Madde Ayırma Yöntemleri ve Asit-Bazlar

Maddeleri farklı fiziksel özellikleri sayesinde ayırabiliriz. Mıknatıslama demir, kobalt ve nikel gibi maddeleri ayırmakta kullanılır ancak alaşımları ayıramaz. Süblimleşme ise naftalin ve iyot gibi maddelerin katı halden doğrudan gaz haline geçmesiyle gerçekleşir. Alaşımları erime noktası farkı ile de ayırabiliriz.

Asitler, suda çözündüğünde H⁺ (hidrojen) veya H₃O⁺ (hidronyum) iyonu veren maddelerdir. Örneğin HCl (tuz ruhu), HNO₃ (kezzap), H₂SO₄ (zaç yağı) bilinen asitlerdir. Asitlerde her zaman sonda bulunan hidrojen iyonları verilir. CH₃COOH (asetik asit veya sirke asidi) ve HCOOH (formik asit veya karınca asidi) gibi organik asitler de vardır.

Bazlar ise suda çözündüğünde OH⁻ (hidroksit) iyonu veren maddelerdir. Örneğin NaOH (sud kostik), KOH (potas kostik), Ca(OH)₂ (sönmüş kireç) bilinen bazlardır. Yapısında OH içeren her madde baz değildir. Örneğin CH₃OH (metanol) ve C₆H₁₂O₆ (şeker) nötr maddelerdir.

Dikkat! NH₃ (amonyak) yapısında OH olmamasına rağmen su ile tepkimeye girdiğinde NH₄⁺ ve OH⁻ iyonları oluşturarak bazik özellik gösterir.

Asit-Baz Özellikleri ve İndikatörler

Asitlerde $H⁺$ > $OH⁻$ durumuyla karşılaşırız. Asitler turnusol kağıdını kırmızıya çevirirler ve ekşi tatlara sahiptirler (limon, sirke, meyve, yoğurt). Sulu çözeltileri elektriği iletir, aşındırıcı ve tahriş edici özellik gösterirler.

Bazlarda ise $OH⁻$ > $H⁺$ durumu vardır. Bazlar turnusol kağıdını maviye çevirirler ve acı tada sahiptirler (sabun, deterjan, diş macunu). Sulu çözeltileri elektriği iletir, aşındırıcı, tahriş edici ve ele kayganlık hissi verirler.

İndikatörler, bir maddenin asidik veya bazik olduğunu anlamamızı sağlayan zayıf asit-zayıf baz özelliği gösteren maddelerdir. Doğal indikatörler (mor lahana, ortanca çiçeği, maydanoz) ve yapay indikatörler (turnusol kağıdı, fenolftalein, metil oranj) olmak üzere ikiye ayrılırlar.

pH ölçeği 0-14 arasında değişir. pH < 7 asidik, pH = 7 nötr, pH > 7 bazik ortamı gösterir. Asidik ortamda $H⁺$ > 10⁻⁷, bazik ortamda $OH⁻$ > 10⁻⁷ değerindedir. Her zaman pH + pOH = 14 eşitliği geçerlidir.

İlginç bilgi: Ortanca çiçeğinin rengi, toprağın asitlik derecesine göre değişir. Asitli toprakta mavi, bazik toprakta pembe renk alır.

Oksitler

Oksitler, elementlerin oksijenle yaptığı bileşiklerdir. Metallerden elde edilen metal oksitler ve ametallerden elde edilen ametal oksitler olarak ikiye ayrılır.

Metal oksitler genellikle bazik oksitler olarak adlandırılır. Na₂O, Li₂O, CaO gibi bazik oksitler su ile tepkimeye girerek baz oluştururlar. Ancak ZnO, Al₂O₃, PbO gibi amfoter oksitler hem asit hem bazlarla tepkime verir. Bu oksitler asitlerle metal tuzu, bazlarla kompleks tuzlar oluşturur.

