Donma noktası alçalması (Kriyoskopi) nedir Test 2

Aynı molalitede hazırlanmış aşağıdaki çözeltilerden hangisinde donma noktası alçalması en fazla olur?

A) Üre çözeltisi
B) Sodyum klorür çözeltisi
C) Kalsiyum klorür çözeltisi
D) Glikoz çözeltisi

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için donma noktası alçalması kavramını ve bu kavramı etkileyen faktörleri iyi anlamamız gerekiyor. Donma noktası alçalması, çözeltilerin koligatif özelliklerinden biridir. Koligatif özellikler, çözeltideki çözünen madde taneciklerinin sayısına bağlı olan, ancak çözünen maddenin kimliğine bağlı olmayan özelliklerdir.

• Donma Noktası Alçalması Formülü:

  Donma noktası alçalması ($\Delta T_f$) aşağıdaki formülle hesaplanır:

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

  Bu formüldeki terimler şunlardır:

  • $\Delta T_f$: Donma noktası alçalması miktarıdır.
  • $i$: Van 't Hoff faktörüdür. Çözünen maddenin çözeltide oluşturduğu tanecik sayısını ifade eder. Elektrolitler için $i > 1$, elektrolit olmayanlar için $i = 1$ olur.
  • $K_f$: Kriyoskopik sabittir. Bu sabit, çözücünün cinsine bağlıdır (örneğin, su için belirli bir değeri vardır). Soruda tüm çözeltilerin aynı çözücüde hazırlandığı varsayıldığı için $K_f$ değeri tüm seçenekler için aynıdır.
  • $m$: Çözeltinin molalitesidir. Soruda tüm çözeltilerin aynı molalitede hazırlandığı belirtilmiştir, bu yüzden $m$ değeri de tüm seçenekler için aynıdır.
• Çözümleme Adımı:

  Formüle baktığımızda, $K_f$ ve $m$ değerleri tüm çözeltiler için aynı olduğundan, donma noktası alçalması ($\Delta T_f$) doğrudan van 't Hoff faktörü ($i$) ile orantılıdır. Yani, $i$ değeri en büyük olan çözeltide donma noktası alçalması en fazla olacaktır.

  Şimdi her bir seçenekteki çözünen maddenin van 't Hoff faktörünü ($i$) belirleyelim:

  • A) Üre çözeltisi ($CO(NH_2)_2$): Üre, suda çözündüğünde iyonlarına ayrışmayan, moleküler bir bileşiktir (elektrolit değildir). Bu nedenle, çözeltideki her bir üre molekülü tek bir tanecik olarak kalır.

    $i = 1$

  • B) Sodyum klorür çözeltisi ($NaCl$): Sodyum klorür, suda tamamen iyonlarına ayrışan güçlü bir elektrolittir. Her bir $NaCl$ formül birimi, bir $Na^+$ iyonu ve bir $Cl^-$ iyonu olmak üzere toplam iki iyon oluşturur.

    $NaCl(aq) \rightarrow Na^+(aq) + Cl^-(aq)$

    $i = 2$

  • C) Kalsiyum klorür çözeltisi ($CaCl_2$): Kalsiyum klorür de suda tamamen iyonlarına ayrışan güçlü bir elektrolittir. Her bir $CaCl_2$ formül birimi, bir $Ca^{2+}$ iyonu ve iki $Cl^-$ iyonu olmak üzere toplam üç iyon oluşturur.

    $CaCl_2(aq) \rightarrow Ca^{2+}(aq) + 2Cl^-(aq)$

    $i = 3$

  • D) Glikoz çözeltisi ($C_6H_{12}O_6$): Glikoz, suda çözündüğünde iyonlarına ayrışmayan, moleküler bir bileşiktir (elektrolit değildir). Tıpkı üre gibi, çözeltideki her bir glikoz molekülü tek bir tanecik olarak kalır.

    $i = 1$

• Karşılaştırma ve Sonuç:

  Belirlediğimiz van 't Hoff faktörlerini karşılaştıralım:

  • Üre: $i = 1$
  • Sodyum klorür: $i = 2$
  • Kalsiyum klorür: $i = 3$
  • Glikoz: $i = 1$

  Görüldüğü gibi, kalsiyum klorür çözeltisi ($CaCl_2$) en yüksek van 't Hoff faktörüne ($i=3$) sahiptir. Bu da, aynı molalitede hazırlandığında, kalsiyum klorür çözeltisinin en fazla çözünen tanecik sayısına sahip olacağı anlamına gelir.

  Dolayısıyla, donma noktası alçalması en fazla olan çözelti kalsiyum klorür çözeltisidir.

Cevap C seçeneğidir.