1

Tamponlar, Asit-Bazlar,

ve Konsantrasyon türleri

Prof. Dr. Yeşim Özarda

2

Asitler ve bazlarGünlük hayatımızda yer alan bazı asit ve bazlar

3

Asitler ve Bazlar

Asitler proton vericisi (donör),

bazlar proton alıcısı (akseptör)

Sudaki çözeltilerine H + iyonu veren maddelere asit, OH- iyonu veren maddelere baz denir

4

İki proton verebilen asitler diprotik asit olarak tanımlanırlar. Örnek; okzalik asit

5

Konjuge asit ve baz

Bir baz bir asitin protonunukaybetmesiyle oluşuyorsabu baza konjuge baz denir

Bir asit bir bazın protonkazanmasıyla oluşuyorsa bu asite konjuge asit denir

6

Bir proton donörü ve ona uygun proton akseptörü, bir konjuge asit-baz çifti oluştururlar

7

Konjuge asit ve baz

Bir asit ne kadar zayıf ise konjuge baz o denli kuvvetli olur

Bir baz ne kadar kuvvetli ise konjuge asit o denli zayıf olur

8

•Çözeltilerde tamamen iyonlaşarak tüm protonlarını veren asitler ‘kuvvetli asit’

•Çözeltilerde kısmen iyonlaşarak protonlarının bir kısmını veren asitler ‘zayıf asit’

Asit ve Bazların kuvveti

9

Hidroklorik asit, sülfürik asit,nitrik asit gibi kuvvetli

asitler ile NaOH ve KOH gibi kuvvetli bazlar, seyreltik

sulu çözeltilerde‘tamamen iyonize’ olurlar

10

11

Bir çözeltinin pH’ı, çözeltideki H+ iyonları konsantrasyonunun eksi (-) logaritmasıdır.

pH, bir çözelti için bir karakteristiktir

pH

12

İyonizasyon/Disosiasyon sabiti (Ka)

13

Henderson – Hesselbach Denklemi

[HA] -log [H+] = - log Ka - log

[A-]

[A-]pH = p Ka + log

[HA]

[A-] -log [Ka] = - log [H+] - log [HA]

14pKa değeri küçük olan asit, kuvvetli olarak disosiye olur; kuvvetli asittir

15

25oC’de nötral bir çözeltinin pH’ı 7’dir (nötr)

•Bir çözeltinin pH’ı 7’den küçükse asidiktir

•Bir çözeltinin pH’ı 7’den büyükse alkali veya baziktir

16

Zayıf asidin pKa değerine

eşit pH’da, zayıf asit ve bunun

konjuge bazı eşit konsantrasyonlarda bulunur

•Daha düşük pH’larda asit

konsantrasyonu fazla

•Daha yüksek pH’larda ise

asidin konjuge bazının

konsantrasyonu fazla

Zayıf asit ve bazlar, biyolojik sistemlerde bulunurlar; metabolizmada ve metabolizmanın düzenlenmesinde önemli rol oynarlar

17

Nötralizasyon reaksiyonu Asitler bazlar ile reaksiyona girdiği zaman

suyu ve su içinde çözünmüş iyonik bir bileşik (tuz) meydana getirirler

HCl + NaOH H2O + NaClAsit Baz Su Tuz

18

Zayıf asitlerin pKa değerleri titrasyon grafiği çizilerek bulunabilir;

-Belirli volümdeki asit örneği, konsantrasyonu bilinen kuvvetli bir baz (genellikle NaOH) çözeltisi ile titre edilir

-NaOH, bir indikatör boya veya bir pH metre ile nötralizasyon sağlandığı anlaşılıncaya kadar, aside yavaş yavaş ilave edilir

19

Asidin belirli bir volümüne belirli miktarlarda NaOH eklendikçe pH ölçümü yapılır, eklenen NaOH miktarlarına karşılık pH değerlerinin grafiği çizilir

