Karışım

Kimyada karışım, kimyasal olarak bağlı olmayan iki veya daha fazla farklı kimyasal maddeden oluşan bir malzemedir. Karışım, özdeşliklerin korunduğu ve çözeltiler, süspansiyonlar ve kolloidler şeklinde karıştırılan iki veya daha fazla maddenin fiziksel birleşimidir. ⓘ

Karışımlar, elementler ve bileşikler gibi kimyasal maddelerin kimyasal bağ veya başka bir kimyasal değişiklik olmaksızın mekanik olarak harmanlanması veya karıştırılmasının bir ürünüdür, böylece her bir bileşen madde kendi kimyasal özelliklerini ve yapısını korur. Bileşenlerinde hiçbir kimyasal değişiklik olmamasına rağmen, bir karışımın erime noktası gibi fiziksel özellikleri bileşenlerininkinden farklı olabilir. Bazı karışımlar, fiziksel (mekanik veya termal) araçlar kullanılarak bileşenlerine ayrılabilir. Azeotroplar, bileşenlerini elde etmek için gereken ayırma işlemleri (fiziksel veya kimyasal işlemler veya hatta bunların bir karışımı) açısından genellikle önemli zorluklar teşkil eden bir karışım türüdür. ⓘ

Karışımlar, homojen ve heterojen olmak üzere ikiye ayrılır. ⓘ

Karışımların türleri (pembe=homojen, sarı=heterojen)

Karışım	katı	sıvı	gaz ⓘ
katıda	alaşım, tunç gibi	sünger gibi	ponza, sert köpüğü gibi
	granit gibi
	çakıl gibi
sıvıda	çözelti
	süspansiyon, çamur	emülsiyon, süt gibi	köpük
gazda	aerosol		gaz karışımı
	duman, toz	sis

Karışımların özellikleri

Tüm karışımlar mekanik yollarla (örneğin saflaştırma, damıtma, elektroliz, kromatografi, ısı, filtrasyon, yerçekimsel ayıklama, santrifüjleme) ayrılabilir olarak nitelendirilebilir. Karışımlar kimyasal bileşiklerden aşağıdaki şekillerde farklılık gösterir:

• bir karışımdaki maddeler filtrasyon, dondurma ve damıtma gibi fiziksel yöntemler kullanılarak ayrıştırılabilir;
• Bir karışım oluştuğunda çok az enerji değişimi olur ya da hiç olmaz (bkz. Karışım Entalpisi);
• Bir karışımdaki maddeler ayrı özelliklerini korur.

Kum ve su örneğinde, iki maddeden hiçbiri karıştırıldıklarında herhangi bir şekilde değişmemiştir. Kum suyun içinde olmasına rağmen, suyun dışındayken sahip olduğu özellikleri korumaya devam eder;

• Karışımlar değişken bileşimlere sahipken, bileşiklerin sabit, kesin bir formülü vardır;
• Karıştırıldıklarında, tek tek maddeler bir karışımdaki özelliklerini korurken, bir bileşik oluştururlarsa özellikleri değişebilir. ⓘ

Aşağıdaki tablo, üç karışım "ailesinin" tüm olası faz kombinasyonları için temel özellikleri ve örnekleri göstermektedir:

Karışımlar Tablosu ⓘ

Dispersiyon ortamı (karışım fazı)	Çözünmüş veya dağılmış faz	Çözüm	Kolloid	Süspansiyon (kaba dağılım)
Gaz	Gaz	Gaz karışımı: hava (nitrojen içinde oksijen ve diğer gazlar)	Hiçbiri	Hiçbiri
	Sıvı	Hiçbiri	Sıvı aerosol: sis, buğu, buhar, saç spreyleri	Sprey
	Katı	Hiçbiri	Katı aerosol: duman, buz bulutu, hava partikülleri	Toz
Sıvı	Gaz	Çözüm: sudaki oksijen	Sıvı köpük: krem şanti, tıraş kremi	Deniz köpüğü, bira kafası
	Sıvı	Çözüm: alkollü i̇çecekler	Emülsiyon: süt, mayonez, el kremi	Vinaigrette
	Katı	Çözüm: suda şeker	Sıvı sol: pigmentli mürekkep, kan	Süspansiyon: çamur (suda asılı toprak parçacıkları), suda asılı tebeşir tozu
Katı	Gaz	Çözüm: metallerdeki̇ hi̇drojen	Katı köpük: aerojel, strafor, pomza	Köpük: kuru sünger
	Sıvı	Çözüm: amalgam (altın içinde cıva), parafin mumu içinde hekzan	Jel: agar, jelatin, silikajel, opal	Islak sünger
	Katı	Çözüm: alaşımlar, plastiklerde plastikleştiriciler	Katı sol: kızılcık camı	Kil, silt, kum, çakıl, granit

