Çözünürlük, belli bir miktar çözünenin, belirli şartlar altında, spesifik bir çözücü içinde çözünmesini tanımlar. Çözücü akışkan (ki genellikle aşırı miktarda bulunur) solvent olarak adlandırılır ve birlikte çözeltiyi oluştururlar. Çözümlendirme işlemi solvasyon (çözücü su ise hidrasyon) olarak adlandırılır.
Çözünürlük sabiti, nisbeten düşük çözünürülükteki iyonik bileşiklerin doymuş çözeltilerini tanımlamada kullanılır. Tuzlar için çözünürlük sabiti, sulu çözeltilerdeki çözünebilir maksimum miktarıdır. Çözünürlük sabiti, denge sabitinin özel bir halidir. Çözünmüş ve çözünmemiş tuz arasındaki dengeyi tanımlar. Çözünürlük sabitinin bilinmesi aynı zamanda çöktürme (çözünme reaksiyonunun tersi) işlemlerinde de çok faydalıdır. Sıcaklık, diğer denge sabitlerinin olduğu gibi çözünürlük sabitinin de nümerik değerini etkiler.
Bir maddenin başka bir madde içerisinde çözünebilmesi için bu maddelerin oluşturdugu sistemin serbest enerjisinin,başlangıçtaki maddelerin toplam serbest enerjilerinden küçük olması gerekir.
Serbest enerji değişimi ne kadar büyük olursa maddeler birbirleri içerisinde o oranda fazla çözünürler.
Çözünürlüğe Etki Eden Faktörler:
Çözücünün ve çözünenin cinsine göre: Çözücü ve çözünen arasındaki molekül yapısı benzerliği ne kadar fazla ise çözünürlük o kadar fazladır. Her madde her maddede çözünmez. Organik bileşikler organik çözücüde inorganik bileşikler inorganik çözücüde çözünürler. Polar bileşikler polar çözücülerde, apolar bileşikler apolar çözücülerde çözünürler. Örneğin naftalin suda çözünmez fakat benzende çözünür. Benzer benzeri çözer.
Basınç: Katı ve sıvıların çözünürlüğüne basıncın pek etkisi yoktur. Gazların çözünürlüğü ise basınçla doğru orantılıdır.
Sıcaklık: Katıların ve sıvıların çözünürlüğü sıcaklıkla çoğunlukla artarken, gazların çözünürlüğü sıcaklık artışıyla azalır.
Ortak İyon Etkisi ve Çözünürlük: Ortak İyon Etkisi, bir iyonik çökeleğin iyonlarından biri, katının doygun çözeltisine ilave edildiğinde, katının çözünürlüğünde gözlenen azalmadır.
Buna örnek olarak AgCl 'ün doygun çözeltisine eklenen AgNO3 ve NaCl gibi maddelerin iyonları gösterilebilir. Bu iyonlar ortak iyon adını alırlar ve ortak
iyon etkisi'ne yol açarlar
NERNST DAĞILIM KANUNU
TEORİK TANIM: Birbirleriyle karışmayan iki çözücü içinde , çözünen bir maddenin belli bir sıcaklıkta çöznürlüğe bağlı olarak bu iki fazdaki dağılımı,yani konsantrasyonları oranı sabittir.
Bir maddenin bir çözücüdeki serbest enerji büyüklüğü için termodinamik olarak;
F=F'+2.303RT log a
ifadesi verilebilir ki burada F;a aktifliğine sahip çözünen maddenin serbest enerji büyüklüğü,F' ise aktifliği 1 molal olan çözünen maddenin molal serbest enerji büyüklüğüdür.
Madde çözücüde çözündükçe onun serbest enerji büyüklüğü çözünen maddenin saf haldeki serbest enerji büyüklüğüne eşit olana kadar çözücüde madde çözünebilir demektir.
