🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Kimya
💡 10. Sınıf Kimya: Efüzyon Difüzyon Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Kimya: Efüzyon Difüzyon Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
💡 Belirli bir sıcaklık ve basınçta, hidrojen gazının (H2) difüzyon hızı ile oksijen gazının (O2) difüzyon hızını karşılaştırınız. Hangisi daha hızlı yayılır ve hızları oranı nedir?
(Atom kütleleri: H: 1 g/mol, O: 16 g/mol)
(Atom kütleleri: H: 1 g/mol, O: 16 g/mol)
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için Graham Difüzyon Yasası'nı kullanacağız. 📌 Graham Yasası'na göre, gazların difüzyon hızları molar kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır.
-
👉 Adım 1: Gazların molar kütlelerini hesaplayalım.
Hidrojen gazı (H2): \( M_{H_2} = 2 \times 1 = 2 \) g/mol
Oksijen gazı (O2): \( M_{O_2} = 2 \times 16 = 32 \) g/mol -
👉 Adım 2: Difüzyon hızları oranını Graham Yasası formülüyle bulalım.
Difüzyon hızı (v) ve molar kütle (M) arasındaki ilişki: \[ \frac{v_1}{v_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}} \] Formülde yerine yazarsak:
\[ \frac{v_{H_2}}{v_{O_2}} = \sqrt{\frac{M_{O_2}}{M_{H_2}}} = \sqrt{\frac{32}{2}} = \sqrt{16} = 4 \] - ✅ Sonuç: Hidrojen gazı, oksijen gazından 4 kat daha hızlı yayılır. Yani, hafif olan gaz (H2) daha hızlı yayılır.
Örnek 2:
Aynı sıcaklık ve basınçta, metan gazı (CH4) 30 saniyede 60 cm yol almaktadır. Buna göre, aynı koşullarda kükürt dioksit gazı (SO2) 30 saniyede kaç cm yol alır? 🤔
(Atom kütleleri: C: 12 g/mol, H: 1 g/mol, S: 32 g/mol, O: 16 g/mol)
(Atom kütleleri: C: 12 g/mol, H: 1 g/mol, S: 32 g/mol, O: 16 g/mol)
Çözüm:
Gazların difüzyon hızları, belirli bir sürede aldıkları yolla doğru orantılıdır. Bu nedenle, Graham Yasası'nı yol oranları için de kullanabiliriz.
-
👉 Adım 1: Gazların molar kütlelerini hesaplayalım.
Metan gazı (CH4): \( M_{CH_4} = 12 + (4 \times 1) = 16 \) g/mol
Kükürt dioksit gazı (SO2): \( M_{SO_2} = 32 + (2 \times 16) = 32 + 32 = 64 \) g/mol -
👉 Adım 2: Difüzyon hızları (veya alınan yol) oranını bulalım.
\[ \frac{v_{CH_4}}{v_{SO_2}} = \frac{x_{CH_4}}{x_{SO_2}} = \sqrt{\frac{M_{SO_2}}{M_{CH_4}}} \] Formülde yerine yazarsak:
\[ \frac{60}{x_{SO_2}} = \sqrt{\frac{64}{16}} = \sqrt{4} = 2 \] -
👉 Adım 3: SO2 gazının aldığı yolu hesaplayalım.
\[ \frac{60}{x_{SO_2}} = 2 \] \[ x_{SO_2} = \frac{60}{2} = 30 \] cm - ✅ Sonuç: Kükürt dioksit gazı (SO2) aynı sürede 30 cm yol alır.
Örnek 3:
Uç uca eklenmiş 120 cm uzunluğundaki bir borunun zıt uçlarından aynı anda helyum (He) ve oksijen (O2) gazları gönderiliyor. Gazlar, borunun hangi noktasında ilk kez karşılaşır? 📍 (Helyumun gönderildiği uçtan itibaren ölçünüz.)
