Deniz seviyesinde saf suyun kaynama noktası 100°C'dir. Aynı koşullarda hazırlanan X, Y ve Z sıvılarının kaynama noktaları ölçüldüğünde 102°C, 98°C ve 100°C değerleri elde ediliyor.
Buna göre aşağıdaki yargılardan hangisi kesinlikle doğrudur?
A) X sıvısı saf madde değildir
B) Y sıvısının buhar basıncı saf sudan yüksektir
C) Z sıvısı saf maddedir
D) X sıvısına uçucu olmayan bir katı eklenmiştir
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözmek için kaynama noktası ve buhar basıncı arasındaki ilişkiyi çok iyi anlamamız gerekiyor. Haydi adım adım inceleyelim:
- Temel Bilgi: Bir sıvının kaynama noktası, o sıvının buhar basıncının dış atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklıktır. Dış basınç sabit olduğunda, kaynama noktası ne kadar düşükse, sıvının buhar basıncı o kadar yüksek demektir. Tersine, kaynama noktası ne kadar yüksekse, sıvının buhar basıncı o kadar düşük demektir.
- Verilenler:
- Saf suyun kaynama noktası: 100°C (Deniz seviyesinde)
- X sıvısının kaynama noktası: 102°C
- Y sıvısının kaynama noktası: 98°C
- Z sıvısının kaynama noktası: 100°C
Şimdi seçenekleri tek tek değerlendirelim:
- A) X sıvısı saf madde değildir
- X sıvısının kaynama noktası saf sudan (100°C) daha yüksektir (102°C). Saf suya uçucu olmayan bir madde (tuz, şeker gibi) eklendiğinde kaynama noktası yükselir. Bu durumda X sıvısı bir karışım olabilir.
- Ancak, X sıvısı saf su ile ilgili bir karışım olmak zorunda değildir. X sıvısı, kaynama noktası 102°C olan başka bir saf madde de olabilir (örneğin, farklı bir organik bileşik). Soru, X, Y, Z sıvılarının sudan türetildiğini kesin olarak belirtmiyor, sadece "aynı koşullarda hazırlanan" diyor. Bu nedenle, X sıvısının kesinlikle saf madde olmadığını söyleyemeyiz.
- B) Y sıvısının buhar basıncı saf sudan yüksektir
- Y sıvısının kaynama noktası 98°C'dir. Bu, saf suyun kaynama noktası olan 100°C'den daha düşüktür.
- Bir sıvının kaynama noktası ne kadar düşükse, o sıvının buharlaşma eğilimi o kadar fazladır ve dolayısıyla belirli bir sıcaklıkta buhar basıncı o kadar yüksek olur.
- Y sıvısı, dış basıncı 98°C'de karşılarken, su 100°C'de karşılıyor. Bu demektir ki, örneğin 98°C'de Y sıvısının buhar basıncı dış basınca eşitken, suyun buhar basıncı dış basınçtan daha düşüktür. Veya 100°C'de, suyun buhar basıncı dış basınca eşitken, Y sıvısının buhar basıncı dış basınçtan daha yüksektir (çünkü Y zaten 98°C'de kaynamıştır).
- Bu ilişki kesin ve temel bir fiziksel prensiptir. Kaynama noktası düşük olan bir sıvının, aynı sıcaklıkta kaynama noktası yüksek olan bir sıvıya göre buhar basıncı daha yüksektir. Bu ifade kesinlikle doğrudur.
- C) Z sıvısı saf maddedir
- Z sıvısının kaynama noktası 100°C'dir, yani saf su ile aynıdır.
- Z sıvısı saf su olabilir. Ancak, kaynama noktası 100°C olan başka bir saf madde de olabilir.
- Daha da önemlisi, bazı karışımlar (azeotropik karışımlar) sabit bir kaynama noktasına sahip olabilirler. Örneğin, bazı alkol-su karışımları belirli oranlarda sabit bir kaynama noktasına sahiptir ve bu karışımlar saf madde değildir. Bu nedenle, Z sıvısının kesinlikle saf madde olduğunu söyleyemeyiz.
- D) X sıvısına uçucu olmayan bir katı eklenmiştir
- X sıvısının kaynama noktası 102°C'dir, yani saf sudan yüksektir.
- Saf suya uçucu olmayan bir katı (tuz, şeker gibi) eklendiğinde kaynama noktası yükselir. Bu, X sıvısının bu şekilde oluşmuş olabileceği bir açıklamadır.
- Ancak, X sıvısı kaynama noktası 102°C olan başka bir saf madde olabilir ya da suya uçucu olmayan bir sıvı eklenmiş olabilir. Bu durum kesin bir yargı değildir, sadece bir olasılıktır.
Yukarıdaki değerlendirmeler sonucunda, kaynama noktası ve buhar basıncı arasındaki temel ilişkiye dayanarak, sadece B seçeneğinin kesinlikle doğru olduğunu görüyoruz.
Cevap B seçeneğidir.
