ppm ve Seyreltme Hesaplamaları

Bazı çözeltilerde çözünmüş madde miktarı çok azdır; bu durumlarda molar derişim yerine farklı bir birim kullanılır.

ppm (Milyonda Bir Derişim)

Bir litre çözeltide (veya 1 kg çözeltide) çözünen maddenin mg cinsinden kütlesine milyonda bir derişim (ppm) denir. Örneğin topraktaki mineral miktarlarının belirtilmesinde ve havadaki karbon dioksit miktarının ifade edilmesinde ppm birimi kullanılır.

Günlük hayatta kullanılan bazı maddelerin derişim birimleriyle ifadesine örnekler:

Bu tablo, göreceli olarak yüksek miktarda çözünen madde içeren çözeltilerde (limonata, turşu suyu) molaritenin, çok düşük miktarda çözünen madde içeren durumlarda (havadaki CO₂, maden suyundaki iz miktarda iyonlar) ise ppm'in tercih edildiğini gösterir.

Seyreltme Formülü

Bir çözeltide çökme olmadan çözücüyü buharlaştırmak ya da çözücü eklemek, çözünen maddenin toplam mol sayısını değiştirmez; bu nedenle başlangıçtaki ve son durumdaki mol sayıları eşittir (n₁ = n₂). Derişimi bilinen bir çözeltiyi daha seyreltik ya da daha derişik hâle getirmek için aşağıdaki eşitlik kullanılır:

n₁ = n₂ → M₁ · V₁ = M₂ · V₂

(M₁: 1. durumdaki çözeltinin molar derişimi, V₁: 1. durumdaki çözelti hacmi, M₂: 2. durumdaki çözeltinin molar derişimi, V₂: 2. durumdaki çözelti hacmi)

Laboratuvarda seyreltme işlemi sıklıkla yapılır. Derişimi bilinen ve diğer çözeltileri hazırlarken kullanılan çözeltilere stok çözelti denir. Stok çözeltilerden seyreltme yöntemiyle daha düşük derişimli çözeltiler elde edilir.

Örnek: Çözücü Buharlaştırma ile Derişim Hesabı

4 g NaOH katısı ile hazırlanan 200 mL çözeltiden çökme olmaksızın 100 mL su buharlaştırılıyor. Oluşan yeni çözeltinin molar derişimi kaçtır? (H: 1, O: 16, Na: 23 g/mol)

NaOH'nin mol kütlesi: 23+16+1 = 40 g/mol

Mol sayısı: n = m/M_A = 4/40 = 0,1 mol (çökme olmadığından bu değer değişmez)

Yeni hacim: V₂ = 200−100 = 100 mL = 0,1 L

Yeni molarite: M = n/V = 0,1/0,1 = 1 mol/L

(Bu soru aynı zamanda M₁·V₁ = M₂·V₂ eşitliğinden de çözülebilir.)

Örnek: Su Ekleyerek Seyreltme

250 mL, 4 M NaOH çözeltisine oda sıcaklığında 150 mL saf su ilave ediliyor. Oluşan çözeltinin molar derişimi kaçtır?

M₁·V₁ = M₂·V₂

4 · 250 = M₂ · (250+150)

1000 = M₂ · 400

M₂ = 2,5 mol/L

Örnek: Konsantre Üründen Seyreltik Ürün Elde Etme

Bir temizlik firması, 0,1 M aktif madde içeren 1 L yüzey temizleyicisi yanında 10 M, 100 mL'lik konsantre ürün satmaktadır. Bu konsantre üründen kaç litre 0,1 M yüzey temizleyicisi elde edilir?

M₁·V₁ = M₂·V₂

10 · 0,1 L = 0,1 · V₂

1 = 0,1 · V₂

V₂ = 10 L

Bu örnek, konsantre ürünlerin neden daha az plastik ambalaj kullanımı sağladığını somutlaştırır: 100 mL'lik konsantre bir ürün, seyreltildiğinde 10 litrelik kullanıma hazır ürüne dönüşebilir.

Özet

• ppm (milyonda bir derişim), bir litre (veya 1 kg) çözeltide çözünen maddenin mg cinsinden kütlesidir; çok düşük derişimli çözeltiler (hava, maden suyu gibi) için molarite yerine tercih edilir.
• Bir çözeltiye çözücü eklendiğinde veya çözücü buharlaştırıldığında (çökme olmaksızın) çözünen maddenin mol sayısı sabit kalır (n₁=n₂); bu ilkeden M₁·V₁=M₂·V₂ seyreltme formülü türetilir.
• Stok çözeltiler, laboratuvarda ve endüstride (temizlik ürünleri gibi) derişik hâlde saklanıp kullanılmadan önce M₁·V₁=M₂·V₂ formülüyle istenen derişime seyreltilir; bu yöntem hem pratiklik hem de ambalaj/taşıma verimliliği sağlar.