TYT karışımlar konusu; saf maddelerden farklı olarak birden fazla tür içeren sistemleri sınıflandırmayı, çözünme olayını tanecikler arası etkileşimlerle açıklamayı, çözelti derişimini hesaplamayı ve karışımları uygun fiziksel yöntemle ayırmayı kapsar. Sorularda yalnız karışımın adı değil; tanecik boyutu, faz sayısı, yoğunluk, kaynama noktası, çözünürlük ve mıknatıslanma gibi ayırt edici özelliklerin hangi yöntemi gerektirdiği yorumlanır.
KARIŞIMLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ
Saf Madde ile Karışımın Farkı
İki ya da daha fazla saf maddenin kimyasal özelliklerini büyük ölçüde koruyarak bir araya gelmesiyle karışım oluşur. Karışımların bileşimi sabit değildir; belirli bir formülle gösterilmez, erime ve kaynama sıcaklıkları çoğunlukla sabit bir değer yerine aralık gösterebilir. Oluşurken ya da ayrılırken kimyasal tepkime zorunlu değildir. Bileşenleri uygun fiziksel yöntemlerle ayrılabilir.
BileşimBileşen oranları değişebilir.
GösterimTek bir kimyasal formülü yoktur.
ÖzellikBileşenler kendi kimliklerini korur.
AyırmaFiziksel özellik farklarından yararlanılır.
Örnek - 1
Bir madde örneği için aşağıdaki bilgiler veriliyor:
I. Farklı oranlarda hazırlanabiliyor.
II. Bileşenleri kendi kimyasal özelliklerini koruyor.
III. Belirli bir sıcaklıkta hâl değiştirirken sıcaklığı kesinlikle sabit kalıyor.
Buna göre bu örneğin karışım olduğuna kanıt sayılabilecek bilgiler hangileridir?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III
Değişken bileşim ve bileşenlerin kimliğini koruması karışımların ayırt edici özellikleridir. III, saf maddeler için karakteristik olabilen bir durumdur ve karışım kanıtı değildir.
Cevap: C
HOMOJEN VE HETEROJEN KARIŞIMLAR
Homojen Karışımlar: Çözeltiler
Her noktasında aynı özelliği gösteren, tek fazlı görünen karışımlara homojen karışım ya da çözelti denir. Çözeltide miktarı fazla olan ya da fiziksel hâli belirleyen bileşen genellikle çözücü, çözücü içinde molekül veya iyon düzeyinde dağılan bileşen çözünen olarak adlandırılır. Hava gaz–gaz, kolonya sıvı–sıvı, tuzlu su katı–sıvı, alaşımlar ise katı–katı çözeltilere örnektir.
Heterojen Karışım Türleri
Her noktasında aynı özelliği göstermeyen ve birden fazla faz içeren karışımlar heterojendir. Dağılan taneciklerin büyüklüğü ve bileşenlerin fiziksel hâli, heterojen karışımın adını belirler.
Tür
Dağılan ortam
Temel özellik
Örnek
Süspansiyon
Katı–sıvı
Tanecikler bekleyince çöker, süzme uygulanabilir.
Çamurlu su
Emülsiyon
Sıvı–sıvı
Birbiri içinde çözünmeyen sıvılar dağılır.
Yağ–su
Aerosol
Katı veya sıvı–gaz
Tanecikler gaz ortamında dağılır.
Duman, sis
Kolloit
Çeşitli
Tanecikler kolay çökmez; ışığı saçar.
Süt, jelatin
Dikkat
Bir karışım çıplak gözle tek fazlı görünse de kolloit olabilir. Işık demetinin karışım içinde görünür hâle gelmesi, taneciklerin ışığı saçtığını gösteren Tyndall etkisidir ve gerçek çözelti ile kolloidi ayırmada kullanılabilir.
Örnek - 2
K, L ve M karışımlarına ilişkin şu gözlemler yapılıyor:
• K bekletildiğinde katı tanecikler dibe çöküyor.
• L içinden geçirilen ışık demetinin yolu gözlenebiliyor, fakat tanecikler çökmüyor.
