Bir öğrenci laboratuvarda aynı molalitede dört farklı çözelti hazırlıyor ve donma noktalarını ölçüyor. Ölçüm sonuçlarına göre çözeltilerin Van't Hoff faktörleri şöyledir:
- Çözelti K: i = 1
- Çözelti L: i = 2
- Çözelti M: i = 3
- Çözelti N: i = 4
Buna göre hangi çözeltide bir formül birimi çözündüğünde en fazla tanecik oluşmaktadır?
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözmek için, Van't Hoff faktörü ($i$) kavramını ve çözeltilerin koligatif özelliklerini nasıl etkilediğini anlamamız gerekiyor. Hazırsanız, adım adım ilerleyelim:
Van't Hoff faktörü ($i$), bir çözeltideki çözünen maddenin, çözücü içinde kaç taneciğe ayrıştığını veya çözündüğünü gösteren bir sayıdır. Özellikle elektrolitler (iyonik bileşikler) su içinde iyonlarına ayrışarak birden fazla tanecik oluştururken, elektrolit olmayan maddeler (moleküler bileşikler) genellikle tek bir tanecik olarak kalır.
Matematiksel olarak, $i$ faktörü, çözeltideki gerçek tanecik mol sayısının, çözünen maddenin başlangıçtaki mol sayısına oranı olarak düşünülebilir. Yani, bir formül birimi çözündüğünde oluşan tanecik sayısıdır.
Donma noktası alçalması, kaynama noktası yükselmesi, ozmotik basınç gibi koligatif özellikler, çözeltideki çözünen taneciklerinin sayısına bağlıdır, türüne değil. Bu nedenle, bir çözeltide ne kadar çok tanecik varsa, donma noktası alçalması da o kadar fazla olur (aynı molalitede çözeltiler için).
Soruda verilen çözeltilerin molaliteleri aynı olduğu için, donma noktası alçalması en fazla olan çözelti, en yüksek Van't Hoff faktörüne ($i$) sahip olan çözelti olacaktır. Bu da bize, bir formül birimi çözündüğünde en fazla tanecik oluşturan çözeltiyi gösterecektir.
Bu çözeltideki madde, çözücü içinde neredeyse hiç ayrışmamaktadır. Yani, bir formül birimi çözündüğünde 1 tanecik oluşturur. Bu durum genellikle şeker (glikoz, sükroz) gibi moleküler bileşikler için geçerlidir.
Bu çözeltideki madde, çözücü içinde yaklaşık olarak 2 taneciğe ayrışmaktadır. Örneğin, sodyum klorür (NaCl) gibi bir tuz, suda $Na^+$ ve $Cl^-$ olmak üzere 2 iyon (tanecik) oluşturur.
Bu çözeltideki madde, çözücü içinde yaklaşık olarak 3 taneciğe ayrışmaktadır. Örneğin, kalsiyum klorür ($CaCl_2$) gibi bir tuz, suda $Ca^{2+}$ ve iki adet $Cl^-$ olmak üzere toplam 3 iyon (tanecik) oluşturur.
Bu çözeltideki madde, çözücü içinde yaklaşık olarak 4 taneciğe ayrışmaktadır. Örneğin, alüminyum klorür ($AlCl_3$) gibi bir tuz, suda $Al^{3+}$ ve üç adet $Cl^-$ olmak üzere toplam 4 iyon (tanecik) oluşturur.
Soru, "hangi çözeltide bir formül birimi çözündüğünde en fazla tanecik oluşmaktadır?" diye sormaktadır. Yukarıdaki yorumlarımızdan da anlaşılacağı gibi, Van't Hoff faktörü ($i$) ne kadar büyükse, bir formül birimi çözündüğünde oluşan tanecik sayısı da o kadar fazladır.
Verilen çözeltiler arasında en yüksek $i$ değerine sahip olan Çözelti N'dir ($i = 4$). Bu da demektir ki, Çözelti N'deki madde, bir formül birimi başına en fazla tanecik oluşturmaktadır.
Cevap D seçeneğidir.
