Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, aynı koşullarda hangi gazın ideal davranışa en yakın olduğunu bulmamız isteniyor. İdeal gaz davranışını ve gerçek gazların bu davranıştan neden saptığını hatırlayarak işe başlayalım.
- İdeal Gaz Davranışı Nedir?
- İdeal gazlar, moleküller arası çekim kuvvetlerinin (intermoleküler kuvvetler) ihmal edilebilir olduğu ve moleküllerin kendi hacimlerinin kabın hacmine göre çok küçük olduğu varsayılan gazlardır.
- Bir gazın ideal davranışa yakın olması için moleküller arası çekim kuvvetlerinin zayıf olması ve molekül hacminin küçük olması gerekir.
- Genel olarak, düşük basınç ve yüksek sıcaklık ideal davranışa yaklaşmayı sağlar. Ancak soru "aynı koşullarda" dediği için, gazların kendi yapısal özelliklerini karşılaştırmamız gerekiyor.
- Gerçek Gazlar Neden İdeal Davranıştan Sapar?
- Moleküller Arası Kuvvetler: Gerçek gaz molekülleri arasında çekim ve itme kuvvetleri bulunur. Bu kuvvetler ne kadar zayıf olursa, gaz o kadar ideal davranışa yaklaşır.
- Molekül Hacmi: Gerçek gaz moleküllerinin belirli bir hacmi vardır. Molekül hacmi ne kadar küçük olursa, gaz o kadar ideal davranışa yaklaşır.
- Seçeneklerdeki Gazları İnceleyelim:
- A) $SO_2$ (Kükürt Dioksit): Bu molekül polardır ve dipol-dipol etkileşimleri ile London dağılım kuvvetleri içerir. Molekül ağırlığı nispeten yüksektir ($64 \text{ g/mol}$). Bu kuvvetler, ideal davranıştan sapmaya neden olur.
- B) $NH_3$ (Amonyak): Bu molekül polardır ve hidrojen bağı gibi çok güçlü moleküller arası kuvvetlere sahiptir. Ayrıca London dağılım kuvvetleri de bulunur. Hidrojen bağları, gazın ideal davranıştan önemli ölçüde sapmasına neden olur.
- C) $H_2O$ (Su Buharı): Bu molekül polardır ve $NH_3$'ten bile daha güçlü hidrojen bağlarına sahiptir. Bu çok güçlü kuvvetler, su buharının ideal davranıştan en çok sapan gazlardan biri olmasına neden olur.
- D) $CH_4$ (Metan): Bu molekül apolardır. Moleküller arası sadece zayıf London dağılım kuvvetleri bulunur. Molekül ağırlığı düşüktür ($16 \text{ g/mol}$) ve molekül hacmi küçüktür. Bu özellikler, $CH_4$'ü ideal davranışa en yakın gaz yapar.
- E) $CO_2$ (Karbon Dioksit): Bu molekül apolardır ve sadece London dağılım kuvvetleri içerir. Ancak $CH_4$'e göre daha büyük bir moleküldür ($44 \text{ g/mol}$) ve daha fazla elektrona sahip olduğu için London dağılım kuvvetleri $CH_4$'ten daha güçlüdür. Bu nedenle, $CH_4$'ten daha az idealdir.
- Karşılaştırma ve Sonuç:
- Hidrojen bağı içeren $H_2O$ ve $NH_3$ en az ideal davranış gösterir.
- Polar olan $SO_2$, dipol-dipol etkileşimleri nedeniyle apolar gazlardan daha az idealdir.
- Apolar olan $CH_4$ ve $CO_2$ arasında, $CH_4$ daha küçük bir molekül olup daha zayıf London dağılım kuvvetlerine sahiptir.
- Bu durumda, en zayıf moleküller arası kuvvetlere ve en küçük molekül hacmine sahip olan gaz $CH_4$'tür. Bu da onu aynı koşullarda ideal davranışa en yakın gaz yapar.
Cevap D seçeneğidir.