• M’nin her noktasından alınan örnek aynı bileşimi gösteriyor ve ışığın yolu gözlenmiyor.
Buna göre K, L ve M sırasıyla hangisidir?
A) Çözelti – kolloit – süspansiyon
B) Süspansiyon – kolloit – çözelti
C) Emülsiyon – çözelti – aerosol
D) Kolloit – süspansiyon – çözelti
E) Süspansiyon – emülsiyon – kolloit
Çöken katı tanecikli K süspansiyon, ışığı saçıp çökmeyen L kolloit, her noktası aynı ve ışığı saçmayan M çözeltidir.
Cevap: B
ÇÖZÜNME OLAYI VE ÇÖZELTİ TÜRLERİ
Tanecikler Arası Etkileşim ve “Benzer Benzeri Çözer”
Çözünmede çözücü tanecikleri çözünen taneciklerini çevreler ve kararlı bir dağılım oluşturur. Bunun gerçekleşebilmesi için çözücü–çözünen çekimlerinin, başlangıçtaki çözücü–çözücü ve çözünen–çözünen çekimlerini yeterince dengelemesi gerekir. Genel eğilim, polar maddelerin polar çözücülerde, apolar maddelerin apolar çözücülerde daha iyi çözünmesidir. İyonik katılar su gibi polar çözücülerde iyon–dipol etkileşimleriyle çözünebilir.
Çözünen tanecikleri ayrılırTanecikler arası çekim aşılır.
+
Çözücü tanecikleri aralanırYeni taneciklere yer açılır.
Polar H2O, apolar CCl4, iyonik NaCl ve apolar I2 maddeleri kullanılıyor. Buna göre aşağıdaki eşleştirmelerden hangisinde çözünmenin diğerlerine göre daha güçlü olması beklenir?
A) NaCl – CCl4
B) I2 – H2O
C) NaCl – H2O
D) H2O – CCl4
E) CCl4 – NaCl
İyonik NaCl, polar su içinde iyon–dipol çekimleriyle dağılabilir. Diğer seçenekler belirgin polar–apolar veya iyonik–apolar uyumsuzluğu içerir.
Cevap: C
Elektrolit ve Elektrolit Olmayan Çözeltiler
Suda çözündüğünde iyon oluşturan veya iyonlarına ayrılan maddelerin çözeltileri elektrik akımını iletir ve elektrolit olarak adlandırılır. Tuzlar, kuvvetli asitler ve kuvvetli bazlar buna örnektir. Şeker gibi moleküler hâlde dağılan maddeler iyon oluşturmadığından çözeltileri elektrolit değildir. Saf suyun iletkenliği çok düşüktür; çözeltinin iletkenliği yalnız çözünmüş madde miktarına değil, çözünmüş taneciklerin iyon olup olmamasına da bağlıdır.
Örnek - 4
Eşit derişimli KCl, C6H12O6 (glikoz) ve C2H5OH (etanol) sulu çözeltilerine ayrı ayrı özdeş iletkenlik düzenekleri bağlanıyor. Buna göre hangi çözeltilerde ampulün yanması beklenir?
A) Yalnız KCl
B) Yalnız glikoz
C) KCl ve glikoz
D) Glikoz ve etanol
E) Üçü de
KCl suda K+ ve Cl− iyonlarına ayrılır. Glikoz ve etanol moleküler hâlde çözündüğü için serbest iyon oluşturmaz.
Cevap: A
ÇÖZELTİ DERİŞİMİ
Kütlece Yüzde Derişim
Kütlece yüzde derişim, çözeltinin her 100 gramında kaç gram çözünen bulunduğunu gösterir. Çözelti kütlesi, çözünen ile çözücü kütlelerinin toplamıdır.
30 gram tuz ile 170 gram su kullanılarak hazırlanan çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaçtır?
A) 12
B) 15
C) 17,6
D) 20
E) 30
Çözelti kütlesi 30 + 170 = 200 gramdır. Kütlece yüzde 30/200 × 100 = %15 bulunur.
