30°C'de saf suyun buhar basıncı 31,8 mmHg'dir. Aynı sıcaklıkta hazırlanan şekerli su çözeltisinin buhar basıncı ölçüldüğünde 30,2 mmHg bulunuyor.
Bu durumun nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
A) Şeker moleküllerinin su moleküllerine göre daha fazla buharlaşması
B) Çözünen şeker moleküllerinin suyun buharlaşma yüzeyini azaltması
C) Şekerin suyun sıcaklığını düşürmesi
D) Şeker moleküllerinin su moleküllerinin buharlaşmasını engellemesi
Merhaba sevgili öğrenciler,
Bu soru, çözeltilerin koligatif özelliklerinden biri olan buhar basıncı alçalması konusunu anlamamızı istiyor. Gelin, bu durumu adım adım inceleyelim:
- Buhar Basıncı Nedir?
Bir sıvının yüzeyindeki moleküller, yeterli enerjiye sahip olduklarında sıvı fazdan gaz fazına (buharlaşma) geçme eğilimindedirler. Kapalı bir kapta, buharlaşan moleküller bir basınç oluşturur. Bu basınca buhar basıncı denir. Sıcaklık arttıkça buharlaşma hızı artar ve dolayısıyla buhar basıncı da artar.
- Saf Suyun Buhar Basıncı:
30°C'de saf suyun buhar basıncı 31,8 mmHg olarak verilmiş. Bu, su moleküllerinin yüzeyden ne kadar kolay buharlaşabildiğinin bir ölçüsüdür.
- Şekerli Su Çözeltisinin Buhar Basıncı:
Aynı sıcaklıkta (30°C) hazırlanan şekerli su çözeltisinin buhar basıncı ise 30,2 mmHg bulunmuş. Gördüğümüz gibi, saf suya şeker eklendiğinde buhar basıncı düşmüştür (31,8 mmHg'den 30,2 mmHg'ye).
- Neden Buhar Basıncı Düşer?
Şeker (sükroz gibi) uçucu olmayan bir maddedir, yani kendisi kolay kolay buharlaşmaz. Şeker molekülleri suya eklendiğinde, su molekülleri arasında çözünürler ve çözeltinin yüzeyinde yer alırlar. Bu durum, aşağıdaki etkileri yaratır:
- Çözeltinin yüzeyinde, saf suda olduğu gibi sadece su molekülleri bulunmaz. Şeker molekülleri de yüzeyin bir kısmını işgal eder.
- Bu, birim yüzey alanında buharlaşmaya hazır su molekülü sayısını azaltır.
- Ayrıca, şeker molekülleri ile su molekülleri arasında çekim kuvvetleri oluşur. Bu çekim kuvvetleri, su moleküllerinin yüzeyden ayrılarak buhar fazına geçmesini zorlaştırır, yani buharlaşma eğilimlerini azaltır.
Sonuç olarak, çözeltinin yüzeyinden buharlaşan su molekülü sayısı azalır ve bu da çözeltinin buhar basıncının saf çözücüye göre daha düşük olmasına neden olur.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Şeker moleküllerinin su moleküllerine göre daha fazla buharlaşması: Yanlış. Şeker uçucu değildir, buharlaşma eğilimi çok düşüktür.
- B) Çözünen şeker moleküllerinin suyun buharlaşma yüzeyini azaltması: Kısmen doğru bir ifade olsa da, "engellemesi" (D seçeneği) daha kapsamlı ve doğru bir açıklamadır. Şeker molekülleri sadece yüzey alanını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda su moleküllerinin buharlaşma sürecini de doğrudan etkiler ve engeller.
- C) Şekerin suyun sıcaklığını düşürmesi: Yanlış. Soruda "Aynı sıcaklıkta" ifadesi geçmektedir. Buhar basıncı değişimi sıcaklık değişimiyle ilgili değildir.
- D) Şeker moleküllerinin su moleküllerinin buharlaşmasını engellemesi: Doğru. Şeker molekülleri çözeltinin yüzeyinde yer alarak hem buharlaşabilecek su moleküllerinin sayısını azaltır hem de su molekülleriyle etkileşime girerek onların buhar fazına geçişini fiziksel olarak engeller veya zorlaştırır. Bu durum, buhar basıncının düşmesine neden olan temel mekanizmadır.
Bu nedenle, şekerli su çözeltisinin buhar basıncının saf suya göre daha düşük olmasının nedeni, çözünen şeker moleküllerinin su moleküllerinin buharlaşmasını engellemesidir.
Cevap D seçeneğidir.
