3. Karışımlar

Doğadaki maddelerin büyük bir kısmı saf madde değil, farklı maddelerin bir arada bulunduğu karışımlar halindedir. İki veya daha fazla maddenin, kendi kimyasal özelliklerini kaybetmeden (kimyasal bir bağ oluşturmadan) rastgele oranlarda bir araya gelmesiyle oluşan madde topluluğuna karışım denir.

Deniz suyu, hava, toprak, ayran, çorba, çay, limonata, çelik gibi birçok madde karışımdır.

Karışımların Genel Özellikleri

1. Saf madde değildirler.
2. Karışımı oluşturan maddeler kendi özelliklerini (tat, koku, renk vb.) kaybetmezler. Örneğin tuzlu suda hem suyun akıcılık özelliğini hem de tuzun tadını alabiliriz.
3. Karışımı oluşturan maddeler arasında belirli bir oran yoktur. İstenildiği kadar tuz ve su karıştırılabilir.
4. Fiziksel yollarla (süzme, buharlaştırma, damıtma, eleme vb.) kendilerini oluşturan maddelere ayrılabilirler.
5. Sembol veya formülleri yoktur.
6. Belirli erime, kaynama noktaları ve yoğunlukları yoktur. İçlerindeki maddelerin oranına göre bu özellikler değişir.

Karışımlar, dışarıdan bakıldığında nasıl göründüklerine göre Homojen Karışımlar ve Heterojen Karışımlar olmak üzere iki gruba ayrılır.

Homojen Karışımlar (Çözeltiler)

Her yerinde aynı özelliği gösteren, dışarıdan bakıldığında tek bir maddeymiş gibi görünen karışımlara homojen karışım denir. Homojen karışımlara genel olarak çözelti adı da verilir.

Tuzlu su, şekerli su, sirke, hava, gazoz ve alaşımlar (metal-metal karışımları; çelik, pirinç, tunç) homojen karışımlara örnektir.

Bir çözelti iki bileşenden oluşur: Çözücü ve Çözünen. * Çözücü: Genellikle miktarı fazla olan veya diğer maddeyi kendi içinde dağıtan maddedir. Sulu çözeltilerde su her zaman çözücüdür. * Çözünen: Çözücü içinde dağılan (gözden kaybolan) maddedir. Tuzlu suda su çözücü, tuz ise çözünendir.

Çözeltiler fiziksel hallerine göre katı-katı (çelik), sıvı-katı (şekerli su), sıvı-sıvı (kolonya), gaz-gaz (hava) veya sıvı-gaz (gazoz) şeklinde olabilirler.

Heterojen Karışımlar

Her yerinde aynı özelliği göstermeyen, dışarıdan bakıldığında birden fazla madde olduğu kolayca fark edilebilen karışımlara heterojen karışım denir. Karışımı oluşturan maddeler birbiri içinde eşit dağılmazlar.

Zeytinyağı-su karışımı, ayran, çorba, salata, toprak, kumlu su, sis, duman heterojen karışımlara örnektir. Not: Ayran ve süt dışarıdan tek madde gibi görünse de, bir süre bekletildiklerinde veya mikroskopla incelendiklerinde içindeki yağ damlacıklarının eşit dağılmadığı görülür, bu yüzden heterojendirler.

Çözünme ve Çözünme Hızına Etki Eden Faktörler

Bir maddenin (çözünenin), başka bir madde (çözücü) içinde gözle görülemeyecek kadar küçük taneciklere ayrılarak homojen şekilde dağılması olayına çözünme denir. Çözünme sırasında çözücü tanecikleri, çözünen taneciklerinin etrafını sararak onları birbirinden uzaklaştırır ve karışımın her tarafına eşit olarak yayar.

