Sıvı Çözeltiler ve Çözünürlük
Çözücü-çözünen etkileşimleri, molarite, molalite, mol kesri, seyreltme ve karıştırma, iyon derişimi, koligatif özellikler, çözünürlük ve çözünürlük grafikleri.
- Çözünmeyi çözücü ile çözünen arasındaki iyon-dipol, hidrojen bağı ve London etkileşimleriyle açıklamayı; çözünmenin ısı alıp vermesini nitel olarak yorumlamayı
- Molarite, molalite, mol kesri, kütlece yüzde ve ppm derişimlerini hesaplamayı; yüzde ve yoğunluktan molariteye geçmeyi
- Balon joje ile belirli derişimde çözelti hazırlamayı; seyreltme ve karıştırma hesaplarını, iyonik çözeltilerde iyon derişimlerini bulmayı
- Buhar basıncı düşmesini, kaynama noktası yükselmesini, donma noktası alçalmasını ve osmotik basıncı açıklamayı; çözeltileri bu özelliklere göre sıralamayı
- Çözünürlüğe sıcaklığın, basıncın ve ortak iyonun etkisini; gazların çözünürlüğünü
- Çözünürlük-sıcaklık grafiğinden doymuşluğu, kristallenen kütleyi ve ayrımsal kristallendirmeyi yorumlamayı
Çözücü ile çözünen arasındaki etkileşimler
TYT'de çözeltinin homojen bir karışım olduğunu, çözünmenin tanecikler arası etkileşimlerle gerçekleştiğini ve "benzer benzeri çözer" ilkesini gördün. Bu konuda aynı düşünceyi bir adım ileri götürüyoruz: bir madde bir çözücüde neden çözünür, çözünürken ortam neden ısınır ya da soğur, çözeltideki tanecik sayısı çözeltinin kaynama ve donma sıcaklığını nasıl değiştirir?
Bir katının suda çözünmesini üç adımda düşünmek kolaylık sağlar. Önce çözünen tanecikler birbirinden ayrılır; bu adımda çözünenin kendi tanecikleri arasındaki çekim yenilir ve enerji harcanır. Sonra su molekülleri birbirinden biraz aralanır; suyun moleküller arası hidrojen bağları kısmen kırıldığı için yine enerji harcanır. Son adımda çözünen tanecikler su molekülleriyle sarılır ve yeni çekimler oluşur; bu adımda enerji açığa çıkar. Çözünmenin gerçekleşmesi için çözücü-çözünen etkileşimlerinin, bozulan çözücü-çözücü ve çözünen-çözünen etkileşimleriyle aşağı yukarı aynı güçte ya da onlardan güçlü olması gerekir.
Çözücü ile çözünen arasında oluşan başlıca etkileşimler şunlardır:
- İyon-dipol etkileşimi: İyonik bir katı (NaCl, KCl, \(\text{CuSO}_4\)) suda çözünürken katyonlara suyun kısmi negatif yüklü oksijen ucu, anyonlara kısmi pozitif yüklü hidrojen uçları yönelir. İyonların su molekülleriyle sarılmasına hidratasyon denir: \(\text{NaCl}(k) \rightarrow \text{Na}^+(suda) + \text{Cl}^-(suda)\).
- Hidrojen bağı: Etil alkol, şeker, amonyak ve aseton gibi moleküller su molekülleriyle hidrojen bağı kurarak çözünür. Etil alkol ile su her oranda karışır.
- Dipol-dipol etkileşimi: Hidrojen bağı kuramayan polar moleküller, polar çözücülerde kalıcı dipolleri arasındaki çekimle çözünür.
- London kuvvetleri: Apolar maddeler apolar çözücülerde bu zayıf etkileşimlerle çözünür. İyot (\(\text{I}_2\)) suda çok az, karbon tetraklorürde (\(\text{CCl}_4\)) ve hekzanda ise iyi çözünür. Yağ lekesinin benzinle çıkması da aynı nedene dayanır.
Polar su ile apolar \(\text{CCl}_4\) birbirinde çözünmez: su molekülleri kendi aralarındaki güçlü hidrojen bağlarını bozup yerine çok daha zayıf etkileşimler kurmaya "yanaşmaz". "Benzer benzeri çözer" ilkesinin altında yatan neden budur.
Çözünme ısısı ve sıcaklık
Yukarıdaki üç adımın enerjileri toplanınca çözünmenin net enerji değişimi bulunur. Ayırma adımlarında harcanan enerji, hidratasyonda açığa çıkan enerjiden büyükse çözünme endotermiktir (ısı alır), küçükse ekzotermiktir (ısı verir). Bu ders düzeyinde hesap yapmayacağız; ama sonucun yorumunu bilmek gerekir.
Amonyum nitrat (\(\text{NH}_4\text{NO}_3\)) ve potasyum nitrat (\(\text{KNO}_3\)) suda endotermik çözünür. Yalıtılmış bir kapta suya amonyum nitrat atılırsa çözelti soğur; spor yaralanmalarında kullanılan bazı soğuk paketlerin çalışma ilkesi budur. Sodyum hidroksit (NaOH) ve susuz kalsiyum klorür (\(\text{CaCl}_2\)) ise ekzotermik çözünür; çözünürken kap ısınır. Derişik sülfürik asidin seyreltilmesi de çok ekzotermiktir, bu yüzden laboratuvarda asit suya yavaş yavaş eklenir, su asidin üzerine dökülmez.
Çözünme ısısı çözünürlüğün sıcaklıkla değişimini de yorumlamaya yardım eder. Çözünmesi endotermik olan katıların çözünürlüğü genellikle sıcaklıkla artar: \(\text{KNO}_3\) ve \(\text{NH}_4\text{NO}_3\) sıcak suda soğuk sudakinden çok daha fazla çözünür. Gazların suda çözünmesi ekzotermiktir ve gazların sudaki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır. Isıtılan suda kabarcıkların kaynamadan önce belirmesi, suda çözünmüş havanın sıcaklık arttıkça dışarı çıkmasıdır.
Derişim birimleri: molarite, molalite, mol kesri
TYT'de kütlece yüzde, hacimce yüzde ve ppm derişimlerini kullandın. Kimyasal hesaplarda ise tanecik sayısı önemli olduğu için derişim çoğunlukla mol cinsinden verilir.
Molarite (M), 1 litre çözeltide çözünmüş maddenin mol sayısıdır:
Birimi mol/L'dir ve kısaca "molar" okunur. 0,2 M NaCl çözeltisi, her litresinde 0,2 mol NaCl çözünmüş bir çözeltidir. Paydada çözücünün değil çözeltinin hacmi vardır. Molarite pratiktir, çünkü hacim ölçmek kolaydır; ama sıvıların hacmi sıcaklıkla biraz değiştiği için molarite de sıcaklıkla az da olsa değişir.
Molalite (m), 1 kilogram çözücüde çözünmüş maddenin mol sayısıdır:
Birimi mol/kg'dır ve "molal" okunur. Kütle sıcaklıkla değişmediği için molalite sıcaklıktan bağımsızdır. Bu nedenle kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası alçalması hesaplarında molalite kullanılır. Seyreltik sulu çözeltilerde 1 L çözelti yaklaşık 1 kg su içerdiği için molarite ile molalite birbirine çok yakındır; derişik çözeltilerde ise farkları büyür.
Mol kesri (X), bir bileşenin mol sayısının çözeltideki toplam mol sayısına oranıdır:
Mol kesrinin birimi yoktur ve bütün bileşenlerin mol kesirlerinin toplamı 1'dir. Buhar basıncı hesaplarında mol kesri kullanılır.
