1 atm basınç altında saf su 100°C'de, etil alkol 78°C'de kaynamaktadır.
Bu durumun temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
Öğrenciler, bu soru sıvıların neden farklı sıcaklıklarda kaynadığını anlamamız için çok önemli bir konuya değiniyor. Hadi bu durumu adım adım inceleyelim:
Bir sıvının kaynama noktası, o sıvının buhar basıncının dış basınca (genellikle atmosfer basıncına) eşit olduğu sıcaklıktır. Bu sıcaklıkta, sıvı molekülleri yeterli enerjiye sahip olur ve sıvı fazdan gaz fazına (buharlaşma) geçmeye başlar.
Sıvı haldeki moleküller birbirlerini belirli kuvvetlerle çekerler. Bu kuvvetlere "moleküller arası çekim kuvvetleri" denir. Bir sıvının kaynaması için, moleküllerin bu çekim kuvvetlerini yenerek birbirinden uzaklaşması ve gaz haline geçmesi gerekir. Bu kuvvetler ne kadar güçlüyse, molekülleri ayırmak için o kadar fazla enerjiye (yani daha yüksek sıcaklığa) ihtiyaç duyulur.
Su ($H_2O$): Su molekülleri arasında çok güçlü hidrojen bağları bulunur. Bu bağlar, su moleküllerini birbirine sıkıca bağlar ve onları sıvı halde tutar.
Etil Alkol ($C_2H_5OH$): Etil alkol molekülleri arasında da hidrojen bağları bulunur. Ancak, suyun molekül yapısı ve hidrojen bağlarının yoğunluğu, etil alkolünkinden daha güçlü moleküller arası çekim kuvvetleri oluşturur.
Suyun moleküller arası çekim kuvvetleri etil alkolünkinden daha güçlü olduğu için, su moleküllerini birbirinden ayırmak ve gaz haline geçirmek için daha fazla enerjiye ihtiyaç duyulur.
Bu nedenle, daha güçlü çekim kuvvetlerine sahip olan su, etil alkolden daha yüksek bir sıcaklıkta (100°C'de) kaynar. Etil alkolün moleküller arası çekim kuvvetleri suya göre daha zayıf olduğu için, daha düşük bir sıcaklıkta (78°C'de) kaynamaya başlar.
A) Molekül boyutlarının farklı olması: Molekül boyutu, çekim kuvvetlerini dolaylı olarak etkileyebilir ancak kaynama noktasındaki farkın doğrudan ve temel nedeni moleküller arası çekim kuvvetlerinin kendisidir.
B) Moleküller arası çekim kuvvetlerinin farklı olması: Bu açıklama, yukarıda detaylıca anlattığımız gibi, su ve etil alkolün farklı kaynama noktalarına sahip olmasının temel ve doğrudan nedenidir.
C) Yoğunluklarının farklı olması: Yoğunluk, bir maddenin birim hacimdeki kütlesidir ve kaynama noktası farkının doğrudan nedeni değildir. Yoğunluk, molekül kütlesi ve moleküllerin ne kadar sıkı istiflendiği ile ilgilidir.
D) Renklerinin farklı olması: Renk, bir maddenin ışıkla etkileşimiyle ilgilidir ve kaynama noktası gibi termodinamik bir özellikle doğrudan bir ilişkisi yoktur.
Bu açıklamalar ışığında, su ve etil alkolün farklı kaynama noktalarına sahip olmasının temel nedeni, moleküller arası çekim kuvvetlerinin farklı olmasıdır.
Cevap B seçeneğidir.
