Çözünürlük çarpımı değeri düşük olan bileşiğin daha az çözündüğü ve daha kolay çöktüğü bilinmektedir.
Aşağıdaki iyon çiftlerinden hangisinde, seyreltik Cl⁻ iyonu eklenerek seçici çöktürme yapılması en kolaydır?
A) Ca²⁺ (\( K_{çç} = 3.9 \times 10^{-11} \)) ve Mg²⁺ (\( K_{çç} = 6.8 \times 10^{-12} \))
B) Ba²⁺ (\( K_{çç} = 1.6 \times 10^{-9} \)) ve Sr²⁺ (\( K_{çç} = 1.6 \times 10^{-9} \))
C) Ag⁺ (\( K_{çç} = 1.8 \times 10^{-10} \)) ve Cu⁺ (\( K_{çç} = 1.2 \times 10^{-6} \))
D) Fe²⁺ (\( K_{çç} = 2.5 \times 10^{-14} \)) ve Zn²⁺ (\( K_{çç} = 3.0 \times 10^{-16} \))
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, çözünürlük çarpımı ($K_{çç}$) değerleri verilen iyon çiftlerinden hangisinin, seyreltik $Cl^-$ iyonu eklenerek en kolay şekilde seçici olarak çöktürülebileceğini bulmamız isteniyor. Seçici çöktürme, bir çözeltideki farklı iyonları, çözünürlük farklarından yararlanarak ayırma işlemidir.
- Temel Prensip: Soruda da belirtildiği gibi, çözünürlük çarpımı ($K_{çç}$) değeri ne kadar düşükse, bileşik o kadar az çözünür ve o kadar kolay çöker. Seçici çöktürme yapabilmek için, bir iyonun diğerinden belirgin şekilde daha düşük bir $K_{çç}$ değerine sahip olması gerekir. Bu sayede, çöktürücü madde (burada $Cl^-$ iyonu) yavaşça eklendiğinde, $K_{çç}$ değeri daha düşük olan bileşik önce çökmeye başlar ve diğer iyon hala çözeltide kalır. İki $K_{çç}$ değeri arasındaki fark ne kadar büyükse, seçici çöktürme o kadar kolay ve verimli olur.
- Çöktürücü Madde: Soruya göre, çözeltiye $Cl^-$ iyonu eklenerek çöktürme yapılacaktır. Bu, metal iyonlarının klorür tuzları şeklinde çökeceği anlamına gelir. Bu nedenle, verilen $K_{çç}$ değerlerinin ilgili metal klorürler için olduğunu varsaymalıyız.
- Seçeneklerin İncelenmesi: Şimdi her bir seçenekteki iyon çiftlerinin $K_{çç}$ değerlerini karşılaştıralım ve aralarındaki farkı değerlendirelim:
- A) $Ca^{2+}$ ($K_{çç} = 3.9 \times 10^{-11}$) ve $Mg^{2+}$ ($K_{çç} = 6.8 \times 10^{-12}$):
- Bu iki değer birbirine nispeten yakındır. $K_{çç}(Ca^{2+}) / K_{çç}(Mg^{2+}) = (3.9 \times 10^{-11}) / (6.8 \times 10^{-12}) \approx 5.7$. Aralarındaki fark çok büyük değildir, bu da seçici çöktürmeyi zorlaştırır. (Not: $CaCl_2$ ve $MgCl_2$ genellikle suda çözünür tuzlardır, bu $K_{çç}$ değerleri başka anyonlarla olan tuzlarına ait olabilir, ancak sorunun genel mantığına göre değerlendiriyoruz.)
- B) $Ba^{2+}$ ($K_{çç} = 1.6 \times 10^{-9}$) ve $Sr^{2+}$ ($K_{çç} = 1.6 \times 10^{-9}$):
- Her iki iyonun da $K_{çç}$ değeri tamamen aynıdır. Bu durumda, $Cl^-$ eklendiğinde her iki iyon da aynı anda çökmeye başlar. Seçici çöktürme yapmak imkansızdır.
- C) $Ag^{+}$ ($K_{çç} = 1.8 \times 10^{-10}$) ve $Cu^{+}$ ($K_{çç} = 1.2 \times 10^{-6}$):
- Bu seçenek kimyasal olarak da en uygun olanıdır, çünkü $AgCl$ ve $CuCl$ bilinen az çözünür klorür tuzlarıdır.
- $K_{çç}(AgCl) = 1.8 \times 10^{-10}$ ve $K_{çç}(CuCl) = 1.2 \times 10^{-6}$.
- Bu iki değer arasındaki fark oldukça büyüktür. $K_{çç}(CuCl) / K_{çç}(AgCl) = (1.2 \times 10^{-6}) / (1.8 \times 10^{-10}) \approx 6666$.
- $AgCl$'nin $K_{çç}$ değeri, $CuCl$'den yaklaşık 6666 kat daha küçüktür. Bu, $Ag^+$ iyonunun $Cu^+$ iyonundan çok daha düşük bir $Cl^-$ konsantrasyonunda çökeceği anlamına gelir. Bu kadar büyük bir fark, seçici çöktürmeyi son derece kolaylaştırır.
- D) $Fe^{2+}$ ($K_{çç} = 2.5 \times 10^{-14}$) ve $Zn^{2+}$ ($K_{çç} = 3.0 \times 10^{-16}$):
- Bu iki değer arasında da bir fark vardır. $K_{çç}(Fe^{2+}) / K_{çç}(Zn^{2+}) = (2.5 \times 10^{-14}) / (3.0 \times 10^{-16}) \approx 83.3$.
- Bu fark, A seçeneğindeki farktan daha büyük olsa da, C seçeneğindeki fark kadar belirgin değildir. (Not: $FeCl_2$ ve $ZnCl_2$ de genellikle suda çözünür tuzlardır, bu $K_{çç}$ değerleri başka anyonlarla olan tuzlarına ait olabilir.)
- Sonuç: Seçenekler arasında $K_{çç}$ değerleri arasındaki farkın en büyük olduğu çift, $Ag^+$ ve $Cu^+$ iyonlarıdır. $AgCl$'nin $K_{çç}$ değeri, $CuCl$'den binlerce kat daha küçüktür. Bu durum, $Ag^+$ iyonunun $Cu^+$ iyonundan çok daha önce ve kolayca çökeceği anlamına gelir, bu da seçici çöktürmeyi en kolay hale getirir.
Cevap C seçeneğidir.