Yüzde ve yoğunluktan molariteye: Laboratuvar şişelerinin etiketinde derişim genellikle kütlece yüzde ve yoğunlukla verilir. 1 L (1 000 mL) çözeltinin kütlesi \(1\,000 \cdot d\) gramdır; bunun yüzde kaçı çözünense çözünen kütlesi bulunur ve mol kütlesine bölünür:
Burada \(d\) g/mL cinsinden yoğunluk, % kütlece yüzdenin sayı değeri, \(M_A\) çözünenin mol kütlesidir. Kütlece %98'lik ve yoğunluğu 1,8 g/mL olan sülfürik asit için \(M = \frac{1{,}8 \cdot 98 \cdot 10}{98} = 18\) bulunur.
ppm derişimi AYT'de de karşına çıkar: 1 ppm, 1 kg çözeltide 1 mg çözünen demektir; seyreltik sulu çözeltilerde 1 L yaklaşık 1 kg olduğu için 1 ppm yaklaşık 1 mg/L'dir.
Çözelti hazırlama, seyreltme ve karıştırma
Belirli molaritede bir çözelti balon joje ile hazırlanır. Balon jojenin ince boynunda bir işaret çizgisi vardır ve sıvı bu çizgiye kadar doldurulduğunda üzerinde yazan hacmi (örneğin 250 mL) belirli bir sıcaklıkta tam olarak içerir.
Hazırlama adımları şöyledir: Önce gereken mol sayısı \(n = M \cdot V\) ile bulunur ve kütleye çevrilip terazide tartılır. Katı bir beherde az miktarda saf suda çözülür. Çözelti huniyle balon jojeye aktarılır; beher ve huni saf suyla çalkalanıp bu su da balona eklenir ki çözünenin hiçbir kısmı dışarıda kalmasın. Sonra balon, göz işaret çizgisi hizasındayken menisküsün alt kısmı çizgiye değene kadar saf suyla tamamlanır, kapağı kapatılıp birkaç kez ters düz edilerek karıştırılır. Çözünme ısı veriyorsa (NaOH gibi) çözelti oda sıcaklığına soğuduktan sonra çizgiye tamamlanır.
Seyreltme: Bir çözeltiye su eklendiğinde çözünenin mol sayısı değişmez, yalnızca hacim artar. \(n = M \cdot V\) olduğu için:
1 L 0,6 M şeker çözeltisine su eklenerek derişim 0,2 M'a indirilecekse son hacim \(\frac{0{,}6 \cdot 1}{0{,}2} = 3\) L olmalıdır; eklenecek su 2 L'dir. Sorunun "son hacim" mi yoksa "eklenen su" mu istediğine dikkat et. Su buharlaştırmada da aynı eşitlik kullanılır; bu kez hacim azalır, derişim artar (çözünen çökmediği sürece).
Aynı çözüneni içeren çözeltilerin karıştırılması: Mol sayıları toplanır, hacimler toplanır (seyreltik sulu çözeltilerde hacimlerin toplanabildiği kabul edilir):
Son derişim iki derişimin arasında kalır ve hacmi büyük olan çözeltinin derişimine daha yakındır. Bu, TYT'de kütlece yüzde için yaptığın ağırlıklı ortalamanın mol ve hacimle yazılmış hâlidir.
Farklı çözünenleri içeren çözeltilerin karıştırılması: Tepkime olmuyorsa her çözünen yalnızca seyrelir. Her birinin mol sayısı aynı kalır, ama artık toplam hacme dağılır. Ortak bir iyon varsa o iyonun iki çözeltiden gelen mol sayıları toplanır ve toplam hacme bölünür.
İyonik çözeltilerde iyon derişimi
Suda çözünen iyonik bir bileşik, formülündeki oranla iyonlarına ayrışır. Bu konuda sorulan tuzların suda tamamen iyonlaştığı kabul edilir:
Bu denkleme göre 0,2 M \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\) çözeltisinde \([\text{Al}^{3+}] = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4\) M ve \([\text{SO}_4^{2-}] = 3 \cdot 0{,}2 = 0{,}6\) M'dır. Çözeltideki toplam iyon derişimi \(0{,}4 + 0{,}6 = 1{,}0\) M'dır; yani her bir formül birimi beş iyon verir. Köşeli parantez, içindeki türün molar derişimini gösterir.
Sonucu denetlemenin kolay bir yolu yük denkliğidir: çözeltide pozitif yüklerin toplamı negatif yüklerin toplamına eşit olmalıdır. Burada \(3 \cdot 0{,}4 = 1{,}2\) ve \(2 \cdot 0{,}6 = 1{,}2\); denklik sağlanıyor. Çok iyonlu bileşiklerde parantez içindeki atom grubu tek bir iyondur: \(\text{Ca}(\text{NO}_3)_2\) bir \(\text{Ca}^{2+}\) ve iki \(\text{NO}_3^-\) verir, altı ayrı oksijen değil.
Şeker ve üre gibi moleküler maddeler suda iyonlaşmaz; çözeltideki tanecik derişimi çözünenin derişimine eşittir. Bir formül biriminin suda verdiği tanecik sayısına \(i\) dersek: glikoz için \(i = 1\), NaCl ve \(\text{KNO}_3\) için \(i = 2\), \(\text{CaCl}_2\) ve \(\text{Na}_2\text{SO}_4\) için \(i = 3\), \(\text{Na}_3\text{PO}_4\) için \(i = 4\), \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\) için \(i = 5\)'tir. Bu sayı koligatif özelliklerde de karşımıza çıkacak.
Koligatif özellikler
Uçucu olmayan bir madde bir çözücüde çözündüğünde çözücünün bazı özellikleri değişir: buhar basıncı düşer, kaynama noktası yükselir, donma noktası alçalır ve osmotik basınç ortaya çıkar. Bu dört özelliğe koligatif özellikler denir. Ortak noktaları şudur: değişimin büyüklüğü çözünen taneciklerin türüne değil sayısına bağlıdır. 0,1 mol glikoz ile 0,1 mol üre aynı miktar suda aynı etkiyi yapar; 0,1 mol NaCl ise iki kat tanecik verdiği için iki kat etki yapar (ideal çözelti kabulüyle).
Buhar basıncı düşmesi: Çözeltinin yüzeyinin bir kısmını çözünen tanecikler kapladığı ve çözünen tanecikler su moleküllerini çektiği için birim zamanda buharlaşan su molekülü sayısı azalır. Bu yüzden aynı sıcaklıkta çözeltinin buhar basıncı saf çözücününkinden düşüktür. Uçucu olmayan çözünen içeren ideal bir çözelti için Raoult yasası:
\(P^\circ\) saf çözücünün o sıcaklıktaki buhar basıncıdır. Çözücünün mol kesri 0,9 ise çözeltinin buhar basıncı saf çözücününkinin %90'ıdır; düşme miktarı \(\Delta P = X_{\text{çözünen}} \cdot P^\circ\) olur.
