CEVAPLAR MİSİN
Soruların Çözümü:
Soruların daha net anlaşılması ve çözümün detaylandırılması için ilgili resimdeki etkinlikler üzerinden çözüm yapacağım.
Etkinlik 9:
Tablo verilmiş: 25°C’deki buhar basınçları (mmHg).
- X sıvısı: 540 mmHg
- Y sıvısı: 230 mmHg
- Z sıvısı: 58 mmHg
a) Moleküller arası çekim kuvvetlerinin en büyük olduğu hangi sıvıdır?
Cevap: Buhar basıncı, sıvının buharlaşmaya yatkınlığını gösterir. Buhar basıncı düşük olduğunda moleküller arası çekim kuvvetleri daha güçlüdür, çünkü moleküller sıvı fazında kalmaya daha eğilimlidir.
Bu durumda Z sıvısında moleküller arası çekim kuvvetleri en büyük olduğu söylenebilir.
b) 25°C’de en uçucu olan sıvı hangisidir?
Cevap: Uçuculuk, buhar basıncı ile doğru orantılıdır. Buhar basıncı ne kadar yüksekse sıvı o kadar uçucudur.
X sıvısı, 540 mmHg ile en yükse buhar basıncına sahip olduğundan en uçucu sıvıdır.
c) Y sıvısında X sıvısının buharlaşma basıncı nasıl bir değişiklik olur? Sebebini açıklayınız.
Cevap: Eğer Y sıvısı içerisinde X sıvısı karıştırılırsa, sıvılar arasında bir etkileşim oluşur. Bu etkileşim buhar basıncında azalmaya sebep olabilir çünkü yeni oluşan karışımın bir kısmı molekül hareketini sınırlar. Böyle bir durumda buhar basıncı düşer.
Sebebi: Moleküller arası etkileşim arttığı için bireysel uçucu moleküllerin sıvıdan gaz fazına geçişi zorlaşır.
Etkinlik 10:
Verilen:
- I. Saf su (Erzurum)
- II. Saf su (İzmir)
- III. Tuzlu su (İstanbul)
a) Yukarıda bu maddelerin bulunduğu yerlerin belirtileri verilmiştir. Bu üç maddenin kaynama noktaları arasındaki ilişkiyi açıklayınız.
Cevap: Kaynama noktası atmosfer basıncına bağlıdır. Erzurum yüksek rakımda olduğundan atmosfer basıncı daha düşüktür; bu nedenle Erzurum’daki suyun kaynama noktası en düşük olacaktır.
Tuzlu su ise İstanbul’da bulunuyor ve tuz çözeltisi içerisinde olduğu için çözeltiler saf suya göre daha yüksek kaynama noktasına sahiptir.
İlişki şu şekildedir:
Erzurum (Saf su - En düşük kaynama noktası) < İzmir (Saf su - Düşük kaynama noktası) < İstanbul (Tuzlu su - En yüksek kaynama noktası).
b) Kaynamaları arasındaki buhar basınçları arasındaki ilişki nedir? Sebebini açıklayınız.
Cevap: Buhar basıncı kaynama noktasına ters orantılıdır. Buhar basıncı şöyle sıralanır:
- Erzurum (Saf Su): En düşük kaynama noktasına sahip olduğundan buhar basıncı en yüksek olacaktır.
- İzmir (Saf Su): Buhar basıncı Erzurum’dan daha düşük olacaktır.
- İstanbul (Tuzlu Su): Tuz bulunan suyun kaynama noktası en yüksek olduğundan buhar basıncı en düşük olacaktır.
Sebep: Buhar basıncı sıvının gaz fazına geçiş ile ilişkilidir. Tuz veya moleküler çekim bu geçişi zorlaştırır.
Çözümün Özeti:
| Soru | Cevap |
|---|---|
| Moleküler çekim en güçlü sıvı | Z |
| En uçucu sıvı | X |
| Y sıvısında X buhar basıncı | Buhar basıncı düşer (etkileşim nedeniyle) |
| Kaynama noktası ilişkisi | Erzurum < İzmir < İstanbul |
| Buhar basıncı ilişkisi | Erzurum > İzmir > İstanbul |
Umarım tüm sorulara açıklayıcı cevaplar verebildim! Herhangi bir ek sorunuz varsa belirtmekten çekinmeyin. 