20

Zayıf bir asit (proton donörü) ve

onun konjuge bazını (proton akseptörü)

eşit miktarlarda içeren karışımlar

tampon sistemi

[A-] = [HA] pH = p Ka

Tampon çözeltiler

21

Tamponlar, asit (H+) veya baz (OH) eklendiğinde pH değişikliklerine karşı koyma eğiliminde olan, çok az pH değişikliği gösteren sulu sistemlerdir

22

Bir tampon sisteminin tamponlama özelliği, iki geri dönüşümlü (reversibl) reaksiyonun sonucudur

23

İnsan vücudundaki kan plazmasının pH değeri 7.4 (7.35-7.45) civarındadır. Bu değer 7.0 den aşağıya veya 7.8 den yukarı çıkarsa insan sağlığı için tehlikeli sonuçlar ortaya çıkabilir

Kan plazmasının temel tampon sistemi bikarbonat/karbonik asit sistemidir

24

25

pH, zayıf asit ile onun konjuge bazının bir karışımının tamponlama etkisi ve zayıf asidin pKa’sı arasındaki kantitatif ilişki, Henderson-Hasselbalch denklemi

-

konjuge

26

•Henderson-Hasselbalch denklemi, verilen bir pH aralığında proton donör ve proton akseptörünün molar oranlarından, herhangi bir asidin pKa değerini hesaplamak için;

Örnek; laktik asit konsantrasyonunun 0,010 M ve konjuge bazı (laktat) konsantrasyonunun 0,087 M olduğu laktat tamponunun pH’ı 4,80 ise laktik asidin pKa değeri?

27

28

•Henderson-Hasselbalch denklemi, herhangi bir pH’da proton donör ve proton akseptörün molar oranını hesaplamak için;

Örnek; asetik asidin pKa değeri 4,76 olduğuna göre asetik asit ve konjuge bazından (asetat) ve pH’ı 5,30 olan asetat tamponu hazırlamak için gerekli asetat ve asetik asidin molar konsantrasyon oranı?

29

30

Hem proton vericisi (donör), hem proton alıcısı (akseptör) olan maddelere amfoter maddeler denir

AMFOTER MADDELER

31

Amfolitler

Hem asitlerle, hem de bazlarla tuz oluşturabilen maddelere amfolitler veya amfoter elektrolitler denir

32

Amfolitler, amfolitin izoelektrik noktası denen bir pH ortamında, eşit sayıda negatif () ve pozitif (+) yük içerirler (H+A);

-İzoelektrik noktadan düşük pH ortamında (asit ortam), katyon (pozitif yüklü iyon; H+

2A) halinde bulunurlar

-İzoelektrik noktadan yüksek pH ortamında (bazik ortam) ise anyon (negatif yüklü iyon; A) halinde bulunurlar

33

Sulu çözeltide ortamın H+ iyonu konsantrasyonuna (pH’ına) göre renk değiştiren maddelerdir

İndikatörler, genellikle amfoter maddelerdir

İndikatörler

34

Bazik ortamda

Asit ortamda

35

Phenolphthalein

Methylorange

36

37

İndikatörün renk değiştirdiği noktaya dönüm noktası denir

38

Sulu çözeltilerin pH’ı, genellikle bir amfolit olan ve ortamın H+ iyonu konsantrasyonuna (pH) göre renk değiştiren indikatör boyalar yardımıyla ölçülebilir. Bu yöntemlere kolorimetrik yöntemler denir

39

pH metre denen aletlerde elektrottan çıkan sinyal,

şiddetlendirilir ve

pH’ı bilinen bir çözelti

tarafından oluşturulan sinyal ile karşılaştırılır

40

Sulu çözeltilerin pH’ı, elektrometrik yöntemler olarak adlandırılan, iki elektrot arasındaki potansiyel farkının bir galvanometre ile ölçülmesi esasına dayanan yöntemlerle daha hassas olarak ölçülebilir

