Aşağıdaki çözeltilerden hangisinin aynı ortamda kaynamaya başlama sıcaklığı en yüksektir?
(Çözünenlerin suda tamamen iyonlaştığı varsayılacaktır.)
- $2 \text{ M}$ $ \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 $ (glikoz) çözeltisi
- $1 \text{ M}$ $ \text{NaCl} $ çözeltisi
- $0,5 \text{ M}$ $ \text{MgCl}_2 $ çözeltisi
- $0,8 \text{ M}$ $ \text{KNO}_3 $ çözeltisi
- $0,6 \text{ M}$ $ \text{AlCl}_3 $ çözeltisi
A) $2 \text{ M}$ $ \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 $ çözeltisi
B) $1 \text{ M}$ $ \text{NaCl} $ çözeltisi
C) $0,5 \text{ M}$ $ \text{MgCl}_2 $ çözeltisi
D) $0,8 \text{ M}$ $ \text{KNO}_3 $ çözeltisi
E) $0,6 \text{ M}$ $ \text{AlCl}_3 $ çözeltisi
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, çözeltilerin kaynamaya başlama sıcaklıklarını karşılaştırmamız isteniyor. Bu tür sorular, kimyada "kolligatif özellikler" başlığı altında incelenen önemli bir konuyu, yani "kaynama noktası yükselmesi"ni ele alır.
Kaynama Noktası Yükselmesi Nedir?
- Saf bir çözücüye (örneğin su) uçucu olmayan bir madde eklendiğinde, çözeltinin kaynama noktası saf çözücünün kaynama noktasından daha yüksek olur. Bu olaya kaynama noktası yükselmesi denir.
- Kaynama noktası yükselmesi, çözeltideki çözünen taneciklerinin derişimine (konsantrasyonuna) bağlıdır. Çözünen taneciklerinin derişimi ne kadar yüksekse, kaynama noktası yükselmesi de o kadar fazla olur ve dolayısıyla çözeltinin kaynamaya başlama sıcaklığı da o kadar yüksek olur.
- Bu ilişkiyi ifade eden formül şöyledir: $ \Delta T_k = K_k \cdot m \cdot i $
- Burada:
- $ \Delta T_k $: Kaynama noktası yükselmesi (çözeltinin kaynama noktası - saf çözücünün kaynama noktası)
- $ K_k $: Molal kaynama noktası yükselmesi sabiti (çözücüye özgü bir değerdir ve aynı ortamda tüm çözeltiler için aynıdır)
- $ m $: Çözeltinin molal derişimi (mol/kg çözücü)
- $ i $: Van 't Hoff faktörü (çözünenin çözeltide oluşturduğu tanecik sayısı)
- Soruda verilen derişimler molar derişim ($ \text{M} $) olsa da, seyreltik çözeltilerde molal derişim ile yaklaşık olarak aynı kabul edilebilir ve karşılaştırma yapmak için kullanılabilir. Önemli olan, $ m \cdot i $ çarpımının en büyük olduğu çözeltiyi bulmaktır.
Van 't Hoff Faktörü ($ i $) Nasıl Bulunur?
- Çözünen madde suda iyonlaşıyorsa, $ i $ değeri çözünme sonucu oluşan iyonların toplam sayısına eşittir.
- Çözünen madde suda iyonlaşmıyorsa (moleküler çözünme), $ i $ değeri $1$ 'dir.
Şimdi, her bir çözelti için van 't Hoff faktörünü ($ i $) ve etkin tanecik derişimini ($ \text{M} \cdot i $) hesaplayalım:
- A) $2 \text{ M}$ $ \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 $ (glikoz) çözeltisi:
- Glikoz, suda iyonlaşmayan moleküler bir maddedir.
- Bu nedenle $ i = 1 $.
- Etkin tanecik derişimi = $2 \text{ M} \cdot 1 = 2 \text{ M}$.
- B) $1 \text{ M}$ $ \text{NaCl} $ çözeltisi:
- Sodyum klorür ($ \text{NaCl} $), suda $ \text{Na}^+ $ ve $ \text{Cl}^- $ olmak üzere iki iyona ayrışır.
- $ \text{NaCl} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{Cl}^- $
- Bu nedenle $ i = 2 $.
- Etkin tanecik derişimi = $1 \text{ M} \cdot 2 = 2 \text{ M}$.
- C) $0,5 \text{ M}$ $ \text{MgCl}_2 $ çözeltisi:
- Magnezyum klorür ($ \text{MgCl}_2 $), suda $ \text{Mg}^{2+} $ ve $ 2\text{Cl}^- $ olmak üzere toplam üç iyona ayrışır.
- $ \text{MgCl}_2 \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\text{Cl}^- $
- Bu nedenle $ i = 3 $.
- Etkin tanecik derişimi = $0,5 \text{ M} \cdot 3 = 1,5 \text{ M}$.
- D) $0,8 \text{ M}$ $ \text{KNO}_3 $ çözeltisi:
- Potasyum nitrat ($ \text{KNO}_3 $), suda $ \text{K}^+ $ ve $ \text{NO}_3^- $ olmak üzere iki iyona ayrışır.
- $ \text{KNO}_3 \rightarrow \text{K}^+ + \text{NO}_3^- $
- Bu nedenle $ i = 2 $.
- Etkin tanecik derişimi = $0,8 \text{ M} \cdot 2 = 1,6 \text{ M}$.
- E) $0,6 \text{ M}$ $ \text{AlCl}_3 $ çözeltisi:
- Alüminyum klorür ($ \text{AlCl}_3 $), suda $ \text{Al}^{3+} $ ve $ 3\text{Cl}^- $ olmak üzere toplam dört iyona ayrışır.
- $ \text{AlCl}_3 \rightarrow \text{Al}^{3+} + 3\text{Cl}^- $
- Bu nedenle $ i = 4 $.
- Etkin tanecik derişimi = $0,6 \text{ M} \cdot 4 = 2,4 \text{ M}$.
Sonuçların Karşılaştırılması:
- A) Glikoz: $2 \text{ M}$
- B) $ \text{NaCl} $: $2 \text{ M}$
- C) $ \text{MgCl}_2 $: $1,5 \text{ M}$
- D) $ \text{KNO}_3 $: $1,6 \text{ M}$
- E) $ \text{AlCl}_3 $: $2,4 \text{ M}$
En yüksek etkin tanecik derişimi $2,4 \text{ M}$ ile $0,6 \text{ M}$ $ \text{AlCl}_3 $ çözeltisine aittir. Bu da demektir ki, $0,6 \text{ M}$ $ \text{AlCl}_3 $ çözeltisinin kaynama noktası yükselmesi en fazla olacak ve dolayısıyla kaynamaya başlama sıcaklığı en yüksek olacaktır.
Cevap E seçeneğidir.
