hepnotSeyreltik çözeltiler: tanecik derişimi ve koligatif özellikler
Konunun mantığı
Koligatif özellikler, uygun ideal veya seyreltik çözeltide çözünen türün kimliğinden çok çözünmüş taneciklerin derişimiyle ilişkilendirilen özelliklerdir. Buhar basıncı alçalması, kaynamaya başlama sıcaklığının yükselmesi, donmaya başlama sıcaklığının düşmesi ve ozmotik basınç bu başlıkta ele alınır. Aynı sayı sonucu için çözücünün cinsi, basınç/sıcaklık koşulları ve uygun derişim ölçeği de aynı olmalıdır. Gerçek, özellikle derişik veya güçlü etkileşimli çözeltilerde yalnız basit tanecik sayımı tam ölçüm sonucu vermez.
Molalite b=nçözünen/kçözücü olarak tanımlanır; payda kilogram cinsinden çözücü kütlesidir, toplam çözelti kütlesi veya litre değildir. Birimi mol/kgdır. Bu derste b harfi kullanılarak gram kütleyle karışıklık azaltılır. Molarite mol/litre çözelti, kütlece yüzde ise çözünen kütlesinin toplam çözelti kütlesine oranıdır. Bileşim değişmiyorsa yalnız sıcaklık kaynaklı hacim değişmesi molaliteyi değiştirmez; çözünme/çökelme veya çözücü kaybı varsa aynı bileşim varsayımı yeniden kontrol edilir.
Çözünmüş tanecik sayısını temsil eden i faktörü, moleküler ve ayrışmayan çözünen için ideal olarak1dir. Tam ayrıştığı belirtilen AB türü için2, AB₂ için3 alınabilir; formüldeki atom sayısı doğrudan i değildir. İyon eşleşmesi, kısmi ayrışma veya birleşme varsa etkili i bu basit tam sayıdan sapabilir. Bu sorularda tam çözünme, belirtilen ideal ayrışma ve yan tepkime/çökelme olmaması açık kabul edilir. Gerçek tuz çözeltisinin her derişimde i=2 veya3 olduğuna dair deneysel iddia kurulmaz.
Uçucu olmayan çözünenin uygun seyreltik modelinde kaynama yükselmesi ΔTb=iKb·b, donma alçalması ΔTf=iKf·b olarak pozitif büyüklüklerle yazılır. Kb,Kf çözücüye ait ve burada K·kg/mol birimindedir; sıcaklık farkında1 K ile1°C aynı büyüklüktedir. Son kaynama sıcaklığı saf çözücününkine eklenir, ilk donma sıcaklığı saf çözücününkinden çıkarılır. Karşılaştırma aynı dış basınçta yapılır. Donma ilerledikçe çözeltinin bileşimi değişebilir; başlangıç düşmesini bütün donma boyunca değişmez sıcaklık diye sunmayız.
Uçucu olmayan ve ayrışmayan çözünen içeren ideal modelde aynı sıcaklıkta P=Xçözücü·P°çözücü kullanılır. Mol kesrinin paydası toplam moldür; kütlece yüzde doğrudan yerine konmaz. Çözünen uçucuysa onun buhar katkısı da değerlendirilir ve bu basit tek katkı formülü yetmez. Ozmoz ise uygun seçici zarla çözücü geçişi ve koşullarını içerir; her karışma ozmoz değildir. Bu giriş ozmotik basınç hesaplarını veya çözeltilerin bütün alt kapsamını tamamlamaz. Tüm kurmaca değerler yalnız kâğıt üstü model verisidir; madde hazırlama, kaynatma veya ev uygulaması tarifi değildir.
Molalite mol/kg çözücüdür. Seyreltik ideal ve uçucu olmayan çözünen modelinde ΔTb=iKb·b, ΔTf=iKf·b; kaynamaya ekle, donmadan çıkar. i gerçek ayrışma/etkileşim koşullarına bağlıdır. Ayrışmayan uçucu olmayan çözünen için ideal Raoult ilişkisi P=XçözücüP°dür.
Adım adım bir örnek
Kurmaca ideal seyreltik çözeltide uçucu olmayan, ayrışmayan Xten0,024 mol,0,400 kg S çözücüsünde tamamen çözünmüş. Aynı dış basınçta saf Snin kaynamaya başlama sıcaklığı80,00°C ve Kb=1,50 K·kg/mol. Tepkime, çökelme ve madde kaybı yok. Kaynama yükselmesini ve ilk kaynama sıcaklığını iki yolla bulunuz.
