Bir gazın ideal davranışa yakınlığı, moleküller arası çekim kuvvetlerinin ve moleküllerin öz hacimlerinin ne kadar ihmal edilebilir olduğuna bağlıdır. İdeal gazlar için temel varsayımlar şunlardır:
- Gaz molekülleri arasında çekim veya itme kuvvetleri yoktur.
- Gaz moleküllerinin kendi hacimleri, kabın hacmine göre ihmal edilebilir düzeydedir.
Gerçek gazlar, özellikle yüksek basınç ve düşük sıcaklıklarda bu varsayımlardan sapar. Oda koşullarında (normal sıcaklık ve basınç), bir gazın ideale en yakın olması için aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:
- Moleküller arası çekim kuvvetleri çok zayıf olmalıdır: Bu, moleküllerin birbirini etkilemeden serbestçe hareket etmesini sağlar.
- Molekül hacmi çok küçük olmalıdır: Bu, moleküllerin kabın hacminin önemli bir kısmını kaplamamasını sağlar.
Şimdi verilen gazları bu kriterlere göre inceleyelim:
- Molekül Kütlesi ve Elektron Sayısı: Molekül kütlesi ve elektron sayısı arttıkça, London dağılım kuvvetleri (indüklenmiş dipol-indüklenmiş dipol etkileşimleri) artar. Bu kuvvetler, moleküller arası çekim kuvvetlerinin bir türüdür ve gazın ideal davranıştan sapmasına neden olur. Ayrıca, molekül kütlesi arttıkça molekülün hacmi de genellikle artar.
- Polarite: Polar moleküller (örneğin $SO_2$) dipol-dipol etkileşimlerine sahipken, apolar moleküller (örneğin $H_2$, $O_2$, $N_2$, $CO_2$) sadece London dağılım kuvvetlerine sahiptir. Dipol-dipol etkileşimleri, London kuvvetlerinden genellikle daha güçlüdür.
Verilen gazların molekül kütlelerini (yaklaşık değerler) ve polaritelerini karşılaştıralım:
- A) $H_2$ (Hidrojen): Molekül kütlesi $\approx 2 \text{ g/mol}$. Apolar bir moleküldür.
- B) $O_2$ (Oksijen): Molekül kütlesi $\approx 32 \text{ g/mol}$. Apolar bir moleküldür.
- C) $N_2$ (Azot): Molekül kütlesi $\approx 28 \text{ g/mol}$. Apolar bir moleküldür.
- D) $CO_2$ (Karbondioksit): Molekül kütlesi $\approx 44 \text{ g/mol}$. Apolar bir moleküldür (doğrusal yapısı nedeniyle dipol momentleri birbirini götürür).
- E) $SO_2$ (Kükürt dioksit): Molekül kütlesi $\approx 64 \text{ g/mol}$. Polar bir moleküldür (açısal yapısı nedeniyle).
Bu karşılaştırmaya göre:
- $H_2$, en küçük molekül kütlesine ve en az elektron sayısına sahiptir. Bu nedenle, moleküller arası London dağılım kuvvetleri en zayıftır ve molekül hacmi en küçüktür.
- $SO_2$, en büyük molekül kütlesine sahip olmasının yanı sıra polar bir moleküldür, bu da güçlü dipol-dipol etkileşimlerine sahip olduğu anlamına gelir. Bu nedenle ideale en uzak gazlardan biridir.
Sonuç olarak, moleküller arası çekim kuvvetleri en zayıf ve molekül hacmi en küçük olan gaz, oda koşullarında ideale en yakın davranışı sergiler. Bu özelliklere sahip olan gaz $H_2$'dir.
Cevap A seçeneğidir.