(Atom kütleleri: He: 4 g/mol, O: 16 g/mol)
(Atom kütleleri: He: 4 g/mol, O: 16 g/mol)
Çözüm:
Gazlar, difüzyon hızlarıyla orantılı olarak yol alırlar. Karşılaşma anına kadar geçen süre her iki gaz için de aynı olacağından, hız oranları alınan yol oranlarına eşit olacaktır.
-
👉 Adım 1: Gazların molar kütlelerini hesaplayalım.
Helyum gazı (He): \( M_{He} = 4 \) g/mol
Oksijen gazı (O2): \( M_{O_2} = 2 \times 16 = 32 \) g/mol -
👉 Adım 2: Difüzyon hızları oranını bulalım.
\[ \frac{v_{He}}{v_{O_2}} = \sqrt{\frac{M_{O_2}}{M_{He}}} = \sqrt{\frac{32}{4}} = \sqrt{8} \] \( \sqrt{8} \) yaklaşık olarak \( 2.83 \)tür. Yani helyum oksijenden yaklaşık 2.83 kat daha hızlıdır. -
👉 Adım 3: Alınan yol oranını ve karşılaşma noktasını hesaplayalım.
Gazlar aynı sürede yayıldıklarından, hız oranları aldıkları yol oranına eşittir:
\[ \frac{x_{He}}{x_{O_2}} = \frac{v_{He}}{v_{O_2}} = \sqrt{8} \] Toplam yol 120 cm'dir. Helyumun aldığı yolu \( x_{He} \), oksijenin aldığı yolu \( x_{O_2} \) olarak alırsak:
\( x_{He} + x_{O_2} = 120 \) cm
\( x_{He} = \sqrt{8} \times x_{O_2} \)
\( \sqrt{8} \times x_{O_2} + x_{O_2} = 120 \)
\( x_{O_2} (\sqrt{8} + 1) = 120 \)
\( x_{O_2} (2.828 + 1) \approx 120 \)
\( x_{O_2} (3.828) \approx 120 \)
\( x_{O_2} \approx \frac{120}{3.828} \approx 31.35 \) cm
\( x_{He} = 120 - x_{O_2} = 120 - 31.35 = 88.65 \) cm - ✅ Sonuç: Gazlar, helyumun bırakıldığı uçtan yaklaşık 88.65 cm uzakta karşılaşırlar.
Örnek 4:
Aynı sıcaklıkta, bilinmeyen bir X gazının difüzyon hızı, amonyak gazının (NH3) difüzyon hızının 3 katıdır. Buna göre, X gazının molar kütlesi (MX) kaç g/mol'dür? ⚛️
(Atom kütleleri: N: 14 g/mol, H: 1 g/mol)
(Atom kütleleri: N: 14 g/mol, H: 1 g/mol)
Çözüm:
Bu soruda hız oranını biliyoruz ve bilinmeyen bir gazın molar kütlesini bulmamız gerekiyor. Graham Yasası'nı tersten kullanacağız.
-
👉 Adım 1: Amonyak gazının molar kütlesini hesaplayalım.
Amonyak gazı (NH3): \( M_{NH_3} = 14 + (3 \times 1) = 17 \) g/mol -
👉 Adım 2: Hız oranını ve Graham Yasası formülünü kullanalım.
Soruda verilen bilgiye göre \( v_X = 3 \times v_{NH_3} \), yani \( \frac{v_X}{v_{NH_3}} = 3 \).
Graham Yasası formülü:
\[ \frac{v_X}{v_{NH_3}} = \sqrt{\frac{M_{NH_3}}{M_X}} \] Değerleri yerine yazalım:
\[ 3 = \sqrt{\frac{17}{M_X}} \] -
👉 Adım 3: Eşitliğin her iki tarafının karesini alarak \( M_X \) değerini bulalım.
\( 3^2 = \left(\sqrt{\frac{17}{M_X}}\right)^2 \)
\( 9 = \frac{17}{M_X} \)
\( M_X = \frac{17}{9} \approx 1.89 \) g/mol - ✅ Sonuç: X gazının molar kütlesi yaklaşık olarak 1.89 g/mol'dür.
