Bir kimya öğretmeni tahtaya şu problemi yazıyor: "Kütlece %40'lık 300 gram şeker çözeltisi ile kütlece %20'lik 200 gram şeker çözeltisi karıştırılıyor. Oluşan yeni çözeltinin kütlece yüzde derişimi nedir?"
Bu problemi çözen bir öğrenci hangi sonucu bulmalıdır?
Bu problemde, farklı derişimlerdeki iki şeker çözeltisini karıştırarak oluşan yeni çözeltinin kütlece yüzde derişimini bulacağız. Adım adım ilerleyelim:
Birinci çözeltimiz 300 gram ve kütlece %40 şeker içeriyor. Bu, çözeltinin her 100 gramında 40 gram şeker olduğu anlamına gelir. Şeker miktarını bulmak için çözeltinin toplam kütlesini yüzde derişimle çarparız:
Şeker miktarı = Çözelti kütlesi $\times$ Kütlece yüzde derişim
Şeker miktarı = $300 \text{ g} \times rac{40}{100} = 120 \text{ g}$
İkinci çözeltimiz 200 gram ve kütlece %20 şeker içeriyor. Aynı mantıkla, her 100 gramında 20 gram şeker bulunur. İkinci çözeltideki şeker miktarını hesaplayalım:
Şeker miktarı = Çözelti kütlesi $\times$ Kütlece yüzde derişim
Şeker miktarı = $200 \text{ g} \times rac{20}{100} = 40 \text{ g}$
İki çözeltiyi karıştırdığımızda, içlerindeki şeker miktarları birleşir. Bu yüzden, her iki çözeltiden gelen şeker miktarlarını toplamalıyız:
Toplam şeker miktarı = Birinci çözeltideki şeker + İkinci çözeltideki şeker
Toplam şeker miktarı = $120 \text{ g} + 40 \text{ g} = 160 \text{ g}$
Çözeltileri karıştırdığımızda, kütleleri de birleşir. Bu yüzden, her iki çözeltinin kütlelerini toplamalıyız:
Toplam çözelti kütlesi = Birinci çözeltinin kütlesi + İkinci çözeltinin kütlesi
Toplam çözelti kütlesi = $300 \text{ g} + 200 \text{ g} = 500 \text{ g}$
Kütlece yüzde derişim formülünü hatırlayalım:
Kütlece Yüzde Derişim = $(rac{\text{Çözünen kütlesi}}{\text{Çözelti kütlesi}}) \times 100$
Bu durumda çözünen şeker, çözelti ise toplam karışımdır. Bulduğumuz toplam şeker miktarını ve toplam çözelti kütlesini formülde yerine koyalım:
Kütlece Yüzde Derişim = $(rac{\text{Toplam şeker kütlesi}}{\text{Toplam çözelti kütlesi}}) \times 100$
Kütlece Yüzde Derişim = $(rac{160 \text{ g}}{500 \text{ g}}) \times 100$
Kütlece Yüzde Derişim = $0.32 \times 100 = 32\%$
Gördüğünüz gibi, iki farklı derişimdeki çözeltiyi karıştırdığımızda, yeni derişim genellikle iki başlangıç derişimi arasında bir değer alır. Bu problemde de %40 ve %20 arasında, %32'lik bir derişim elde ettik.
Cevap B seçeneğidir.