Molalite zinciri
- b=0,024/0,400=0,060 mol/kg; i=1.
- ΔTb=1·1,50·0,060=0,090 K. İlk kaynama80,090°Cdir.
Sınır: Verilen ideal seyreltik ve sabit dış basınç modelidir; gerçek çözücü özellikleri veya deney sonucu değildir.
Kilogram başına etkili tanecik
- 0,024 mol tanecik0,400 kg çözücüye dağılmış;1 kg başına0,060 mol tanecik vardır.
- Her1 mol/kg için1,50 K çarpanı verilmiş:0,060·1,50=0,090 K. Saf referansa eklenir.
Sınır: Aynı bağıntının birim-orantı temsilidir; çözelti kilogramına göre oran kurulmaz.
Paydaya0,400 kg çözücü yerine toplam çözelti kütlesini koymak hangi derişim tanımını değiştirir?
Hatayı bul
“0,10 mol çözünen ve0,50 kg çözücü varsa toplam kütle0,60 kgdır; molalite0,10/0,60 olmalı.” İlk hata nedir?
İlk hatayı göster
İlk hata: Mol sayısını kilogram kütleyle toplayıp ardından molalite paydasını toplam çözelti saymak.
0,10 molün kütlesi molar kütle olmadan0,10 kg sayılamaz. Ayrıca molalite paydası zaten çözücü kütlesidir:0,10/0,50=0,20 mol/kg; toplam çözelti kütlesi değildir.
Soru2de AB₂nin tam ayrışması kaldırılıp etkili i=2 verildiğinde, diğer koşullar aynı kalırsa yükselme oranı kaç olur?
II etkili tanecik molalitesi2·0,030/0,300=0,200 olur; I de0,200dür. Oran1dir. Bu i verisi yeni modelin girdisidir; her gerçek AB₂ çözeltisinde aynı i olduğu söylenmez.
Dersin soruları
1Kurmaca ideal seyreltik modelde molar kütlesi120 g/mol olan uçucu olmayan ve ayrışmayan Xten6,0 g,250 g S çözücüsünde tamamen çözünmüş. Aynı dış basınçta saf S60,00°Cde kaynamaya başlıyor; Kb=2,00 K·kg/mol. Tepkime, çökelme veya kayıp yok. Çözeltinin ilk kaynama sıcaklığı kaç °Cdir?
Bu soruda hata mı var?2Aynı S çözücüsünde iki ayrı kurmaca ideal seyreltik çözelti var. I:0,040 mol ayrışmayan X ve0,200 kg çözücü. II:0,030 mol AB₂ ve0,300 kg çözücü; AB₂ tamamen A²⁺+2B⁻ olarak ayrışıyor. İkisi de uçucu olmayan, tamamen çözünmüş türler; etkileşim/iyon eşleşmesi, tepkime ve kayıp yok. Aynı basınçta kaynama yükselmeleri oranı ΔTb,II/ΔTb,I kaçtır?
Bu soruda hata mı var?3Aynı sıcaklıkta kurmaca ideal bir çözeltide4,5 mol uçucu S ve0,5 mol uçucu olmayan, ayrışmayan X vardır. Saf Snin bu sıcaklıktaki denge buhar basıncı40 kPadır. X buhar katkısı vermiyor; Raoult modeli geçerli ve sıvı faz mevcut. Çözeltinin denge buhar basıncı kaç kPadır?
Bu soruda hata mı var?Kendini dene
Tüm soruları cevapla. Bitirince puanını ve zorlandığın noktaları göreceksin.
1Kurmaca iki ideal çözeltide çözünen aynı, ayrışmayan ve uçucu olmayan X’tir. P çözeltisi: 0,60 mol X, 300 g çözücü, toplam çözelti kütlesi 400 g. Q çözeltisi: 0,90 mol X, 500 g çözücü, toplam çözelti kütlesi 520 g. Hangi karşılaştırma molalite tanımına uygundur?
2Kapalı bir kapta bileşimi değişmeyen kurmaca bir çözelti ısıtılıyor; çözünen çökelmiyor, çözücü kaybı yok ve çözeltinin hacmi genleşiyor. Aynı çözeltinin molarite ve molalitesi için hangi ifade uygundur?
