Aynı koşullarda bulunan eşit kütleli X ve Y gazlarından, X'in mol sayısı Y'nin 2 katıdır. Buna göre, Y'nin molekül ağırlığı X'in kaç katıdır?
A) 1/4Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için mol, kütle ve molekül ağırlığı arasındaki temel ilişkiyi kullanacağız. Adım adım ilerleyelim:
Soruda bize X ve Y gazları için şu bilgiler verilmiştir:
X ve Y gazlarının kütleleri eşittir: $m_X = m_Y$
X gazının mol sayısı, Y gazının mol sayısının 2 katıdır: $n_X = 2 \cdot n_Y$
Bir maddenin mol sayısı ($n$), kütlesi ($m$) ve molekül ağırlığı ($M$) arasındaki ilişki şu formülle ifade edilir:
$n = \frac{m}{M}$
Bu formülü, molekül ağırlığını bulmak için yeniden düzenleyebiliriz:
$M = \frac{m}{n}$
X gazının molekül ağırlığı ($M_X$), kütlesi ($m_X$) ve mol sayısı ($n_X$) cinsinden şöyle yazılır:
$M_X = \frac{m_X}{n_X}$
Y gazının molekül ağırlığı ($M_Y$), kütlesi ($m_Y$) ve mol sayısı ($n_Y$) cinsinden şöyle yazılır:
$M_Y = \frac{m_Y}{n_Y}$
Şimdi elimizdeki eşitlikleri kullanarak $M_Y$ ve $M_X$ arasındaki ilişkiyi bulalım.
Y gazının molekül ağırlığı formülü ile başlayalım:
$M_Y = \frac{m_Y}{n_Y}$
Verilen bilgilere göre $m_Y = m_X$ (kütleler eşit) ve $n_Y = \frac{n_X}{2}$ (çünkü $n_X = 2 \cdot n_Y$). Bu değerleri $M_Y$ formülünde yerine yazalım:
$M_Y = \frac{m_X}{\frac{n_X}{2}}$
Kesirli ifadeyi düzenlersek (paydadaki kesri ters çevirip çarparız):
$M_Y = \frac{m_X}{1} \cdot \frac{2}{n_X}$
$M_Y = \frac{2 \cdot m_X}{n_X}$
Yukarıdaki adımda $M_Y = \frac{2 \cdot m_X}{n_X}$ bulduk. Daha önce de X gazı için $M_X = \frac{m_X}{n_X}$ olduğunu belirtmiştik.
Dikkat ederseniz, $M_Y$ ifadesindeki $\frac{m_X}{n_X}$ kısmı aslında $M_X$'e eşittir. Bu durumda, $M_X$'i yerine koyarak $M_Y$ için yeni bir ifade yazabiliriz:
$M_Y = 2 \cdot \left(\frac{m_X}{n_X}\right)$
$M_Y = 2 \cdot M_X$
Bu sonuç bize Y'nin molekül ağırlığının X'in molekül ağırlığının 2 katı olduğunu gösterir.
Cevap D seçeneğidir.