❄️ Donma Noktası Alçalması (Kriyoskopi)
Donma noktası alçalması, bir çözücüye uçucu olmayan bir çözünen eklendiğinde, çözeltinin donma noktasının, saf çözücünün donma noktasına göre düşmesi olayıdır. Bu, koligatif (sayısal) özelliklerden biridir, yani bu özellik çözünenin cinsine değil, sadece çözeltideki tanecik sayısına (molal konsantrasyonuna) bağlıdır.
🔬 Nasıl Gerçekleşir?
Saf bir çözücü, örneğin su, belirli bir sıcaklıkta (0°C) donar. Su molekülleri düzenli bir yapı (buz) oluşturmak üzere bir araya gelir. Ancak suya bir çözünen (örneğin tuz veya şeker) eklendiğinde, çözünen tanecikleri su molekülleri arasına girerek onların düzenli bir yapı oluşturmasını engeller. Bu nedenle, çözeltinin donabilmesi için sıcaklığın saf çözücünün donma noktasının altına düşürülmesi gerekir.
📐 Hesaplama Formülü
Donma noktası alçalması (\(\Delta T_d\)), aşağıdaki formülle hesaplanır:
\(\Delta T_d = K_d \cdot m \cdot i\)
- ✅ \(\Delta T_d\): Donma noktasındaki alçalma miktarı (°C)
- ✅ \(K_d\): Çözücünün molal donma noktası alçalma sabiti (Sabit bir değerdir, °C/m)
- ✅ \(m\): Çözeltinin molalitesi (mol/kg)
- ✅ \(i\): Van't Hoff faktörü (Çözünenin çözeltide oluşturduğu iyon veya molekül sayısı)
📊 Önemli Sabitler
Bazı yaygın çözücülerin molal donma noktası alçalma sabitleri (\(K_d\)):
- 💧 Su (H₂O): 1.86 °C/m
- 🧪 Asetik asit (CH₃COOH): 3.90 °C/m
- 🍶 Benzen (C₆H₆): 5.12 °C/m
- 🌫️ Kloroform (CHCl₃): 4.68 °C/m
🧪 Örnek Uygulama
Soru: 500 gram suda 58.5 gram NaCl (Sodyum klorür) çözülerek hazırlanan çözeltinin donma noktası kaç °C'dir? (NaCl: 58.5 g/mol, \(K_d\)(su) = 1.86 °C/m)
Çözüm:
- Mol Sayısı: \( n = \frac{58.5 \text{ g}}{58.5 \text{ g/mol}} = 1.0 \text{ mol} \)
- Molalite: \( m = \frac{1.0 \text{ mol}}{0.5 \text{ kg}} = 2.0 \text{ m} \)
- Van't Hoff Faktörü (i): NaCl suda Na⁺ ve Cl⁻ iyonlarına ayrıştığı için i = 2'dir.
- Donma Noktası Alçalması: \( \Delta T_d = K_d \cdot m \cdot i = 1.86 \cdot 2.0 \cdot 2 = 7.44 \text{ °C} \)
- Çözeltinin Donma Noktası: Saf su 0°C'de donduğuna göre, çözeltinin donma noktası \( 0 - 7.44 = -7.44 \text{ °C} \) olur.
🌍 Günlük Hayatta ve Endüstride Kullanım Alanları
- 🚗 Antifriz: Arabalarda radyatör suyuna eklenen etilen glikol, suyun donma noktasını düşürerek motorun soğuk havalarda donmasını engeller.
- 🧊 Buzlanmayı Önleme: Kışın yollara atılan tuz (NaCl veya CaCl₂), kar ve buzun erime noktasını düşürerek erimesini sağlar. Burada aslında "donma noktasını düşürme" prensibiyle çalışır.
- 🍦 Dondurma Yapımı: Dondurma karışımının etrafındaki buz-tuz karışımı, sıcaklığı 0°C'nin altına düşürerek dondurmanın donmasını sağlar.
- 🔬 Mol Kütlesi Tayini: Bilinmeyen bir maddenin mol kütlesi, donma noktası alçalması ölçülerek belirlenebilir. Bu yönteme kriyoskopi denir.