Bir madde farklı ve birbirine karışmayan çözücülerde çözünür ve bu iki farklı çözücüyü A ve B çözücüleri olarak adlandırırsak; bu maddenin bu çözücülerdeki aktiflikleri sırasıyla a(A),b(B),molal serbest enerji büyüklükleri F'(A) ve F'(B),serbest enerji büyüklükleri olmak üzere;
F(A)=F'(A)+2.303RT log a
F(B)=F'(B)+2.303RT log a
ifadeleri verilebilir.Bu maddenin belli miktarını çözmüş olan A ve B maddelerinin belli miktarı birbiriyle temasa getirilicek olursa; madde serbest enerjisinin büyük oldugu taraftan daha küçük oldugu tarafa dogru akar ve bu akma iki fazdaki serbest enerji büyüklükleri eşit olana kadar sürer. [ F(A)=F(B) ]
Böylece; log a(B) / a(A) = F'(A)-F'(B) / 2.303RT ifadesi elde edilebilirki belli bir sıcaklık için K sabit
a(B) / a(A) =K şeklinde düzenlenebilir. Bu eşirlik Nernst dağılım kanunu ifadesidir.
NERNST DAĞILIM KANUNU EKSTRAKSİYON YÖNTEMİNİN ANA PRENSİBİNİ OLUŞTURUR VE BU KANUN ESAS ALINMIŞTIR.
EKSTRAKSİYON
Ekstraksiyon, çözeltilerden, katı karışımlardan bir maddeyi ayırmak ve çözünen, istenmeyen safsızlıkları karışımlardan uzaklaştırmak için yapılan bir işlemdir. Kelime anlamı, çekip çıkarma, çekip almadır. Dört şekli vardır:
1 .Çözeltilerden yapılan ekstraksiyonlar (Nernst dağılım kanunu)
2.Kimyasal etkileşmeye dayanan ekstraksiyonlar
3.Sürekli çekmeye dayanan sıvı-sıvı ekstraksiyonları
4.Katılardan yapılan ekstraksiyonlar
- Çözeltilerden Yapılan Ekstraksiyonlar:( NERNST DAĞILIM KANUNUN PRENSİBİ ile Uygulanan Ekstraksiyon)
Birbiriyle karışmayan iki sıvının çalkalanarak bir sıvıda bulunan maddelerin diğer sıvıya geçirilmesiyle yapılan ekstraksiyon işlemidir.
Çözeltilerden yapılan ekstraksiyonların esası Nerst'in dağılma kanununa dayanır. Buna göre, bir madde birbiriyle karışmayan iki sıvının bulunduğu ortama konup çalkalandıktan sonra dengeye gelmesi beklendiğinde, maddenin iki çözücü arasındaki dağılma oranının sabit bir değer olduğu bulunmuştur.
Örneğin bir tüpe eter, su ve her ikisinde de çözünen bir madde konulduğunda, belli bir süre sonra bu iki maddenin, her iki çözücüde de çözünen miktarlarının oranı sabittir. Bu sabiteye K dağılma sabitesi denir.
K=Cüst / Calt Cüst: Organik faz derişimi, Calt: Sulu faz derişimi
Nerst'in dağılma kanunu bir limit değeri bildirir. Ancak çok seyreltik çözeltilerde bu değer geçerli olabilir. Ortamda disosiyasyon, assosiyasyon, kompleksleşme gibi durumlar varsa aradaki orantı bu kadar basit değildir, daha detaylı incelemek gerekir.
2. Kimyasal Etkileşmeye Dayanan Ekstraksiyonlar
Bu tür ekstraksiyonda ayrılacak madde ekstraksiyon çözeltisi ile kimyasal bir reaksiyon verir. Bu tür bir işlem, karışımlardan bileşenleri ayırmak veya organik madde içindeki safsızlıklan uzaklaştırmak için uygulanır. Örneğin organik bir çözücü içinde çözünmüş bulunan birkaç madde içindeki organik bir asidin, inorganik bir bazın sulu çözeltisi ile organik bir reaksiyon sonunda tuzunu oluşturarak sulu faza geçmesini sağlayabiliriz. Aynı işlemler tersi için de söz konusu olabilir. Seyreltik asit çözeltileri de aynı özelliğe dayanarak organik bazların ve bazik safsızlıkların ekstraksiyon ile uzaklaştırılması için kullanılabilir.