Cevap: B
Seyreltme, Buharlaştırma ve Çözelti Karıştırma
Çözeltiye yalnız çözücü eklenirse çözünen kütlesi değişmez, toplam çözelti kütlesi artar ve derişim azalır. Yalnız çözücü buharlaştırılırsa çözünen kütlesi korunurken toplam kütle azalır ve derişim artar. Aynı çözüneni içeren çözeltiler karıştırıldığında her çözeltinin çözünen kütlesi ayrı bulunup toplanır; son yüzde toplam çözünen kütlesinin toplam çözelti kütlesine oranıdır.
Örnek - 6
Kütlece %20’lik 300 gram tuz çözeltisinden su buharlaştırılarak kütlece %30’luk çözelti elde ediliyor. Buharlaştırılan su kaç gramdır?
A) 60
B) 80
C) 100
D) 120
E) 140
Başlangıçta 300 × 0,20 = 60 gram tuz vardır ve yalnız su buharlaştığı için bu miktar korunur. 60 gram tuz son çözeltinin %30’uysa son kütle 200 gramdır. 300 − 200 = 100 gram su uzaklaşmıştır.
Cevap: C
Örnek - 7
Kütlece %10’luk 200 gram X çözeltisi ile kütlece %30’luk 300 gram X çözeltisi karıştırılıyor. Tepkime ve kütle kaybı olmadığına göre son çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaçtır?
A) 18
B) 20
C) 22
D) 24
E) 25
Çözünen kütleleri 20 ve 90 gramdır. Toplam çözünen 110 gram, toplam çözelti 500 gram olduğundan derişim 110/500 × 100 = %22’dir.
Cevap: C
Hacimce Yüzde Derişim ve ppm
Sıvı–sıvı çözeltilerde hacimce yüzde, çözünen sıvının hacminin çözelti hacmine oranıdır. Çok seyreltik çözeltilerde ppm (milyonda bir kısım) kullanılır. Su gibi yoğunluğu yaklaşık 1 g/mL olan seyreltik çözeltilerde 1 ppm yaklaşık 1 mg/L olarak yorumlanabilir; yoğunluk veya toplam kütle farklı verildiğinde doğrudan tanıma dönülür.
80 mL etanol kullanılarak hacimce %20’lik 400 mL çözelti hazırlanıyor. Aynı çözelti hacimce %16’ya seyreltilirse son hacim kaç mL olur? Hacimlerin toplandığı kabul ediliyor.
A) 440
B) 480
C) 500
D) 520
E) 560
Seyreltmede etanol hacmi 80 mL kalır. 80/V × 100 = 16 olduğundan V = 500 mL bulunur.
Cevap: C
Örnek - 9
Kütlesi 2,0 kg olan bir su örneğinde 6 mg kirletici bulunduğuna göre kirleticinin derişimi kaç ppm’dir?
A) 0,3
B) 3
C) 6
D) 30
E) 300
2,0 kg = 2 000 000 mg’dır. ppm = 6/2 000 000 × 106 = 3 bulunur.
Cevap: B
ÇÖZÜNÜRLÜK VE DOYGUNLUK
Doymamış, Doymuş ve Aşırı Doymuş Çözeltiler
Belirli sıcaklık ve basınçta belirli miktar çözücüde çözünebilen en fazla madde miktarına çözünürlük denir. Bu sınırın altında çözünen içeren çözelti doymamış, sınırda olan doymuş çözeltidir. Uygun koşullarda çözünürlük sınırından daha fazla maddeyi geçici olarak çözmüş kararsız çözeltiler aşırı doymuştur. Katıların sudaki çözünürlüğü çoğunlukla sıcaklıkla artar; gazların çözünürlüğü ise sıcaklık arttıkça genellikle azalır, basınç arttıkça artar.
Dikkat
Derişim ile çözünürlük aynı kavram değildir. Derişim çözeltide gerçekten bulunan çözünen oranını, çözünürlük ise belirtilen koşullarda çözünebilecek en büyük miktarı ifade eder. Doymamış bir çözelti de yüksek derişimli olabilir; karşılaştırma ancak aynı madde ve aynı koşullarda anlamlıdır.
