Bir öğrenci laboratuvarda 0,01 molal üç farklı çözelti hazırlıyor:
I. Şeker (C₆H₁₂O₆) çözeltisi
II. Sodyum klorür (NaCl) çözeltisi
III. Kalsiyum klorür (CaCl₂) çözeltisi
Buna göre, bu çözeltilerin aynı sıcaklıktaki buhar basınçları arasındaki ilişki nasıldır?
A) I > II > III
B) III > II > I
C) I = II = III
D) II > III > I
Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soru, çözeltilerin koligatif özelliklerinden biri olan buhar basıncı düşmesi ile ilgili temel bir konuyu anlamamızı sağlıyor. Hazırsanız, adım adım bu soruyu çözelim ve konuyu pekiştirelim.
- 1. Koligatif Özellikleri Hatırlayalım: Koligatif özellikler, çözeltideki çözünen maddenin kimyasal yapısına değil, çözeltideki çözünen taneciklerinin (iyon veya molekül) toplam derişimine bağlı olan özelliklerdir. Buhar basıncı düşmesi, kaynama noktası yükselmesi, donma noktası düşmesi ve ozmotik basınç bu özelliklere örnektir.
- 2. Buhar Basıncı Düşmesi ve Tanecik Sayısı İlişkisi: Bir çözeltinin buhar basıncı, saf çözücünün buhar basıncından daha düşüktür. Bu düşüş miktarı, çözeltideki çözünen taneciklerinin derişimiyle doğru orantılıdır. Yani, çözeltideki toplam tanecik sayısı ne kadar fazla olursa, buhar basıncı o kadar çok düşer ve çözeltinin buhar basıncı o kadar az olur.
- 3. Çözeltilerdeki Tanecik Sayılarını Belirleyelim (van 't Hoff Faktörü, $i$):
- I. Şeker (C₆H₁₂O₆) çözeltisi: Şeker, suda moleküler olarak çözünür ve iyonlarına ayrışmaz. Bu nedenle, 1 mol şeker, çözeltide 1 mol tanecik olarak bulunur. van 't Hoff faktörü $i=1$'dir.
- II. Sodyum klorür (NaCl) çözeltisi: Sodyum klorür, suda tamamen iyonlarına ayrışan güçlü bir elektrolittir. $NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$ şeklinde ayrışır. Yani, 1 mol $NaCl$, çözeltide 1 mol $Na^+$ ve 1 mol $Cl^-$ olmak üzere toplam 2 mol tanecik oluşturur. van 't Hoff faktörü $i=2$'dir.
- III. Kalsiyum klorür (CaCl₂) çözeltisi: Kalsiyum klorür de suda tamamen iyonlarına ayrışan güçlü bir elektrolittir. $CaCl_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^-$ şeklinde ayrışır. Yani, 1 mol $CaCl_2$, çözeltide 1 mol $Ca^{2+}$ ve 2 mol $Cl^-$ olmak üzere toplam 3 mol tanecik oluşturur. van 't Hoff faktörü $i=3$'tür.
- 4. Etkin Tanecik Derişimlerini Karşılaştıralım: Tüm çözeltilerin molal derişimleri 0,01 molal olarak verilmiştir. Etkin tanecik derişimini bulmak için molal derişimi van 't Hoff faktörü ($i$) ile çarparız:
- I. Şeker çözeltisi: $0,01 \text{ molal} \times 1 = 0,01 \text{ molal}$ etkin tanecik
- II. Sodyum klorür çözeltisi: $0,01 \text{ molal} \times 2 = 0,02 \text{ molal}$ etkin tanecik
- III. Kalsiyum klorür çözeltisi: $0,01 \text{ molal} \times 3 = 0,03 \text{ molal}$ etkin tanecik
- 5. Buhar Basınçlarını Sıralayalım: Etkin tanecik derişimi en fazla olan çözeltinin buhar basıncı en düşük olacaktır.
- En yüksek etkin tanecik derişimi: III ($0,03 \text{ molal}$) $\rightarrow$ En düşük buhar basıncı
- Orta etkin tanecik derişimi: II ($0,02 \text{ molal}$) $\rightarrow$ Orta buhar basıncı
- En düşük etkin tanecik derişimi: I ($0,01 \text{ molal}$) $\rightarrow$ En yüksek buhar basıncı
Buna göre, buhar basınçları arasındaki ilişki: I > II > III şeklindedir.
Bu analiz sonucunda, şeker çözeltisinin buhar basıncı en yüksek, kalsiyum klorür çözeltisinin buhar basıncı ise en düşük olacaktır.
Cevap A seçeneğidir.
