 117 / 58,5 = 2 moldür. Molarite hesabında bu mol değeri, çözeltinin litre cinsinden hacmine bölünür.

Hacim dönüşümünde 1 L = 1000 mL bağıntısı kullanılır. Bu nedenle 250 mL = 0,250 L, 750 mL = 0,750 L ve 1500 mL = 1,500 L olur. Örneğin 0,1 mol madde 250 mL çözeltide bulunuyorsa hacim 0,250 L alınır ve molarite 0,1 / 0,250 = 0,4 M olarak hesaplanır. İşleme başlamadan önce sorunun kütle mi hacim mi, gram mı mol mü istediğini belirlemek hataları önler.

Derişim birimleri ve çözünürlük arasındaki fark

Kütlece yüzde derişim ve molarite, çözelti miktarını farklı biçimlerde temel alır: ilki kütle oranını yüzdeyle, ikincisi mol-hacim oranını ifade eder. Daha düşük miktarların belirtildiği özel birimler de bulunur; yüzde ve molarite seçimi, soruda verilen büyüklüklere ve kullanım amacına bağlıdır.

Çözünürlük ile derişim arasındaki fark

Derişim, hazırlanmış bir çözeltideki çözünen madde miktarının çözelti miktarına oranıdır. Çözünürlük ise belirli koşullarda bir çözücünün çözebileceği en fazla çözünen madde miktarını ifade eder; bu nedenle derişim mevcut durumu, çözünürlük ise ulaşılabilecek sınırı anlatır.