Çözünürlük Dengesi ve Çözünürlük Çarpımı (Kçç)

Çözünürlük Dengesi Kavramı

NaCl suda çok çözünen bir tuz iken AgCl suda az çözünen bir tuzdur. AgCl tuzunun bir miktarı suya ilave edildiğinde bir süre sonra doymuş çözelti oluşur; bu çözeltide AgCl katısı ile Ag⁺ ve Cl⁻ iyonları denge hâlindedir. Dipteki AgCl katısı bir yandan çözünürken çözeltideki Ag⁺ ve Cl⁻ iyonları bir taraftan çökelir. Kurulan dengede birim zamanda çözünen ve çöken AgCl miktarları birbirine eşit olur; böylece doymuş çözeltide iyon derişimleri sabit kalır. Çözünme hızının çökelme hızına eşit olduğu bu duruma çözünürlük dengesi denir:

AgCl(k) ⇌(çözünme/çökelme)⇌ Ag⁺(suda) + Cl⁻(suda)

Çözünürlük Çarpımı (Kçç)

AgCl tuzunun çözünürlük denge bağıntısı Kçç = [Ag⁺][Cl⁻] şeklinde yazılır; bu bağıntıdaki Kçç'ye çözünürlük çarpımı (çözünürlük çarpımı sabiti) denir. Tepkimede yer alan saf AgCl katısının derişimi sabit olduğundan denge bağıntısında yer almaz. Çözünürlük çarpımı (Kçç) suda az çözünen tuzlar için kullanılır ve değeri yalnızca sıcaklıkla değişir. Kçç, doygun bir çözeltideki iyonların derişimleri çarpımıdır; iyonların katsayıları, iyon derişimleri üzerine üs olarak yazılır.

Bir katının Kçç ifadesinin yazılabilmesi için katının suda iyonlarına ayrışarak az çözünmesi gerekir. Suda az çözündüğü varsayılan XₐYᵦ tuzunun çözünürlük dengesi bağıntısı XₐYᵦ(k) ⇌ aXᵇ⁺(suda) + bYᵃ⁻(suda) şeklindeyken Kçç = [Xᵇ⁺]ᵃ[Yᵃ⁻]ᵇ olarak yazılır. Suda moleküler hâlde çözünen katıların (örneğin C₆H₁₂O₆ gibi şeker) çözünürlük çarpımı ifadesi yazılmaz — çünkü iyonlarına ayrışmazlar.

Molar Çözünürlük

1 litre doymuş çözeltide çözünen maddenin mol sayısına molar çözünürlük denir; birimi mol/L'dir ve hesaplamalarda "s" harfi ile gösterilir. XY₂ tuzu için çözünme denklemi ve denge sabiti kullanılarak çözünürlük ile Kçç arasındaki ilişki:

XY₂(k) ⇌ X²⁺(suda) + 2Y⁻(suda), denge derişimleri s, 2s olduğunda: Kçç = [X²⁺][Y⁻]² = (s)(2s)² = 4s³

Tuzun formülüne göre çözünürlük-Kçç ilişkisi genelleştirilebilir: XY tipi tuzlarda Kçç=s²; XY₂ tipinde Kçç=4s³; XY₃ tipinde Kçç=27s⁴; X₂Y₃ tipinde Kçç=108s⁵.

Bazı Tuzların 25°C'taki Kçç Değerleri (Örnekler)

Kaynakta verilen tablodan bazı değerler: AgCl (1,6×10⁻¹⁰), AgI (8,3×10⁻¹⁷), Ag₂SO₄ (1,4×10⁻⁵), BaCO₃ (8,1×10⁻⁹), BaSO₄ (1,1×10⁻¹⁰), CaCO₃ (8,7×10⁻⁹), CaF₂ (4,0×10⁻¹¹), Ca₃(PO₄)₂ (1,2×10⁻²⁶). Bu değerler tuzların suda ne kadar az çözündüğünü karşılaştırmak için kullanılabilir; ancak farklı formül tiplerindeki (XY, XY₂ vb.) tuzların Kçç değerlerini doğrudan karşılaştırmak yanıltıcı olabilir çünkü Kçç-s ilişkisi formül tipine göre değişir.

Özet

• Çözünürlük dengesi, suda az çözünen bir tuzun katısı ile çözeltideki iyonları arasında çözünme hızının çökelme hızına eşit olduğu dinamik dengedir; Kçç=[iyon1]üs[iyon2]üs bağıntısıyla ifade edilir ve yalnızca sıcaklıkla değişir.
• Molar çözünürlük (s), 1 L doymuş çözeltide çözünen madde miktarıdır (mol/L); XY tipi tuzda Kçç=s², XY₂ tipinde Kçç=4s³, XY₃ tipinde Kçç=27s⁴ şeklinde tuzun formülüne bağlı olarak hesaplanır.
• Kçç ifadesi yalnızca suda iyonlarına ayrışarak az çözünen katılar için yazılır; suda moleküler hâlde çözünen maddeler (şeker gibi) için Kçç ifadesi yazılmaz.