Örnek - 10
X katısının 40 °C’deki çözünürlüğü 100 gram suda 60 gram, 20 °C’deki çözünürlüğü 100 gram suda 25 gramdır. 40 °C’de 200 gram suyla hazırlanmış doymuş çözelti 20 °C’ye soğutuluyor. Suyun buharlaşmadığı kabul edilirse kaç gram X kristallenir?
A) 35
B) 50
C) 60
D) 70
E) 85
40 °C’de 200 gram suda 120 gram X çözünür. 20 °C’de aynı su miktarında en fazla 50 gram çözünmüş kalabilir. 120 − 50 = 70 gram kristallenir.
Cevap: D
ÇÖZELTİLERİN KOLİGATİF ÖZELLİKLERİ
Buhar Basıncı, Kaynama ve Donma Noktası
Uçucu olmayan bir çözünen, çözücü yüzeyindeki çözücü taneciklerinin oranını azaltır; bu nedenle çözeltinin buhar basıncı saf çözücününkinden düşük olur. Kaynamanın gerçekleşmesi için dış basınca ulaşmak daha yüksek sıcaklık gerektirir ve kaynama noktası yükselir. Sıvının düzenli katı yapı oluşturması zorlaştığından donma noktası düşer. Yarı geçirgen zardan çözücü geçişini durdurmak için gereken ozmotik basınç da çözeltideki tanecik derişimiyle ilişkilidir. Bu değişimlerin büyüklüğü, aynı çözücü ve koşullarda çözeltideki toplam çözünen tanecik sayısına bağlıdır.
Uçucu olmayan çözünen eklenirÇözücü yüzeyindeki tanecik oranı azalır.
Aynı sıcaklıkta saf su ile uçucu olmayan bir madde içeren sulu çözelti karşılaştırılıyor. Buna göre çözelti için;
I. Buhar basıncı daha düşüktür.
II. Normal kaynama noktası daha yüksektir.
III. Donma noktası daha yüksektir.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve II
D) II ve III
E) I, II ve III
Uçucu olmayan çözünen buhar basıncını düşürür, kaynama noktasını yükseltir ve donma noktasını düşürür. I ve II doğrudur, III yanlıştır.
Cevap: C
Örnek - 12
Aynı sıcaklıkta ve eşit miktarda su içeren kaplara sırasıyla 0,10 mol glikoz, 0,10 mol NaCl ve 0,10 mol CaCl2 tamamen çözünüyor. Maddelerin ideal olarak sırasıyla 1, 2 ve 3 tanecik oluşturduğu kabul edilirse çözeltilerin kaynama noktaları arasındaki ilişki hangisidir?
A) Glikoz > NaCl > CaCl2
B) CaCl2 > NaCl > glikoz
C) NaCl > glikoz > CaCl2
D) Üçü eşittir.
E) Glikoz = NaCl > CaCl2
Eşit çözücü miktarında toplam çözünen tanecik sayısı arttıkça kaynama noktası yükselir. CaCl2 en fazla, glikoz en az tanecik oluşturur.
Cevap: B
KARIŞIMLARI AYIRMA YÖNTEMLERİ
Tanecik Boyutu ve Yoğunluk Farkıyla Ayırma
Ayırma yönteminin seçimi karışımın adına değil, bileşenler arasındaki kullanılabilir fiziksel özellik farkına dayanır. İri katıları ayırmada eleme, katı–sıvı heterojen karışımlarda süzme kullanılabilir. Çöken katının üzerindeki sıvıyı aktarma dekantasyon, çok küçük taneciklerin çökelmesini hızlandırma santrifüjlemedir. Kolloit boyutundaki taneciklerle küçük iyon ve molekülleri yarı geçirgen zarla ayırmada diyaliz kullanılır. Birbiri içinde çözünmeyen sıvılar yoğunluk farkıyla ayırma hunisinde; yüzebilen katılar yüzdürmeyle ayrılabilir. Yoğunlukları farklı katıların hava akımında ayrılması savurmadır. Çözeltideki istenmeyen bir iyonun uygun karşı iyonla az çözünen katıya dönüştürülüp uzaklaştırılması ise çöktürmedir.
