Sevgili öğrenciler, bu soru koligatif özelliklerden biri olan donma noktası alçalması ile ilgilidir. Koligatif özellikler, çözeltideki çözünen madde taneciklerinin sayısına bağlı olan özelliklerdir, çözünen maddenin kimyasal yapısına değil.
Donma noktası alçalması ($\Delta T_f$) aşağıdaki formülle ifade edilir:
$\Delta T_f = i \cdot K_f \cdot m$
- $\Delta T_f$: Donma noktası alçalması miktarıdır.
- $i$: van 't Hoff faktörüdür. Bu faktör, çözünen maddenin çözeltide kaç tanecik oluşturduğunu gösterir. İyonik bileşikler suda iyonlarına ayrışırken, moleküler bileşikler ayrışmaz.
- $K_f$: Kriyoskopik sabittir. Çözücüye (burada su) özgü bir sabittir ve tüm çözeltiler için aynıdır.
- $m$: Çözeltinin molalitesidir (çözünen molü / çözücü kütlesi). Soruda "aynı miktarda su kullanılarak" ve "0,1 mol" çözünen madde olduğu belirtildiği için, başlangıçtaki molalite ($m$) tüm çözeltiler için aynıdır.
Bu durumda, donma noktası alçalması ($\Delta T_f$) doğrudan van 't Hoff faktörü ($i$) ile orantılıdır. Yani, $i$ değeri en büyük olan çözeltide donma noktası alçalması en yüksek olacaktır. Şimdi her bir seçeneği inceleyelim ve $i$ değerlerini belirleyelim:
- A) 0,1 mol NaCl:
- NaCl (sodyum klorür) iyonik bir bileşiktir ve suda tamamen iyonlarına ayrışır: $NaCl(aq) \rightarrow Na^+(aq) + Cl^-(aq)$.
- Her bir NaCl molekülü 1 sodyum iyonu ($Na^+$) ve 1 klorür iyonu ($Cl^-$) olmak üzere toplam 2 iyon oluşturur.
- Bu nedenle, van 't Hoff faktörü $i = 2$'dir.
- B) 0,1 mol CaCl₂:
- CaCl₂ (kalsiyum klorür) iyonik bir bileşiktir ve suda tamamen iyonlarına ayrışır: $CaCl_2(aq) \rightarrow Ca^{2+}(aq) + 2Cl^-(aq)$.
- Her bir CaCl₂ molekülü 1 kalsiyum iyonu ($Ca^{2+}$) ve 2 klorür iyonu ($Cl^-$) olmak üzere toplam 3 iyon oluşturur.
- Bu nedenle, van 't Hoff faktörü $i = 3$'tür.
- C) 0,1 mol C₆H₁₂O₆ (Glikoz):
- C₆H₁₂O₆ (glikoz) moleküler (kovalent) bir bileşiktir ve suda iyonlarına ayrışmaz. Moleküler halde kalır.
- Bu nedenle, van 't Hoff faktörü $i = 1$'dir.
- D) 0,1 mol CH₃COOH (Asetik Asit):
- CH₃COOH (asetik asit) zayıf bir asittir ve suda kısmen iyonlarına ayrışır: $CH_3COOH(aq) \rightleftharpoons CH_3COO^-(aq) + H^+(aq)$.
- Tamamen ayrışmadığı için oluşturduğu tanecik sayısı 1'den büyük, ancak 2'den küçüktür (yani $1 < i < 2$).
- Bu nedenle, van 't Hoff faktörü $i < 2$'dir.
Şimdi van 't Hoff faktörlerini karşılaştıralım:
- NaCl için $i = 2$
- CaCl₂ için $i = 3$
- C₆H₁₂O₆ için $i = 1$
- CH₃COOH için $1 < i < 2$
Görüldüğü gibi, en yüksek van 't Hoff faktörü ($i = 3$) CaCl₂ çözeltisine aittir. Bu da en yüksek donma noktası alçalmasının CaCl₂ çözeltisinde gözleneceği anlamına gelir.
Cevap B seçeneğidir.