Seyreltik sodyum hidroksit, sodyum karbonat ve sodyum bikarbonat çözeltileri organik asitleri ve asidik safsızlıklan; seyreltik hidroklorik asit veya sülfürik asit çözeltileri de organik bazları ve bazik safsızlıklan organik çözücülerdeki çözeltilerinden ekstraksiyon ile ayırmak için kullanılır.
Ekstraksiyon işleminin esası, asit ve bazdan oluşan tuzun organik fazda çözünmemesine ve suda çözünmesine dayanır. Sulu fazdaki tuz yapısındaki madde, asit ise seyreltik asit ile; baz ise seyreltik baz ile muamele edilerek tuz yapısından kurtarılmış olur. Derişik soğuk sülfürik asit, doymamış hidrokarbonları doymuş hidrokarbonlardan, alkol ve eterleri alkil halojenürlerden ekstraksiyon ile ayırmaya yarar.
3. Sürekli Çekmeye Dayanan Sıvı-Sıvı Ekstraksiyonları
Organik maddeler, suda organik çözücülerden daha fazla çözündüklerinde veya bir katı fazda bulunup organik çözücülerde az çözündüklerinde sürekli ekstraksiyon işlemi uygulanır. Bu yolla az çözücü
kullanarak, çözünürlük organik çözücünün aleyhine olduğu halde fazla miktarda madde kazanılabilir.
Ekstraksiyon sıvı-sıvı arasında söz konusu olacaksa yani madde sudan ekstre edilecek ise kullanılacak organik çözücünün sudan hafif veya ağır oluşuna göre farklı ekstraksiyon düzenekleri kullanmak gerekir.
Her iki düzenek de,
• soğutucu,
• organik maddeyi içeren sulu fazın ve sudan hafif veya sudan ağır ekstraksiyon çözücüsünün konduğu balon ve ekstre edilen organik madde çözeltisinin toplandığı balondan oluşur.
Organik maddeyi içeren çözücü sudan farklı bir çözücü de olabilir.
Unutulmaması gereken nokta, iki çözücünün birbiri ile karışmamasıdır. Her iki düzenekte de balonda kaynayan ekstraksiyon çözeltisi soğutucuda yoğunlaşarak organik maddeyi içeren faz, içinden damlalar halinde geçer ve tekrar balona döner. Böylece devam eden ekstraksiyon işleminde süre
geçtikçe balonda kaynayan organik çözücü içine geçen organik madde miktarı artar.
4. Katılardan (Droglardan) Yapılan Ekstraksiyonlar
Ham drogun, uygun çözücü içinde belirli şartlarda muamele edilmesi ile yapılan ayırma işlemidir. Burada, droglardan bir sıvı yardımıyla etken madde veya maddelerin çekilip alınması kastedilir.
Ekstraksiyonun ilk kullanılışı maserasyon şeklinde olmuştur. Katı droglarda etken maddeler hücre içinde bulunur. Drog, çözücü içine atıldığında çözücü difüzyon olayı ile hücre içine girer ve içindeki etken
maddeyi çözer, hücre gerilir ve çeper patlar. Sıvının hücre içine girmesi çeper parçalanmadan önce yavaştır, olayın hızlanması için çeper parçalanmalıdır.
Uygulama biçimlerine göre droglardan yapılan ekstraksiyon; maserasyon, dijestiyon, infüzyon, dekoksiyon, perkolasyon, soxhelet apareyi ile yapılan sürekli ekstraksiyon olarak belirtilen yöntemlerle gerçekleştirilebilmektedir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder