Seçici (Ayrımsal) çöktürme nedir Test 1

Bir analizde Cu²⁺ ve Zn²⁺ iyonlarını ayırmak isteyen bir kimya öğrencisi, çözeltiye H₂S gazı geçiriyor. Asitli ortamda CuS çökerken ZnS çökmemektedir. Bu durumun temel nedeni nedir? (K₍çç₎ değerleri: CuS = 6×10⁻³⁶, ZnS = 2×10⁻²⁵)

A) ZnS'nin çözünürlük çarpımı daha küçüktür
B) Asitli ortamda [S²⁻] konsantrasyonu düşüktür
C) Cu²⁺ iyonları asitli ortamda indirgenir
D) Zn²⁺ iyonları H₂S ile kompleks oluşturur

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruyu çözmek için, çözünürlük dengeleri ve asit-baz kimyası arasındaki ilişkiyi anlamamız gerekiyor. Adım adım ilerleyelim:

• 1. Çözünürlük Çarpımı ($K_{çç}$) ve Çökelme Koşulu:

  Bir tuzun çözeltide çökmesi için, iyonlarının konsantrasyonlarının çarpımının (iyon çarpımı, $Q_{çç}$) o tuzun çözünürlük çarpımı ($K_{çç}$) değerinden büyük olması gerekir ($Q_{çç} > K_{çç}$). $K_{çç}$ değeri ne kadar küçükse, tuz o kadar az çözünür ve çökmesi için o kadar az iyon konsantrasyonu yeterlidir.

• 2. Hidrojen Sülfür ($H_2S$) ve Sülfür İyonu ($S^{2-}$) Konsantrasyonu:

  Çözeltiye $H_2S$ gazı geçirilmesiyle, $Cu^{2+}$ ve $Zn^{2+}$ iyonları ile $S^{2-}$ iyonları birleşerek $CuS$ ve $ZnS$ katılarını oluşturabilirler. $H_2S$ suda zayıf bir asit gibi davranır ve aşağıdaki denge reaksiyonlarına göre $S^{2-}$ iyonları üretir:

  $H_2S(aq) \rightleftharpoons H^+(aq) + HS^-(aq)$

  $HS^-(aq) \rightleftharpoons H^+(aq) + S^{2-}(aq)$

  Bu iki dengeyi birleştirirsek:

  $H_2S(aq) \rightleftharpoons 2H^+(aq) + S^{2-}(aq)$

• 3. Asitli Ortamın Etkisi:

  Soru, çözeltinin asitli ortamda olduğunu belirtiyor. Asitli ortam demek, çözeltide yüksek miktarda $H^+$ iyonu bulunması demektir. Yukarıdaki denge reaksiyonuna göre, çözeltideki $H^+$ iyonu konsantrasyonunun artması (Le Chatelier Prensibi'ne göre), dengeyi sola, yani $H_2S$ oluşumu yönüne kaydırır. Bu durum, çözeltideki $S^{2-}$ iyonu konsantrasyonunun çok düşük seviyelere düşmesine neden olur.

• 4. $K_{çç}$ Değerlerinin Karşılaştırılması:

  Bize verilen $K_{çç}$ değerleri şunlardır:

  • $CuS = 6 \times 10^{-36}$
  • $ZnS = 2 \times 10^{-25}$

  $CuS$'nin $K_{çç}$ değeri, $ZnS$'ninkinden çok daha küçüktür ($10^{11}$ kat daha küçük!). Bu, $CuS$'nin $ZnS$'ye göre çok daha az çözünür olduğu anlamına gelir. Başka bir deyişle, $CuS$'nin çökmesi için çok daha düşük bir $S^{2-}$ konsantrasyonu yeterlidir.

• 5. Sonuç:

  Asitli ortamda, $H_2S$ dengesi nedeniyle $[S^{2-}]$ konsantrasyonu aşırı derecede düşüktür. Bu çok düşük $S^{2-}$ konsantrasyonu, $CuS$'nin (çok küçük $K_{çç}$ değerine sahip olduğu için) $K_{çç}$ değerini aşarak çökmesine neden olur. Ancak aynı düşük $S^{2-}$ konsantrasyonu, $ZnS$'nin (daha büyük $K_{çç}$ değerine sahip olduğu için) $K_{çç}$ değerini aşmaya yetmez ve bu nedenle $ZnS$ çökmez.

  Bu durumun temel nedeni, asitli ortamda $H_2S$ dengesinin sola kayması sonucu $[S^{2-}]$ konsantrasyonunun çok düşük olmasıdır. Bu düşük konsantrasyon sadece en az çözünür olan $CuS$'nin çökmesine izin verir.

Cevap B seçeneğidir.