Asit baz dengeleri konu anlatımı AYT Test 1

Zayıf bir asit olan HA'nın 0,01 M'lık çözeltisinin pH değeri 4'tür. Buna göre HA asidinin asitlik sabiti (Kₐ) kaçtır?

A) 10⁻²
B) 10⁻⁴
C) 10⁻⁶
D) 10⁻⁸

Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, zayıf bir asidin pH değerinden yola çıkarak asitlik sabitini ($K_a$) nasıl hesaplayacağımızı adım adım öğreneceğiz. Zayıf asitler suda kısmen iyonlaşır ve bir denge oluşturur. Bu dengeyi ve pH kavramını kullanarak $K_a$ değerine ulaşabiliriz. Haydi başlayalım!

• Adım 1: pH değerinden $H^+$ iyon derişimini bulma

  pH, bir çözeltinin asitliğini veya bazlığını gösteren bir ölçektir ve hidrojen iyonu ($H^+$) derişimi ile ilişkilidir. pH'ın matematiksel tanımı şöyledir:

  $pH = -\log[H^+]$

  Soruda bize çözeltinin pH değeri 4 olarak verilmiş. Bu bilgiyi kullanarak $H^+$ iyon derişimini ($[H^+]$) hesaplayabiliriz:

  $4 = -\log[H^+]$

  Her iki tarafı da eksi ile çarparsak:

  $-4 = \log[H^+]$

  Logaritmanın tersi olan $10^x$ fonksiyonunu kullanarak $[H^+]$'yı buluruz:

  $[H^+] = 10^{-4}$ M

  Bu, dengede çözeltide bulunan $H^+$ iyonlarının derişimidir.

• Adım 2: Zayıf asidin iyonlaşma denklemini yazma

  HA zayıf bir asit olduğu için suda kısmen iyonlaşır ve bir denge kurar. İyonlaşma denklemi şöyledir:

  $HA(aq) \rightleftharpoons H^+(aq) + A^-(aq)$

  Bu denklem bize HA'nın iyonlaşarak bir $H^+$ iyonu ve bir $A^-$ iyonu oluşturduğunu gösterir.

• Adım 3: Denge derişimlerini belirleme

  Şimdi, başlangıç derişimlerini ve dengedeki derişimleri belirleyelim:

  • Başlangıçta HA derişimi: $[HA]_{başlangıç} = 0,01$ M
  • Başlangıçta $H^+$ derişimi: $[H^+]_{başlangıç} = 0$ M
  • Başlangıçta $A^-$ derişimi: $[A^-]_{başlangıç} = 0$ M

  Dengede ise, Adım 1'de bulduğumuz $H^+$ derişimi geçerlidir:

  • Dengede $[H^+] = 10^{-4}$ M

  İyonlaşma denklemine göre, her bir $H^+$ iyonu için bir $A^-$ iyonu oluştuğundan, dengedeki $A^-$ derişimi de $H^+$ derişimine eşit olacaktır:

  • Dengede $[A^-] = 10^{-4}$ M

  HA'nın başlangıç derişiminden ne kadarının iyonlaştığını bulmak için, oluşan $H^+$ derişimini başlangıç derişiminden çıkarmalıyız:

  • Dengede $[HA] = [HA]_{başlangıç} - [H^+]_{iyonlaşan}$
  • Dengede $[HA] = 0,01 - 10^{-4}$ M
  • $0,01$ M, $10^{-2}$ M demektir. $10^{-4}$ M ise $0,0001$ M demektir.
  • Dengede $[HA] = 0,01 - 0,0001 = 0,0099$ M

  Zayıf asitlerde, iyonlaşan miktar genellikle başlangıç derişimine göre çok küçük olduğundan, bazı durumlarda ihmal edilebilir. Ancak burada $0,01$ M'ın %1'i olan $0,0001$ M iyonlaşma gerçekleştiği için, bu değeri ihmal etmek yerine doğrudan kullanmak daha doğru olacaktır.

• Adım 4: Asitlik sabiti ($K_a$) ifadesini yazma

  HA asidinin asitlik sabiti ($K_a$), denge anındaki ürünlerin derişimleri çarpımının girenlerin derişimine oranına eşittir:

  $K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]}$

• Adım 5: Denge derişimlerini $K_a$ ifadesine yerine koyma ve hesaplama

  Şimdi Adım 3'te bulduğumuz denge derişimlerini $K_a$ ifadesine yerleştirelim:

  • $[H^+] = 10^{-4}$ M
  • $[A^-] = 10^{-4}$ M
  • $[HA] = 0,0099$ M (yaklaşık $0,01$ M veya $10^{-2}$ M)

  $K_a = \frac{(10^{-4})(10^{-4})}{0,0099}$

  $K_a = \frac{10^{-8}}{0,0099}$

  Burada $0,0099$ sayısını yaklaşık olarak $0,01$ ($10^{-2}$) alabiliriz, çünkü $10^{-4}$ değeri $0,01$'e göre oldukça küçüktür ve hesaplamayı basitleştirir. (Eğer ihmal etmeseydik, $K_a = 1,01 \times 10^{-6}$ gibi bir değer çıkardı, bu da seçeneklere göre $10^{-6}$'ya çok yakındır.)

  $K_a \approx \frac{10^{-8}}{10^{-2}}$

  $K_a \approx 10^{-8 - (-2)}$

  $K_a \approx 10^{-8 + 2}$

  $K_a \approx 10^{-6}$

Bu adımları takip ederek HA asidinin asitlik sabitini $10^{-6}$ olarak bulduk.

Cevap C seçeneğidir.