Genellikle sıvı–sıvı çözeltileri için kullanılır. Bu durumda çözünen ve çözeltinin hacmi oranlanıp 100 ile çarpılır.
Hacimce % (V/V)=Çö𝑧ü𝑛𝑒𝑛 ℎ𝑎𝑐𝑚𝑖 / Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 𝐻𝑎𝑐𝑚𝑖 x100
Gerçekte sıvılar karıştırıldığında oluşan çözeltinin hacmi karıştırılan sıvıların hacminin toplamına eşit değildir. Ancak, yapacağımız hesaplamalarda böyle kabul edeceğiz.
ppm (milyonda kısım)
Çok seyreltik çözeltiler için kullanılır. Deniz suyundaki cıva miktarı, arsenik miktarı gibi büyüklükler bu birimle belirtilir. İngilizce'de parts per million kelimelerinin baş harflerinden kısaltılmıştır.
1 kg çözeltide çözünen maddenin miligram (mg) cinsinden kütlesine ppm denir.
Hesaplamalarda, çok seyreltik olduklarından, çözelti kütlesi yerine çözücü kütlesi kullanılabilir.
ppm = Çö𝑧ü𝑛𝑒𝑛 𝑘ü𝑡𝑙𝑒𝑠𝑖(𝑚𝑔) / Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 𝑘ü𝑡𝑙𝑒𝑠𝑖(𝑘𝑔)
ya da başka bir bağıntı olarak, çözelti ve çözünen kütlelerinin birimi aynı olması şartıyla;
ppm = Çö𝑧ü𝑛𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑑𝑑𝑒 𝑘ü𝑡𝑙𝑒𝑠𝑖 / Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 𝑘ü𝑡𝑙𝑒𝑠𝑖x106 da kullanılabilir.
ppb (milyarda kısım)
Tanım olarak ppm'ye benzer, ancak bu sefer milyonda değil milyarda kısım kullanılır.
Herhangi bir karışımdaki toplam madde miktarının milyarda bir birimlik kısmına 1 ppb denir.
Ppb = Çö𝑧ü𝑛𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑑𝑑𝑒 𝑘ü𝑡𝑙𝑒𝑠𝑖 / Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 𝑘ü𝑡𝑙𝑒𝑠𝑖 x 109 Bu bağıntının kullanılabilmesi için çözünen ve çözelti kütlelerinin aynı birimde olması gerekir.
g = 1000 mg 1 ppm = 1000 ppb 1 L = 1000 mL 1 L = 1dm3 = 1000 cm3 1 kg = 1000 g
Örnek : Yüzme havuzlarındaki dezenfekten olarak kullanılan klor 0,9 – 2 ppm Deniz suyundaki Na+ iyonu 10 ppb
Kütle/ Hacim Yüzdesi (m/V)
100 mL çözeltide çözünen maddenin kütlesinin gram cinsinden derişimidir.
% (m/V) = Çö𝑧ü𝑛𝑒𝑛 𝑚𝑎𝑑𝑑𝑒 𝑘ü𝑡𝑙𝑒𝑠𝑖(𝑔) / Çö𝑧𝑒𝑙𝑡𝑖 ℎ𝑎𝑐𝑚𝑖 (𝑚𝐿) x 100
ÇÖZÜNÜRLÜK
Çözünürlük, ayrıca verilen bir sıcaklıkta doymuş çözeltinin derişimi olarak da tanımlanır.
Çözünürlük g/100cm3 su, g/100 g su olarak ifade edilebilir.
Örneğin, 0°C de KNO3 ün çözünürlüğü 12 g/100 g sudur. 0°C de NaCI nin çözünürlüğü 34 g/100 g sudur.
●● Çözünürlük, çözücü ve çözünen maddenin miktarına bağlı değildir.
●● Maddelerin çözünürlüğüne etki eden bir çok etmen vardır. Bunlardan biri sıcaklıktır. Katıların suda çözünmesi genellikle endotermik iken gazların çözünmesi kesinlikle ekzotermiktir.
KOLİGATİF ÖZELLİKLER
Bir çözeltide çözünmüş olan maddenin derişimine bağlı olan çözelti özelliklerine koligatif özellikler denir. Bunlardan bazıları şunlardır:
1) Kaynama noktası yükselmesi 2) Donma noktası alçalması 3) Ozmotik basınç
1) Kaynama Noktası Yükselmesi
Saf çözücü ile çözeltinin kaynama sıcaklığı arasındaki farka kaynama noktası yükselmesi denir.