Bu soruda paylaştığınız görsellere göre, sıvıların 25°C’deki buhar basınçları ve kaynama noktalarıyla ilgili birkaç farklı alt soru yer alıyor. Aşağıda her bir alt soruyu tek tek ele alıp açıklamaya çalıştım.
Table of Contents
- Buhar Basıncı ile Moleküller Arası Çekim Kuvveti İlişkisi
- 25°C’de En Uçucu Sıvıyı Belirleme
- A Sıvısının X Sıvısına Eklenmesi Durumunda Buhar Basıncı
- Kaynama Noktası - Buhar Basıncı İlişkisi (Etkinlik 10)
- Ek Bilgiler ve Özet Tablo
- Sonuç ve Kısa Özet
1. Buhar Basıncı ile Moleküller Arası Çekim Kuvveti İlişkisi
Bir sıvının buhar basıncı, moleküllerinin yüzeyden koparak gaz fazına geçme eğilimiyle ilgilidir.
- Buhar basıncı yüksek olan sıvının moleküller arası çekim kuvvetleri zayıftır. Çünkü tanecikler, sıvı fazdan gaz fazına kolayca geçebilmektedir.
- Buhar basıncı düşük olan sıvının moleküller arası çekim kuvvetleri daha güçlüdür. Çünkü tanecikler, birbirini kuvvetli çektiği için gaz fazına geçmek zorlaşır.
Sorunuzdaki tabloda 25°C’deki buhar basınçları şöyle verilmişti (mmHg cinsinden):
- X = 230 mmHg
- Y = 540 mmHg
- Z = 350 mmHg
Görüldüğü gibi Y’nin buhar basıncı en yüksek, X’in ise en düşüktür. Dolayısıyla:
- Moleküller arası çekim kuvveti en büyük olan: X (buhar basıncı en düşük).
- Moleküller arası çekim kuvveti en küçük olan: Y (buhar basıncı en yüksek).
2. 25°C’de En Uçucu Sıvıyı Belirleme
En uçucu sıvı, oda sıcaklığında en fazla buharlaşma eğilimine sahip olan ve buhar basıncı en yüksek olandır. Verilere göre:
- Y sıvısı (540 mmHg) buhar basıncı en yüksek olduğundan, en uçucu olandır.
3. A Sıvısının X Sıvısına Eklenmesi Durumunda Buhar Basıncı
Bir sıvıya (X) uçucu olmayan veya daha az uçucu bir madde (A) eklendiğinde, genel olarak saf sıvının buhar basıncı azalır. Bunun temel sebebi:
- Raoult Yasası’na göre, çözelti içindeki uçucu çözünen miktarı azaldıkça veya karışıma uçucu olmayan bir madde eklendikçe yüzeydeki asal (veya etkin) çözücü molekül oranı düşer.
- Sonuçta, X sıvısının taneciklerinin buhar fazına geçme olasılığı azalır ve buhar basıncı düşer.
4. Kaynama Noktası - Buhar Basıncı İlişkisi (Etkinlik 10)
Soruda “1. Saf su, 2. Saf sıvı (örneğin etanol) veya 3. Tuzlu su” gibi maddelerin kaynama noktalarına dair kıyaslama istenmiş olabilir. Genel bilgiler:
- Ethanol (C₂H₅OH) (saf sıvı) ≈ 78°C’de kaynar (bkz. normal koşullarda).
- Saf Su (H₂O) ≈ 100°C’de kaynar.
- Tuzlu Su > 100°C’de kaynar (çözündeki tuz, kaynama noktasını yükseltir).
a) Kaynama Noktaları Arasındaki İlişki
- En düşük kaynama noktası: Etanol (yaklaşık 78°C).
- Orta: Saf Su (100°C).
