Normal basınç altında saf suyun kaynama noktası $100^\circ C$'dir. Aynı ortamda su içerisinde bir miktar yemek tuzu ($NaCl$) çözülürse oluşan çözelti ile ilgili hangisi doğru olur?
A) Kaynama noktası $100^\circ C$ olur.
B) Kaynama noktası $100^\circ C$'den düşük olur.
C) Kaynama noktası $100^\circ C$'den yüksek olur.
D) Donma noktası $0^\circ C$'den yüksek olur.
E) Buhar basıncı saf sudan daha yüksek olur.
Sevgili öğrenciler, bu soru çözeltilerin koligatif özellikleriyle ilgilidir. Koligatif özellikler, bir çözeltideki çözünen madde miktarının (derişiminin) çözücünün bazı fiziksel özelliklerini nasıl değiştirdiğini açıklar. Şimdi adım adım bu soruyu inceleyelim:
- Temel Bilgi: Normal basınç altında saf suyun kaynama noktası $100^\circ C$, donma noktası ise $0^\circ C$'dir. Bu değerler, saf maddeler için sabittir.
- Çözünen Madde Etkisi: Bir çözücüye (burada su) uçucu olmayan bir katı (burada yemek tuzu, $NaCl$) eklendiğinde, çözeltinin bazı özellikleri saf çözücüden farklılaşır. Bu değişikliklere koligatif özellikler denir ve çözünen taneciklerin derişimine bağlıdır.
- Kaynama Noktası Yükselmesi: Çözeltideki çözünen tanecikler (iyonlar veya moleküller), çözücünün buharlaşmasını zorlaştırır. Bu durum, çözeltinin buhar basıncını düşürür. Bir sıvının kaynaması için buhar basıncının dış basınca eşit olması gerektiğinden, çözeltinin dış basınca ulaşması için daha yüksek bir sıcaklığa ihtiyaç duyulur. Bu olaya kaynama noktası yükselmesi denir. Yani, suyun içine tuz eklenmesiyle kaynama noktası $100^\circ C$'den daha yüksek bir değere çıkar.
- Donma Noktası Alçalması: Benzer şekilde, çözeltideki çözünen tanecikler, çözücünün düzenli bir kristal yapı oluşturmasını (donmasını) zorlaştırır. Bu nedenle, çözeltinin donması için daha düşük bir sıcaklığa ihtiyaç duyulur. Bu olaya donma noktası alçalması denir. Yani, suyun içine tuz eklenmesiyle donma noktası $0^\circ C$'den daha düşük bir değere iner.
- Buhar Basıncı Düşmesi: Çözeltideki çözünen tanecikler, çözücünün yüzeyindeki moleküllerin buhar fazına geçişini engeller. Bu durum, çözeltinin buhar basıncının saf çözücüye göre daha düşük olmasına neden olur. Bu olaya buhar basıncı düşmesi denir.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Kaynama noktası $100^\circ C$ olur. Yanlış. Tuz eklenmesi kaynama noktasını yükseltir.
- B) Kaynama noktası $100^\circ C$'den düşük olur. Yanlış. Kaynama noktası yükselir, düşmez.
- C) Kaynama noktası $100^\circ C$'den yüksek olur. Doğru. Bu, kaynama noktası yükselmesi olarak bilinen koligatif bir özelliktir.
- D) Donma noktası $0^\circ C$'den yüksek olur. Yanlış. Donma noktası alçalması nedeniyle $0^\circ C$'den düşük olur.
- E) Buhar basıncı saf sudan daha yüksek olur. Yanlış. Buhar basıncı düşmesi nedeniyle saf sudan daha düşük olur.
Bu bilgiler ışığında, su içerisine yemek tuzu çözüldüğünde oluşan çözeltinin kaynama noktası saf suyun kaynama noktasından ($100^\circ C$) daha yüksek olacaktır.
Cevap C seçeneğidir.
