🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Kimya
💡 10. Sınıf Kimya: Koligatif Özellikler Problemleri Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Kimya: Koligatif Özellikler Problemleri Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
100 gram suda 18 gram glikoz (C6H12O6) çözündüğünde oluşan çözeltinin donma noktası alçalmasını hesaplayınız. (Suyun molal donma noktası alçalma sabiti \( K_f = 1.86 \, ^\circ C/m \), glikozun mol kütlesi \( = 180 \, g/mol \))
Çözüm:
Bu problemi çözmek için aşağıdaki adımları izleyelim:
- Adım 1: Molaliteyi Hesaplama
Öncelikle çözeltinin molalitesini (m) bulmamız gerekiyor.
Glikozun mol sayısı \( n = \frac{m H_{2}O}{M H_{2}O} = \frac{18 \, g}{180 \, g/mol} = 0.1 \, mol \)
Suyun kütlesi \( m_{su} = 100 \, g = 0.1 \, kg \)
Molalite \( m = \frac{n_{çözünen}}{m_{çözücü(kg)}} = \frac{0.1 \, mol}{0.1 \, kg} = 1 \, m \) - Adım 2: Donma Noktası Alçalmasını Hesaplama
Donma noktası alçalması \( \Delta T_f \) formülü: \( \Delta T_f = K_f \times m \times i \)
Glikoz iyonlaşmayan bir molekül olduğu için iyon sayısı \( i = 1 \) olur.
\( \Delta T_f = 1.86 \, ^\circ C/m \times 1 \, m \times 1 \)
\( \Delta T_f = 1.86 \, ^\circ C \)
Örnek 2:
500 gram suda 5.85 gram sodyum klorür (NaCl) çözündüğünde oluşan çözeltinin kaynama noktası yükselmesini hesaplayınız. (Suyun molal kaynama noktası yükselme sabiti \( K_b = 0.52 \, ^\circ C/m \), NaCl'nin mol kütlesi \( = 58.5 \, g/mol \))
Çözüm:
Kaynama noktası yükselmesini adım adım hesaplayalım:
- Adım 1: Molaliteyi Hesaplama
Sodyum klorür (NaCl) suda iyonlarına ayrışır: \( NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^- \). Bu nedenle iyon sayısı \( i = 2 \) olur.
NaCl'nin mol sayısı \( n_{NaCl} = \frac{5.85 \, g}{58.5 \, g/mol} = 0.1 \, mol \)
Suyun kütlesi \( m_{su} = 500 \, g = 0.5 \, kg \)
Molalite \( m = \frac{n_{NaCl}}{m_{su(kg)}} = \frac{0.1 \, mol}{0.5 \, kg} = 0.2 \, m \) - Adım 2: Kaynama Noktası Yükselmesini Hesaplama
Kaynama noktası yükselmesi \( \Delta T_b \) formülü: \( \Delta T_b = K_b \times m \times i \)
\( \Delta T_b = 0.52 \, ^\circ C/m \times 0.2 \, m \times 2 \)
\( \Delta T_b = 0.208 \, ^\circ C \)
Örnek 3:
Bir kimyager, 250 gram suda 9 gram üre (CO(NH2)2) çözerek bir çözelti hazırlıyor. Hazırlanan bu çözeltinin kaynama noktası yükselmesi 0.312 °C olarak ölçülüyor. Buna göre, suyun molal kaynama noktası yükselme sabiti \( K_b \) kaç \( ^\circ C/m \) dir? (Ürenin mol kütlesi \( = 60 \, g/mol \))
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için verilen bilgileri kullanarak \( K_b \) değerini bulacağız:
- Adım 1: Ürenin Mol Sayısını ve Molaliteyi Hesaplama
Üre iyonlaşmayan bir madde olduğu için \( i = 1 \) dir.
Ürenin mol sayısı \( n_{üre} = \frac{9 \, g}{60 \, g/mol} = 0.15 \, mol \)
Suyun kütlesi \( m_{su} = 250 \, g = 0.25 \, kg \)
Molalite \( m = \frac{n_{üre}}{m_{su(kg)}} = \frac{0.15 \, mol}{0.25 \, kg} = 0.6 \, m \) - Adım 2: \( K_b \) Değerini Hesaplama
Kaynama noktası yükselmesi formülünü \( K_b \) için yeniden düzenleyelim: \( K_b = \frac{\Delta T_b}{m \times i} \)
Verilen \( \Delta T_b = 0.312 \, ^\circ C \)
\( K_b = \frac{0.312 \, ^\circ C}{0.6 \, m \times 1} \)
\( K_b = 0.52 \, ^\circ C/m \)
Örnek 4:
Kışın yollara tuz serpilmesinin temel nedeni, suyun donma noktasının düşürülmesidir. Eğer bir beherdeki suya bir miktar tuz (NaCl) eklersek, suyun donma noktası nasıl değişir ve bu durum yollardaki buzlanmayı nasıl önler?