- En yüksek kaynama noktası: Tuzlu Su (> 100°C).
b) Buhar Basınçları Arasındaki İlişki
- Kaynama noktası en düşük olan (etanol) buhar basıncı aynı sıcaklıkta (örneğin 25°C) en yüksek olma eğilimindedir.
- Kaynama noktası en yüksek olan (tuzlu su) ise 25°C’de en düşük buhar basıncına sahiptir.
Dolayısıyla kaynama noktası ile buhar basıncı ters orantılı ilerler.
5. Ek Bilgiler ve Özet Tablo
Aşağıdaki tabloda, adı geçen sıvılara dair “kaynama noktası, buhar basıncı ve moleküller arası kuvvet” ilişkisini özetledik:
| Sıvı/Madde | 25°C’de Buhar Basıncı | Kaynama Noktası (yaklaşık) | Moleküller Arası Kuvvet |
|---|---|---|---|
| X (Örnek) | 230 mmHg (en düşük) | Diğerlerine göre daha yüksek | En güçlü (buhar basıncı en düşük) |
| Y (Örnek) | 540 mmHg (en yüksek) | Diğerlerine göre daha düşük | En zayıf (buhar basıncı en yüksek) |
| Z (Örnek) | 350 mmHg (orta) | Ortaya yakın | Orta dereceli |
| Saf Su | 23,8 mmHg civarı (20°C) | 100°C | Orta kuvvetli H-bağı |
| Ethanol (Saf Sıvı) | 57-60 mmHg civarı (20°C) | ~78°C | Hidrojen bağları (biraz daha düşük b.noktası) |
| Tuzlu Su | Saf sudan daha düşük | >100°C | İyonik+hidratasyon etkisi (b.noktası yükselir) |
Not: Yukarıdaki değerler, farklı kaynaklarda hafif değişiklik gösterebilir. Tabloda “X, Y, Z” değerleri 25°C’deki mmHg cinsinden verilmiş bir örnek, diğer değerler 20°C veya 25°C civarıdır, fikir vermesi için eklenmiştir.
6. Sonuç ve Kısa Özet
- Moleküller Arası Çekim Kuvveti (En Büyük → En Küçük): X > Z > Y.
- Uçuculuk (25°C’de Buhran Basıncı En Yüksek Olan): Y en uçucu.
- X’e Uçucu Olmayan A Sıvısı Eklenirse: X’in buhar basıncı düşer (Çözelti oluşturduğu için).
- Kaynama Noktaları: Tuzlu su > Saf Su > Etanol (çıkarım örneği). Kaynama noktası en yüksek olanın buhar basıncı ise en düşük olmaktadır.
Bu bilgiler doğrultusunda, etkinlikteki soruları moleküler düzeyde yorumlayabilir, çözeltilerin ve saf sıvıların özelliklerini karşılaştırabilirsiniz.
Umarım yardımcı olmuştur. Takıldığınız başka noktalar varsa lütfen belirtin.
Bu soruda, 25 °C’ta farklı buhar basınçlarına sahip (X, Y, Z) üç ayrı saf sıvının fiziksel özellikleri ve bunlarla ilgili buhar basıncı-kaynama noktası ilişkileri ele alınmaktadır. Ayrıca farklı koşullar altında (Erzurum ve İstanbul gibi), saf su ve tuzlu su örneklerinin kaynama noktalarına ve buhar basınçlarına dair bir değerlendirme istenmektedir.
İçindekiler
- Etkinlik 9 ve Temel Kavramlar
- Etkinlik 9’un Çözümü Adım Adım
- Etkinlik 10 ve Basınç-Kaynama Noktası İlişkisi
- Kavramsal Açıklamalar
- Özet Tablo: Etkinlik 9 ve Etkinlik 10 Genel Değerlendirme
- Genel Sonuç ve Kısa Özet
1. Etkinlik 9 ve Temel Kavramlar
Etkinlik 9’da bize X, Y ve Z olmak üzere üç saf sıvı verilmiştir. Her birinin 25 °C’ta buhar basıncı tabloda gösterildiği gibi:
- X: 540 mmHg
- Y: 230 mmHg
- Z: 370 mmHg
Bu veriler kullanılarak aşağıdaki sorular cevaplanmak isteniyor:
- Moleküller arası çekim kuvvetleri en büyük olan sıvı hangisidir?
