Eşit sayıda molekül içeren CH4 ve O2 gazları için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Mol sayıları eşittir
B) Kütleleri eşittir
C) Atom sayıları farklıdır
D) Normal koşullardaki hacimleri eşittir
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için öncelikle molekül sayısı, mol sayısı, kütle, atom sayısı ve hacim arasındaki temel kimya ilişkilerini hatırlamamız gerekiyor. Soruda bize CH4 ve O2 gazlarının eşit sayıda molekül içerdiği bilgisi verilmiş. Bu bilgi, çözümümüzün anahtarıdır.
-
Temel Bilgi: Kimyada, eşit sayıda tanecik (atom, molekül, iyon) içeren maddelerin mol sayıları da eşittir. Bu, Avogadro sayısı ($N_A$) ile tanımlanır. Eğer CH4 ve O2 gazları eşit sayıda molekül içeriyorsa, o zaman mol sayıları da eşittir.
-
A) Mol sayıları eşittir: Yukarıda belirttiğimiz gibi, eşit sayıda molekül içeren maddelerin mol sayıları da eşittir. Bu ifade doğrudur.
-
B) Kütleleri eşittir: Bir maddenin kütlesi, mol sayısı ile molar kütlesinin çarpımına eşittir ($m = n \times M$).
- CH4'ün molar kütlesini hesaplayalım: $M_{CH_4} = 1 \times C + 4 \times H = 1 \times 12 + 4 \times 1 = 16 \text{ g/mol}$.
- O2'nin molar kütlesini hesaplayalım: $M_{O_2} = 2 \times O = 2 \times 16 = 32 \text{ g/mol}$.
- Mol sayıları eşit olduğuna göre (diyelim ki $n$ mol), kütleleri şöyle olacaktır:
- CH4'ün kütlesi: $m_{CH_4} = n \times 16 \text{ g}$.
- O2'nin kütlesi: $m_{O_2} = n \times 32 \text{ g}$.
- Görüldüğü gibi, molar kütleleri farklı olduğu için eşit mol sayısına sahip olsalar bile kütleleri eşit olmayacaktır ($16 \text{ g/mol} \neq 32 \text{ g/mol}$). Bu ifade yanlıştır.
-
C) Atom sayıları farklıdır: Bir moleküldeki atom sayısı farklı ise, eşit sayıda molekül içeren maddelerin toplam atom sayıları da farklı olacaktır.
- CH4 molekülü $1$ karbon ve $4$ hidrojen olmak üzere toplam $1+4=5$ atom içerir.
- O2 molekülü $2$ oksijen olmak üzere toplam $2$ atom içerir.
- Eşit sayıda molekül içerdiğine göre (diyelim ki $X$ adet molekül), CH4'teki toplam atom sayısı $X \times 5$, O2'deki toplam atom sayısı ise $X \times 2$ olacaktır. Bu sayılar birbirinden farklıdır. Bu ifade doğrudur.
-
D) Normal koşullardaki hacimleri eşittir: Normal koşullar altında ($0^\circ C$ ve $1 \text{ atm}$), 1 mol gaz $22.4 \text{ L}$ hacim kaplar. Bu, gazın türünden bağımsızdır (ideal gazlar için geçerlidir).
- Mol sayıları eşit olduğuna göre (A seçeneğinde belirttiğimiz gibi), normal koşullardaki hacimleri de eşit olacaktır. Bu ifade doğrudur.
Yukarıdaki analizler sonucunda, yanlış olan ifadenin B seçeneği olduğu açıkça görülmektedir.
Cevap B seçeneğidir.
