Soru:
Bir deneyde, bir miktar argon (Ar) gazı ile bir miktar nitrojen (N\(_2\)) gazı aynı sıcaklıkta karşılaştırılıyor. Argon gazının kaynama noktasının nitrojen gazından daha yüksek olduğu gözlemleniyor. Bu durumu, asal gazların fiziksel özelliklerini ve moleküller arası kuvvetleri düşünerek açıklayınız.
Çözüm:
💡 Kaynama noktası, bir sıvının buhar basıncının dış basınca eşit olduğu sıcaklıktır ve moleküller arası kuvvetlerin gücü ile doğrudan ilişkilidir.
- ➡️ 1. Adım: Moleküller arasında ne tür kuvvetler olduğunu belirleyelim.
- Nitrojen (N\(_2\)): Apolar bir moleküldür. Aralarındaki tek çekim kuvveti zayıf olan London Kuvvetleri (dağılma kuvvetleri)'dir.
- Argon (Ar): Tek atomlu ve apolar bir gazdır. Aralarındaki tek çekim kuvveti yine London Kuvvetleri'dir.
- ➡️ 2. Adım: London kuvvetlerinin büyüklüğü, molekülün veya atomun elektron bulutunun büyüklüğü/polarize olabilirliği ile artar.
- ➡️ 3. Adım: Argon atomunun kütlesi ve atom numarası (Proton: 18, Nötron: 22) nitrojen molekülünün (N\(_2\), toplam proton: 14) kinden daha büyüktür. Daha fazla proton, nötron ve elektrondan oluşan Argon'un elektron bulutu daha büyük ve daha kolay polarize olabilir.
- ➡️ 4. Adım: Daha kolay polarize olan elektron bulutu, daha güçlü geçici dipoller ve dolayısıyla daha güçlü London kuvvetleri oluşturur. Daha güçlü kuvvetleri koparmak için daha fazla enerji (daha yüksek sıcaklık) gerekir.
✅ Sonuç olarak, Argon atomları arasındaki London kuvvetleri, N\(_2\) molekülleri arasındakinden daha güçlüdür. Bu nedenle Argon'un kaynama noktası (-186 °C), Nitrojen'in kaynama noktasından (-196 °C) daha yüksektir.
