Soru: Eşit bölmeli cam borunun uçlarından He ve X gazları aynı anda gönderiliyor. Gazlar ilk kez E noktasında karşılaştıklarına göre, X gazı aşağıdakilerden hangisi olabilir?
Verilen molekül seçenekleri:
A) H_2
B) CO_2
C) SO_2
D) CH_4
E) C_2H_6
Cevap:
Bu soru, gazların difüzyon hızı ile ilgili bir sorudur ve Graham yasası kullanılarak çözülebilir. Graham yasası, gazların difüzyon hızlarının gazların mol kütlelerinin kare kökleri ile ters orantılı olduğunu söyler. Yani, iki gazın difüzyon hızlarının oranı, molekül kütlelerinin kare köklerinin tersine eşittir:
\frac{r_1}{r_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}
Burada r_1 ve r_2 gazların difüzyon hızlarını, M_1 ve M_2 ise gazların mol kütlelerini ifade eder.
Soruda, He (Helyum) gazı ve X gazı var. He gazının mol kütlesi 4 g/mol’dür.
Sorudaki boru üzerindeki C noktasında gazlar karşılaşacak olsaydı, bu durum her iki gazın difüzyon hızlarının eşit olduğunu gösterirdi. Ancak E noktasında karşılaştıklarına göre, başlangıç noktasına daha uzak olan gaz, daha büyük bir molekül kütlesine sahip olmalıdır.
Gazların mol kütleleri ise şu şekildedir:
A) H_2: 2 g/mol
B) CO_2: 44 g/mol
C) SO_2: 64 g/mol
D) CH_4: 16 g/mol
E) C_2H_6: 30 g/mol
E noktasında karşılaştıklarına göre, X gazı ağır ve dolayısıyla daha yavaş difüze olan bir gaz olmalıdır. Buradan bakarak bu gaz CO_2, SO_2, veya C_2H_6 olabilir, çünkü bu gazlar helyumdan daha ağırdır.
He ve X gazı E noktasında karşılaştıklarına göre He gazı daha hızlı hareket edip E noktasına ulaşmıştır. X gazı daha yavaş olduğundan dolayı SO_2 gibi daha yüksek molekül kütlesine sahip olmalıdır. Çünkü diğer gazların moleküler ağırlıkları, helyumdan daha yüksek olmadıklarından, X olarak verilemez. Dolayısıyla, X gazı SO_2 olabilir.
Doğru cevap C) SO_2 olarak belirlenebilir. @Halim_Yilmaz