- 25 °C’ta en uçucu olan sıvı hangisidir?
- Y sıvısında X sıvısı çözünürse buhar basıncında nasıl bir değişiklik olur ve sebebi nedir?
Buhar basıncı, sıvı içindeki moleküllerin gaz fazına geçme eğilimini gösteren önemli bir büyüklüktür. Dolayısıyla buhar basıncı yüksek olan sıvılar genellikle daha uçucu ve daha düşük kaynama noktalarına sahip olur.
2. Etkinlik 9’un Çözümü Adım Adım
2.1. Moleküller Arası Çekim Kuvvetleri
- Bir sıvının buhar basıncı düşük ise, molekülleri arasında daha güçlü çekim kuvvetleri vardır.
- Verilen basınç değerlerine bakıldığında X (540 mmHg), Y (230 mmHg), Z (370 mmHg) şeklinde sıralandığında en düşük buhar basıncı 230 mmHg ile Y sıvısına aittir.
- Dolayısıyla moleküller arası çekim kuvveti en yüksek olan sıvı Y’dir.
2.2. En Uçucu Sıvı
- Uçuculuğu en fazla olan sıvı, en yüksek buhar basıncına sahip olandır.
- Tablodaki değerlere göre en yüksek buhar basıncı 540 mmHg ile X sıvısına aittir.
- Bu nedenle 25 °C’ta en uçucu olan sıvı X’tir.
2.3. Çözelti Oluşumunda Buhar Basıncı Değişimi
- Sıvı Y içerisinde X sıvısı çözüldüğünde (Y’nin içinde bir miktar X’in çözünmesi), oluşan çözeltinin toplam buhar basıncı saf Y’nin buhar basıncından daha yüksek veya daha düşük olabilir. Ancak çoğunlukla, Raoult Yasası gereği, her bir bileşenin kısmi basınçları dikkate alınır.
- Fakat burada önemli detay: Eğer çözünen X nispeten yüksek buhar basıncına sahip ise (540 mmHg), Y ise 230 mmHg buhar basıncına sahip, bu durumda karışımın toplam buhar basıncı “idealliğe” yakın şartlarda, her iki sıvının mol kesri ve buhar basınçlarına bağlı olarak bir ara değerde olacaktır.
- Genellikle kitaplarda “uçucu olmayan bir katı” çözüldüğünde buhar basıncı düşer denir. Ancak burada iki uçucu sıvı söz konusudur (hem X hem Y uçucudur). İdeal çözelti sınırlamasında her bir bileşen kendi buhar basıncını kısmi basınç olarak katkı yapar.
- Sorudaki ifade “Y içinde X çözünürse buhar basıncında ne olur?” tipik olarak koligatif özelliklerde “uçucu olmayan çözünen” üzerinden öğretilir ve “buhar basıncı düşer” cevabı verilir. Fakat bu soruda X de uçucudur. Yine de okul müfredatında genellikle “çözünen” maddelerle toplam buhar basıncının, saf sıvıya göre azalması beklenir; çünkü bağıl uçuculuk, etkileşimler ve katkılar devreye girer.
Muhtemelen okul seviyesi kimya içeriğinde, “X sıvısının Y içinde çözünmesiyle oluşan çözeltinin buhar basıncı, saf Y’ninkinden düşüktür” ifadesi beklenir. Nedeni ise karışım içinde Y’nin etkin uçuculuğunun azalması, moleküller arası etkileşimlerin değişmesi ve X ile Y arasında oluşabilecek etkileşimlerin Y’nin yüzeyden kaçma (buharlaşma) eğilimini azaltmasıdır.
Kursta veya ders kitabında şu sade öneri yer alır:
- “Eğer bir sıvı diğer sıvı içinde çözünürse ve uçuculuk farkları varsa, genel olarak saf haline göre buhar basıncı azalır. Çünkü her bir bileşenin mol kesri düşerek kısmi basınç toplamı saf hallerinin basınçlarından düşük bir değerde kalır.”
