Çözünürlük ve Etki Eden Faktörler

Beherde $100$ g su var. Kaşıkla potasyum nitrat ($\text{KNO}_3$) ekliyoruz; her kaşık $4$ g. İlk kaşıklar suda kayboluyor: tuz çözünüyor, tanecikleri suya dağılıyor.

Sekizinci kaşıktan sonra eklenen kristaller artık kaybolmuyor, dipte birikiyor. Sayaç $32$ g'da durdu: $20$ °C'de $100$ g su en çok $32$ g taşıyabiliyor. Suyun bir sınırı var.

Dipte $78$ g kristal varken bagetle karıştıralım. Suda dönen mor $\text{K}^+$ ve $\text{NO}_3^-$ iyonları çözünmüş tuzdur; dipteki kristal ise küçülmüyor. Karıştırmak yalnız çözünmeyi hızlandırır, sınırı değiştirmez.

Karıştırmayı sürdürüp ısıtıcıyı açalım. Termometre yükseldikçe dipteki kristaller küçülüyor; $60$ °C'de hepsi çözünüyor. Demek ki suyun taşıyabildiği tuz sıcaklıkla değişiyor.

Panoda yatay eksen sıcaklık, dikey eksen $100$ g sudaki çözünmüş kütle. Nokta $20$ °C'de $32$'ye çıkıp duruyor: $\text{KNO}_3$'ün $20$ °C'deki çözünürlüğü $32$ g / $100$ g su. Çözünürlük her madde için farklıdır.

Üç beherde de $20$ °C'de $100$ g su var. Soldakinde $20$ g çözünmüş, $12$ g daha alabilir: doymamış. Ortadakinde $32$ g çözünmüş, dipte katı var: doygun. Doygun çözeltiye eklenen tuz dipte kalır.

Ortadaki behere yakından bak: bir iyon kristale tutunurken başka bir iyon kristalden kopuyor. Çözünme ve çökelme aynı hızda sürdüğü için çözünmüş kütle hep $32$ g kalıyor. Buna dinamik denge denir.

Sağdaki beherde $50$ g çözünmüş, katı yok: sınırdan fazla tuz taşıyor, aşırı doygun. Bu kararsızdır. Bir kristal düşünce fazla $18$ g kristale tutunuyor; geriye $32$ g kalıyor, çözelti doygun oluyor.

$100$ g suda $110$ g $\text{KNO}_3$ var; $20$ °C'de $78$ g'ı dipte. Isıttıkça kristaller çözünüyor, nokta çözünürlük eğrisi boyunca çıkıyor: $40$ °C'de $64$ g, $60$ °C'de $110$ g. $\text{KNO}_3$'ün çözünmesi ısı alır (endotermik).

Eğri üzerindeki her nokta o sıcaklıkta doygun çözeltidir; eğrinin altı doymamış, üstü aşırı doygun bölgedir. $60$ °C'nin üstünde $110$ g'ın hepsi çözünür: nokta eğriden ayrılıp altında kalır, çözelti doymamış olur.

$60$ °C'deki doygun çözeltiyi buzlu suya alalım. Nokta eğri boyunca iniyor, dipte iğne kristaller büyüyor. Su değişmediği için çöken kütle iki çözünürlüğün farkı: $110 - 32 = 78$ g. Buna kristallendirme denir.

$40$ °C'de $100$ g suda $48$ g $\text{KNO}_3$ çözünmüş (sınır $64$ g). Su buharlaşıyor, tuz kalıyor: $75$ g suda çözelti doygun olur. Su $50$ g'a inince ancak $32$ g çözünür, $16$ g dipte kalır. Buna deriştirme denir.

İki açık gazoz: soldaki buzlu suda ($5$ °C), sağdaki ılık suda ($40$ °C). Ilık şişeden kabarcıklar hızla kaçıyor; soğuk şişede üç kat fazla $\text{CO}_2$ suda kalıyor. Gazların çözünmesi ısı verir: ısınınca çözünürlük azalır.

Suyun üstünde $\text{CO}_2$ var; $4$ tanecik suda. Pistona ağırlık konunca $\text{CO}_2$'nin basıncı $2$ atm olur, suya dört tanecik daha girer: $8$. Ağırlık kalkınca fazlası kabarcık olup çıkar. Bu, Henry yasasıdır.

Çözünürlük, belirli sıcaklıkta $100$ g suda çözünebilen en fazla kütledir. Katıların çoğu ısınınca daha çok çözünür; gazlar soğukta ve yüksek kısmi basınçta. Karıştırmak ve toz hâli yalnız hızı artırır.