Çözeltide çözünen maddenin derişimi arttıkça çözeltinin kaynama noktası da artar.
●● Kaynamakta olan suya tuz döküldüğünde kaynamanın birden durmasının nedeni kaynama noktasının yükselmesidir.
2) Donma Noktası Alçalması
Çözeltinin donma noktası ile saf çözücünün donma noktası arasındaki farka donma noktası alçalması denir. Donma noktasındaki düşme, çözeltide çözünen toplam tanecik derişimiyle doğru orantılıdır.
Kışın yollara tuz dökülmesinin nedeni buzlanmayı engellemektir. Arabanın motor soğutma suyuna antifiriz olarak bilinen etilen glikolün eklenmesinin nedeni donma sıcaklığını düşürüp suyun donmasını engellemektir.
3) Ozmoz ve Ozmotik Basınç
Ozmoz olayında derişimi fazla olan ortamın derişimi az olan ortamdaki çözücüye uyguladığı emme kuvvetine ozmatik basınç denir. Çok yoğun olan ortamın derişimi ne kadar fazla ise ozmotik basınç o kadar fazla olur.
Ozmoz canlı organizmalar için çok önemlidir. Hücre zarı yarı geçirgen bir zardır. Derişim farkından dolayı hücre zarından su içeri veya dışarıya doğru akar. Böylece hücre şişer veya büzülür. Böylelikle hücrede denge sağlanır.
Hücre dışı derişimi, hücre içi derişiminden büyükse ozmoz hücre dışına doğru olur, hücre büzülür. Hücrenin büzülmesine plazmoliz denir.
Bu durumda hücre dışı, içine göre hipertoniktir.
Hücrenin iç derişimi dış derişiminden büyükse ozmoz hücre içine doğru olur, hücre şişer.
Böyle bir çözeltiye hipotonik denir.
●● Ozmotik basınç ile bitkiler köklerinden aldığı suyu metrelerce yukarıya taşıyabilir.
●● Susuz kalan bir insana içme suyu yerine serum verilir. Çünkü böyle durumdaki insanlarda hücrelerinde tuz oranı fazladır. Eğer içme suyu verilirse hücrelere su girişi olur (hipotonik) hücreler hızlıca şişer ve hücreler zarar görür. Bu nedenle susuz kalan insanlara tuz derişimi plazma derişimine
yakın olan izotonik serumlar verilir. Böylelikle su dengesi daha kontrollü sağlanmış olur.
●● Suyun yarı geçirgen bir membran (zar) yardımıyla daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun olan bir ortama geçmesine ters ozmoz denir. Ters ozmozda yüksek basınç kullanılır.Deniz suyunun ozmotik basıncı 30 atm nin üzerine çıkarılırsa ozmoz tersine döner ve deniz suyundan içme suyu elde
edilmiş olur.
●● Ters ozmoz olayı atık suların arıtılmasında da kullanılır.
KARIŞIMLARIN AYRILMASI
1) Tanecik Boyutu Farkı Kullanılarak Geliştirilen Ayırma Teknikleri:
Katı – katı heterojen karışımları birbirinden ayırmada kullanılır. Pirinçten taş ayıklanması, toplanan sebze ve meyvelerden
çürüklerin ayıklanması için kullanılır. Ayırma işlemi bazen elle bazen de makinelerle yapılır.
b) Eleme ile Ayırma
Ayırma işleminin eleklerle (gözenekli aletler) yapıldığı ayırma işlemidir. Un gibi çok küçük tanecikli yapıya sahip maddelerden topakların ayrılmasında, kum – çakıl karışımından kumu veya çakılı ayırmak için kullanılır. Ayırmak istediğimiz tanecik boyutuna uygun gözeneklere sahip elekler kullanılmalıdır.
●● Katı – katı heterojen karışımları ayırmada kullanılır.
c) Süzme ile Ayırma
Katı – sıvı ya da katı – gaz heterojen karışımları ayırmada kullanılır. Örneğin haşlanmış makarnadan suyun ayrılması isteniyorsa kevgir ile süzülür, baraj sularından içme suyu eldesinde süzgeç kullanılır. Arabalarda kötü ve kirli havanın aracın içine girmesini engellemek
için polen filtresi kullanılır. Kimyasal silahlardan korunmak için gaz maskesi kullanılır. Fabrika bacalarından çıkan gazları katı taneciklerden ayırmak için gaz filtreleri kullanılır.
d) Diyaliz
Böbreklerimiz kanı süzerek içindeki zararlı maddelerin bir kısmını ayırmakta ve idrar yoluyla vücut dışına atılmasını sağlamaktadır. Ancak, böbrek hastalığı olan insanlarda vücutta biriken zararlı maddeler ve fazla sıvı diyaliz yöntemi ile vücut dışına atılır. Bu uygulamaya hemodiyaliz denir. Diyaliz yönteminde tanecik büyüklüklerinin farklılığından yararlanılır.