Kaynama noktası yükselmesi: Bir sıvı, buhar basıncı dış basınca eşit olduğunda kaynar. Çözeltinin buhar basıncı düşük olduğu için dış basınca ulaşması için daha yüksek sıcaklık gerekir. Seyreltik çözeltilerde yükselme molaliteyle doğru orantılıdır:
\(K_k\) çözücüye özgü kaynama noktası yükselme sabitidir; su için \(0{,}52\ ^\circ\text{C} \cdot \text{kg/mol}\)'dür. 1 kg suda 0,2 mol NaCl çözülürse \(\Delta T_k = 0{,}52 \cdot 0{,}2 \cdot 2 = 0{,}208\) °C olur ve çözelti 1 atm'de 100,208 °C'de kaynamaya başlar. Kaynama sırasında su buharlaştıkça çözelti derişikleşir; bu yüzden çözeltinin kaynama sıcaklığı saf sudaki gibi sabit kalmaz, yavaşça yükselir.
Donma noktası alçalması: Çözünen tanecikler su moleküllerinin buz kristaline dizilmesini zorlaştırır; çözelti saf sudan daha düşük sıcaklıkta donar:
Su için \(K_d = 1{,}86\ ^\circ\text{C} \cdot \text{kg/mol}\)'dür. Donarken ayrılan katı saf buzdur; çözünen sıvı kısımda kalır. Böylece kalan çözelti giderek derişikleşir ve donma sıcaklığı da giderek düşer.
Taşıtların radyatör suyuna katılan antifriz (etilen glikol) ve kışın yollara serpilen tuz bu özelliğe dayanır. Kaynama ve donma noktası değişimleri molaliteyle hesaplandığı için bu sorularda çözücünün kütlesi kilogram olarak kullanılmalıdır.
Osmoz ve osmotik basınç: Yalnızca çözücü moleküllerini geçiren zarlara yarı geçirgen zar denir. Saf su ile şekerli su böyle bir zarla ayrılırsa su molekülleri her iki yönde zardan geçer, ama saf su tarafından çözelti tarafına geçiş daha fazladır. Net su akışı seyreltik taraftan derişik tarafa olur; bu olaya osmoz denir. Çözelti tarafındaki sıvı seviyesi yükselir ve oluşan seviye farkı akışı durdurur. Osmozu durdurmak için çözelti tarafına uygulanması gereken basınca osmotik basınç (\(\pi\)) denir; osmotik basınç da tanecik derişimiyle artar.
Çözelti tarafına osmotik basınçtan daha büyük bir basınç uygulanırsa su moleküllerinin net hareketi ters döner ve çözeltiden saf su tarafına geçer. Bu yönteme ters osmoz denir; deniz suyundan içme suyu elde eden tesisler ve evlerdeki arıtma cihazlarının çoğu bu ilkeyle çalışır. Tuzlu suya konan salatalığın büzüşmesi, hastalara damardan verilen serum fizyolojiğin kanla aynı osmotik basınçta hazırlanması da osmozla ilgilidir.
Koligatif özelliklere göre sıralama: Aynı çözücüde hazırlanmış çözeltileri karşılaştırmak için her çözeltinin tanecik molalitesini, yani \(m \cdot i\) çarpımını bul. Bu çarpım büyüdükçe buhar basıncı düşer, kaynama noktası yükselir, donma noktası alçalır, osmotik basınç artar. 0,1 m \(\text{CaCl}_2\) (\(0{,}3\)) ile 0,15 m NaCl (\(0{,}3\)) aynı sıcaklıkta kaynar; 0,2 m glikoz (\(0{,}2\)) onlardan önce kaynar.
Çözünürlük ve etkileyen faktörler
Belirli bir sıcaklıkta belirli miktar çözücüde çözünebilen en fazla madde miktarına çözünürlük denir. Katılar için genellikle "g / 100 g su" birimi kullanılır; çözünürlük mol/L olarak da verilebilir. Çözünürlük, maddeyi tanımlayan bir özelliktir; ama sabit değildir, koşullarla değişir.
Çözücü ve çözünenin türü: Benzer etkileşimlere sahip maddeler birbirinde iyi çözünür. Polar ve iyonik maddeler suda, apolar maddeler apolar çözücülerde çözünür.
Sıcaklık: Katıların çoğunun çözünürlüğü sıcaklıkla artar; ama bu artış maddeden maddeye çok farklıdır (\(\text{KNO}_3\)'ünki hızla, NaCl'ninki çok az artar). Bazı katıların çözünürlüğü ise sıcaklıkla azalır; kalsiyum hidroksit (sönmüş kireç) bunun bilinen bir örneğidir. Gazların sudaki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azalır. Yazın ılık sularda balıkların oksijen sıkıntısı çekmesi, termik santrallerin ısıttığı soğutma suyunun derelere bırakılmasının zararlı olabilmesi bu yüzdendir.
Basınç: Katı ve sıvıların çözünürlüğü basınçtan hemen hemen etkilenmez. Gazların çözünürlüğü ise gazın sıvı üzerindeki kısmi basıncıyla artar; sabit sıcaklıkta bir gazın çözünürlüğü kısmi basıncıyla doğru orantılıdır (Henry yasası). Gazlı içecekler yüksek \(\text{CO}_2\) basıncı altında doldurulur; kapak açılınca basınç düşer, çözünürlük azalır ve fazla gaz kabarcık olarak çıkar. Derinlere dalan dalgıçların kanında yüksek basınç nedeniyle daha fazla azot çözünür; dalgıç hızlı yükselirse azot kanda kabarcık oluşturur. Vurgun denen bu tehlike yüzünden dalgıçlar yavaş ve duraklamalı çıkar.
Ortak iyon: Bir tuzun, kendi iyonlarından birini zaten içeren bir çözeltideki çözünürlüğü saf sudakinden azdır. Örneğin az çözünen bir klorür tuzu, saf suda NaCl çözeltisindekinden daha fazla çözünür; NaCl'den gelen \(\text{Cl}^-\) iyonları çözünmeyi baskılar. Bu etkinin sayısal hesabı çözünürlük dengesi konusunda yapılır.
Çözünürlük grafiklerini yorumlamak
Çözünürlük-sıcaklık grafiğindeki eğri, her sıcaklıkta doymuş çözeltinin derişimini gösterir. Grafikteki bir nokta, belli bir sıcaklıkta 100 g suda çözünmüş madde miktarını temsil eder. Nokta eğrinin altındaysa çözelti doymamış, eğrinin üzerindeyse doymuş, eğrinin üstündeyse aşırı doymuştur. Aşırı doymuş çözelti kararsızdır; içine küçük bir kristal atılınca ya da sarsılınca fazla madde hızla kristallenir.
Doymamış bir çözelti soğutulduğunda hemen kristallenme olmaz. Çözünen ve su miktarı değişmediği için grafikteki nokta yatay olarak sola kayar; eğriye ulaştığı sıcaklıkta çözelti doymuş hâle gelir. Bu sıcaklık, çözeltideki "100 g suya düşen çözünen" değerinin çözünürlüğe eşit olduğu sıcaklıktır. Daha fazla soğutulursa fazla madde kristallenir ve çözelti her sıcaklıkta doymuş kalır.
Kristallenen kütle hesabında yol hep aynıdır: önce çözeltideki su kütlesini bul, çünkü su kütlesi değişmez (buharlaşma yoksa). Sonra son sıcaklıkta o kadar suyun en çok ne kadar çözebileceğini hesapla ve çözeltideki çözünen kütlesinden çıkar:
Çözelti başlangıçta doymuşsa bu ifade \(\frac{m_{\text{su}}}{100} \cdot (S_1 - S_2)\) biçimine dönüşür. Çözünürlüğü sıcaklıkla azalan bir madde ise ısıtılınca çöker; aynı hesap bu kez ısıtmaya uygulanır.
