Donma noktası alçalması (Kriyoskopi) nedir Test 1

Aşağıdaki grafikte, farklı molal derişimlere sahip sulu çözeltilerin donma noktası alçalma miktarları gösterilmiştir.
Grafikte çizgilerin eğimleri karşılaştırıldığında hangi çözünen için eğim en büyüktür?

A) Üç iyon oluşturan elektrolit
B) İki iyon oluşturan elektrolit
C) Elektrolit olmayan madde
D) Zayıf elektrolit

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, sulu çözeltilerin donma noktası alçalması miktarının molal derişime göre nasıl değiştiğini gösteren bir grafik üzerinden, farklı çözünen türleri için eğimlerin karşılaştırılması isteniyor. Donma noktası alçalması, çözeltideki çözünen tanecik sayısına bağlı olan koligatif bir özelliktir.

• Donma Noktası Alçalması Formülü: Donma noktası alçalması ($\Delta T_f$) aşağıdaki formülle ifade edilir:

  $\Delta T_f = K_f \cdot m \cdot i$

  Burada:
  • $\Delta T_f$: Donma noktası alçalması miktarıdır.
  • $K_f$: Çözücünün kriyoskopik sabiti olup, su için belirli bir değerdir ve sabittir.
  • $m$: Çözeltinin molal derişimidir (mol çözünen / kg çözücü).
  • $i$: van 't Hoff faktörü olup, çözünenin çözeltide oluşturduğu toplam tanecik (iyon veya molekül) sayısıdır.
• Grafikteki Eğim Ne Anlama Geliyor?: Grafikte y ekseninde donma noktası alçalması ($\Delta T_f$), x ekseninde ise molal derişim ($m$) bulunmaktadır. Bir doğrunun eğimi, y eksenindeki değişimin x eksenindeki değişime oranıdır. Yani, bu grafikte eğim $\frac{\Delta T_f}{m}$'ye eşittir.
• Eğimin van 't Hoff Faktörü ($i$) ile İlişkisi: Donma noktası alçalması formülünü eğim cinsinden yeniden düzenlersek:

  $\frac{\Delta T_f}{m} = K_f \cdot i$

  Bu eşitlikten de görüldüğü gibi, çözücü (su) için $K_f$ sabiti değişmediğinden, grafikteki doğrunun eğimi doğrudan van 't Hoff faktörü ($i$) ile orantılıdır. Yani, $i$ değeri ne kadar büyükse, eğim de o kadar büyük olacaktır.
• Seçeneklerdeki Çözünen Türleri İçin van 't Hoff Faktörü ($i$) Değerleri: Şimdi her bir seçenek için van 't Hoff faktörü ($i$) değerlerini inceleyelim:
  • C) Elektrolit olmayan madde: Bu tür maddeler suda iyonlaşmazlar ve çözeltide tek bir molekül olarak kalırlar. Örneğin, şeker veya üre. Bu durumda $i = 1$.
  • D) Zayıf elektrolit: Suda kısmen iyonlaşırlar. Oluşturdukları tanecik sayısı 1'den büyük, ancak tam iyonlaşan elektrolitlerden daha azdır. Örneğin, asetik asit ($CH_3COOH$). Bu durumda $1 < i < 2$ (genellikle).
  • B) İki iyon oluşturan elektrolit: Suda tamamen iyonlaşarak iki iyon oluştururlar. Örneğin, sodyum klorür ($NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$). Bu durumda $i = 2$.
  • A) Üç iyon oluşturan elektrolit: Suda tamamen iyonlaşarak üç iyon oluştururlar. Örneğin, magnezyum klorür ($MgCl_2 \rightarrow Mg^{2+} + 2Cl^-$) veya sodyum sülfat ($Na_2SO_4 \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$). Bu durumda $i = 3$.
• Eğimlerin Karşılaştırılması: van 't Hoff faktörü ($i$) değerlerini karşılaştırdığımızda:
  • Elektrolit olmayan madde için $i = 1$
  • Zayıf elektrolit için $1 < i < 2$
  • İki iyon oluşturan elektrolit için $i = 2$
  • Üç iyon oluşturan elektrolit için $i = 3$
  En büyük $i$ değeri 3'tür ve bu da üç iyon oluşturan elektrolite aittir. Dolayısıyla, eğimi en büyük olan çözünen, üç iyon oluşturan elektrolittir.

Cevap A seçeneğidir.