Çözüm:
Bu durum, koligatif özelliklerden biri olan donma noktası alçalması ile açıklanır. ❄️
- Donma Noktası Nasıl Düşer?
Tuz (NaCl), suya eklendiğinde iyonlarına ( \( Na^+ \) ve \( Cl^- \) ) ayrışır. Bu iyonlar, su moleküllerinin birbirine yaklaşarak düzenli bir yapı (buz) oluşturmasını engeller. Daha fazla enerji (daha düşük sıcaklık) gerekir ki su donabilsin. Yani, çözünen madde miktarı arttıkça donma noktası düşer. - Yollardaki Buzlanmayı Nasıl Önler?
Yollara tuz serpilince, tuz yoldaki su ile temas eder ve çözünerek donma noktasını düşürür. Örneğin, saf su 0 °C'de donarken, tuzlu su -5 °C, -10 °C hatta daha düşük sıcaklıklarda donabilir. Böylece, hava sıcaklığı 0 °C'nin altına inse bile, tuzlu su donmayarak yollardaki buzlanmayı engeller ve araçların kaymasını önler. 🚗💨
Örnek 5:
400 gram suda 29.2 gram sodyum klorür (NaCl) çözündüğünde oluşan çözeltinin donma noktası kaç °C olur? (Suyun donma noktası 0 °C, \( K_f = 1.86 \, ^\circ C/m \), NaCl'nin mol kütlesi \( = 58.5 \, g/mol \))
Çözüm:
Donma noktasını bulmak için adımları takip edelim:
- Adım 1: Molaliteyi Hesaplama
NaCl suda iyonlaşır: \( NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^- \), yani \( i = 2 \).
NaCl'nin mol sayısı \( n_{NaCl} = \frac{29.2 \, g}{58.5 \, g/mol} \approx 0.5 \, mol \)
Suyun kütlesi \( m_{su} = 400 \, g = 0.4 \, kg \)
Molalite \( m = \frac{n_{NaCl}}{m_{su(kg)}} = \frac{0.5 \, mol}{0.4 \, kg} = 1.25 \, m \) - Adım 2: Donma Noktası Alçalmasını Hesaplama
Donma noktası alçalması \( \Delta T_f = K_f \times m \times i \)
\( \Delta T_f = 1.86 \, ^\circ C/m \times 1.25 \, m \times 2 \)
\( \Delta T_f = 4.65 \, ^\circ C \) - Adım 3: Son Donma Noktasını Bulma
Çözeltinin donma noktası = Saf suyun donma noktası - \( \Delta T_f \)
Donma noktası = \( 0 \, ^\circ C - 4.65 \, ^\circ C = -4.65 \, ^\circ C \)
Örnek 6:
200 gram suda 34.2 gram sakkaroz (C12H22O11) çözündüğünde oluşan çözeltinin kaynama noktası yükselmesini hesaplayınız. (Suyun molal kaynama noktası yükselme sabiti \( K_b = 0.52 \, ^\circ C/m \), sakkarozun mol kütlesi \( = 342 \, g/mol \))
Çözüm:
Kaynama noktası yükselmesini adım adım hesaplayalım:
- Adım 1: Molaliteyi Hesaplama
Sakkaroz iyonlaşmayan bir molekül olduğu için \( i = 1 \) olur.
Sakkarozun mol sayısı \( n_{sakkaroz} = \frac{34.2 \, g}{342 \, g/mol} = 0.1 \, mol \)
Suyun kütlesi \( m_{su} = 200 \, g = 0.2 \, kg \)
Molalite \( m = \frac{n_{sakkaroz}}{m_{su(kg)}} = \frac{0.1 \, mol}{0.2 \, kg} = 0.5 \, m \) - Adım 2: Kaynama Noktası Yükselmesini Hesaplama
Kaynama noktası yükselmesi \( \Delta T_b = K_b \times m \times i \)
\( \Delta T_b = 0.52 \, ^\circ C/m \times 0.5 \, m \times 1 \)
\( \Delta T_b = 0.26 \, ^\circ C \)
Örnek 7:
Bir öğrenci, 500 mL (yaklaşık 500 g) saf suya 1 molal (m) konsantrasyonda potasyum nitrat (KNO3) çözeltisi hazırlıyor. Hazırlanan bu çözeltinin donma noktası alçalması kaç °C olur? (Suyun molal donma noktası alçalma sabiti \( K_f = 1.86 \, ^\circ C/m \))
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için verilen molaliteyi ve iyonlaşma durumunu kullanacağız:
- Adım 1: İyon Sayısını Belirleme
Potasyum nitrat (KNO3) suda iyonlarına ayrışır: \( KNO_3 \rightarrow K^+ + NO_3^- \). Bu nedenle iyon sayısı \( i = 2 \) olur. - Adım 2: Donma Noktası Alçalmasını Hesaplama
Molalite \( m = 1 \, m \) olarak verilmiş.
