Laboratuvarda farklı sıcaklıklarda hazırlanan aynı molaliteye sahip çözeltilerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Molariteleri aynıdır
B) Kütlece yüzdeleri farklıdır
C) Donma noktası alçalmaları aynıdır
D) Kaynama noktaları farklıdır
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözmek için, çözeltilerin temel özelliklerini ve sıcaklığın bu özellikler üzerindeki etkilerini anlamamız gerekiyor. Özellikle molalite, molarite, kütlece yüzde ve koligatif özellikler (donma noktası alçalması, kaynama noktası yükselmesi) arasındaki ilişkiye dikkat edeceğiz.
-
Molalite ($m$): Çözünen maddenin mol sayısının, çözücünün kilogram cinsinden kütlesine oranıdır. Formülü $m = \frac{\text{çözünen mol sayısı}}{\text{çözücü kütlesi (kg)}}$ şeklindedir. Hem çözünenin mol sayısı hem de çözücünün kütlesi sıcaklıktan etkilenmez. Bu nedenle, molalite sıcaklıktan bağımsız bir derişim birimidir. Soruda çözeltilerin aynı molaliteye sahip olduğu belirtilmiştir.
-
Molarite ($M$): Çözünen maddenin mol sayısının, çözeltinin litre cinsinden hacmine oranıdır. Formülü $M = \frac{\text{çözünen mol sayısı}}{\text{çözelti hacmi (L)}}$ şeklindedir. Çözeltinin hacmi sıcaklıkla değişir (genellikle sıcaklık arttıkça hacim artar). Dolayısıyla, aynı molaliteye sahip olsalar bile, farklı sıcaklıklarda hazırlanan çözeltilerin hacimleri farklı olacağından molariteleri de farklı olacaktır. Bu yüzden A seçeneği yanlıştır.
-
Kütlece Yüzde: Çözünen maddenin kütlesinin, çözeltinin toplam kütlesine oranının 100 ile çarpılmasıyla bulunur. Formülü $\text{Kütlece Yüzde} = \frac{\text{çözünen kütlesi}}{\text{çözelti kütlesi}} \times 100$ şeklindedir. Hem çözünenin kütlesi hem de çözeltinin toplam kütlesi sıcaklıktan etkilenmez. Eğer molalite aynıysa (yani belirli bir miktar çözücüdeki çözünen mol sayısı aynıysa), çözünenin kütlesi ve çözeltinin toplam kütlesi de aynı olacaktır. Bu durumda kütlece yüzdeleri de aynı olur. Bu yüzden B seçeneği yanlıştır.
-
Donma Noktası Alçalması ($\Delta T_f$): Koligatif bir özelliktir ve çözeltideki çözünen taneciklerin derişimine bağlıdır. Formülü $\Delta T_f = K_f \cdot m \cdot i$ şeklindedir. Burada $K_f$ çözücünün kriyoskopik sabiti, $m$ molalite ve $i$ van 't Hoff faktörüdür (çözünenin çözeltide oluşturduğu tanecik sayısı). Çözeltiler aynı çözücü ve çözüneni içeriyorsa $K_f$ ve $i$ değerleri aynıdır. Soruda molalitelerin de aynı olduğu belirtildiğine göre, donma noktası alçalmaları da aynı olacaktır. Bu özellik sıcaklıktan bağımsız molaliteye bağlı olduğu için, hazırlama sıcaklığının farklı olması donma noktası alçalmasını değiştirmez. Bu yüzden C seçeneği doğrudur.
-
Kaynama Noktası Yükselmesi ($\Delta T_b$): Bu da koligatif bir özelliktir ve çözeltideki çözünen taneciklerin derişimine bağlıdır. Formülü $\Delta T_b = K_b \cdot m \cdot i$ şeklindedir. Burada $K_b$ çözücünün ebullioskopik sabiti, $m$ molalite ve $i$ van 't Hoff faktörüdür. Aynı çözücü, aynı çözünen ve aynı molaliteye sahip çözeltiler için $K_b$, $m$ ve $i$ değerleri aynı olacağından, kaynama noktası yükselmeleri ($\Delta T_b$) de aynı olacaktır. Eğer kaynama noktası yükselmeleri aynıysa, çözeltilerin kaynama noktaları da aynı olacaktır (çünkü saf çözücünün kaynama noktası sabittir ve yükselme miktarı aynıdır). Bu yüzden D seçeneği yanlıştır.
Yukarıdaki analizlere göre, farklı sıcaklıklarda hazırlanan ancak aynı molaliteye sahip çözeltilerin donma noktası alçalmaları aynıdır.
Cevap C seçeneğidir.
