Asitler ve Bazların Özellikleri

Kimyasal hesaplamalarda bir değeri yorumlarken önce referans noktasıyla karşılaştırırsın. Limon suyu ekşi, sabunlu su kaygan olduğu hâlde ikisi de aynı şekilde sınıflandırılmaz.

Tat (ekşi/acı), pH aralığı (0-7 / 7-14), elektrik iletkenliği, H+/OH- iyon derişimi, aşındırıcılık ve ele kayganlık hissi kıyaslama tablosu.

Bir bardağa limon suyu, saf su ve sabunlu su koyduğunu düşün. Kırmızı lahana suyu eklendiğinde renkler farklılaşır. Peki yalnızca renge bakarak hangi çözeltinin asit, hangisinin baz olduğunu nasıl anlarsın?

Asit ve bazların ayırt edici özellikleri

Sulu ortamda asitler, çözeltideki $H^+$ iyonu miktarını artırır. Bazlar ise $OH^-$ iyonu miktarını artırır. Bu iyonlar çıplak gözle görülmez, fakat ekşi tat, kayganlık ve indikatör renkleri gibi gözlenebilir sonuçlar oluşturur.

Su moleküllerinin çok küçük bir bölümü iyonlara ayrılabilir. TYT gösteriminde bu olay şöyle yazılır:

Bir asit suya eklendiğinde $H^+$ miktarı artar. Bir baz eklendiğinde $OH^-$ miktarı artar. Bu nedenle bir maddenin asit ya da baz oluşu, yalnızca tadına veya dokusuna bakılarak belirlenmez. Laboratuvarda indikatör veya pH ölçümü kullanılır.

pH ölçeğinde asitlik ve bazlık

pH, bir çözeltinin asitlik veya bazlık derecesini gösterir. TYT düzeyinde pH ölçeği genellikle 0 ile 14 arasında değerlendirilir.

• pH değeri 7’den küçükse çözelti asittir.
• pH değeri 7 ise çözelti nötrdür.
• pH değeri 7’den büyükse çözelti bazdır.

pH sayısı küçüldükçe asitlik artar. pH sayısı büyüdükçe bazlık artar. Örneğin pH değeri 2 olan çözelti, pH değeri 5 olan çözeltiden daha asidiktir.

İndikatörler renk değiştirerek haber verir

İndikatör, çözeltinin asit veya baz olduğunu renk değişimiyle gösteren maddedir. İndikatörün kendisi çözeltinin pH değerini doğrudan sayı olarak vermez. Önce renk gözlenir, sonra bu renk asitlik veya bazlıkla ilişkilendirilir.

• Mavi turnusol kâğıdı asit ortamda kırmızıya döner.
• Kırmızı turnusol kâğıdı baz ortamda maviye döner.
• Kırmızı lahana suyu asit ortamda kırmızı veya pembe, nötr ortamda mor, bazik ortamda mavi-yeşil tonlar verebilir.

Kırmızı lahana suyu bir doğal belirteçtir. Limon suyu gibi asidik bir çözelti pembe ton oluşturabilirken sabunlu su gibi bazik bir çözelti mavi-yeşil ton oluşturabilir. Bu gözlem sınıflandırma yapmayı sağlar, fakat kesin pH sayısı için pH metre gerekir.

pH değerine göre sınıflandırma

Verilen değeri yaz

Çözeltinin pH değeri 3 olarak verilmiştir. Nötr değerle karşılaştır

pH değeri 7’den küçüktür. Çözeltinin türünü belirle

pH değeri 7’den küçük olduğu için çözelti asidiktir.

İndikatör rengi ile pH değeri aynı bilgi değildir. Renk, asit veya baz sınıfını gösterir; pH ölçeği ise derecenin hangi yönde ve ne kadar değiştiğini ifade eder. Bir sonraki adımda bu iyonların oluşumunu daha yakından incelemek, renk değişiminin tanecik düzeyindeki nedenini açıklayacaktır.