2) Kaynama Noktaları Farkından Yararlanılarak Geliştirilen Ayırma Teknikleri
Homojen katı – sıvı karışımlarını ayırmak için kullanılır. Karışımda yer alan sıvının, önce ısıtılarak buharlaştırılması ve ardından soğutularak yoğunlaştırılmasına "damıtma" denir. Bu sayede sıvı, karışımdan ayrılmış olur. Damıtma işleminde bileşenlerin kaynama noktası farkı kullanılır. Katı – sıvı homojen karışımından sadece katı elde edilmek isteniyorsa, karışımdaki sıvı buharlaştırılır, kalan katı
olur. Damıtma düzeneğinde toplama kabında biriken sıvıya destilat (damıtık) denir.
b) Ayrımsal Damıtma
İki ya da daha fazla sıvıdan oluşan homojen karışımın, sıvıların kaynama noktaları farkı kullanılarak bileşenlerine ayrılması işlemine ayrımsal damıtma denir.
Sıvıların kaynama noktaları farkı ne kadar büyük olursa ayırma işlemi o kadar verimli olur. Kaynama noktası düşük olan sıvı öncelikle karışımdan ayrılır.
Ayrımsal damıtma düzeneğine takılan ayırma kolonu daha geniş bir soğutma alanı sağlar, böylelikle sıvıların birbirinden ayrılması kolaylaşır. Az uçucu olan sıvı yoğunlaşıp geri dönerken, daha uçucu olan sıvı üst kısma ulaşıp, ayrılır. Ayrımsal damıtma işlemi ham petrolün bileşenlerine ayrılmasında kullanılan bir yöntemdir.
3) Yoğunluk Farkından Yararlanılarak Geliştirilen Ayırma Teknikleri
Birbiri içerisinde çözünmeyen sıvı-sıvı heterojen karışımları (emülsiyon) ayırmak için kullanılır.
Ayırma sırasında ayırma hunisi kullanılır. Ayırma sırasında yoğunluğu büyük olan sıvı alttaki vana açılarak alınır. Zeytinyağı-su, mazot-su karışımları ayırma hunisi yardımı ile bileşenlerine ayrılır.
b) Çöktürme ile Ayırma
İki çözelti birbirine karıştırıldığında, çözeltideki iyonların birbiriyle tepkimeye girerek suda çözünmeyen ve yoğunluğu sudan büyük olan katı oluşturmasına çökelme, oluşan katıya da çökelek denir.Mağaralardaki sarkıt ve dikitler, Pamukkale travertenleri çökelme tepkimeleri ile oluşur.
Çöktürme işlemi büyük taneciklerle çalışılıyorsa uygun büyüklükteki beher içerisinde, küçük taneciklerle çalışılıyorsa santrifüj tüpünde yapılır.
Tanecik büyüklüğüne göre çökelme sonrasında elde edilen katı, aktarma, süzme ya da santrifüjleme yöntemlerinden biriyle karışımdan ayrılır. Santrifüj cihazına yerleştirilen tüp hızlı bir şekilde belli bir merkez etrafında döndürülür. Bu sırada tüpün dip kısmında katı birikir. Santrifüjle ayırma, özellikle kan tahlillerinde kullanılır. Çamaşır makinelerinde çamaşırların kurutulması bu yönteme dayanır.
c) Aktarma (Dekantasyon) ile Ayırma
Katı-sıvı heterojen karışımları ayırmada kullanılır. Çökelek oluşumunda oluşan katı iri taneli ve kristal yapılı ise üstteki sıvı bulandırılmadan dikkatlice başka bir kaba aktarılır. Bu yönteme aktarma ya da dekantasyon denir. Zeytinyağındaki posanın ayrılmasında, altın toprak karışımından altının ayrılmasında, çamurlu suyun bileşenlerine ayrılmasında bu yöntem kullanılır.
