Kaynama noktası yükselmesi formülü (ΔTk = Kk . m . i)

Question

Bu formülü tam olarak ne zaman kullanmam gerektiğini karıştırıyorum. Özellikle "i" faktörünü (van't Hoff faktörü) hangi tür çözeltilerde kullanacağımı ve nasıl belirleyeceğimi anlamakta zorlanıyorum.

Answer 1

📈 Kaynama Noktası Yükselmesi

Bir çözücüye uçucu olmayan bir katı eklediğimizde, çözücünün kaynama noktasının yükseldiğini gözlemleriz. Bu olaya kaynama noktası yükselmesi denir ve bu durumu açıklamak için kullandığımız temel formül şudur:

ΔT_k = K_k . m . i

Şimdi bu formülü oluşturan her bir bileşeni detaylıca inceleyelim.

🧩 Formülün Bileşenleri

• ✅ ΔT_k: "Kaynama noktası değişimi" anlamına gelir. Saf çözücünün kaynama noktası ile çözeltinin kaynama noktası arasındaki farktır. Birimi genellikle °C'dir.
• ✅ K_k: "Molal kaynama noktası yükselme sabiti" veya "ebülyoskopi sabiti" olarak adlandırılır. Bu sabit, çözücünün bir özelliğidir ve her çözücü için farklıdır. Birimi °C/m veya °C.kg/mol'dür.
• ✅ m: Çözeltinin molalitesi'dir. Bir kilogram çözücüde çözünmüş maddenin mol sayısı olarak tanımlanır. Birimi mol/kg'dır.
• ✅ i: "Van't Hoff faktörü" olarak bilinir. Çözünen maddenin çözeltideki tanecik (iyon veya molekül) sayısını ifade eder.

🔍 Bileşenlerin Derinlemesine İncelenmesi

💧 K_k (Ebülyoskopi Sabiti)

Bu sabit, çözücünün doğasına bağlıdır ve deneysel olarak bulunur. Sadece çözücüyü tanımlar, çözünenle ilgisi yoktur.

• ➡️ Su için K_k = 0.52 °C/m
• ➡️ Benzen için K_k = 2.53 °C/m
• ➡️ Kloroform için K_k = 3.63 °C/m

⚖️ m (Molalite)

Molalite, sıcaklıkla değişmeyen bir derişim birimidir ve aşağıdaki formülle hesaplanır:

\( m = \frac{\text{Çözünen maddenin mol sayısı (n)}}{\text{Çözücünün kütlesi (kg)}} \)

🧪 i (Van't Hoff Faktörü)

Bu faktör, çözünen maddenin çözeltide iyonlarına ayrışıp ayrışmadığını dikkate alır.

• 🎯 İyonik bileşikler (NaCl, CaCl₂ gibi) suda iyonlarına ayrıştığı için i > 1 olur.
  • NaCl → Na⁺ + Cl^- (Toplam 2 iyon) → i = 2
  • CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl^- (Toplam 3 iyon) → i = 3
• 🎯 Kovalent moleküler bileşikler (şeker - C₁₂H₂₂O₁₁ gibi) suda moleküller halinde bulunduğu için i = 1 olur.

📝 Örnek Problem

Soru: 500 gram suda 58.5 gram NaCl (M_A = 58.5 g/mol) çözülerek hazırlanan çözeltinin kaynama noktası kaç °C'dir? (Su için K_k = 0.52 °C/m, saf suyun kaynama noktası 100°C'dir.)

Çözüm:

1. 📌 Mol sayısını (n) bul: n = 58.5 g / 58.5 g/mol = 1 mol
2. 📌 Molaliteyi (m) bul: m = 1 mol / 0.5 kg = 2 m
3. 📌 Van't Hoff faktörünü (i) belirle: NaCl → Na⁺ + Cl^- (2 iyon) → i = 2
4. 📌 ΔT_k'yı hesapla: ΔT_k = K_k . m . i = (0.52) . (2) . (2) = 2.08 °C
5. 📌 Çözeltinin kaynama noktasını bul: T_k = 100°C + 2.08°C = 102.08 °C

💡 Önemli Noktalar

• 🔬 Kaynama noktası yükselmesi, çözünenin cinsine değil, çözeltideki toplam tanecik sayısına bağlıdır. Buna koligatif özellik denir.
• ⚠️ Formül, sadece uçucu olmayan çözünenler için geçerlidir.
• 🎯 Çözelti seyreltik olduğunda en doğru sonuçlar elde edilir.
• 🧠 Bu formül, donma noktası alçalması formülü (ΔT_d = K_d . m . i) ile benzer mantığa sahiptir.