• pH değeri 7’den küçük olan çözeltiler asidiktir. pH ölçeğinde 7 nötr noktadır ve 7’nin altındaki değerler artan asitliği gösterir.
• Aşağıdakilerden hangisi bazik bir çözeltinin özelliğidir? Bazik çözeltilerde OH⁻ iyonu miktarı artar. Diğer seçenekler asidik ortamla ilişkilidir.
• pH değeri 11 olan çözelti sınıflandırıldığında ___ özellik gösterir. 11 değeri 7’den büyük olduğu için çözelti bazik kabul edilir. pH yükseldikçe bazlık artar.

Kimyasal hesaplamalarda sayısal değeri doğru yorumlamak için birimi ve referans noktası önemlidir. Asitlikte bu referans, çözeltideki hidrojen iyonu miktarıdır.

Moleküllerin suda iyon oluşturması

Limon suyunun ekşi tadı, yalnızca moleküllerin varlığından değil, su içinde iyon oluşmasından kaynaklanır. Bir asit molekülü suya hidrojen iyonu verdiğinde çözeltideki $H^+$ miktarı artar. Bazlar ise suda $OH^-$ iyonlarının miktarını artırır.

Örneğin hidroklorik asit suda şu şekilde iyonlaşır:

Buradaki iyonlaşma, yüksüz bir asit molekülünün elektrik yüklü taneciklere ayrılmasıdır. Oluşan $H^+$ iyonları su molekülleriyle etkileşir. Daha ayrıntılı gösterimde hidrojen iyonu, suda çoğunlukla hidronyum iyonu olarak bulunur:

Baz örneği olan sodyum hidroksit ise suda iyonlarına ayrılır:

Bu nedenle asit ve bazın ayırt edilmesi, tanecik düzeyinde hangi iyonun arttığına bakılarak yapılabilir. Gözle görülen ekşilik veya kayganlık, bu iyonlaşmanın günlük hayattaki sonuçlarıdır.

Asetik asit, sirkede bulunan asittir. Suda tamamen iyonlaşmadığı için çözeltide hem asetik asit molekülleri hem de iyonlaşma sonucu oluşan tanecikler bulunur. TYT düzeyinde önemli olan nokta, asitliğin çözeltideki $H^+$ miktarıyla, bazlığın ise $OH^-$ miktarıyla ilişkilendirilmesidir.

pH değerinin anlamı

pH, çözeltinin asitlik derecesini ifade eder. Sayı küçüldükçe $H^+$ miktarı artar ve asitlik güçlenir. Sayı büyüdükçe $OH^-$ miktarı artar ve bazlık belirginleşir.

25 °C için TYT sorularında genellikle şu sınıflandırma kullanılır:

pH ölçeğinde bir birimlik değişim, hidrojen iyonu derişiminin 10 kat değişmesi demektir. Bu yüzden pH 3 olan çözelti, pH 4 olan çözeltiye göre 10 kat daha fazla $H^+$ içerir. pH 2 ile pH 5 arasındaki fark ise 3 basamak olduğundan $10^3$, yani 1000 kattır.

pH bağıntısı

• $\mathrm{pH}$: Çözeltinin asitlik derecesi (birimsiz)
• $[H^+]$: Hidrojen iyonu derişimi (mol/L)

Benzer bir soruda hidrojen iyonu derişimi $1.0\times10^{-5}$ mol/L olan çözeltinin pH değeri 5 olur. Bu çözelti de asidiktir, fakat pH 3 olan çözeltiye göre $H^+$ derişimi 100 kat daha azdır.

İndikatörlerle sınıflandırma

İndikatör, çözeltinin asidik veya bazik karakterine göre renk değiştiren maddedir. Turnusol kâğıdında asit mavi turnusolü kırmızıya, baz kırmızı turnusolü maviye dönüştürür. Nötr çözeltilerde belirgin bir renk değişimi gözlenmez.