41

42

ÇÖZELTİ

Çözücü (solvent) denen dağıtıcı faz ile bir veya birçok dağıtmış fazdan; çözünen (solut) kurulan sıvı örnek durum çözelti (solusyon) olarak tanımlanır

ÇÖZELTİ

43

Konsantrasyon

Bir çözeltinin konsantrasyonu, çözeltinin belirli bir volümü içinde çözünmüş olan madde (substrat) miktarıdır

44

Çözünen Madde Miktarına göre Çözeltiler;

1)Seyreltik (Dilüe) çözeltiler: çözünmüş madde miktarının az olduğu çözeltilerdir (konsantrasyonu düşük çözeltiler)

2)Derişik (Konsantre) çözeltiler: çözünmüş madde miktarının fazla olduğu çözeltilerdir (konsantrasyonu yüksek çözeltiler)

3)Doymuş (satüre) çözeltiler: çözünmüş madde miktarının maksimum olduğu çözeltilerdir

45

Çözeltilerin Seyreltilmesi

Konsantre bir çözeltiden dilüe bir çözelti hazırlanmasına seyreltme denir

1:10’luk seyreltme yapılırken konsantre çözeltiden 1 birim alınarak toplam hacim olan 10 birime tamamlanır

Seri seyreltmeler, içerisinde çözünen madde miktarının gittikçe azaldığı bir seri seyreltmelerdir

46

Çözelti konsantrasyonları

Kullanılan bazı ifadeler;

-Yüzde (%)

-Molarite (M)

-Molalite (m)

-Normalite (N)

47

%w/v (ağırlık/hacim)

%w/w (ağırlık/ağırlık)

%v/v (hacim/hacim)

Yüzdeler

48

% w/v konsantrasyon

%w/v , genellikle g/dL (g/100 mL)’ye karşılık gelir

Çözelti konsantrasyonu % 5 w/v; 5 gr çözünen 100 mL çözeltide

49

% w/w konsantrasyon

%w/w, genellikle g/g’a karşılık gelir.

Çözelti konsantrasyonu % 5 w/w; 5 gr çözünen 100 gr çözeltide

50

% v/v konsantrasyon

%v/v, genellikle mL/mL’ye karşılık gelir.

Hem çözücünün, hem de çözünenin sıvı olduğu çözeltileri ifade etmek için kullanılır. Çözelti konsantrasyonu % 70 v/v; 70 mL çözünen 100 mL çözeltide

51

1 L çözeltideki mol sayısıdır. Ölçüm birimi mol/L

5 M çözelti; çözeltinin 1 litresinde 5 mol çözünen bulunur

Molarite (M)

52

1000g çözeltideki mol sayısıdır.

1 molal çözelti;1000 gr çözücüde 1 mol çözünen bulunur

Klinik laboratuvarlarda kullanılan çözeltiler sulu çözeltiler olduğu için molalite ile molarite arasında bir fark yoktur

Molalite (m)

53

1 L çözeltideki ekivalan ağırlık sayısıdır. Ölçüm birimi Eq/L’dir.

2 N çözelti; çözeltinin 1 litresinde 2 Eq çözünen bulunur

Normalite (N)

54

Hem katı hem de sıvı halde iken, birbirine hidrojen köprüsü bağlarıyla bağlanma yeteneğindedir;

Su molekülleri, dipol karakterdedir

SU

55

Polar biyomoleküller su içerisinde rahatça çözünürler

Polar olmayan biyomoleküller su içerisinde zayıf çözünürler. Yağlar ve bunlara bağlı yapılar suda hem çözünmezler, hem de suyla etkileşimden kaçınırlar

SU

56

Suyun iyonizasyonuHidronyum ve hidroksil iyonlarına ayrışır;

Sulu çözeltilerde, saf suda olduğu gibi H+ ile OH konsantrasyonları eşit olduğunda, çözeltinin nötral pH’ da olduğu ifade edilir

Nötral pH’da H+ ile OH’nin konsantrasyonu birbirine eşit ve 10-7M’dır