Ayrımsal kristallendirme: Çözünürlükleri sıcaklıkla farklı biçimde değişen iki katı bu yolla ayrılır. Sıcakta ikisi de çözünmüş bir karışım soğutulduğunda, çözünürlüğü sıcaklıkla hızlı düşen madde kristallenir; diğeri, son sıcaklıktaki çözünürlük sınırını aşmadığı sürece çözeltide kalır. Bu sorularda iki tuzun birbirinin çözünürlüğünü etkilemediği kabul edilir ve her tuz için ayrı ayrı "su ne kadar çözebilir?" sorusu sorulur. Diğer tuzun da çökmemesi için gerekirse karışıma önceden su eklenir; ama fazla su eklemek kristallenen saf maddenin miktarını azaltır.
Formüller
Çözümlü örnekler
250 mL 0,2 M \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\) çözeltisinde \(\text{Al}^{3+}\) ve \(\text{SO}_4^{2-}\) iyonlarının molar derişimleri nedir? Çözeltide kaç mol \(\text{SO}_4^{2-}\) iyonu vardır?
- Bileşik suda tamamen iyonlaşır: \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3(k) \rightarrow 2\,\text{Al}^{3+}(suda) + 3\,\text{SO}_4^{2-}(suda)\).
- \([\text{Al}^{3+}] = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4\) M; \([\text{SO}_4^{2-}] = 3 \cdot 0{,}2 = 0{,}6\) M. Yük denkliği: \(3 \cdot 0{,}4 = 2 \cdot 0{,}6 = 1{,}2\).
- Sülfat iyonunun mol sayısı \(n = M \cdot V = 0{,}6 \cdot 0{,}25 = 0{,}15\) mol'dür.
Cevap: \([\text{Al}^{3+}] = 0{,}4\) M; \([\text{SO}_4^{2-}] = 0{,}6\) M; 0,15 mol
250 mL 0,1 M \(\text{CuSO}_4\) çözeltisi, mavi renkli bakır(II) sülfat pentahidrat (\(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O}\)) kristallerinden hazırlanacaktır. Kaç gram kristal tartılmalıdır? (H: 1, O: 16, S: 32, Cu: 64)
- Gereken \(\text{CuSO}_4\): \(n = 0{,}1 \cdot 0{,}25 = 0{,}025\) mol. Her formül birimi kristal bir \(\text{CuSO}_4\) içerdiği için 0,025 mol kristal gerekir.
- Kristalin mol kütlesi: \(64 + 32 + 4 \cdot 16 + 5 \cdot 18 = 160 + 90 = 250\) g/mol.
- Tartılacak kütle \(0{,}025 \cdot 250 = 6{,}25\) g'dır. Susuz tuzun kütlesi (\(0{,}025 \cdot 160 = 4\) g) yazılırsa kristal suyu unutulmuş olur ve çözelti seyreltik kalır.
- Kristaller az suda çözülür, balon jojeye aktarılır ve 250 mL işaret çizgisine kadar saf suyla tamamlanır.
Cevap: 6,25 g
Kütlece %36,5'lik derişik HCl çözeltisinin yoğunluğu 1,2 g/mL'dir. Bu çözeltinin molaritesi kaçtır? Bu çözeltiden kaç mL alınıp suyla 500 mL'ye tamamlanırsa 0,6 M HCl çözeltisi elde edilir? (H: 1, Cl: 35,5)
- 1 L çözeltinin kütlesi \(1\,000 \cdot 1{,}2 = 1\,200\) g; bunun %36,5'i HCl: \(1\,200 \cdot 0{,}365 = 438\) g.
- HCl'nin mol kütlesi 36,5 g/mol; \(n = \frac{438}{36{,}5} = 12\) mol. Derişik çözelti 12 M'dır. Aynı sonuç \(\frac{1{,}2 \cdot 36{,}5 \cdot 10}{36{,}5} = 12\) ile de bulunur.
- Seyreltmede mol sayısı sabittir: \(12 \cdot V_1 = 0{,}6 \cdot 500\), \(V_1 = 25\) mL.
- Laboratuvarda 25 mL derişik asit, içinde bir miktar su bulunan balon jojeye yavaşça eklenir ve sonra çizgiye tamamlanır.
Cevap: 12 M; 25 mL
200 mL 0,3 M NaCl çözeltisi ile 300 mL 0,2 M \(\text{CaCl}_2\) çözeltisi karıştırılıyor. Karışımdaki \(\text{Na}^+\), \(\text{Ca}^{2+}\) ve \(\text{Cl}^-\) iyonlarının derişimleri kaç M'dır? (Tepkime olmuyor; hacimler toplanabiliyor.)
- NaCl'den: \(n_{\text{Na}^+} = 0{,}3 \cdot 0{,}2 = 0{,}06\) mol, \(n_{\text{Cl}^-} = 0{,}06\) mol.
- \(\text{CaCl}_2\)'den: \(n_{\text{Ca}^{2+}} = 0{,}2 \cdot 0{,}3 = 0{,}06\) mol, \(n_{\text{Cl}^-} = 2 \cdot 0{,}06 = 0{,}12\) mol.
- Toplam hacim 0,5 L. \([\text{Na}^+] = \frac{0{,}06}{0{,}5} = 0{,}12\) M; \([\text{Ca}^{2+}] = 0{,}12\) M; \([\text{Cl}^-] = \frac{0{,}06 + 0{,}12}{0{,}5} = 0{,}36\) M.
- Yük denkliği: \(0{,}12 + 2 \cdot 0{,}12 = 0{,}36\). Derişimleri toplayıp \(0{,}3 + 0{,}4 = 0{,}7\) M demek hacmin değiştiğini unutmaktır.
Cevap: \([\text{Na}^+] = 0{,}12\) M; \([\text{Ca}^{2+}] = 0{,}12\) M; \([\text{Cl}^-] = 0{,}36\) M
11,7 g NaCl 500 g suda çözülüyor. Çözelti 1 atm'de hangi sıcaklıkta donmaya başlar ve hangi sıcaklıkta kaynamaya başlar? (Na: 23, Cl: 35,5; su için \(K_d = 1{,}86\), \(K_k = 0{,}52\ ^\circ\text{C} \cdot \text{kg/mol}\); NaCl tamamen iyonlaşıyor.)
- NaCl'nin mol kütlesi 58,5 g/mol; \(n = \frac{11{,}7}{58{,}5} = 0{,}2\) mol.
- Molalite \(m = \frac{0{,}2}{0{,}5} = 0{,}4\) mol/kg; NaCl iki iyon verdiği için \(i = 2\).
- \(\Delta T_d = 1{,}86 \cdot 0{,}4 \cdot 2 = 1{,}488\) °C; çözelti \(-1{,}488\) °C'de donmaya başlar.
- \(\Delta T_k = 0{,}52 \cdot 0{,}4 \cdot 2 = 0{,}416\) °C; çözelti 100,416 °C'de kaynamaya başlar.
Cevap: −1,488 °C; 100,416 °C
30 g üre (\(\text{CO}(\text{NH}_2)_2\)) 81 g suda çözülüyor. Saf suyun bu sıcaklıktaki buhar basıncı 24 mmHg'dir. Çözeltinin buhar basıncı kaç mmHg'dir? (H: 1, C: 12, N: 14, O: 16; üre uçucu değildir ve iyonlaşmaz.)
- Ürenin mol kütlesi \(12 + 16 + 2 \cdot (14 + 2) = 60\) g/mol; \(n = \frac{30}{60} = 0{,}5\) mol.
