Bir kimyager aynı sıcaklıkta doymuş CaCO3 çözeltisine damla damla Na2CO3 çözeltisi ekliyor ve çözeltide bulanıklık oluştuğunu gözlemliyor.
Bu gözlemin nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
A) Sıcaklık değişimi
B) Ortak iyon etkisi
C) Çözücü miktarının artması
D) pH değişimi
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, doymuş bir $CaCO_3$ çözeltisine $Na_2CO_3$ eklenmesiyle oluşan bulanıklığın nedenini anlamamız isteniyor. Kimyasal denge prensiplerini kullanarak bu durumu adım adım inceleyelim:
- Öncelikle, başlangıçtaki doymuş $CaCO_3$ çözeltisinde bir denge kurulmuştur. $CaCO_3$ suda az çözünen bir tuzdur ve aşağıdaki denge reaksiyonu ile çözünür:
$CaCO_3(k) \rightleftharpoons Ca^{2+}(suda) + CO_3^{2-}(suda)$
Bu denge, çözeltideki $Ca^{2+}$ ve $CO_3^{2-}$ iyonlarının derişimlerini belirler. Doymuş bir çözelti demek, bu iyonların derişimlerinin maksimum seviyede olduğu ve daha fazla $CaCO_3$'ün çözünemediği anlamına gelir.
- Çözeltiye damla damla $Na_2CO_3$ eklediğimizde ne olur? $Na_2CO_3$ suda iyi çözünen bir tuzdur ve çözeltide tamamen iyonlarına ayrışır:
$Na_2CO_3(k) \rightarrow 2Na^+(suda) + CO_3^{2-}(suda)$
Bu işlemle birlikte çözeltiye $CO_3^{2-}$ iyonları eklenmiş olur.
- Şimdi, ilk denge reaksiyonumuza geri dönelim:
$CaCO_3(k) \rightleftharpoons Ca^{2+}(suda) + CO_3^{2-}(suda)$
$Na_2CO_3$ eklenmesiyle çözeltideki $CO_3^{2-}$ iyonlarının derişimi artar. Bu $CO_3^{2-}$ iyonları, $CaCO_3$ çözünme dengesindeki ürünlerden biridir.
- Le Chatelier Prensibi'ne göre, bir denge sistemine dışarıdan bir etki yapıldığında, sistem bu etkiyi azaltacak yönde hareket eder. Bu durumda, ürünlerden biri olan $CO_3^{2-}$ iyonlarının derişimi arttığı için, denge bu artışı azaltmak amacıyla sol tarafa, yani reaktanlar yönüne kayar.
- Denge sola kaydığında, çözeltideki $Ca^{2+}$ iyonları ile eklenen $CO_3^{2-}$ iyonları birleşerek daha fazla katı $CaCO_3$ oluşturur. Bu durum, çözeltide katı parçacıkların oluşmasına ve gözle görülür bir bulanıklığın (çökelti) meydana gelmesine neden olur.
- Bu etkiye, çözünürlüğü az olan bir tuzun çözeltisine, o tuzun yapısındaki iyonlardan birini içeren başka bir tuz eklendiğinde çözünürlüğün azalması olayı olan Ortak İyon Etkisi denir.
- Diğer seçenekleri de değerlendirelim:
- A) Sıcaklık değişimi: Soruda sıcaklığın aynı kaldığı belirtilmiştir, bu yüzden sıcaklık değişimi bir neden olamaz.
- C) Çözücü miktarının artması: Çözücü miktarının artması genellikle çözünürlüğü artırır veya iyonları seyreltir, çökelti oluşumuna neden olmaz.
- D) pH değişimi: $CO_3^{2-}$ iyonları bazik özellik gösterse de, burada asıl etki $CaCO_3$ dengesindeki $CO_3^{2-}$ iyon derişiminin doğrudan artmasıdır. pH değişimi ikincil bir etki olabilir ancak bulanıklığın temel nedeni ortak iyonun kendisidir.
Bu nedenle, gözlemlenen bulanıklığın nedeni, $Na_2CO_3$ çözeltisinden gelen $CO_3^{2-}$ iyonlarının $CaCO_3$ çözünme dengesini sola kaydırarak daha fazla $CaCO_3$ katısı oluşturmasıdır.
Cevap B seçeneğidir.