Örnek 5:
Sabah kahvaltıda pişen taze demlenmiş çayın kokusunun kısa sürede evin diğer odalarına yayılmasını sağlayan temel olay nedir? ☕️ Bu olayı kimya terimleriyle açıklayınız.
Çözüm:
- 👉 Olayın Adı: Bu olay, difüzyondur.
-
👉 Açıklama:
Çaydan çıkan koku molekülleri (gaz halindeki uçucu bileşikler), başlangıçta çaydanlığın etrafında yüksek derişimde bulunur. Evin diğer odalarında ise bu koku moleküllerinin derişimi daha düşüktür.
Difüzyon, gaz moleküllerinin (veya sıvı/çözelti moleküllerinin) yüksek derişimli bir bölgeden düşük derişimli bir bölgeye doğru kendiliğinden yayılmasıdır. Çay koku molekülleri, rastgele hareketleri sonucunda havanın içinde dağılarak evin her yerine ulaşır ve biz de kokuyu hissederiz.
Bu olay, gaz moleküllerinin sahip olduğu kinetik enerji sayesinde sürekli hareket etmeleri ve birbirleriyle çarpışarak boşluklara doğru ilerlemeleriyle gerçekleşir. 💨 - ✅ Özetle: Çay kokusunun yayılması, koku moleküllerinin yüksek derişimden düşük derişime doğru kendiliğinden yayıldığı bir difüzyon örneğidir.
Örnek 6:
Yeni şişirilmiş bir helyum balonunun birkaç gün sonra küçülerek yere düşmesinin temel sebebi nedir? 🎈 Bu durumu kimya terimleriyle açıklayınız.
Çözüm:
- 👉 Olayın Adı: Bu durum, efüzyondur.
-
👉 Açıklama:
Helyum balonu, esnek bir malzemeden (genellikle lateks veya folyo) yapılmıştır. Bu malzemenin yüzeyinde gözle görülemeyen, çok küçük mikroskobik gözenekler (delikler) bulunur.
Balonun içindeki helyum gazı molekülleri, bu küçük gözeneklerden dışarıdaki daha düşük basınçlı ortama doğru tek tek sızmaya başlar. Bu olaya efüzyon denir. Efüzyon, bir gazın küçük bir delikten boşluğa veya düşük basınçlı bir ortama yayılmasıdır.
Helyum, hidrojen dışında bilinen en hafif gazlardan biridir (molar kütlesi 4 g/mol). Graham Difüzyon Yasası'na göre hafif gazlar daha hızlı yayılır. Bu nedenle helyum molekülleri, balonun dışına hızla efüzyona uğrar. Zamanla balonun içindeki helyum miktarı azaldıkça balon küçülür ve kaldırma kuvvetini kaybederek yere düşer. 📉 - ✅ Özetle: Helyum balonunun zamanla sönmesi, helyum gazının balon yüzeyindeki mikroskobik gözeneklerden dışarıya doğru efüzyona uğramasıyla gerçekleşir.
Örnek 7:
Bir kimya laboratuvarında, aynı sıcaklık ve basınçta bulunan X ve Y gazları ile bir deney yapılıyor. İki özdeş kap, gazlarla dolduruluyor ve her kabın üzerinde eşit büyüklükte küçük bir delik açılıyor. Gazların bu deliklerden tamamen boşalması için geçen süreler ölçülüyor.
X gazının tamamen boşalması 50 saniye sürerken, Y gazının tamamen boşalması 150 saniye sürmüştür.
Buna göre, X gazının molar kütlesi (MX) ile Y gazının molar kütlesi (MY) arasındaki ilişki nedir? 🧪
X gazının tamamen boşalması 50 saniye sürerken, Y gazının tamamen boşalması 150 saniye sürmüştür.
Buna göre, X gazının molar kütlesi (MX) ile Y gazının molar kütlesi (MY) arasındaki ilişki nedir? 🧪
Çözüm:
Bu soru, gazların efüzyon hızları ile molar kütleleri arasındaki ilişkiyi, yani Graham Yasası'nı süre cinsinden yorumlamamızı gerektiriyor. Gazların efüzyon hızları, boşalma süreleriyle ters orantılıdır.