- Su: \(n = \frac{81}{18} = 4{,}5\) mol. Toplam 5 mol; \(X_{\text{su}} = \frac{4{,}5}{5} = 0{,}9\).
- Raoult yasası: \(P = 0{,}9 \cdot 24 = 21{,}6\) mmHg. Buhar basıncı \(24 - 21{,}6 = 2{,}4\) mmHg düşmüştür; bu da \(X_{\text{üre}} \cdot P^\circ = 0{,}1 \cdot 24\)'e eşittir.
Cevap: 21,6 mmHg
Aynı dış basınçta bulunan şu sulu çözeltileri kaynama noktalarına göre büyükten küçüğe sıralayınız: I. 0,1 m glikoz, II. 0,1 m NaCl, III. 0,05 m \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\), IV. 0,1 m \(\text{CaCl}_2\). (Tuzlar tamamen iyonlaşıyor.)
- Her çözeltinin tanecik molalitesini \(m \cdot i\) ile bul: I. \(0{,}1 \cdot 1 = 0{,}1\); II. \(0{,}1 \cdot 2 = 0{,}2\); III. \(0{,}05 \cdot 5 = 0{,}25\); IV. \(0{,}1 \cdot 3 = 0{,}3\).
- Kaynama noktası yükselmesi bu sayıyla doğru orantılıdır; sıralama IV > III > II > I.
- Donma noktaları ters sırada dizilir: en düşük sıcaklıkta donan IV, en yüksek sıcaklıkta donan I'dir. III'ün molalitesi en küçük olduğu hâlde beş iyon verdiği için II'yi geçtiğine dikkat et.
Cevap: IV > III > II > I
Şekilde X, Y ve Z katılarının sudaki çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi verilmiştir.
80 °C'de 200 g su ve 120 g X ile hazırlanan çözelti yavaşça soğutuluyor. Çözelti hangi sıcaklıkta doymuş hâle gelir? 10 °C'ye kadar soğutulduğunda kaç gram X kristallenir? (Buharlaşma yok.)
- 80 °C'de X'in çözünürlüğü 100 g / 100 g sudur; 200 g su 200 g X çözebilir. 120 g X tamamen çözünmüştür ve çözelti doymamıştır.
- Çözeltide 100 g suya \(\frac{120}{2} = 60\) g X düşer. Grafikte X'in çözünürlüğü 40 °C'de 60'tır; çözelti 40 °C'de doyar.
- 10 °C'de çözünürlük 30'dur; 200 g su en çok \(2 \cdot 30 = 60\) g X tutabilir.
- Kristallenen X: \(120 - 60 = 60\) g.
Cevap: 40 °C; 60 g
X, Y ve Z katılarının çözünürlük-sıcaklık grafiği yukarıdaki örnekte verilmiştir. 60 °C'de 100 g su, 70 g X ve 42 g Y içeren bir çözelti 0 °C'ye soğutulursa kristallerin saf X olmadığını gösteriniz. Yalnızca X'in kristallenmesi için soğutmadan önce en az kaç gram su eklenmelidir ve bu durumda kaç gram saf X elde edilir? (Tuzlar birbirinin çözünürlüğünü etkilemiyor; buharlaşma yok.)
- 60 °C'de X'in çözünürlüğü 80, Y'ninki 50'dir; 70 g X ve 42 g Y tamamen çözünmüştür.
- 0 °C'de çözünürlükler X için 20, Y için 35'tir. 100 g su 35 g Y tutabildiği için \(42 - 35 = 7\) g Y de kristallenir; kristaller saf değildir.
- Y'nin çökmemesi için \(\frac{m_{\text{su}}}{100} \cdot 35 \geq 42\), yani \(m_{\text{su}} \geq 120\) g olmalıdır. En az 20 g su eklenir.
- 120 g su 0 °C'de \(1{,}2 \cdot 20 = 24\) g X tutar; kristallenen saf X: \(70 - 24 = 46\) g. Su eklenmeden 50 g X kristallenirdi; saflık için 4 g X'ten vazgeçilmiş olur.
Cevap: 20 g su; 46 g saf X
Sık yapılan hatalar
- Molaritede paydaya çözücünün hacmini yazmak: 0,1 mol katıyı 1 L suda çözmek 0,1 M çözelti vermez; çözelti 1 L'ye tamamlanmalıdır.
- Molalitede çözücünün kütlesini gram olarak bırakmak ya da çözeltinin kütlesini kullanmak; molalite kilogram çözücüye göre tanımlanır.
- İyon derişiminde formüldeki katsayıyı unutmak: 0,2 M \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\)'te \([\text{SO}_4^{2-}]\) 0,2 değil 0,6 M'dır.
- Farklı hacimlerdeki çözeltileri karıştırırken derişimlerin ortalamasını almak ya da derişimleri toplamak; mol sayıları toplanıp toplam hacme bölünmelidir.
- Seyreltme sorusunda son hacmi eklenen su sanmak: 1 L'lik çözeltinin hacmi 3 L'ye çıkıyorsa eklenen su 2 L'dir.
- Koligatif sıralamada yalnızca molaliteye bakıp tanecik sayısını (\(i\)) unutmak; ya da moleküler maddeler (glikoz, üre, etil alkol) için \(i\)'yi 1'den büyük almak.
- Gazların çözünürlüğünün de katılar gibi sıcaklıkla arttığını sanmak; gazların sudaki çözünürlüğü sıcaklıkla azalır, basınçla artar.
- Kristallenme hesabında çözelti kütlesini su kütlesi gibi kullanmak; önce çözeltideki su kütlesi bulunmalıdır.
Hastanelerde damar yoluyla verilen serum fizyolojik, 100 mL'sinde 0,9 g sodyum klorür bulunan bir çözeltidir. Bu derişim rastgele seçilmemiştir: çözeltinin osmotik basıncı kan hücrelerinin içindeki sıvınınkine yakındır, bu yüzden hücreler ne su kaybeder ne de su alır. Damara saf su verilseydi su osmozla alyuvarların içine geçer, hücreler şişer ve parçalanabilirdi; çok derişik bir tuz çözeltisi verilseydi bu kez hücreler su kaybedip büzüşürdü. Turşu kurarken salatalıkların derişik tuzlu suda büzüşmesi, reçel yaparken meyvelerin yoğun şekerli şurupta suyunu bırakması da aynı olaydır. Böbrekleri çalışmayan hastalara uygulanan diyalizde ise kanın yarı geçirgen bir zarın bir yüzünden, temizleme sıvısının öbür yüzünden geçirilmesiyle küçük moleküller ve fazla iyonlar kandan uzaklaştırılır.
Konu testi
27 soru. Bir seçeneğe dokun; doğru cevap ve çözüm hemen açılır.
0,15 M \(\text{Na}_3\text{PO}_4\) sulu çözeltisinde \(\text{Na}^+\) iyonlarının derişimi kaç M'dır? (Bileşik suda tamamen iyonlaşıyor.)
\(\text{Na}_3\text{PO}_4(k) \rightarrow 3\,\text{Na}^+(suda) + \text{PO}_4^{3-}(suda)\); her formül birimi üç \(\text{Na}^+\) verir. \([\text{Na}^+] = 3 \cdot 0{,}15 = 0{,}45\) M. 0,6 M çözeltideki toplam iyon derişimidir.