Ametal oksitler ise genellikle asit oksitler olarak adlandırılır. CO₂, SO₃, NO₂ gibi asit oksitler su ile tepkimeye girerek asit oluşturur. CO, NO, N₂O gibi bazı ametal oksitler ise su ile tepkime vermez ve nötr oksitler olarak adlandırılır.

Metaller asitlerle verdikleri tepkimelere göre sınıflandırılır. Aktif metaller (Na, K, Ca gibi) tüm asitlerle tepkime vererek tuz ve H₂ gazı oluşturur. Amfoter metaller (Al, Zn, Sn, Pb gibi) hem asitlerle hem de kuvvetli bazlarla tepkime verir.

Önemli! Metallerin aktivite sırası sınavlarda sık sorulan konulardandır: K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Au. Soldan sağa aktivite azalır.

Nötrleşme Tepkimeleri ve Karbonatlı Bileşikler

Soy metaller (Cu, Hg, Ag, Au) sadece kral suyu $HCl + HNO₃$ veya oksijenli asitlerle tepkime verir. Cu ve Ag gibi metaller derişik H₂SO₄ ile tepkime verdiğinde SO₂ gazı, HNO₃ ile tepkime verdiğinde ise NO gazı açığa çıkar.

Karbonatlı bileşikler (CaCO₃, Na₂CO₃, NaHCO₃) asitlerle tepkimeye girdiğinde CO₂ gazı ve tuz oluşur. Bu özellik karbonatlı bileşiklerin tanınmasında kullanılır.

Nötrleşme tepkimeleri, asit ve baz arasında gerçekleşir ve sonuçta tuz ve su oluşur. Örneğin HCl + NaOH → NaCl + H₂O. Bu tepkime ekzotermik olup ısı açığa çıkarır. Net iyon denklemi H⁺ + OH⁻ → H₂O şeklindedir. Asidin anyonu ile bazın katyonu birleşerek tuzu oluşturur.

Ancak her asit-baz tepkimesinde su oluşmaz. Örneğin NH₃(suda) + HCl(suda) → NH₄Cl(suda) tepkimesinde su oluşmadığı için bu tepkime asit-baz tepkimesidir ancak nötrleşme tepkimesi değildir.

Unutma! Nötrleşme tepkimeleri sonucunda oluşan çözeltinin pH değeri her zaman 7 olmayabilir. Kuvvetli asit-zayıf baz tepkimesinde asidik, zayıf asit-kuvvetli baz tepkimesinde bazik çözelti oluşur.

Nötrleşme Tepkimelerinin Nicel Analizi

Tam nötrleşme için asit ve baz tepkimeye aynı mol sayısında girmelidir: nH⁺ = nOH⁻. Tam nötrleşmede pH = 7 olur. Eğer CH⁺ > COH⁻ ise pH < 7 olup kısmi nötrleşme gerçekleşir.

Tesir değerliği, asitin suya verdiği H⁺ sayısı ya da bazın suya verdiği OH⁻ sayısıdır. HCl, HNO₃, CH₃COOH ve HCOOH gibi asitlerin tesir değerliği 1 iken H₂SO₄'ün tesir değerliği 2'dir. Benzer şekilde NaOH ve KOH gibi bazların tesir değerliği 1 iken Ca(OH)₂'nin tesir değerliği 2'dir.

Titrasyon, bir çözeltinin derişimini belirlemek için kullanılan analitik bir yöntemdir. Asidin üzerine baz eklendiğinde, dönüm noktasında (tam nötrleşme anında) pH değeri hızla artar. Bazın üzerine asit eklendiğinde ise dönüm noktasında pH değeri hızla düşer.

pH-hacim grafiklerinde, dönüm noktasında eğri dikleşir. Bu nokta, indikatörlerin renk değişimi ile tespit edilir. Farklı asit-baz çiftleri için dönüm noktasındaki pH değeri değişebilir.

Pratik bilgi: Titrasyonda yaygın olarak fenolftalein kullanılır çünkü asitli ortamda renksiz, bazik ortamda pembe renk alır. Böylece dönüm noktasını kolayca görebilirsiniz.