Çözünürlük, belirli sıcaklık ve basınçla belli bir miktar çözücüde çözünen madde miktarı olduğundan, çözünürlük değeri sıcaklık, basınç ve çözücü türüne bağlı olarak değişir.
Çözünürlük ve Çözünme Hızı
Çözünme hızı, birim zamanda çözünen madde miktarı olarak tanımlanır.
Çözünme hızı bir maddenin ne kadar çabuk çözündüğünün göstergesidir. Çözünme hızını parçacıkların temas yüzey alanı, karıştırma, çözeltide önceden çözünmüş maddenin miktarı ve sıcaklık etkilemektedir.
- Örneğin bir bardak soğuk suya birkaç tane kesme şeker atarak çözmeye çalışalım. Bir kaşıkla karıştırırsak daha kısa sürede çözündüğünü görürüz. Kesme şekerleri toz haline getirerek çözmeyi deneseydik yine çözünme süresi kısalırdı.
- Katı maddelerin çözünme hızına parçacıkların temas yüzeyinin önemli etkisi vardır. Eğer parçacıkların yüzey alanı artırılırsa, maddenin çözünme hızı da artar. Yani, toz halindeki bir maddeyi büyük parçacıklar halindeki bir maddeden daha çabuk çözebiliriz.
- Karıştırılarak çözülen bir madde daha kısa sürede çözünür. Çünkü karıştırma işlemi çözünmüş maddeyi çözelti içerisinde dağıtırken çözücünün de henüz çözünmemiş madde ile temasa girmesini sağlar. Böylece çözünme hızı artar.
- Suyun sıcaklığı artırılacak olsaydı şekerler suda yine daha çabuk çözünürdü. Bu da sıcaklığın artırılması ile katı ve sıvı maddelerin çözeltilerde çözünme hızının arttığını gösterir. Sıcaklığın artması katı ve sıvılarda çözünme hızını genellikle artırır.
- Çözünmenin başlangıcında, çözünme hızı göreceli olarak hızlıdır. Çözelti doyma noktasına yaklaştıkça çözünme daha yavaş olur. Yani, çözünme hızı düşer.
Bir çözeltinin karıştırılması ya da çözünen madde taneciklerinin büyüklüğü çözünürlük değerini etkileme” Bu durum sadece maddenin çözünme süresini yani çözünme olayının hızını etkiler
Sıcaklık
20 °C ta 100 gram suda şeker çözmeye çalışalım. En fazla 203,9 gram şeker çözebiliriz. Fakat sıcaklık artırıldığında su-yun daha fazla şekeri çözebildiğini görürüz. Sıcaklığı 80 °C a çıkardığımızda suda 362,1 gram şeker çözünebilir. Dikkat edilecek olursa çözücünün sıcaklığı artırıldıkça çözünebilecek madde miktarı da artmaktadır.
- Katı maddelerin suda çözünmesi genellikle ısı alan (endotermik) bir olay olduğu için katı maddelerin çözünürlüğü sıcaklığın artması ile artmaktadir. Yani katliam çözünürlüğü genellikle sıcaklık arttıkça artar.
- Fakat sıcaklık arttıkça çözünürlüğü azalan katılar da vardır. Örneğin soğuk suda, sıcak sudakinden daha fazla çözünebilen kalsiyum asetat tuzu suda çözünürken de dışarı ısı verir. Potasyum hidroksit ve sodyum hidroksit gibi hidroklorik ve nitrik asitlerin suda çözünmeleri ekzotermiktir. Bu olaylarda çözeltinin sıcaklığı artar.
Katıların sıvılardaki çözünürlüğünün ısı alan ve ısı veren olmasından günlük hayatta da yararlanılır. Isıtıcı ve soğutucu paketleri bunlara örnek verilebilir.
Gazların sıvılarda çözünmesi bir ısı veren olaydır. Çünkü bu olayda madde gaz halinden sulu çözelti haline geçmektedir. Örneğin bir kaptaki su ısıtıldığında, kaynama noktasından önce bazı hava kabarcıklarının oluştuğu gözlenir. Bu da suda çözünmüş havanın çözeltiyi terk ettiğini gösterir.
Buna göre şunu söyleyebiliriz; sıcaklığın artması ile sudaki gazların çözünürlüğü azalır. Örneğin oksijen gazının bir litre sudaki çözünürlüğü 25 °C ta 0,03 gram iken 50 °C ta 0,0041 grama düşmektedir. Görüldüğü gibi, sıcaklığın artması ile oksijenin çözünürlüğü azalmaktadır. Benzer şekilde gazlı içecekler sıcakken açıldığında hızlı bir gaz çıkışı gözlenir.
Çözünürlük – Sıcaklık Grafiği
Bir maddenin verilen çözücü içerisinde çözünürlüğünün sıcaklık ile değişimini gösteren trafiğe çözünürlük grafiği denir.
Genellikle çözücü olarak su kullanıldığı için, çözünürlük grafiği 100 gram suda çözünen maddenin 0 °C ile 100 °C arasında çözünmüş miktarının gram cinsinden ifadesi olarak verilir.
Bu grafik yardımı ile istenen sıcaklıkta verilen çözücü içerisinde ne kadar madde çözülebileceği veya verilen maddeyi çözmek için ne kadar çözücüye gerek duyulduğu hesaplanabilir. Ayrıca, sıcaklıktaki herhangi bir değişikliğin çözeltiyi ve çözünürlüğü nasıl etkilediği incelenebilir.
Aşağıdaki çözünürlük grafiği incelenecek olursa potasyum klorür, amonyum klorür, potasyum nitrat ve sodyum nitrat gibi tuzların çözünürlükleri sıcaklık ile belirgin bir şekilde artmaktadır. Bu gibi maddelerin çözünme olayları ısı alandır (endo-dermik). Fakat seryum sülfat tuzunun çözünürlüğü sıcaklık ile azalmaktadır. Dolayısı ile böyle tuzların çözünme olaylan ısı verendir (ekzotermik).
Diğer taraftan, hidrojen klorür, amonyak ve kükürt dioksit gibi gazların çözünürlükleri ise sıcaklık ile azalmaktadır. Ancak sodyum klorür gibi bazı maddelerin de çözünürlükleri sıcaklık ile pek fazla etkilenmemektedir.