5,85 g NaCl suda çözülüp çözelti hacmi balon jojede 250 mL'ye tamamlanıyor. Çözeltinin molar derişimi kaçtır? (Na: 23, Cl: 35,5)
NaCl'nin mol kütlesi 58,5 g/mol; \(n = \frac{5{,}85}{58{,}5} = 0{,}1\) mol. \(M = \frac{0{,}1}{0{,}25} = 0{,}4\) M. Hacmi mL olarak bırakmak ya da mol sayısını derişim sanmak yanlış sonuç verir.
İyot (\(\text{I}_2\)) katısı karbon tetraklorürde (\(\text{CCl}_4\)) çözündüğünde çözücü ile çözünen arasında oluşan başlıca etkileşim aşağıdakilerden hangisidir?
\(\text{I}_2\) apolar bir moleküldür; \(\text{CCl}_4\) molekülü de simetrik olduğu için apolardır. İki apolar tür arasında yalnızca London kuvvetleri oluşur. Ortamda iyon ya da O-H, N-H, F-H bağı olmadığı için iyon-dipol etkileşimi ve hidrojen bağı söz konusu değildir.
2 L 0,5 M şeker çözeltisinin derişimini 0,1 M'a düşürmek için çözeltiye kaç litre saf su eklenmelidir?
Şekerin mol sayısı değişmez: \(0{,}5 \cdot 2 = 0{,}1 \cdot V_2\), \(V_2 = 10\) L. Eklenecek su \(10 - 2 = 8\) L'dir. 10 L son hacimdir, eklenen su değildir.
9 g glikoz (\(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\)) 250 g suda çözülüyor. Çözeltinin molalitesi kaçtır? (H: 1, C: 12, O: 16)
Glikozun mol kütlesi \(6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 6 \cdot 16 = 180\) g/mol; \(n = \frac{9}{180} = 0{,}05\) mol. Molalite \(\frac{0{,}05}{0{,}25} = 0{,}2\) mol/kg. Kütlelerin oranı 0,036, mol sayısı 0,05'tir; ikisi de molalite değildir.
Çözünürlükle ilgili
- I.Gazlı içecek şişesinin kapağı açıldığında \(\text{CO}_2\)'nin sudaki çözünürlüğü azalır ve kabarcıklar oluşur.
- II.Bir gazın sudaki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar.
- III.Katıların sudaki çözünürlüğü basınç arttıkça belirgin biçimde artar.
yargılarından hangileri doğrudur?
I: Kapak açılınca \(\text{CO}_2\)'nin kısmi basıncı düşer; Henry yasasına göre çözünürlük azalır ve fazla gaz kabarcık olarak çıkar. Doğru. II: Gazların suda çözünmesi ekzotermiktir; çözünürlükleri sıcaklık arttıkça azalır. Yanlış. III: Katı ve sıvıların çözünürlüğü basınçtan hemen hemen etkilenmez. Yanlış.
Kütlece %98'lik sülfürik asit (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)) çözeltisinin yoğunluğu 1,8 g/mL'dir. Bu çözeltiden 10 mL alınıp suyla 360 mL'ye tamamlanıyor. Oluşan çözeltinin molar derişimi kaçtır? (H: 1, O: 16, S: 32)
Derişik asit: \(M = \frac{1{,}8 \cdot 98 \cdot 10}{98} = 18\) M. 10 mL'de \(18 \cdot 0{,}01 = 0{,}18\) mol \(\text{H}_2\text{SO}_4\) vardır. Seyreltmede mol sabit: \(M_2 = \frac{0{,}18}{0{,}36} = 0{,}5\) M. 18 M derişik asidin kendi derişimidir.
200 mL 0,5 M NaCl çözeltisi ile 300 mL 0,2 M NaCl çözeltisi karıştırılıyor. Karışımın molar derişimi kaçtır? (Hacimler toplanabiliyor.)
NaCl'nin mol sayıları \(0{,}5 \cdot 0{,}2 = 0{,}1\) ve \(0{,}2 \cdot 0{,}3 = 0{,}06\); toplam 0,16 mol. Toplam hacim 0,5 L; \(M = \frac{0{,}16}{0{,}5} = 0{,}32\) M. Derişimlerin basit ortalaması 0,35'tir ama hacimler eşit olmadığı için doğru değildir.
100 mL 0,4 M KCl çözeltisi ile 300 mL 0,2 M \(\text{MgCl}_2\) çözeltisi karıştırılıyor. Karışımda \(\text{Cl}^-\) iyonlarının derişimi kaç M olur? (Tepkime olmuyor; hacimler toplanabiliyor.)
KCl'den \(0{,}4 \cdot 0{,}1 = 0{,}04\) mol \(\text{Cl}^-\); \(\text{MgCl}_2\)'den \(2 \cdot 0{,}2 \cdot 0{,}3 = 0{,}12\) mol \(\text{Cl}^-\) gelir. Toplam 0,16 mol, 0,4 L: \([\text{Cl}^-] = 0{,}4\) M. \(\text{MgCl}_2\)'deki iki klorürü unutmak 0,25 verir.
0,2 mol \(\text{CaCl}_2\) 500 g suda çözülüyor. Çözelti 1 atm basınçta kaç °C'de kaynamaya başlar? (Su için \(K_k = 0{,}52\ ^\circ\text{C} \cdot \text{kg/mol}\); \(\text{CaCl}_2\) tamamen iyonlaşıyor.)
Molalite \(\frac{0{,}2}{0{,}5} = 0{,}4\) mol/kg; \(\text{CaCl}_2\) bir \(\text{Ca}^{2+}\) ve iki \(\text{Cl}^-\) verir, \(i = 3\). \(\Delta T_k = 0{,}52 \cdot 0{,}4 \cdot 3 = 0{,}624\) °C; kaynama noktası 100,624 °C. \(i\)'yi 1 almak 100,208, mol sayısını molalite yerine kullanmak 100,312 verir.
Aşağıdaki sulu çözeltilerden hangisi aynı dış basınçta en yüksek sıcaklıkta kaynamaya başlar? (Tuzlar tamamen iyonlaşıyor.)
Tanecik molaliteleri \(m \cdot i\): \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\) için \(0{,}05 \cdot 5 = 0{,}25\); glikoz 0,10; NaCl 0,20; \(\text{KNO}_3\) \(0{,}12 \cdot 2 = 0{,}24\); üre 0,20. En büyük değer 0,25'tir; molalitesi en küçük olan alüminyum sülfat, beş iyon verdiği için en yüksek sıcaklıkta kaynar.
12 g üre (\(\text{CO}(\text{NH}_2)_2\)) 68,4 g suda çözülüyor. Saf suyun bu sıcaklıktaki buhar basıncı 24 mmHg'dir. Ürenin çözünmesiyle suyun buhar basıncı kaç mmHg azalır? (H: 1, C: 12, N: 14, O: 16; üre uçucu değildir ve iyonlaşmaz.)
Üre: \(\frac{12}{60} = 0{,}2\) mol; su: \(\frac{68{,}4}{18} = 3{,}8\) mol. Ürenin mol kesri \(\frac{0{,}2}{4} = 0{,}05\). Buhar basıncı düşmesi \(\Delta P = 0{,}05 \cdot 24 = 1{,}2\) mmHg. 22,8 mmHg çözeltinin buhar basıncıdır, azalma miktarı değildir.
500 mL 0,2 M NaOH çözeltisi hazırlamak için bir öğrencinin yazdığı adımlar şunlardır:
- I.Terazide 4 g NaOH tartılır.
- II.Tartılan NaOH, 500 mL saf suya eklenerek çözülür ve çözelti hazır olur.
- III.NaOH az miktarda suda çözülür, çözelti soğuduktan sonra 500 mL'lik balon jojeye aktarılır ve işaret çizgisine kadar saf suyla tamamlanıp karıştırılır.
