Saf suyun oto-iyonizasyonu, su moleküllerinin çok küçük bir kısmının kendi kendine iyonlaşarak hidrojen iyonları ($H^+$ veya hidronyum iyonları $H_3O^+$) ve hidroksit iyonları ($OH^-$) oluşturması olayıdır. Bu denge tepkimesi şu şekilde gösterilir:
$H_2O(l) \rightleftharpoons H^+(aq) + OH^-(aq)$
Şimdi verilen yargıları tek tek inceleyelim:
- I. yargı: $[H^+] \cdot [OH^-] = 10^{-14}$ tür.
- Bu ifade, suyun iyonlaşma sabiti ($K_w$) ile ilgilidir. Saf suyun oto-iyonizasyon denge sabiti, $K_w = [H^+][OH^-]$ olarak tanımlanır.
- $25$ $^\circ C$ sıcaklıkta, saf su için $K_w$ değeri deneysel olarak $1.0 \times 10^{-14}$ olarak belirlenmiştir. Bu sıcaklıkta, saf suda $[H^+] = [OH^-] = 1.0 \times 10^{-7} M$ olduğundan, çarpımları $10^{-14}$ olur.
- Dolayısıyla, bu yargı doğrudur.
- II. yargı: Endotermik bir olaydır.
- Bir kimyasal tepkimenin endotermik olup olmadığını anlamak için tepkimenin entalpi değişimi ($\Delta H$) değerine bakılır.
- Suyun oto-iyonizasyonu, su moleküllerindeki kovalent bağların kırılması ve iyonların oluşması sürecini içerir. Bağ kırılması enerji gerektiren bir süreçtir.
- Suyun oto-iyonizasyon tepkimesi için standart entalpi değişimi ($\Delta H^\circ$) pozitif bir değerdir (yaklaşık $+55.8$ $kJ/mol$). Pozitif $\Delta H^\circ$ değeri, tepkimenin endotermik olduğunu gösterir, yani tepkime gerçekleşirken ortamdan ısı alır.
- Dolayısıyla, bu yargı doğrudur.
- III. yargı: Sıcaklık artırılırsa $pH$ değeri artar.
- Suyun oto-iyonizasyonu endotermik bir olay olduğundan, denge tepkimesini ısıyı reaktifler tarafına yazabiliriz: $H_2O(l) + \text{ısı} \rightleftharpoons H^+(aq) + OH^-(aq)$.
- Le Chatelier ilkesine göre, endotermik bir tepkimede sıcaklık artırıldığında denge, ısıyı tüketen yöne, yani ürünler yönüne (sağa) kayar.
- Denge sağa kaydığında, daha fazla $H^+$ ve $OH^-$ iyonu oluşur. Bu da $[H^+]$ derişiminin artmasına neden olur.
- $pH$ değeri, $pH = -\log[H^+]$ formülü ile hesaplanır. Eğer $[H^+]$ derişimi artarsa, $pH$ değeri azalır. (Örneğin, $[H^+]$ $10^{-7}$'den $10^{-6}$'ya çıkarsa, $pH$ $7$'den $6$'ya düşer.)
- Bu nedenle, sıcaklık artırıldığında $pH$ değeri artmaz, aksine azalır.
- Dolayısıyla, bu yargı yanlıştır.
Yukarıdaki analizlere göre, I ve II. yargılar doğrudur.
Cevap B seçeneğidir.