Donma noktası alçalması \( \Delta T_f = K_f \times m \times i \)
\( \Delta T_f = 1.86 \, ^\circ C/m \times 1 \, m \times 2 \)
\( \Delta T_f = 3.72 \, ^\circ C \)
Örnek 8:
Arabaların radyatörlerinde antifriz kullanılmasının kimyasal temelini koligatif özellikler açısından açıklar mısınız? Antifriz, suyun donma ve kaynama noktalarını nasıl etkiler?
Çözüm:
Antifriz kullanımı, koligatif özelliklerin günlük hayattaki en önemli uygulamalarından biridir. 🚗
- Donma Noktası Düşürme
Antifriz (genellikle etilen glikol veya propilen glikol), suya eklendiğinde donma noktasını önemli ölçüde düşürür. Saf su 0 °C'de donarken, antifrizlü su çok daha düşük sıcaklıklarda donar. Bu sayede kışın araçların motorundaki suyun donup genleşerek radyatöre zarar vermesi engellenir. - Kaynama Noktası Yükseltme
Antifriz aynı zamanda suyun kaynama noktasını da yükseltir. Bu, yazın sıcak havalarda veya aracın yokuş yukarı giderken motorun aşırı ısınmasını (hararet yapmasını) önlemeye yardımcı olur. Kaynama noktası yükseldiği için motorun soğutma sıvısı daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilir ve motorun daha verimli soğutulmasını sağlar.
Örnek 9:
300 gram suda 11.7 gram sodyum klorür (NaCl) ve 18 gram glikoz (C6H12O6) içeren bir çözeltinin kaynama noktası yükselmesini hesaplayınız. (Suyun molal kaynama noktası yükselme sabiti \( K_b = 0.52 \, ^\circ C/m \), NaCl'nin mol kütlesi \( = 58.5 \, g/mol \), glikozun mol kütlesi \( = 180 \, g/mol \))
Çözüm:
Bu soruda birden fazla çözünen madde olduğundan, toplam molaliteyi ve iyonlaşma durumlarını dikkate almalıyız:
- Adım 1: Her Bir Bileşenin Mol Sayısını ve Molalitesini Hesaplama
NaCl için:
NaCl iyonlaşır: \( NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^- \), yani \( i = 2 \).
\( n_{NaCl} = \frac{11.7 \, g}{58.5 \, g/mol} = 0.2 \, mol \)
Molalite \( m_{NaCl} = \frac{0.2 \, mol}{0.3 \, kg} = \frac{2}{3} \, m \) - Glikoz için:
Glikoz iyonlaşmaz, \( i = 1 \).
\( n_{glikoz} = \frac{18 \, g}{180 \, g/mol} = 0.1 \, mol \)
Molalite \( m_{glikoz} = \frac{0.1 \, mol}{0.3 \, kg} = \frac{1}{3} \, m \) - Adım 2: Toplam Etkiyi Hesaplama
Kaynama noktası yükselmesi, çözünen tüm taneciklerin toplam etkisine bağlıdır. İyonlaşan maddelerin iyon sayıları dikkate alınmalıdır.
Toplam etkiyi hesaplamak için, her bir bileşenin molalitesini iyon sayısı ile çarpıp toplarız: \( m_{toplam \times i} = (m_{NaCl} \times i_{NaCl}) + (m_{glikoz} \times i_{glikoz}) \)
\( m_{toplam \times i} = (\frac{2}{3} \, m \times 2) + (\frac{1}{3} \, m \times 1) \)
\( m_{toplam \times i} = \frac{4}{3} \, m + \frac{1}{3} \, m = \frac{5}{3} \, m \) - Adım 3: Kaynama Noktası Yükselmesini Hesaplama
\( \Delta T_b = K_b \times m_{toplam \times i} \)
\( \Delta T_b = 0.52 \, ^\circ C/m \times \frac{5}{3} \, m \)
\( \Delta T_b = \frac{2.6}{3} \, ^\circ C \approx 0.867 \, ^\circ C \)
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-kimya-koligatif-ozellikler-problemleri/sorular