Sulu çözeltilerde denge 11. sınıf Test 1

H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ tepkimesi için Ksu = 1×10⁻¹⁴'tür. Saf suda [H⁺] ve [OH⁻] konsantrasyonları nedir?

A) [H⁺] = 1×10⁻⁷ M, [OH⁻] = 1×10⁻⁷ M
B) [H⁺] = 1×10⁻¹⁴ M, [OH⁻] = 1 M
C) [H⁺] = 1 M, [OH⁻] = 1×10⁻¹⁴ M
D) [H⁺] = 1×10⁻⁷ M, [OH⁻] = 0 M
E) [H⁺] = 0 M, [OH⁻] = 1×10⁻⁷ M

Sevgili öğrenciler, bu soruda suyun kendi kendine iyonlaşması (otoiyonizasyonu) ve denge sabiti ($K_w$) kavramlarını kullanarak saf sudaki hidrojen iyonu ($H^+$) ve hidroksit iyonu ($OH^-$) derişimlerini bulacağız. Adım adım ilerleyelim:

• Suyun Otoiyonizasyon Tepkimesini Anlayalım:

  Su, çok az da olsa kendi kendine iyonlaşarak hidrojen iyonları ($H^+$) ve hidroksit iyonları ($OH^-$) oluşturur. Bu tepkime aşağıdaki gibidir:

  $H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-$

  Bu tepkime bir denge tepkimesidir ve denge sabiti $K_w$ ile ifade edilir.

• $K_w$ İfadesini Yazalım:

  Suyun iyonlaşma sabiti ($K_w$), ürünlerin derişimlerinin çarpımına eşittir. Saf suyun derişimi sabit kabul edildiği için denge sabiti ifadesine dahil edilmez:

  $K_w = [H^+][OH^-]$

  Soruda bize $K_w = 1 \times 10^{-14}$ olarak verilmiş.

• Saf Sudaki İyon Derişimlerinin İlişkisini Kurallım:

  Saf su, ne asidik ne de bazik özellik gösterir. Sadece suyun kendi kendine iyonlaşmasıyla oluşan $H^+$ ve $OH^-$ iyonlarını içerir. Tepkimeye baktığımızda, her bir $H_2O$ molekülü iyonlaştığında bir $H^+$ iyonu ve bir $OH^-$ iyonu oluştuğunu görürüz. Bu nedenle, saf suda $H^+$ iyonlarının derişimi ile $OH^-$ iyonlarının derişimi birbirine eşit olmak zorundadır.

  Yani, $[H^+] = [OH^-]$ diyebiliriz.

• Derişimleri Hesaplayalım:

  Şimdi bu bilgiyi $K_w$ denkleminde yerine koyalım. $[H^+]$ ve $[OH^-]$ birbirine eşit olduğu için, ikisini de bir $x$ değişkeni ile temsil edebiliriz:

  $[H^+] = x$

  $[OH^-] = x$

  Bu durumda $K_w$ denklemi şöyle olur:

  $K_w = x \cdot x = x^2$

  Bize verilen $K_w$ değerini yerine yazalım:

  $1 \times 10^{-14} = x^2$

  $x$ değerini bulmak için her iki tarafın karekökünü alalım:

  $x = \sqrt{1 \times 10^{-14}}$

  $x = 1 \times 10^{-7}$ M

• Sonuçları Belirtelim:

  Buna göre, saf suda $H^+$ ve $OH^-$ iyonlarının derişimleri şöyledir:

  $[H^+] = 1 \times 10^{-7}$ M

  $[OH^-] = 1 \times 10^{-7}$ M

  Bu değerler, seçenekler arasında A seçeneğinde verilmiştir.

Cevap A seçeneğidir.