Özellik farkı
Uygun yöntemlerden bazıları
Örnek
Tanecik boyutu
Eleme, süzme, diyaliz
Kum–çakıl, kum–su, kanın atıklardan arındırılması
Yoğunluk
Dekantasyon, santrifüj, yüzdürme, savurma
Kan bileşenleri, cevher–gang, buğday–saman
Karışmayan sıvılar + yoğunluk
Ayırma hunisi
Yağ–su
Az çözünür bileşik oluşturma
Çöktürme
İstenmeyen iyonların sudan uzaklaştırılması
Örnek - 13
Kum, talaş ve suda çözünen tuzdan oluşan karışıma su ekleniyor. Bileşenleri ayrı ayrı elde etmek için aşağıdaki işlem sıralarından hangisi uygundur?
A) Süzme → mıknatıs → damıtma
B) Yüzdürme → süzme → buharlaştırma
C) Ayırma hunisi → eleme → özütleme
D) Kristallendirme → süzme → yüzdürme
E) Damıtma → santrifüj → eleme
Talaş sudan daha düşük yoğunluklu olduğundan yüzdürmeyle alınır. Kum çözünmez ve süzülür. Süzüntüdeki tuz, su buharlaştırılarak elde edilir.
Cevap: B
Örnek - 14
Birbiri içinde çözünmeyen X ve Y sıvılarının eşit kütleleri ayırma hunisine konuluyor. X’in yoğunluğu 0,80 g/mL, Y’nin yoğunluğu 1,20 g/mL’dir.
Buna göre;
I. X üst tabakada bulunur.
II. Musluk açıldığında önce Y alınır.
III. X’in hacmi Y’nin hacminden büyüktür.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
A) Yalnız I
B) I ve II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III
Yoğunluğu küçük X üstte, yoğunluğu büyük Y altta bulunur ve musluktan önce Y çıkar. Eşit kütlede V = m/d olduğundan yoğunluğu küçük X’in hacmi daha büyüktür.
Cevap: E
Mıknatıslanma, Erime Noktası ve Süblimleşme
Demir, nikel ve kobalt gibi mıknatıstan etkilenen maddeler, etkilenmeyen bileşenlerden mıknatısla ayrılabilir. Katıların erime noktası farkı yeterince büyükse kontrollü ısıtmayla bir bileşen eritilip diğerinden ayrılabilir. İyot ve naftalin gibi süblimleşebilen katılar, süblimleşmeyen katılarla karışımlarından ısıtma ve soğuk yüzeyde yeniden katılaştırma yoluyla ayrılabilir.
Örnek - 15
Demir tozu, iyot ve sofra tuzundan oluşan karışımın üç bileşenini de ayrı elde etmek için aşağıdaki işlem sıralarından hangisi en uygundur?
A) Mıknatıs → süblimleştirme
B) Süzme → ayırma hunisi
C) Süblimleştirme → kristallendirme
D) Mıknatıs → damıtma
E) Eleme → özütleme
Önce demir mıknatısla alınır. Kalan iyot süblimleşirken tuz katı hâlde kalır; böylece üç bileşen de ayrı elde edilir.
Cevap: A
Kaynama Noktası Farkıyla Ayırma
Bir çözeltiden yalnız katı çözüneni elde etmek amaçlanıyorsa buharlaştırma uygulanabilir. Hem çözücü hem çözünen sıvı bileşen ayrı elde edilecekse basit damıtma kullanılır. Kaynama noktaları birbirine yakın, birbiri içinde çözünen sıvıların ayrılmasında fraksiyon kolonu bulunan ayrımsal damıtma tercih edilir. Kolonda art arda buharlaşma–yoğuşma gerçekleşmesi ayrımı güçlendirir.
BuharlaştırmaÇözünen katı hedeflenir; çözücü toplanmaz.
Basit damıtmaUçucu sıvı yoğunlaştırılarak geri kazanılır.
Ayrımsal damıtmaBirbirine yakın kaynayan sıvılar ayrılır.
Yoğunlaşan ürünToplama kabındaki sıvıya destilat denir.
Örnek - 16
Aşağıdaki amaç–yöntem eşleştirmelerinden hangisi yanlıştır?
