Bir deneyde eşit konsantrasyonda hazırlanan HCl, HBr ve HI çözeltilerinin iletkenlikleri ölçülüyor. Ölçüm sonuçlarına göre iletkenlik değerleri HI > HBr > HCl şeklinde sıralanıyor.
Bu sonuç periyodik cetveldeki hangi değişimle açıklanabilir?
A) Aynı periyotta soldan sağa elektronegatiflik artışı
B) Aynı grupta yukarıdan aşağıya atom çapı artışı
C) Aynı grupta yukarıdan aşağıya iyonlaşma enerjisi azalışı
D) Aynı periyotta soldan sağa atom numarası artışı
Bu soruda, eşit konsantrasyonda hazırlanan HCl, HBr ve HI çözeltilerinin iletkenliklerinin HI > HBr > HCl şeklinde sıralandığı belirtiliyor. Bu gözlemi periyodik cetveldeki bir değişimle açıklayacağız.
- HCl, HBr ve HI hidrojen halojenür asitleridir ve suda çözündüklerinde iyonlarına ayrışarak çözeltinin iletkenliğini sağlarlar. Genel olarak bu asitlerin hepsi "kuvvetli asit" olarak kabul edilir, yani suda büyük ölçüde iyonlaşırlar.
- Çözeltilerin iletkenliği, çözeltideki iyonların konsantrasyonu ve hareketliliği ile doğru orantılıdır. Konsantrasyonlar eşit verildiğine göre, iletkenlik farkı asitlerin "gerçek" kuvvetlerindeki veya iyonlaşma derecelerindeki ince farklardan kaynaklanmalıdır.
- Verilen iletkenlik sıralaması (HI > HBr > HCl), bu asitlerin kuvvet sıralamasıyla da uyumludur: HI, HBr'den daha kuvvetli, HBr de HCl'den daha kuvvetlidir. Bir asidin kuvveti, H-X bağının ne kadar kolay kırılarak $H^+$ iyonu (veya $H_3O^+$) ve $X^-$ iyonu oluşturabildiği ile ilgilidir.
- Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Aynı periyotta soldan sağa elektronegatiflik artışı: Halojenler (Cl, Br, I) aynı periyotta değil, aynı grupta (17. grup) yer alırlar. Bu nedenle bu açıklama doğru değildir.
- B) Aynı grupta yukarıdan aşağıya atom çapı artışı: Periyodik cetvelde aynı grupta yukarıdan aşağıya inildikçe atom çapı artar. Bu durumda, Klor (Cl), Brom (Br) ve İyot (I) için atom çapı sıralaması $Cl < Br < I$ şeklindedir.
- Atom çapı arttıkça, hidrojen ile halojen arasındaki bağ uzunluğu da artar: $H-Cl < H-Br < H-I$.
- Bağ uzunluğu arttıkça, bağ kuvveti azalır ve bağın kırılması kolaylaşır. Dolayısıyla, H-I bağı en zayıf, H-Br bağı orta kuvvette ve H-Cl bağı en kuvvetlidir.
- Bağ ne kadar zayıf olursa, asit o kadar kolay iyonlaşır ve o kadar kuvvetli olur. Bu da asit kuvveti sıralamasını $HCl < HBr < HI$ şeklinde yapar.
- Daha kuvvetli asit, suda daha etkin bir şekilde iyonlaşarak daha fazla serbest iyon oluşturur ve bu da daha yüksek iletkenliğe yol açar. Bu durum, gözlemlenen iletkenlik sıralaması olan HI > HBr > HCl ile tamamen uyumludur.
- C) Aynı grupta yukarıdan aşağıya iyonlaşma enerjisi azalışı: İyonlaşma enerjisi, bir atomdan elektron koparmak için gereken enerjidir. Asit kuvveti ve iletkenlik, H-X bağının kırılmasıyla ilgilidir, elektron koparılmasıyla doğrudan ilgili değildir. Dolayısıyla bu açıklama doğru değildir.
- D) Aynı periyotta soldan sağa atom numarası artışı: Halojenler aynı periyotta değil, aynı gruptadır. Ayrıca bu, sadece bir olguyu belirtir, iletkenlik farkını açıklamaz.
- Sonuç olarak, halojenlerin aynı grupta yukarıdan aşağıya doğru atom çaplarının artması, H-X bağının zayıflamasına ve dolayısıyla asit kuvvetinin artmasına neden olur. Bu da çözeltilerin iletkenlik sıralamasını doğrudan açıklar.
Cevap B seçeneğidir.