3Aynı çözücüde, aynı dış basınçta üç kurmaca ideal seyreltik çözelti var; hepsi uçucu olmayan türlerle hazırlanmış ve tamamen çözünmüş. I: 0,20 mol/kg ayrışmayan X. II: 0,10 mol/kg AB, tamamen A⁺ + B⁻ olarak ayrışıyor. III: 0,10 mol/kg AB₂, tamamen A²⁺ + 2B⁻ olarak ayrışıyor. Donma alçalması ΔTf büyüklükleri için hangi sıralama doğrudur?
4Kurmaca ideal seyreltik modelde saf çözücü Y aynı dış basınçta −7,50 °C’de donmaya başlıyor; Kf = 4,00 K·kg/mol. Uçucu olmayan AB türünden 0,25 mol, 1,00 kg Y içinde tamamen çözünüp A⁺ + B⁻ olarak ayrışıyor; tepkime, çökelme ve kayıp yok. Çözeltinin ilk donma sıcaklığı kaç °C’dir?
5Aynı sıcaklıkta iki kurmaca ideal çözelti hazırlanıyor; ikisinde de çözücü uçucu S, çözünen uçucu olmayan ve ayrışmayan X. A: 4,0 mol S ve 1,0 mol X. B: 9,0 mol S ve 1,0 mol X. Raoult modeli geçerli ve X buhar katkısı vermiyor. Denge buhar basınçları için hangi sonuç doğrudur?
6Kurmaca bir kayıtta, Kf = 1,86 K·kg/mol olan çözücüde 1,00 mol/kg AB çözeltisi için tam ayrışma (i = 2) varsayımıyla ΔTf = 3,72 K hesaplanıyor; aynı çözeltinin kâğıt üstü ölçüm kaydında ΔTf = 3,10 K yazıyor. Hangi yorum ders modeliyle uyumludur?
7Kurmaca üç düzenek veriliyor. I: iki farklı derişimli çözelti aralarında hiçbir engel olmadan karıştırılıyor. II: iki çözelti, yalnız çözücü moleküllerini geçiren seçici bir zarla ayrılmış ve çözücü zardan geçiyor. III: saf çözücü ısıtılıp kaynamaya başlıyor. Hangi seçenek ozmozu doğru tanımlar?
8Kurmaca ideal seyreltik modelde saf çözücü 12,0 °C’de donuyor ve bir çözelti için hesaplanan ΔTf = 3,00 K’dir. Çözelti soğutulurken ilk katı çözücü ayrılıyor. Hangi sonuç modelle uyumludur?
9Aynı çözücüde, aynı dış basınçta iki kurmaca ideal seyreltik çözeltinin kaynama yükselmesi ΔTb eşit olacak biçimde hazırlanacak; her ikisinde de türler uçucu olmayan ve tamamen çözünmüş. I: 0,30 mol ayrışmayan X, 1,50 kg çözücü. II: 0,40 mol AB, tamamen A⁺ + B⁻ olarak ayrışıyor. II için gereken çözücü kütlesi kaç kg’dır?
10Aynı sıcaklıkta kurmaca ideal çözeltide çözücü S’nin molar kütlesi 40 g/mol, uçucu olmayan ve ayrışmayan X’inki 100 g/mol’dür. 200 g S ile 50 g X karıştırılıyor; saf S’nin bu sıcaklıktaki denge buhar basıncı 22,0 kPa’dır. Raoult modeli geçerlidir. Çözeltinin denge buhar basıncı kaç kPa’dır?
Aklında kaldı mı?
Aynı çözücüde koligatif değişimi neden yalnız formül birimi molüyle karşılaştırmayız?
Uygun ideal seyreltik modelde etkili tanecik derişimi i·b önemlidir. Ayrışma ve çözücü kilogramı değişirse aynı mol sayısı aynı yükselme/alçalma vermeyebilir.
ΔTb ve ΔTf pozitif büyüklükse son sıcaklıklar nasıl yazılır?
Aynı basınçta Tb,çözelti=Tb,saf+ΔTb; Tf,başlangıç=Tf,saf−ΔTf. Kb/Kf ve çözücü koşulları korunur; bütün donma süreci tek sıcaklıkta varsayılmaz.
Kaynak ve kontrol durumu
Bu ders Hepnot için hazırlandı; üçüncü taraf soru kitabından soru veya görsel aktarılmadı. Bu, başka içerikle benzerlik olmadığının garantisi değildir.
Branş editörü incelemesi ve müfredat eşleştirmesi sürüyor; bu nedenle ders taslak olarak işaretlidir.
Müfredat için başvurulacak kaynak: MEB öğretim programları.