Günlük hayatta bir çözeltiyi hazırlarken (örneğin çaya şeker atarken) şekerin daha hızlı çözünmesini isteyebiliriz. Çözünme hızını artıran üç temel faktör vardır:

1. Sıcaklık: Çözücünün sıcaklığı arttıkça taneciklerin hareketliliği (kinetik enerjisi) artar. Bu sayede çözücü tanecikleri, çözünen taneciklerine daha hızlı ve daha güçlü çarparak onları daha kısa sürede dağıtır. Örnek: Sıcak çayda şeker, soğuk çaya göre daha hızlı çözünür.
2. Temas Yüzeyi (Tanecik Boyutu): Çözünen maddeyi ufalamak veya ezmek, onun çözücüyle temas edeceği yüzey alanını artırır. Bu durum, çözücünün daha çok noktadan etki etmesini sağlar. Örnek: Toz şeker, küp şekere göre; pudra şekeri de toz şekere göre suda daha hızlı çözünür.
3. Karıştırma / Sallama: Çözeltiyi kaşıkla karıştırmak veya kabı sallamak, çözücü ve çözünen taneciklerinin birbirine daha fazla temas etmesini ve çözünen taneciklerin sıvı içinde daha hızlı dağılmasını sağlar. Örnek: Çaya atılan şekeri kaşıkla karıştırdığımızda çözünme süresi kısalır.

Dikkat: Bu faktörler sadece çözünme hızını artırır. Çözünebilecek madde miktarını (kapasiteyi) değiştiren tek faktör, katılar ve sıvılar için genellikle sıcaklıktır. Karıştırmak ya da ufalamak, ne kadar şeker çözüneceğini değil, sadece ne kadar sürede çözüneceğini değiştirir.

Çözeltilerin (Homojen Karışımların) Derinlemesine İncelenmesi

Çözeltiler sadece katı-sıvı veya sıvı-sıvı olmak zorunda değildir. Doğada çok farklı çözelti türleri mevcuttur. Örneğin alaşımlar, metallerin eritilip birbirine karıştırılmasıyla oluşan katı-katı çözeltileridir. Altın yüzükler saf altından yapılmaz. Çünkü 24 ayar (saf) altın oldukça yumuşaktır ve kolayca çizilebilir veya ezilebilir. Bu nedenle altının içine bakır, gümüş, çinko gibi farklı metaller katılarak (alaşım yapılarak) daha sert ve kullanışlı hale getirilir. Böylece 22 ayar veya 18 ayar altın alaşımları elde edilir. Çelik de bir karışımdır; demir elementinin içine belirli bir oranda karbon elementi karıştırılarak elde edilir ve demirden çok daha sert, dayanıklı ve paslanmaya karşı dirençli olur.

Hava, yaşamımız için en önemli çözeltidir. %78 azot, %21 oksijen ve %1 oranında argon, karbondioksit gibi diğer gazlardan oluşan devasa bir gaz-gaz karışımıdır. Deniz suyu da içinde sadece sodyum klorür (sofra tuzu) barındırmaz; aynı zamanda magnezyum, kalsiyum, potasyum gibi birçok farklı mineralin çözünmüş halde bulunduğu muazzam bir karışımdır. Hatta okyanuslarda oksijen gazı da suda çözünmüş halde (sıvı-gaz çözeltisi) bulunur ve bu sayede balıklar solungaçlarıyla bu çözünmüş oksijeni kullanarak hayatta kalırlar.

Heterojen Karışımlar ve Süspansiyon, Emülsiyon, Aerosol Kavramları

Heterojen karışımlar kendi içlerinde fiziksel hallerine göre daha alt gruplara ayrılırlar. Bir katının sıvı içinde çözünmeden dağılmasıyla oluşan heterojen karışımlara süspansiyon denir. Ayran (yoğurt ve su), çamurlu su, tebeşir tozu ve su karışımı, Türk kahvesi birer süspansiyondur. Bu karışımlar bekletildiklerinde katı kısım dibe çöker. Bir sıvının başka bir sıvı içinde çözünmeden dağılmasıyla oluşan heterojen karışımlara ise emülsiyon denir. Zeytinyağı-su karışımı, benzin-su karışımı, mayonez birer emülsiyondur. Bir katı veya sıvının bir gaz içinde dağılmasıyla oluşan karışımlara da aerosol adı verilir. Sis (havada dağılmış su damlacıkları), duman (havada dağılmış kurum/kül parçacıkları), sprey deodorantlar aerosol örneğidir.

Çözünme hızını artırmak için endüstride de birçok teknik kullanılır. İlaç sanayisinde tabletlerin midede daha çabuk çözünmesi için etken maddeler mikronize edilir (tanecik boyutu çok küçültülür). Çamaşır veya bulaşık makinelerinin suyu ısıtarak yıkama yapmasının en temel sebebi de sıcaklığın artmasıyla deterjanın ve kirlerin daha hızlı ve çok çözünmesini, böylece daha etkili temizlik yapılmasını sağlamaktır.