Bu adımlardan hangileri istenen çözeltinin hazırlanması için doğrudur? (H: 1, O: 16, Na: 23)
I: \(n = 0{,}2 \cdot 0{,}5 = 0{,}1\) mol; NaOH'ın mol kütlesi 40 g/mol, tartılacak kütle 4 g. Doğru. II: 500 mL suya katı eklenince çözeltinin hacmi 500 mL olmaz; molarite çözeltinin hacmine göre tanımlanır. Yanlış. III: Doğru yöntem budur; NaOH çözünürken ısı verdiği için çözelti oda sıcaklığına soğuduktan sonra çizgiye tamamlanır. Doğru.
Koligatif özelliklerle ilgili
- I.Aynı molalitedeki NaCl ve glikoz sulu çözeltilerinden NaCl çözeltisinin donma noktası daha düşüktür.
- II.Uçucu olmayan bir madde içeren sulu çözeltinin buhar basıncı, aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncından büyüktür.
- III.Ters osmozla deniz suyundan içme suyu elde edilirken deniz suyu tarafına osmotik basınçtan büyük bir basınç uygulanır.
yargılarından hangileri doğrudur?
I: NaCl iki iyon verir (\(i = 2\)), glikoz iyonlaşmaz (\(i = 1\)); tanecik derişimi büyük olan NaCl çözeltisi daha düşük sıcaklıkta donar. Doğru. II: Çözünen tanecikler buharlaşmayı azaltır; çözeltinin buhar basıncı saf sudan küçüktür. Yanlış. III: Osmotik basınçtan büyük basınç uygulanınca su, derişik taraftan saf su tarafına geçer. Doğru.
Amonyum nitratın (\(\text{NH}_4\text{NO}_3\)) suda çözünmesi endotermiktir.
\(\text{NH}_4\text{NO}_3(k) \rightarrow \text{NH}_4^+(suda) + \text{NO}_3^-(suda)\)
Buna göre
- I.Isıca yalıtılmış bir kapta amonyum nitrat suda çözünürken çözeltinin sıcaklığı düşer.
- II.Amonyum nitratın sudaki çözünürlüğü sıcaklık arttıkça artar.
- III.İyonların su molekülleriyle etkileşirken açığa çıkardığı enerji, iyonları birbirinden ve su moleküllerini birbirinden ayırmak için harcanan enerjiden büyüktür.
yargılarından hangileri doğrudur?
I: Endotermik çözünmede gereken ısı çözeltiden alınır; yalıtılmış kapta sıcaklık düşer. Soğuk paketler bu ilkeyle çalışır. Doğru. II: Çözünmesi endotermik olan amonyum nitratın çözünürlüğü sıcaklıkla artar. Doğru. III: Açığa çıkan enerji harcanandan büyük olsaydı çözünme ekzotermik olurdu. Endotermik çözünmede harcanan enerji daha büyüktür. Yanlış.
Uçucu olmayan ve suda iyonlaşmayan bir X maddesinin 18 gramı 200 g suda çözülüyor. Çözelti 1 atm basınçta −0,93 °C'de donmaya başlıyor. X'in mol kütlesi kaç g/mol'dür? (Su için \(K_d = 1{,}86\ ^\circ\text{C} \cdot \text{kg/mol}\))
\(\Delta T_d = 0{,}93\) °C; \(m = \frac{0{,}93}{1{,}86 \cdot 1} = 0{,}5\) mol/kg. 0,2 kg suda \(0{,}5 \cdot 0{,}2 = 0{,}1\) mol X vardır; mol kütlesi \(\frac{18}{0{,}1} = 180\) g/mol. Su kütlesini kilograma çevirmeden ya da \(i = 2\) alarak yapılan hesaplar yanlış değer verir.
Şekilde X, Y ve Z katılarının sudaki çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi verilmiştir.
40 °C'de 150 g su ile hazırlanmış doymuş X çözeltisi 10 °C'ye soğutuluyor. Buharlaşma olmadığına göre kaç gram X kristallenir?
X'in çözünürlüğü 40 °C'de 60, 10 °C'de 30 g / 100 g sudur. 150 g su 40 °C'de 90 g, 10 °C'de 45 g X tutar; kristallenen \(90 - 45 = 45\) g. 30 g, 100 g su için bulunan farktır.
Kütlece %46'lık etil alkol (\(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}\)) sulu çözeltisinde etil alkolün mol kesri kaçtır? (H: 1, C: 12, O: 16)
100 g çözeltide 46 g etil alkol (\(\frac{46}{46} = 1\) mol) ve 54 g su (\(\frac{54}{18} = 3\) mol) vardır. \(X_{\text{alkol}} = \frac{1}{1 + 3} = \frac{1}{4}\). Mol sayılarının oranı \(\frac{1}{3}\), kütle oranı \(\frac{23}{50}\)'dir; mol kesri değildir.
100 mL 0,2 M \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\) çözeltisi ile 200 mL 0,3 M \(\text{Na}_2\text{SO}_4\) çözeltisi karıştırılıyor ve karışıma saf su eklenerek hacim 500 mL'ye tamamlanıyor. Son çözeltide \(\text{SO}_4^{2-}\) iyonlarının derişimi kaç M'dır? (Tuzlar tamamen iyonlaşıyor; tepkime olmuyor.)
\(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\)'ten \(3 \cdot 0{,}2 \cdot 0{,}1 = 0{,}06\) mol, \(\text{Na}_2\text{SO}_4\)'ten \(0{,}3 \cdot 0{,}2 = 0{,}06\) mol \(\text{SO}_4^{2-}\) gelir; toplam 0,12 mol. Son hacim 0,5 L: \([\text{SO}_4^{2-}] = 0{,}24\) M. Su eklenmesini unutup 0,3 L'ye bölmek 0,4; alüminyum sülfattaki 3 katsayısını unutmak 0,16 verir.
X: 0,2 molal glikoz, Y: 0,1 molal NaCl ve Z: 0,1 molal \(\text{CaCl}_2\) sulu çözeltileri aynı ortamda bulunmaktadır. Buna göre
- I.Donma noktası en düşük olan Z çözeltisidir.
- II.X ve Y çözeltileri aynı sıcaklıkta donmaya başlar.
- III.Aynı sıcaklıkta buhar basıncı en büyük olan X çözeltisidir.
yargılarından hangileri doğrudur? (Tuzlar tamamen iyonlaşıyor; çözeltiler ideal kabul ediliyor.)
Tanecik molaliteleri: X \(0{,}2 \cdot 1 = 0{,}2\); Y \(0{,}1 \cdot 2 = 0{,}2\); Z \(0{,}1 \cdot 3 = 0{,}3\). I: Tanecik derişimi en büyük olan Z en düşük sıcaklıkta donar. Doğru. II: X ve Y'nin tanecik derişimleri eşittir; aynı sıcaklıkta donmaya başlarlar. Doğru. III: X ile Y'nin buhar basınçları eşittir; X'in buhar basıncı "en büyük" değildir. Yanlış.
500'er gram su ile hazırlanmış 0,1 molal \(\text{MgCl}_2\), 0,1 molal NaCl ve 0,1 molal glikoz çözeltileri 1 atm basınçta aynı ısıtıcılarla ısıtılıyor. Çözeltilerin sıcaklık-zaman grafiği şekilde K, L ve M ile gösterilmiştir; hangi eğrinin hangi çözeltiye ait olduğu belirtilmemiştir.