d) Yüzdürme (Flotasyon) İle Ayırma
Katı-katı heterojen karışımlara uygulanabilir. Karışanların yoğunluk farkı kullanılır. Karışımı oluşturan katıların çözünmediği bir sıvı seçilir, ancak bu sıvının yoğunluğu karışımı oluşturan iki katının yoğunluğu arasında olmalıdır. Örneğin kum ve odun talaşı suya katılırsa ,odun talaşı sudan az yoğun olduğundan suda yüzerken, kum dibe çöker. Odun talaşı bir kaşık yardımıyla su yüzeyinden alındıktan sonra geriye kalan su - kum karışımı süzülerek yada aktarma işlemi ile birbirinden ayrılır.
●● Flotasyon işlemi asıl cevher zenginleştirmede kullanılır. En çok kullanıldığı alan metal sülfürlü minerallerin zenginleştirilmesidir.
4) Çözünürlük Farkından YararlanılarakGeliştirilen Ayırma Teknikleri
a) Ayrımsal Kristallendirme ile Ayırma
b) Ekstraksiyon (Özütleme) ile Ayırma
Katı veya sıvı bir karışımın ilave edilen çözücü yardımıyla karışmış olduğu diğer katı veya sıvıdan ayrılması işlemine ekstraksiyon (özütleme) denir. Çayın demlenmesinde, şekerpancarından şeker eldesinde, bitkilerden ilaç eldesinde, sögüt ağacından aspirinin hammaddesinin elde edilmesinde özütleme işlemi uygulanır. Çok tuzlu olan peynirin suda bekletilerek tuzunun peynirden suyageçmesi özütleme işlemidir.
5) Diğer Ayırma Yöntemleri:
a) Mıknatıs ile Ayırma
Demir, nikel ve kobalt gibi metaller mıknatıslanabilen metallerdir.
b) Süblimleşme Farkı ile Ayırma
Naftalin ve iyot oda koşullarında süblimleşebilen maddelerdendir.
c) Erime Noktaları Farkı ile Ayırma
Katılardan oluşan heterojen bir karışım eritilerek ayrılabilir.
d) Savurma ile Ayırma
Yoğunlukları farklı olan katı-katı karışımlarının ayrılmasında kullanılır. Günlük hayatta çiftçilerin sıklıkla uyguladıkları bir yöntemdir. Buğday–saman karışımı havaya savrulduğunda öz kütleleri küçük olan samanı rüzgar sürükler. Böylece buğday ve saman birbirinden ayrılmış olur.
Su Arıtımı ve Koagülasyon Yöntemi
İçme sularında, suda olması istenmeyen büyük kısmı kolloidal halde bulunan ve suya renk, koku, tat veren yapılar vardır. Bu yapılar süzme işlemi ile ayrılmazlar.
İçme sularının arıtılması için kullanılan en yaygın yöntem koagülasyondur. Suyun içerisine koagülant adı verilen kimyasalların katılarak suda gözle görülmeyen kolloit yapıların pıhtılar halinde çöktürülmesine koagülasyon denir. Koagülant olarak Al2(SO4)3 veya Fe+3 tuzları kullanılır.
Sert Suların Yumuşatılması
Yapısında Ca+2 ve Mg+2 iyonlarını bolca bulunduran sular sert su olarak bilinirler. Sert sular sabunlarla tortu oluştururlar ve sabunun temizleme gücünü zayıflatırlar.
Sert sudaki Ca+2 ve Mg+2 iyonları sudan uzaklaştırılırsa su yumuşar. Sert suların yumuşatılması için kullanılan yöntemler:
1) Kaynatma ile:
Sert su kaynatıldığında sertliğe neden olan Ca+2 iyonları Ca+2(suda) + CO3 (suda)–2 → CaCO3(k) şeklinde çökerler, ve su yumuşar.
2) İyon Değiştirici Reçineler Kullanarak:
Suya sertlik veren Ca+2 ve Mg+2 iyonları Na+ iyonları ile yer değiştirilir. Böylece suyun sertliği giderilir.
Bu yöntemde sert su reçine içinden geçirilip, süzülür. Süzülürken, reçinede bulunan Na+ iyonları ile sertlik veren Ca+2 ve Mg+2 iyonları yer değiştirir. Reçine yastığı, Na+ iyonlarının tamamı harcandığında kullanılmaz hale gelir, su yumuşatamazlar. Kullanılmış olan reçine yastıkları tekrardan kullanılabilir hale getirilebilir.