A) Tuzlu sudan yalnız tuzu elde etme – buharlaştırma
B) Tuzlu sudan saf suyu da elde etme – basit damıtma
C) Etanol–su karışımını daha etkili ayırma – ayrımsal damıtma
D) Yağ–su karışımını ayırma – ayrımsal damıtma
E) Ham petrolü bileşen gruplarına ayırma – ayrımsal damıtma
Yağ ile su birbiri içinde çözünmeyen sıvılardır; yoğunluk farkıyla ayırma hunisi kullanılır. Diğer eşleştirmeler amaçlarına uygundur.
Cevap: D
Çözünürlük Farkıyla Ayırma
Bir karışımdaki belirli bileşeni, onu daha iyi çözen başka bir çözücüye aktarma işlemine özütleme (ekstraksiyon) denir. Çaydan renk ve tat maddelerinin sıcak suya geçmesi günlük bir özütleme örneğidir. Katı karışımlarda sıcaklığa bağlı çözünürlük farkından yararlanılarak hedef maddenin sıcak çözücüde çözülüp soğutulduğunda kristal hâlinde ayrılması ayrımsal kristallendirmedir.
Örnek - 17
K ve L katılarının sudaki çözünürlükleri sıcaklık arttıkça artmaktadır; ancak K’nin çözünürlüğündeki artış L’ninkinden çok daha fazladır. Sıcak suda hazırlanmış K–L çözeltisi yavaşça soğutuluyor. Buna göre karışımın ayrılmasında temel olarak hangi yöntem ve özellik kullanılır?
A) Süzme – tanecik boyutu
B) Ayırma hunisi – yoğunluk
C) Ayrımsal kristallendirme – çözünürlüğün sıcaklıkla değişimi
D) Mıknatıs – manyetik özellik
E) Ayrımsal damıtma – kaynama noktası
Soğutma sırasında çözünürlüğü daha fazla azalan bileşen önce kristallenir. Bu, çözünürlüğün sıcaklıkla farklı değişimine dayanan ayrımsal kristallendirmedir.
Cevap: C
AYIRMA YÖNTEMİ SEÇME STRATEJİSİ
Karışım Türünden Fiziksel Özelliğe Geçiş
Bir ayırma sorusunda önce karışımın homojen mi heterojen mi olduğu belirlenir. Ardından hangi bileşenlerin geri kazanılacağına bakılır ve bileşenler arasındaki kullanılabilir özellik farkı seçilir. Aynı karışım farklı amaçlarla farklı işlemler gerektirebilir: Tuzlu sudan tuz istenirse buharlaştırma, saf su istenirse damıtma; çamurlu sudan yalnız berrak sıvı istenirse çöktürme–aktarma, katı da istenirse süzme uygun olabilir.
Karışımı tanıFaz sayısı ve bileşen hâlleri belirlenir.
→
Hedefi belirleHangi bileşenlerin geri kazanılacağı seçilir.
→
Özellik farkını bulBoyut, yoğunluk, kaynama, çözünürlük veya mıknatıslanma.
→
Yöntemi sıralaÇok bileşenli karışımda basamaklar düzenlenir.
Dikkat
Süzme, çözeltide molekül veya iyon düzeyinde dağılmış çözüneni ayıramaz. Tuzlu suyu filtre kâğıdından geçirmek tuzu tutmaz; süzme yalnız heterojen katı–sıvı karışımlarda tanecik boyutu yeterliyse etkilidir.
Örnek - 18
Demir tozu, kum, yemek tuzu ve sudan oluşan bir karışımın bütün bileşenleri ayrı kaplarda elde edilmek isteniyor. Buna göre aşağıdaki işlem sıralarından hangisi uygundur?
A) Mıknatıs → süzme → basit damıtma
B) Eleme → ayırma hunisi → buharlaştırma
C) Süzme → mıknatıs → ayrımsal damıtma
D) Mıknatıs → buharlaştırma → süzme
E) Santrifüj → özütleme → süblimleştirme
Demir önce mıknatısla alınır. Kum suda çözünmediği için süzülür. Süzüntüde tuzlu su kalır; basit damıtmayla su destilat olarak, tuz ise balonda ayrı elde edilir.
