📄 10. Sınıf Kimya: Efüzyon Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Efüzyon, gaz moleküllerinin çok küçük bir delikten yüksek basınçlı bir bölgeden düşük basınçlı (genellikle vakum) bir bölgeye doğru yayılması olayıdır. Difüzyon ise, gaz moleküllerinin birbiri içine veya bir ortam içinde kendiliğinden yayılmasıdır. Temel fark, efüzyonun tek yönlü ve küçük bir delik aracılığıyla gerçekleşmesi, difüzyonun ise gazların birbirleriyle karışması şeklinde, daha geniş bir alanda ve moleküller arası çarpışmalarla gerçekleşmesidir. Her iki olayda da gazın mol kütlesi ve sıcaklığı hız üzerinde etkilidir.

💡 Çözüm Adımları:

Graham Efüzyon Yasası, gazların efüzyon hızlarının, mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılı olduğunu belirtir. Yani daha hafif gazlar, daha ağır gazlara göre daha hızlı efüzyona uğrar. Matematiksel olarak, iki farklı gazın (gaz 1 ve gaz 2) efüzyon hızları \(r_1\) ve \(r_2\) ile mol kütleleri \(M_1\) ve \(M_2\) arasında aşağıdaki ilişki vardır:

\[ \frac{r_1}{r_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}} \]

Bu yasa, gazların yoğunlukları için de geçerlidir:

\[ \frac{r_1}{r_2} = \sqrt{\frac{d_2}{d_1}} \]

Günlük hayatta veya endüstrideki bir kullanım alanı, uranyum zenginleştirme işlemidir. Uranyum heksaflorür (\(UF_6\)) gazının farklı izotoplarını (\(^{235}U\) ve \(^{238}U\)) ayırmak için gaz difüzyonu veya efüzyonu prensibi kullanılır. Hafif olan \(^{235}UF_6\) molekülleri, \(^{238}UF_6\) moleküllerine göre daha hızlı efüzyona uğrar ve bu sayede izotoplar kademeli olarak ayrıştırılır.

💡 Çözüm Adımları:

Öncelikle \(O_2\) ve \(He\) gazlarının efüzyon hızları arasındaki oranı bulalım. Graham Efüzyon Yasası'na göre:

\[ \frac{r_{He}}{r_{O_2}} = \sqrt{\frac{M_{O_2}}{M_{He}}} \]

Verilen mol kütleleri: \(M_{O_2} = 32\) g/mol ve \(M_{He} = 4\) g/mol.

\[ \frac{r_{He}}{r_{O_2}} = \sqrt{\frac{32}{4}} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2} \approx 2 \times 1.41 = 2.82 \]

Bu oran, Helyum gazının efüzyon hızının oksijen gazının efüzyon hızından yaklaşık 2.82 kat daha fazla olduğunu gösterir. Yani Helyum, oksijenden daha hızlı efüzyona uğrar.



Efüzyon hızı (r) ile efüzyon süresi (t) ters orantılıdır (\(r = \text{miktar} / t\)). Aynı miktardaki gaz için:

\[ \frac{r_{He}}{r_{O_2}} = \frac{t_{O_2}}{t_{He}} \]

Bize \(t_{O_2} = 10\) saniye verilmiştir.

\[ 2\sqrt{2} = \frac{10}{t_{He}} \]

\(t_{He} = \frac{10}{2\sqrt{2}} = \frac{5}{\sqrt{2}} \]

Paydayı rasyonel yaparsak:

\(t_{He} = \frac{5\sqrt{2}}{2} \approx \frac{5 \times 1.41}{2} = \frac{7.05}{2} = 3.525\) saniye.



Yani, aynı miktardaki Helyum gazı aynı delikten yaklaşık 3.525 saniyede efüzyona uğrar.\)