Homojen ve heterojen karışımlar

Karışımlar homojen ya da heterojen olabilir: suda tuz gibi bileşenlerin homojen olarak dağıldığı karışımlara homojen, suda kum gibi bileşenleri birbirinden net bir şekilde ayrılan karışımlara ise heterojen karışım denir. ⓘ

Ayrıca homojen karışım için "üniform karışım", heterojen karışım için ise "üniform olmayan karışım" terimleri kullanılmaktadır. Bu terimler, homojen bir karışımın tek tip bir görünüme veya tek bir görünür faza sahip olduğu fikrinden türetilmiştir, çünkü parçacıklar eşit olarak dağılmıştır. Ancak, heterojen bir karışım tek tip olmayan bir bileşime sahiptir ve bileşen maddeleri birbirinden kolayca ayırt edilebilir (genellikle, ancak her zaman değil, farklı fazlarda). ⓘ

Tuz ve şeker gibi bazı katı maddeler suda çözünerek çözelti adı verilen ve içinde hem çözünen (çözünmüş madde) hem de çözücü (çözünme ortamı) bulunan özel bir homojen karışım türü oluşturur. Hava da bir çözelti örneğidir: içinde oksijen ve daha az miktarda diğer gaz halindeki çözünen maddelerin çözündüğü homojen bir gaz halindeki nitrojen çözücü karışımıdır. Karışımlar ne madde sayısı ne de bu maddelerin miktarları bakımından sınırlı değildir, ancak homojen bir karışımda çözünen-çözücü oranı, karışım ayrışıp heterojen hale gelmeden önce yalnızca belirli bir noktaya ulaşabilir. ⓘ

Homojen bir karışım, kendisini oluşturan maddelerin her yere eşit dağılmasıyla karakterize edilir; maddeler karışımın her yerinde eşit oranda bulunur. Başka bir deyişle, homojen bir karışım, karışımın neresinden örnek alınırsa alınsın aynı olacaktır. Örneğin, bir katı-sıvı çözeltisi eşit hacimde iki yarıya bölünürse, yarılar hem sıvı ortamdan hem de çözünmüş katıdan (çözücü ve çözünen) eşit miktarlarda içerecektir. ⓘ

Fiziksel kimya ve malzeme biliminde "homojen" daha dar anlamda tek bir fazda bulunan madde ve karışımları tanımlar. ⓘ

Homojen karışımlar, heterojen karışımlar, bileşikler ve elementler arasındaki farkları mikroskobik düzeyde gösteren bir diyagram ⓘ

Çözüm

Çözelti, çözünenin çözücüye oranının çözelti boyunca aynı kaldığı ve birden fazla kaynakla homojenize edilse bile parçacıkların çıplak gözle görülemediği özel bir homojen karışım türüdür. Çözeltilerde, çözünen maddeler herhangi bir süre sonra çökelmez ve filtre veya santrifüj gibi fiziksel yöntemlerle uzaklaştırılamazlar. Homojen bir karışım olarak çözeltinin tek bir fazı (katı, sıvı veya gaz) vardır, ancak çözünen madde ve çözücünün fazı başlangıçta farklı olabilir (örneğin tuzlu su). ⓘ

Gazlar

Gazlar, atomları veya molekülleri arasında açık ara en büyük boşluğu (ve dolayısıyla en zayıf moleküller arası kuvvetleri) sergiler; moleküller arası etkileşimler sıvılar ve katılardakilere kıyasla çok küçük olduğundan, seyreltik gazlar birbirleriyle çok kolay çözeltiler oluşturur. Hava buna bir örnektir: azot (ana bileşeni) içinde çözünmüş oksijen ve diğer gazlardan oluşan bir gaz çözeltisi olarak daha spesifik bir şekilde tanımlanabilir. ⓘ

