Aşağıdaki maddelerden hangisinin suda çözünmesi beklenirken, benzen ($C_6H_6$) içinde çözünmesi beklenmez?
A) İyot ($I_2$)
B) Metan ($CH_4$)
C) Tuz ($NaCl$)
D) Heksan ($C_6H_{14}$)
E) Karbon dioksit ($CO_2$)
Kimyada maddelerin çözünürlüğünü anlamak için temel bir kural vardır: "Benzer benzeri çözer." Bu ilke, polar maddelerin polar çözücülerde, apolar maddelerin ise apolar çözücülerde daha iyi çözündüğünü ifade eder.
- Çözücülerin Polaritesi:
- Su ($H_2O$): Su molekülü, oksijen atomunun hidrojen atomlarından daha elektronegatif olması nedeniyle kısmi pozitif ve kısmi negatif yüklere sahiptir. Bu durum, suyun polar bir çözücü olmasını sağlar.
- Benzen ($C_6H_6$): Benzen molekülü, simetrik yapısı ve karbon-hidrojen bağları arasındaki küçük elektronegatiflik farkı nedeniyle apolar bir çözücüdür. Molekülün dipol momentleri birbirini götürür.
- Seçeneklerin Analizi:
- A) İyot ($I_2$): İyot molekülü, iki aynı atomdan oluştuğu için apolar bir maddedir. Apolar maddeler apolar çözücülerde (benzen) çözünürken, polar çözücülerde (su) çözünmezler. Bu nedenle iyotun suda çözünmesi beklenmez, benzen içinde çözünmesi beklenir.
- B) Metan ($CH_4$): Metan, simetrik bir yapıya sahip apolar bir moleküldür. Apolar maddeler apolar çözücülerde (benzen) çözünürken, polar çözücülerde (su) çözünmezler. Bu nedenle metanın suda çözünmesi beklenmez, benzen içinde çözünmesi beklenir.
- C) Tuz ($NaCl$): Tuz (sodyum klorür), sodyum ($Na^+$) ve klorür ($Cl^-$) iyonlarından oluşan iyonik bir bileşiktir. İyonik bileşikler, genellikle polar çözücülerde (özellikle suda) çok iyi çözünürler çünkü su molekülleri iyonları çevreleyerek onları ayırabilir (hidrasyon). Apolar çözücülerde (benzen gibi) ise iyonik bileşiklerin çözünmesi beklenmez, çünkü apolar moleküller iyonları ayırmak ve stabilize etmek için gerekli dipol momentlere sahip değildir. Bu durum, sorunun tam olarak istediği koşulu sağlar: suda çözünmesi beklenirken, benzen içinde çözünmesi beklenmez.
- D) Heksan ($C_6H_{14}$): Heksan, bir hidrokarbon olup apolar bir moleküldür. Apolar maddeler apolar çözücülerde (benzen) çözünürken, polar çözücülerde (su) çözünmezler. Bu nedenle heksanın suda çözünmesi beklenmez, benzen içinde çözünmesi beklenir.
- E) Karbon dioksit ($CO_2$): Karbon dioksit molekülü doğrusal bir yapıya sahip olup apolar bir maddedir. Apolar maddeler apolar çözücülerde (benzen) çözünürken, polar çözücülerde (su) çözünmezler (suda çok az çözünür). Bu nedenle karbon dioksitin suda çözünmesi beklenmez, benzen içinde çözünmesi beklenir.
Yukarıdaki analizlere göre, suda çözünmesi beklenirken benzen içinde çözünmesi beklenmeyen madde Tuz ($NaCl$)'dir.
Cevap C seçeneğidir.
