Su denge sabiti (Ksu) nedir Test 1

Bir deneyde farklı sıcaklıklarda saf suyun pH değerleri ölçülmüş ve şu sonuçlar elde edilmiştir:
10°C'de pH = 7,27
25°C'de pH = 7,00
50°C'de pH = 6,63
Bu sonuçlara göre K_su değeri ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) Sıcaklık arttıkça K_su değeri azalır
B) K_su değeri sıcaklıktan bağımsızdır
C) Sıcaklık arttıkça K_su değeri artar
D) K_su değeri her sıcaklıkta 10^-14'tür

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, saf suyun farklı sıcaklıklardaki pH değerleri verilmiş ve bu değerlerden yola çıkarak suyun iyonlaşma sabiti olan $K_{su}$'nun sıcaklıkla nasıl değiştiğini bulmamız isteniyor. Adım adım ilerleyerek bu önemli kimya kavramını birlikte keşfedelim.

• 1. Adım: pH ve Hidrojen İyonu Derişimi ($[H^+]$) Arasındaki İlişkiyi Hatırlayalım.

  pH değeri, bir çözeltideki hidrojen iyonu derişiminin negatif logaritmasıdır. Yani, $pH = -log[H^+]$ formülü ile ifade edilir. Bu formülü kullanarak, verilen pH değerlerinden her sıcaklıkta $[H^+]$ derişimini hesaplayabiliriz. Tersine, $[H^+]$ derişimini bulmak için $10^{-pH}$ işlemini yaparız.

• 2. Adım: Her Sıcaklıkta Hidrojen İyonu Derişimini ($[H^+]$) Hesaplayalım.

  Verilen pH değerlerini kullanarak $[H^+]$ derişimlerini bulalım:

  • 10°C'de pH = 7,27 ise, $[H^+] = 10^{-7,27}$ M
  • 25°C'de pH = 7,00 ise, $[H^+] = 10^{-7,00}$ M
  • 50°C'de pH = 6,63 ise, $[H^+] = 10^{-6,63}$ M
• 3. Adım: Saf Su İçin $K_{su}$ Değerini Belirleyelim.

  Saf su, kendi kendine iyonlaşarak hidrojen iyonları ($H^+$ veya $H_3O^+$) ve hidroksit iyonları ($OH^-$) oluşturur. Bu denge tepkimesi $H_2O(l) \rightleftharpoons H^+(aq) + OH^-(aq)$ şeklindedir. Saf suda, $[H^+]$ derişimi ile $[OH^-]$ derişimi birbirine eşittir. Suyun iyonlaşma sabiti $K_{su}$ ise $[H^+][OH^-]$ çarpımına eşittir. Bu durumda, saf su için $K_{su} = [H^+] \times [H^+] = [H^+]^2$ olur.

• 4. Adım: Her Sıcaklıkta $K_{su}$ Değerini Hesaplayalım.

  Şimdi, her sıcaklık için hesapladığımız $[H^+]$ derişimlerini kullanarak $K_{su}$ değerlerini bulalım:

  • 10°C'de $K_{su} = (10^{-7,27})^2 = 10^{-14,54}$
  • 25°C'de $K_{su} = (10^{-7,00})^2 = 10^{-14,00}$
  • 50°C'de $K_{su} = (10^{-6,63})^2 = 10^{-13,26}$
• 5. Adım: $K_{su}$ Değerlerinin Sıcaklıkla Değişimini Yorumlayalım.

  Hesapladığımız $K_{su}$ değerlerini sıcaklıkla birlikte inceleyelim:

  • 10°C: $K_{su} = 10^{-14,54}$
  • 25°C: $K_{su} = 10^{-14,00}$
  • 50°C: $K_{su} = 10^{-13,26}$

  Gördüğümüz gibi, sıcaklık 10°C'den 50°C'ye arttıkça, $K_{su}$ değeri $10^{-14,54}$'ten $10^{-13,26}$'ya yükselmiştir. Üslü sayılarda, negatif üs mutlak değerce küçüldükçe sayının değeri büyür. Yani, $10^{-14,54} < 10^{-14,00} < 10^{-13,26}$'dır.

• 6. Adım: Sonucu Değerlendirelim.

  Elde ettiğimiz sonuçlar, sıcaklık arttıkça $K_{su}$ değerinin de arttığını açıkça göstermektedir. Bu durum, suyun iyonlaşma tepkimesinin ($H_2O(l) \rightleftharpoons H^+(aq) + OH^-(aq)$) endotermik (ısı alan) bir tepkime olduğunu doğrular. Le Chatelier ilkesine göre, endotermik bir tepkimede sıcaklık artışı dengeyi ürünler yönüne kaydırır ve bu da denge sabitinin (bu durumda $K_{su}$) artmasına neden olur.

Bu analizler sonucunda, sıcaklık arttıkça $K_{su}$ değerinin arttığı sonucuna varırız.

Cevap C seçeneğidir.