Buna göre
- I.K eğrisi NaCl çözeltisine aittir.
- II.M çözeltisi 100,052 °C'de kaynamaya başlar.
- III.Kaynama sırasında sıcaklığın yavaşça yükselmesinin nedeni, su buharlaştıkça çözeltinin derişiminin artmasıdır.
yargılarından hangileri doğrudur? (Su için \(K_k = 0{,}52\ ^\circ\text{C} \cdot \text{kg/mol}\); tuzlar tamamen iyonlaşıyor.)
Tanecik molaliteleri: \(\text{MgCl}_2\) 0,3; NaCl 0,2; glikoz 0,1. En yüksek sıcaklıkta kaynamaya başlayan K \(\text{MgCl}_2\), L NaCl, M glikoz çözeltisidir. I: K, \(\text{MgCl}_2\) çözeltisidir. Yanlış. II: M glikoz çözeltisidir; \(\Delta T_k = 0{,}52 \cdot 0{,}1 \cdot 1 = 0{,}052\) °C, kaynama 100,052 °C'de başlar. Doğru. III: Buharlaşan yalnızca sudur; çözünen kalır, molalite artar ve kaynama sıcaklığı yükselir. Doğru.
Şekilde X, Y ve Z katılarının sudaki çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi verilmiştir.
60 °C'de 200 g su, 100 g X ve 60 g Y içeren bir çözelti 20 °C'ye kadar yavaşça soğutuluyor. Buna göre
- I.60 °C'de çözelti hem X hem Y bakımından doymamıştır.
- II.20 °C'de kabın dibinde yalnızca X katısı bulunur ve kütlesi 20 g'dır.
- III.X, soğutma sırasında 30 °C'de kristallenmeye başlar.
yargılarından hangileri doğrudur? (X ve Y birbirinin çözünürlüğünü etkilemiyor; buharlaşma yok.)
I: 60 °C'de 200 g su 160 g X ve 100 g Y çözebilir; 100 g X ve 60 g Y bu sınırların altındadır. Doğru. II: 20 °C'de X ve Y'nin çözünürlüğü 40'tır; 200 g su 80 g X ve 80 g Y tutar. \(100 - 80 = 20\) g X kristallenir, 60 g Y çözeltide kalır. Doğru. III: Çözeltide 100 g suya 50 g X düşer; X'in çözünürlüğü 30 °C'de 50'dir, kristallenme bu sıcaklıkta başlar. Doğru.
Şekilde X, Y ve Z katılarının sudaki çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi verilmiştir.
40 °C'de hazırlanmış 300 g kütlece %20'lik X çözeltisi 0 °C'ye kadar soğutuluyor. Buharlaşma olmadığına göre kaç gram X kristallenir?
Çözeltide \(300 \cdot 0{,}20 = 60\) g X ve 240 g su vardır. 40 °C'de 240 g su 144 g X çözebildiği için çözelti doymamıştır. 0 °C'de çözünürlük 20'dir; 240 g su \(2{,}4 \cdot 20 = 48\) g X tutar. Kristallenen \(60 - 48 = 12\) g. Su kütlesi yerine çözelti kütlesiyle ya da 100 g su ile hesap yapmak yanlış sonuç verir.
Kütlece %63'lük nitrik asit (\(\text{HNO}_3\)) çözeltisinin yoğunluğu 1,4 g/mL'dir. Bu çözeltinin 20 mL'si suyla 400 mL'ye seyreltiliyor. Seyreltik çözeltinin 100 mL'si, 100 mL 0,2 M \(\text{Ca}(\text{NO}_3)_2\) çözeltisiyle karıştırılıyor. Son karışımda \(\text{NO}_3^-\) iyonlarının derişimi kaç M'dır? (H: 1, N: 14, O: 16; hacimler toplanabiliyor; tepkime olmuyor.)
Derişik asit: \(M = \frac{1{,}4 \cdot 63 \cdot 10}{63} = 14\) M. Seyreltilince \(\frac{14 \cdot 20}{400} = 0{,}7\) M olur. 100 mL'sinde 0,07 mol \(\text{NO}_3^-\); \(\text{Ca}(\text{NO}_3)_2\) çözeltisinden \(2 \cdot 0{,}2 \cdot 0{,}1 = 0{,}04\) mol \(\text{NO}_3^-\) gelir. Toplam 0,11 mol, 0,2 L: \([\text{NO}_3^-] = 0{,}55\) M. Derişimleri toplamak (\(0{,}7 + 0{,}4\)) ya da hacmin iki katına çıktığını unutmak 1,1 verir.
Formülü \(\text{MCl}_2\) olan bir tuzun 22,2 gramı 500 g suda çözülüyor. Çözelti 1 atm basınçta 100,624 °C'de kaynamaya başlıyor. Buna göre M elementinin atom kütlesi kaçtır? (Cl: 35,5; su için \(K_k = 0{,}52\ ^\circ\text{C} \cdot \text{kg/mol}\); tuz suda tamamen iyonlaşıyor.)
\(\text{MCl}_2\) bir \(\text{M}^{2+}\) ve iki \(\text{Cl}^-\) verir; \(i = 3\). \(0{,}624 = 0{,}52 \cdot m \cdot 3\), \(m = 0{,}4\) mol/kg. 0,5 kg suda \(0{,}4 \cdot 0{,}5 = 0{,}2\) mol tuz vardır; tuzun mol kütlesi \(\frac{22{,}2}{0{,}2} = 111\) g/mol. M'nin atom kütlesi \(111 - 2 \cdot 35{,}5 = 40\). 111 tuzun mol kütlesidir; tek klorür çıkarmak 75,5 verir.
Şekilde X, Y ve Z katılarının sudaki çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi verilmiştir.
20 °C'de 100 g suda 40 g X ve 40 g Z çözünmüş olan bir çözelti, buharlaşma olmadan 80 °C'ye ısıtılıyor. Bu sırada kabın dibinde kaç gram katı toplanır? (X ve Z birbirinin çözünürlüğünü etkilemiyor.)
80 °C'de X'in çözünürlüğü 100'dür; 40 g X çözeltide kalır. Z'nin çözünürlüğü sıcaklıkla azalır ve 80 °C'de 20'ye düşer; 100 g su 20 g Z tutar, \(40 - 20 = 20\) g Z çöker. Çözünürlüklerin farkı (50 − 20) 30 verir ama çözeltide başlangıçta 50 değil 40 g Z vardır.
Çözünme olaylarıyla ilgili
- I.Etil alkol suda, su molekülleriyle hidrojen bağı kurarak çözünür.
- II.KCl suda çözünürken iyonlarla su molekülleri arasında iyon-dipol etkileşimi oluşur.
- III.Karbon tetraklorür (\(\text{CCl}_4\)) apolar olduğundan suda iyi çözünür.
yargılarından hangileri doğrudur?
I: Etil alkolün O-H grubu su molekülleriyle hidrojen bağı kurar; alkol suyla her oranda karışır. Doğru. II: \(\text{K}^+\) iyonlarına suyun oksijen ucu, \(\text{Cl}^-\) iyonlarına hidrojen uçları yönelir; bu iyon-dipol etkileşimidir. Doğru. III: Apolar \(\text{CCl}_4\) ile polar su arasında güçlü etkileşim kurulamaz; \(\text{CCl}_4\) suda çok az çözünür. Yanlış.
İlerlemen bu tarayıcıda saklanıyor. Ücretsiz üye ol, her cihazda kaldığın yerden devam et.