Ortak iyon KÇÇ yi değiştirir mi (Değiştirmez) Test 1

Mg(OH)₂ katısının çözünürlüğü pH=7 ortamda S₁, pH=10 ortamda S₂ olarak ölçülüyor. S₁ ve S₂ arasındaki ilişki nedir?

A) S₁ = S₂
B) S₁ > S₂
C) S₁ < S₂
D) S₁ = 2S₂

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, magnezyum hidroksit ($Mg(OH)_2$) katısının çözünürlüğünün farklı pH değerlerindeki değişimini inceleyeceğiz. Kimyasal denge ve Le Chatelier prensibini kullanarak bu durumu kolayca anlayabiliriz. Haydi adım adım ilerleyelim!

• 1. Mg(OH)2'nin Çözünme Dengesi:

  Magnezyum hidroksit, suda az çözünen bir bazdır. Suda çözündüğünde aşağıdaki denge tepkimesini oluşturur:

  $Mg(OH)_2(k) \rightleftharpoons Mg^{2+}(suda) + 2OH^-(suda)$

  Burada '$k$' katı halini, '$suda$' ise sulu çözeltideki iyonları temsil eder. Bu denge, çözeltideki $Mg^{2+}$ ve $OH^-$ iyonlarının derişimlerine bağlıdır.

• 2. Çözünürlük (S) Kavramı:

  Bir katının çözünürlüğü (S), belirli bir sıcaklıkta doymuş çözeltide çözünen katının mol sayısıdır. Bizim durumumuzda, eğer $S$ mol $Mg(OH)_2$ çözünürse, çözeltiye $S$ mol $Mg^{2+}$ iyonu ve $2S$ mol $OH^-$ iyonu verir. Ancak, çözeltinin pH'ı dışarıdan kontrol edildiğinde, $OH^-$ derişimi artık sadece $Mg(OH)_2$'den gelmez, aynı zamanda çözeltinin pH'ına göre belirlenir.

• 3. pH ve OH- Derişimi Arasındaki İlişki:

  pH değeri, bir çözeltinin asitlik veya bazlık derecesini gösterir. Oda sıcaklığında ($25^\circ C$), $pH + pOH = 14$ ilişkisi vardır. $pOH$ ise $OH^-$ iyonlarının derişimiyle ($[OH^-]$) ilişkilidir: $pOH = -\log[OH^-]$ veya $[OH^-] = 10^{-pOH}$.

• 4. pH=7 Ortamındaki Durum (S1):

  Çözelti $pH=7$ olduğunda, bu nötr bir ortamdır. Bu durumda $pOH = 14 - 7 = 7$ olur. Dolayısıyla, çözeltideki $OH^-$ iyon derişimi $[OH^-] = 10^{-7} M$ olacaktır.

  Bu ortamda $Mg(OH)_2$'nin çözünürlüğü $S_1$ olarak ölçülüyor. Denge tepkimesini tekrar düşünelim:

  $Mg(OH)_2(k) \rightleftharpoons Mg^{2+}(suda) + 2OH^-(suda)$

  Çözeltideki $OH^-$ derişimi $10^{-7} M$ olarak belirlenmiştir. Bu derişim nispeten düşüktür.

• 5. pH=10 Ortamındaki Durum (S2):

  Çözelti $pH=10$ olduğunda, bu bazik bir ortamdır. Bu durumda $pOH = 14 - 10 = 4$ olur. Dolayısıyla, çözeltideki $OH^-$ iyon derişimi $[OH^-] = 10^{-4} M$ olacaktır.

  Bu ortamda $Mg(OH)_2$'nin çözünürlüğü $S_2$ olarak ölçülüyor. Çözeltideki $OH^-$ derişimi $10^{-4} M$ olarak belirlenmiştir. Bu derişim, $pH=7$ ortamındaki $OH^-$ derişiminden ($10^{-7} M$) çok daha yüksektir.

• 6. S1 ve S2 Arasındaki İlişki (Le Chatelier Prensibi):

  Şimdi iki durumu karşılaştıralım:

  • $pH=7$ ortamında $[OH^-] = 10^{-7} M$ (düşük $OH^-$ derişimi).
  • $pH=10$ ortamında $[OH^-] = 10^{-4} M$ (yüksek $OH^-$ derişimi).

  Le Chatelier Prensibi'ne göre, bir denge sistemine dışarıdan bir etki yapıldığında, sistem bu etkiyi azaltacak yönde hareket eder. Bizim durumumuzda, $OH^-$ iyonları ürün tarafındadır.

  • $pH=10$ ortamında, çözeltideki $OH^-$ derişimi $pH=7$ ortamına göre çok daha yüksektir. Denge, bu fazla $OH^-$ iyonunu tüketmek için sola, yani $Mg(OH)_2$ katısı oluşumu yönüne kayar. Bu durumda, daha az $Mg(OH)_2$ çözünür, yani çözünürlük ($S_2$) azalır.
  • $pH=7$ ortamında ise $OH^-$ derişimi daha düşüktür. Denge, $OH^-$ iyonu oluşturmak için sağa, yani $Mg(OH)_2$ katısının çözünmesi yönüne kayar. Bu durumda, daha fazla $Mg(OH)_2$ çözünür, yani çözünürlük ($S_1$) artar.

  Sonuç olarak, $OH^-$ derişimi ne kadar düşükse, $Mg(OH)_2$'nin çözünürlüğü o kadar yüksek olur. $pH=7$ ortamında $OH^-$ derişimi ($10^{-7} M$), $pH=10$ ortamındaki $OH^-$ derişiminden ($10^{-4} M$) daha düşük olduğu için, $Mg(OH)_2$'nin $pH=7$'deki çözünürlüğü ($S_1$), $pH=10$'daki çözünürlüğünden ($S_2$) daha yüksek olacaktır.

  Yani, $S_1 > S_2$ ilişkisi geçerlidir.

Cevap B seçeneğidir.