-
👉 Adım 1: Efüzyon süreleri oranını belirleyelim.
\( t_X = 50 \) saniye
\( t_Y = 150 \) saniye
\( \frac{t_X}{t_Y} = \frac{50}{150} = \frac{1}{3} \) -
👉 Adım 2: Süreler ve molar kütleler arasındaki ilişkiyi Graham Yasası'na göre yazalım.
Gazların efüzyon hızları molar kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır. Süre ise hız ile ters orantılıdır. Dolayısıyla süreler molar kütlelerin karekökü ile doğru orantılıdır:
\[ \frac{t_X}{t_Y} = \sqrt{\frac{M_X}{M_Y}} \] -
👉 Adım 3: Değerleri formülde yerine koyup ilişkiyi bulalım.
\[ \frac{1}{3} = \sqrt{\frac{M_X}{M_Y}} \] Eşitliğin her iki tarafının karesini alalım:
\[ \left(\frac{1}{3}\right)^2 = \left(\sqrt{\frac{M_X}{M_Y}}\right)^2 \] \[ \frac{1}{9} = \frac{M_X}{M_Y} \] Bu durumda, \( M_Y = 9 \times M_X \) veya \( M_X = \frac{M_Y}{9} \) diyebiliriz. - ✅ Sonuç: Y gazının molar kütlesi, X gazının molar kütlesinin 9 katıdır. (MY = 9MX)
Örnek 8:
Bir kapta eşit mol sayısında hidrojen (H2) ve karbondioksit (CO2) gazlarından oluşan bir karışım bulunmaktadır. Bu karışım, çok küçük bir delikten dışarı efüzyona uğradığında, başlangıçta delikten çıkan H2 gazı mol sayısının, CO2 gazı mol sayısına oranı kaçtır? 🧐
(Atom kütleleri: H: 1 g/mol, C: 12 g/mol, O: 16 g/mol)
(Atom kütleleri: H: 1 g/mol, C: 12 g/mol, O: 16 g/mol)
Çözüm:
Karışımdan efüzyonla çıkan gazların mol sayıları oranı, onların efüzyon hızları oranıyla doğru orantılıdır. Başlangıçta her iki gazdan da eşit mol sayısı olması, bu oranı doğrudan hız oranından bulabileceğimiz anlamına gelir.
-
👉 Adım 1: Gazların molar kütlelerini hesaplayalım.
Hidrojen gazı (H2): \( M_{H_2} = 2 \times 1 = 2 \) g/mol
Karbondioksit gazı (CO2): \( M_{CO_2} = 12 + (2 \times 16) = 12 + 32 = 44 \) g/mol -
👉 Adım 2: Efüzyon hızları oranını Graham Yasası formülüyle bulalım.
\[ \frac{v_{H_2}}{v_{CO_2}} = \sqrt{\frac{M_{CO_2}}{M_{H_2}}} \] Formülde yerine yazarsak:
\[ \frac{v_{H_2}}{v_{CO_2}} = \sqrt{\frac{44}{2}} = \sqrt{22} \] -
👉 Adım 3: Başlangıçta efüzyona uğrayan mol sayıları oranını belirleyelim.
Efüzyon hızı, birim zamanda delikten çıkan mol sayısı ile doğru orantılıdır. Bu nedenle, başlangıçta çıkan mol sayıları oranı, hız oranına eşit olacaktır:
\[ \frac{n_{H_2}}{n_{CO_2}} = \frac{v_{H_2}}{v_{CO_2}} = \sqrt{22} \] \( \sqrt{22} \) yaklaşık olarak \( 4.69 \)tür. - ✅ Sonuç: Başlangıçta delikten çıkan H2 gazı mol sayısının, CO2 gazı mol sayısına oranı yaklaşık olarak 4.69'dur. Yani, hidrojen gazı, karbondioksit gazına göre yaklaşık 4.69 kat daha hızlı efüzyona uğrar.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-kimya-efuzyon-difuzyon/sorular