Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruyu çözmek için, koligatif özellikler konusunu ve özellikle kaynama noktası yükselmesini iyi anlamamız gerekiyor. Kaynama noktası yükselmesi, bir çözeltinin kaynama noktasının, saf çözücünün kaynama noktasından daha yüksek olması durumudur. Bu özellik, çözünen maddenin tanecik sayısına bağlıdır, kimyasal yapısına değil.
- Öncelikle, kaynama noktası yükselmesi ($\Delta T_b$) formülünü hatırlayalım: $\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m$.
- Burada:
- $\Delta T_b$: Kaynama noktası yükselmesi miktarını ifade eder.
- $i$: Van 't Hoff faktörü olarak bilinir ve çözünen maddenin çözeltide oluşturduğu tanecik sayısını gösterir. İyonik bileşikler suda iyonlarına ayrışırken, moleküler bileşikler ayrışmaz.
- $K_b$: Molal kaynama noktası yükselmesi sabiti olup, çözücüye özgü bir değerdir. (Örneğin, su için sabittir.)
- $m$: Çözeltinin molalitesidir (mol/kg).
- Soruda, tüm çözeltilerin "aynı molalitede" hazırlandığı belirtilmiştir. Bu durumda $m$ değeri tüm seçenekler için sabittir. Ayrıca, çözücü aynı olduğu için $K_b$ değeri de sabittir.
- Dolayısıyla, kaynama noktası yükselmesi ($\Delta T_b$), doğrudan van 't Hoff faktörü ($i$) ile orantılıdır. $i$ değeri ne kadar büyük olursa, kaynama noktası yükselmesi de o kadar fazla olur.
- Şimdi her bir çözelti için van 't Hoff faktörü ($i$) değerini belirleyelim:
- A) Şeker çözeltisi: Şeker (örneğin, sakkaroz C$_{12}$H$_{22}$O$_{11}$) moleküler bir bileşiktir ve suda iyonlarına ayrışmaz. Bu nedenle, çözeltiye verdiği tanecik sayısı 1'dir. Yani, $i = 1$.
- B) NaCl çözeltisi: Sodyum klorür (NaCl) iyonik bir bileşiktir ve suda tamamen iyonlarına ayrışır: $NaCl_{(k)} \rightarrow Na^+_{(suda)} + Cl^-_{(suda)}$. Bir molekül NaCl, çözeltiye 2 iyon verir. Yani, $i = 2$.
- C) CaCl$_2$ çözeltisi: Kalsiyum klorür (CaCl$_2$) iyonik bir bileşiktir ve suda tamamen iyonlarına ayrışır: $CaCl_{2(k)} \rightarrow Ca^{2+}_{(suda)} + 2Cl^-_{(suda)}$. Bir molekül CaCl$_2$, çözeltiye 1 kalsiyum iyonu ve 2 klor iyonu olmak üzere toplam 3 iyon verir. Yani, $i = 3$.
- D) AlCl$_3$ çözeltisi: Alüminyum klorür (AlCl$_3$) iyonik bir bileşiktir ve suda tamamen iyonlarına ayrışır: $AlCl_{3(k)} \rightarrow Al^{3+}_{(suda)} + 3Cl^-_{(suda)}$. Bir molekül AlCl$_3$, çözeltiye 1 alüminyum iyonu ve 3 klor iyonu olmak üzere toplam 4 iyon verir. Yani, $i = 4$.
- Şimdi $i$ değerlerini karşılaştıralım:
- Şeker: $i = 1$
- NaCl: $i = 2$
- CaCl$_2$: $i = 3$
- AlCl$_3$: $i = 4$
- Görüldüğü gibi, AlCl$_3$ çözeltisi en yüksek van 't Hoff faktörüne ($i = 4$) sahiptir. Bu da demektir ki, aynı molalitede hazırlandığında, AlCl$_3$ çözeltisi en fazla tanecik içerir ve dolayısıyla kaynama noktası yükselmesi en fazla olur.
Cevap D seçeneğidir.