Karışım türleri arasında ayrım yapma

Homojen ve heterojen karışımlar arasında bir ayrım yapmak, örneklemenin ölçeği ile ilgili bir meseledir. Yeterince kaba bir ölçekte, tüm makalenin bir "örnek" olarak sayılmasına izin verilirse, herhangi bir karışımın homojen olduğu söylenebilir. Yeterince ince bir ölçekte, herhangi bir karışımın heterojen olduğu söylenebilir, çünkü bir örnek tek bir molekül kadar küçük olabilir. Pratik açıdan, karışımın ilgilenilen özelliği, kullanılan inceleme için hangi örneğin alındığına bakılmaksızın aynıysa, karışım homojendir. ⓘ

Gy'nin örnekleme teorisi, bir parçacığın heterojenliğini nicel olarak şu şekilde tanımlar:

$h_{i}={\frac {(c_{i}-c_{\text{batch}})m_{i}}{c_{\text{batch}}m_{\text{aver}}}},$ ⓘ

burada $h_{i}$, $c_{i}$, $c_{\text{batch}}$, $m_{i}$ve $m_{\text{aver}}$ sırasıyla şunlardır: heterojenlik $i$popülasyonun üçüncü parçacığı, ilgilenilen özelliğin kütle konsantrasyonu $i$popülasyonun üçüncü parçacığı, popülasyondaki ilgilenilen özelliğin kütle konsantrasyonu, popülasyondaki $i$inci parçacık ve popülasyondaki bir parçacığın ortalama kütlesi. ⓘ

Parçacıkların heterojen karışımlarının örneklenmesi sırasında, örnekleme hatasının varyansı genellikle sıfır değildir. ⓘ

Pierre Gy, Poisson örnekleme modelinden, bir örnekteki kütle konsantrasyonundaki örnekleme hatasının varyansı için aşağıdaki formülü türetmiştir:

$V={\frac {1}{(\sum _{i=1}^{N}q_{i}m_{i})^{2}}}\sum _{i=1}^{N}q_{i}(1-q_{i})m_{i}^{2}\left(a_{i}-{\frac {\sum _{j=1}^{N}q_{j}a_{j}m_{j}}{\sum _{j=1}^{N}q_{j}m_{j}}}\right)^{2},$ ⓘ

Burada V örnekleme hatasının varyansı, N popülasyondaki partikül sayısı (örnek alınmadan önce), q i popülasyondaki i. partikülü örneğe dahil etme olasılığı (yani i. partikülün birinci dereceden dahil etme olasılığı), m i popülasyondaki i. partikülün kütlesi ve a i popülasyondaki i. partikülde ilgilenilen özelliğin kütle konsantrasyonudur. ⓘ

Örnekleme hatasının varyansı için yukarıdaki denklem, bir örnekteki kütle konsantrasyonunun doğrusallaştırılmasına dayanan bir yaklaşımdır. ⓘ

Gy teorisinde doğru örnekleme, tüm parçacıkların örneğe dahil edilme olasılığının aynı olduğu bir örnekleme senaryosu olarak tanımlanır. Bu, q i'nin artık i'ye bağlı olmadığı ve bu nedenle q sembolü ile değiştirilebileceği anlamına gelir. Gy'nin örnekleme hatasının varyansı için denklemi şöyle olur:

$V={\frac {1-q}{qM_{\text{batch}}^{2}}}\sum _{i=1}^{N}m_{i}^{2}\left(a_{i}-a_{\text{batch}}\right)^{2},$ ⓘ

Burada a_batch, örneğin çekileceği popülasyondaki ilgilenilen özelliğin konsantrasyonu ve M_batch de örneğin çekileceği popülasyonun kütlesidir. ⓘ

Bir karışımın özellikleri

• Kimyasal madde
• Karıştırma (proses mühendisliği) ⓘ

Bileşik ve karışım arası farklar

• Bileşikler aynı cins moleküllerden, karışımlar ise farklı cins atom veya moleküllerden meydana gelir.
• Bileşikler kimyasal yollarla, karışımlar ise fiziksel yollarla birleştirilip-ayrıştırılabilir.
• Bileşikteki atomlar belirli kütle oranlarında birleşirlerken karışımlarda belirli bir oran yoktur.
• Bileşiklerin sabit bir öz kütleleri varken,karışımların öz kütleleri karışımdaki maddelerin birleşme oranlarına bağlı olarak değişir. ⓘ