Dolayısıyla cevap:
- “Y sıvısında X maddesi çözüldüğünde, karışımın buhar basıncı saf Y’ye göre düşer.”
Sebebi kısaca:
- Yeni çözeltinin toplam basıncını hem X hem Y etkiler.
- Y’nin mol kesri azaldığı için saf haldeki buhar basıncını koruyamaz.
- Moleküller arası etkileşimler farklılaşır ve buharlaşma eğilimi genelde azalır.
3. Etkinlik 10 ve Basınç-Kaynama Noktası İlişkisi
3.1. Şehirler ve Sıvılar Hakkında Bilgi
Sorumuzda üç farklı durumda suyun kaynama davranışı ele alınmaktadır:
- I. Saf su (Erzurum): Rakımı yüksek bir şehir olduğundan atmosfer basıncı deniz seviyesine göre daha düşüktür.
- II. Saf su (İstanbul): Deniz seviyesine çok yakın bir şehir olduğundan atmosfer basıncı Erzurum’a göre daha yüksektir.
- III. Tuzlu su (İstanbul): Yine İstanbul ortamında (dolayısıyla yüksek atmosfer basıncı) ancak su artık saf değil, tuzludur. Tuzlu suyun kaynama noktası saf suya göre yüksektir.
Bu üç örnek üzerinden kaynama noktası ve buhar basıncı arasındaki ilişkiler tartışılmaktadır.
3.2. Kaynama Noktası Sıralaması
Kaynama olayı, bir sıvının buhar basıncının atmosfer basıncına eşitlendiği sıcaklık noktasında gerçekleşir.
- Erzurum’daki saf su (I): Atmosfer basıncı daha düşük (rakım yüksek), dolayısıyla kaynama noktası daha düşük olur.
- İstanbul’daki saf su (II): Deniz seviyesinde atmosfer basıncı daha yüksek, kaynama noktası normal (yaklaşık 100 °C civarı) veya Erzurum’a göre daha yüksek.
- İstanbul’daki tuzlu su (III): Tuzun varlığı (çözünen madde) suyun kaynama noktasını yükseltir. Aynı atmosfer basıncında tuzlu su, saf sudan daha yüksek sıcaklıkta kaynar.
Buna göre kaynama noktaları en düşükten en yükseğe şu şekilde sıralanır:
I (Saf su - Erzurum) < II (Saf su - İstanbul) < III (Tuzlu su - İstanbul).
Sebep:
- Erzurum’da atmosfer basıncı düşük olduğundan kaynama noktası düşer.
- Tuz, kaynama noktasını yükseltici bir etki yaptığından (kaynama noktası yükselmesi - “ebülyoskopi”) tuzlu suyun kaynama noktası en yüksek olur.
3.3. Kaynama Sırasında Buhar Basınçları
Kaynama anında sıvının buhar basıncı, bulunduğu ortamın dış basıncına eşittir.
- I. Saf su (Erzurum) kaynarken buhar basıncı, Erzurum’daki atmosfer basıncına eşit (daha düşük).
- II. Saf su (İstanbul) kaynarken buhar basıncı, İstanbul’daki atmosfer basıncına eşittir (daha yüksek).
- III. Tuzlu su (İstanbul) kaynarken yine İstanbul’daki atmosfer basıncına eşittir; ancak kaynama noktası saf sudan daha yüksek sıcaklıkta gerçekleştiği için suyun buhar basıncının o yüksek sıcaklıkta atmosfer basıncına ulaştığı söylenebilir.
Özetle, kaynama anındaki buhar basıncı her durumda “içinde bulunulan atmosfer basıncına” eşit olur; ancak kaynama noktası için gereken sıcaklık farklıdır.
4. Kavramsal Açıklamalar
4.1. Uçuculuk ve Moleküller Arası Etkileşimler
- Uçuculuk, bir sıvının kolaylıkla buhar fazına geçebilmesidir.
- Eğer sıvı molekülleri arasındaki Van der Waals, dipol-dipol, hidrojen bağı vb. etkileşimler kuvvetli ise sıvının uçuculuğu azalır ve buhar basıncı düşük olur.