Kırmızı lahana suyu da doğal bir indikatördür. Asidik ortamda kırmızıya veya pembeye, nötre yakın ortamda mor tonlarına, bazik ortamda mavi ve yeşil tonlarına kayabilir. Renk, doğrudan kesin pH sayısını vermez. Öncelikle ortamın asit mi baz mı olduğunu anlamaya yarar.

Bir indikatörün renk değiştirmesinin nedeni, indikatör moleküllerinin asidik ve bazik ortamda farklı iyonlaşma biçimlerine dönüşmesidir. Bu farklı taneciklerin ışığı soğurma biçimi değiştiği için gözümüze farklı renkler ulaşır.

Sirkeye kırmızı lahana suyu eklendiğinde renk pembeye yaklaşır. Karbonat çözeltisinde ise renk mavi-yeşil tarafa kayar. Böylece aynı maddeyi yalnızca tadına veya dokunmasına güvenmeden, güvenli bir kimyasal belirteçle sınıflandırabiliriz. Laboratuvarda bilinmeyen çözeltiler kesinlikle tadılmamalı ve çıplak elle temas ettirilmemelidir.

• pH değeri 7’den küçük olan çözeltiler asidik özellik gösterir. Asidik çözeltilerde [H^+] > [OH^-] olur ve pH değeri 7’den küçüktür.
• pH değeri 3 olan çözelti için hangisi doğrudur? pH 3 asidikliği gösterir. pH farkı 2 basamak olduğundan hidrojen iyonu derişimi $10^2$, yani 100 kat daha fazladır.
• Kırmızı lahana suyu, asit ve bazları ayırt etmek için kullanılan doğal bir ___. İndikatörler ortamın asitlik veya bazlık durumuna göre renk değiştirir. Kırmızı lahana suyu bu özelliği taşıyan doğal bir belirteçtir.

Bir çözeltinin asitliğini veya bazlığını anlamanın en pratik yolu, ortamın iyon dengesinin görünür bir işarete dönüşmesidir. Bu işaret, çoğu zaman bir renk değişimidir.

Renk değişiminin kimyasal nedeni

Bir indikatör, çözeltinin asidik veya bazik özelliğine göre renk değiştiren maddedir. Bu değişimin arkasında moleküler bir neden vardır. İndikatör molekülü, ortamdaki hidrojen iyonu ($H^+$) derişimine duyarlıdır. Ortam asidik olduğunda molekül proton alır ve farklı bir yapıya dönüşür. Bazik ortamda ise protonunu kaybederek tekrar başka bir yapıya geçer. Bu iki farklı yapı, ışığı farklı dalga boylarında soğurduğu için gözümüz farklı renkler görür.

Örneğin turnusol kağıdındaki renk verici madde, asidik ortamda kırmızı, bazik ortamda mavi renk gösterir. Bu dönüşüm, maddenin moleküler yapısındaki bir proton alışverişinden kaynaklanır.

pH aralığı ile indikatörün sınırı

İndikatörler, çözeltinin pH değerini tam olarak ölçmez. Her indikatörün renk değiştirdiği belirli bir pH aralığı vardır. Bu aralığın dışında indikatör ya tek bir renkte kalır ya da değişimi çok belirsiz olur. Bu nedenle bir indikatörün verdiği renk, yalnızca yaklaşık bir bölge bilgisi sağlar.

Bu tablo, renk değişiminin hangi pH bölgesinde bekleneceğini gösterir. Örneğin fenolftalein, pH 8,2’nin altında renksizdir. pH 8,2’yi geçtiğinde pembeleşmeye başlar. Bu demektir ki fenolftalein, pH 5 ile pH 7 arasındaki çözeltileri ayırt edemez. İkisi de renksiz görünür.

Renk değişimi mi, sayısal değer mi?

İndikatörün verdiği bilgi ile pH ölçeğinin verdiği bilgi arasında önemli bir fark vardır.

