Bir sulu çözeltide $25$ °C'de $[H^+] = 2 \cdot 10^{-4}$ M olduğuna göre bu çözelti için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Bazik özellik gösterir.
B) $pH < 7$ dir.
C) $[OH^-] = 5 \cdot 10^{-10}$ M'dir.
D) $pOH = 4$ tür.
E) Mavi turnusol kağıdını etkilemez.
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için pH, pOH kavramlarını ve asit-baz özelliklerini hatırlamamız gerekiyor. Adım adım ilerleyelim:
- Öncelikle bize verilen bilgi, çözeltideki hidrojen iyonu derişimi $[H^+]$'nın $2 \cdot 10^{-4}$ M olduğudur. Bu bilgiyle çözeltinin pH değerini hesaplayabiliriz.
- pH Hesaplaması: pH değeri, hidrojen iyonu derişiminin eksi logaritması alınarak bulunur: $pH = -\log[H^+]$.
- Verilen değeri yerine koyalım: $pH = -\log(2 \cdot 10^{-4})$.
- Logaritma özelliklerini kullanarak açalım: $pH = -(\log 2 + \log 10^{-4})$.
- $pH = -(\log 2 - 4)$.
- $pH = 4 - \log 2$.
- $\log 2$ değeri yaklaşık olarak $0.3$'tür. Bu durumda $pH \approx 4 - 0.3 = 3.7$.
- Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) Bazik özellik gösterir.
- Bir çözeltinin asidik, bazik veya nötr olduğunu pH değerine göre belirleriz:
- $pH < 7$ ise asidik,
- $pH = 7$ ise nötr,
- $pH > 7$ ise baziktir.
- Bizim hesapladığımız $pH \approx 3.7$ değeri $7$'den küçüktür. Bu nedenle çözelti asidik özellik gösterir. Dolayısıyla A seçeneği yanlıştır.
- B) $pH < 7$ dir.
- Yukarıda hesapladığımız $pH \approx 3.7$ değeri $7$'den küçüktür. Bu ifade doğrudur.
- C) $[OH^-] = 5 \cdot 10^{-10}$ M'dir.
- Sulu çözeltilerde $25$ °C'de hidrojen iyonu derişimi ile hidroksit iyonu derişiminin çarpımı sabittir ve suyun iyonlaşma sabiti ($K_w$) olarak adlandırılır: $[H^+][OH^-] = K_w = 1 \cdot 10^{-14}$.
- $[OH^-] = \frac{K_w}{[H^+]} = \frac{1 \cdot 10^{-14}}{2 \cdot 10^{-4}}$.
- $[OH^-] = \frac{1}{2} \cdot 10^{-14 - (-4)} = 0.5 \cdot 10^{-10} = 5 \cdot 10^{-11}$ M.
- Dolayısıyla C seçeneği yanlıştır.
- D) $pOH = 4$ tür.
- pOH değeri, hidroksit iyonu derişiminin eksi logaritması alınarak bulunur: $pOH = -\log[OH^-]$.
- Hesapladığımız $[OH^-] = 5 \cdot 10^{-11}$ M değerini yerine koyalım: $pOH = -\log(5 \cdot 10^{-11})$.
- $pOH = -(\log 5 + \log 10^{-11}) = -(\log 5 - 11) = 11 - \log 5$.
- $\log 5$ değeri yaklaşık olarak $0.7$'dir. Bu durumda $pOH \approx 11 - 0.7 = 10.3$.
- Alternatif olarak, $25$ °C'de $pH + pOH = 14$ ilişkisini kullanabiliriz.
- $pOH = 14 - pH = 14 - (4 - \log 2) = 10 + \log 2 \approx 10 + 0.3 = 10.3$.
- Dolayısıyla D seçeneği yanlıştır.
- E) Mavi turnusol kağıdını etkilemez.
- Çözeltimiz asidik özellik gösterdiği için ($pH < 7$), mavi turnusol kağıdını kırmızıya çevirir. "Etkilemez" ifadesi yanlıştır. Nötr çözeltiler turnusol kağıdını etkilemez. Dolayısıyla E seçeneği yanlıştır.
Tüm seçenekleri değerlendirdiğimizde, doğru olan tek ifade B seçeneğidir.
Cevap B seçeneğidir.