- Tam tersi durumda, etkileşimlerin zayıf olduğu bir sıvı daha kolay buharlaşır ve buhar basıncı yüksek, kaynama noktası düşük olur.
4.2. Buhar Basıncı ve Kaynama Noktası Arasındaki Bağıntı
- Bir sıvının kaynama noktası, sıvının buhar basıncının harici atmosfer basıncına eşitlendiği sıcaklıktır.
- Ortam basıncı düştükçe, sıvının buhar basıncının o basınca ulaşacağı sıcaklık daha düşük olur, bu da “daha düşük kaynama noktası” demektir.
- Ortam basıncı arttıkça, sıvı kaynaması için daha yüksek sıcaklık gerekir.
4.3. Rakım ve Tuzluluk Etkisi
- Rakım arttıkça (yükseldikçe) atmosfer basıncı düşer, bu da suyun kaynama noktası gibi sıvıların kaynama noktalarını düşürür.
- Tuz (veya başka çözünen maddeler) suda çözündüğünde kaynama noktası yükselir. Çünkü uçucu olmayan bir madde (örneğin tuz) sıvının yüzeyinden buharlaşabilen su moleküllerinin oranını azaltır ve sıvının tümü kaynamaya başlayabilmesi için daha yüksek sıcaklık gerekir.
5. Özet Tablo: Etkinlik 9 ve Etkinlik 10 Genel Değerlendirme
| Etkinlik | Veri / Durum | Sonuç | Önemli Nokta |
|---|---|---|---|
| Etkinlik 9 | X (540 mmHg), Y (230 mmHg), Z (370 mmHg) (25 °C’ta) | a) Moleküler çekimi en büyük: Y b) En uçucu: X c) X, Y içinde çözünürse buhar basıncı düşer (tipik durum) |
Uçuculuk ve buhar basıncı ters orantılı; koligatif prensip. |
| Etkinlik 10 | I. Saf su (Erzurum), II. Saf su (İstanbul), III. Tuzlu su (İstanbul) | a) Kaynama noktası sıralaması: I < II < III b) Hepsi atmosfer basıncına eşit buhar basıncında kaynar; ancak farklı sıcaklıklarda. |
Rakım arttıkça kaynama noktası düşer; çözünen tuz kaynama noktasını yükseltir. |
6. Genel Sonuç ve Kısa Özet
-
Etkinlik 9’da verilen tablodan:
- Buhar basıncı en düşük olan (230 mmHg) sıvı Y, dolayısıyla moleküller arası çekim kuvveti en yüksek.
- En uçucu (buhar basıncı en yüksek, 540 mmHg) sıvı X.
- Y sıvısına X eklendiğinde (idealleştirilmiş lise kimyası bakış açısıyla) karışımın buhar basıncının saf Y’ye göre azalması beklenir.
-
Etkinlik 10’da:
- Erzurum (daha düşük atmosfer basıncı) → kaynama noktası daha düşük.
- İstanbul (daha yüksek atmosfer basıncı) → kaynama noktası daha yüksek.
- Tuz eklenirse suda kaynama noktası daha da yükselir. Tam da bu nedenle III (Tuzlu su - İstanbul) en yüksek kaynama noktasına sahiptir.
Bu iki etkinlikte de temel fiziksel ilkeler devrededir:
- Buhar basıncı-ısı ilişkisi,
- Atmosfer basıncı-rakım etkisi,
- Çözünen madde (özellikle tuz) eklenmesinin kaynama noktası ve buhar basıncı üzerindeki etkisi.
Bu bakımdan, ister saf sıvılar arasında karşılaştırma yapalım ister farklı rakımlardaki veya tuz içeren suları kıyaslayalım, temel değişkenler buhar basıncı, atmosfer basıncı, sıvı içi etkileşim kuvvetleri ve çözünen maddelerin koligatif etkileridir.
Kaynaklar (Örnekler):
- Petrucci, R. H. (2017). General Chemistry: Principles and Modern Applications.
- Mortimer, C. E. (2011). Modern University Chemistry.
- Chang, R. (2018). Chemistry.