• pH, asitlik veya bazlığın sayısal olarak karşılaştırılmasını sağlar. pH 3, pH 5’ten daha asidiktir.
• Turnusol, asidik ya da bazik ortamı hızlı biçimde ayırt eder.
• Kırmızı lahana suyu, geniş bir renk aralığıyla yaklaşık sınıflandırma yapar.
• Bir indikatörün renk değiştirmemesi çözeltinin kesinlikle nötr olduğunu kanıtlamaz. İndikatörün değişim aralığının dışında kalınmış olabilir.

Örneğin mavi turnusol kağıdı kırmızıya dönerse çözeltinin asidik olduğu anlaşılır. Fakat çözeltinin pH değerinin 2 mi, 4 mü olduğu yalnızca bu gözlemle belirlenemez. Bu ayrım için sayısal ölçüm gerekir.

İyonların pH yönünü belirlemesi

Daha önce incelenen iyonlaşma bilgisini sınıflandırmaya bağlayalım. Suda hidrojen iyonu etkisi arttığında pH küçülür ve çözelti asidik kabul edilir. Hidroksit iyonu etkisi arttığında pH büyür ve çözelti bazik kabul edilir.

Bu ilişki sembolik olarak şöyle ifade edilir:

Buradaki köşeli parantez, hidrojen iyonu derişimini gösterir. Örneğin hidrojen iyonu derişimi arttığında logaritmanın sonucu büyür, başındaki eksi işareti nedeniyle pH azalır. Bu nedenle pH ile hidrojen iyonu derişimi aynı yönde değil, ters yönde değişir.

Bir örnekle pekiştirelim. Hidrojen iyonu derişimi $1.0 \times 10^{-3}$ M olan bir çözeltinin pH değeri:

Hidrojen iyonu derişimi $1.0 \times 10^{-5}$ M olan başka bir çözeltinin pH değeri ise:

İlk çözeltinin pH değeri daha küçüktür, yani daha asidiktir. İndikatörler bu farkı renk tonuyla yaklaşık olarak gösterebilir, fakat kesin değeri pH metre belirler.

Bir ölçüm sonucunu yorumlarken sayı ile birlikte birimini ve referans aralığını kullanırsın. pH değeri için referans, 0 ile 14 arasındaki asitlik-bazlık ölçeğidir.

Sayısal pH değerini sınıflandırma

pH < 7 asidik bölge (mide asidi, limon, sirke), pH = 7 nötr (saf su), pH > 7 bazik bölge (sabun, amonyak, lavabo açıcı) renk spektrumu.

Aşağıdaki değerleri karşılaştır:

pH değeri 7’den küçüldükçe asitlik artar. pH değeri 7’den büyüdükçe bazlık artar. Bu nedenle pH’sı 3 olan çözelti, pH’sı 5 olan çözeltiden daha asidiktir.

pH ölçeği doğrusal değildir. Bir pH birimi değiştiğinde hidrojen iyonu derişimi 10 kat değişir. Örneğin pH 3 olan çözeltideki hidrojen iyonu derişimi, pH 5 olan çözeltininkinden 100 kat fazladır.

Buradaki $[H^+]$, çözeltideki hidrojen iyonu derişimidir. pH küçüldükçe $[H^+]$ büyür ve asitlik güçlenir. Bazik çözeltilerde hidroksit iyonu, $OH^-$, daha belirgindir. Bu yüzden yalnızca sayıya bakarken yönü karıştırmamak gerekir.

İyonların pH değerini belirlemesi

Bir asit suda çözündüğünde çözeltideki $H^+$ miktarını artırır. Bir baz ise $OH^-$ iyonlarının miktarını artırır. Bu iyonlar çıplak ve uzun süre tek başına bulunmak yerine su molekülleriyle etkileşir. TYT düzeyinde sınıflandırma yapılırken temel ölçüt, çözeltide $H^+$ veya $OH^-$ iyonlarının baskın olmasıdır.…