🎓 11. Sınıf
📚 11. Sınıf Kimya
💡 11. Sınıf Kimya: Basınç ve sıcaklığın çözünürlük üzerindeki etkisi ve hesaplamaları Çözümlü Örnekler
11. Sınıf Kimya: Basınç ve sıcaklığın çözünürlük üzerindeki etkisi ve hesaplamaları Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Oda sıcaklığındaki \( 50 \) gram su içerisine \( 10 \) gram sodyum klorür (NaCl) ekleniyor. Çözeltinin doygun olup olmadığını belirleyiniz. (Verilen bilgi: \( 25^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram suda \( 36 \) gram NaCl çözünebilir.)
Çözüm:
- Öncelikle verilen sıcaklıkta \( 100 \) gram suyun maksimum ne kadar NaCl çözebileceğini tespit edelim.
- Soruda \( 25^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram suda \( 36 \) gram NaCl çözünebildiği belirtilmiş.
- Bizim elimizde \( 50 \) gram su var. Bu durumda \( 50 \) gram su \( \frac{36 \text{ g NaCl}}{100 \text{ g su}} \times 50 \text{ g su} = 18 \) gram NaCl çözebilir.
- Eklenen NaCl miktarı \( 10 \) gramdır.
- Çözebileceği maksimum miktar \( 18 \) gram olduğundan ve eklenen \( 10 \) gram çözündüğünden, çözelti doygundur.
Örnek 2:
\( 30^\circ C \) sıcaklıkta \( 200 \) gram su, \( 40 \) gram potasyum nitrat (KNO₃) ile doygun hale getiriliyor. Bu sıcaklıkta \( 100 \) gram suyun çözebileceği KNO₃ miktarı kaç gramdır?
Çözüm:
- Doygun çözelti tanımını hatırlayalım: Belirli bir sıcaklıkta çözücü içerisinde çözünebilen en fazla madde miktarıdır.
- Soruda \( 30^\circ C \) sıcaklıkta \( 200 \) gram suyun \( 40 \) gram KNO₃ ile doygun hale geldiği belirtilmiş.
- Bizden istenen \( 100 \) gram suyun çözebileceği KNO₃ miktarıdır.
- Orantı kurarak bu miktarı bulabiliriz:
- Bu denklemi çözdüğümüzde:
- Sonuç olarak, \( 30^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram su \( 20 \) gram KNO₃ çözebilir.
\( \frac{40 \text{ g KNO}_3}{200 \text{ g su}} = \frac{x \text{ g KNO}_3}{100 \text{ g su}} \)
\( x = \frac{40 \text{ g KNO}_3 \times 100 \text{ g su}}{200 \text{ g su}} = 20 \) gram KNO₃
Örnek 3:
\( 20^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram suyun \( 30 \) gram X tuzu çözebildiği biliniyor. \( 20^\circ C \) sıcaklıkta \( 400 \) gram su ile hazırlanan \( 150 \) gramlık X tuzu çözeltisi için aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
Çözüm:
- Öncelikle \( 20^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram suyun \( 30 \) gram X tuzu çözebildiğini biliyoruz.
- Hazırlanan çözeltinin toplam kütlesi \( 150 \) gram ve bu çözeltinin \( 400 \) gram su ile hazırlandığı bilgisi var. Bu bir çelişkiyi işaret ediyor. Sorudaki bilgileri doğru yorumlayalım.
- Soruda "hazırlanan \( 150 \) gramlık X tuzu çözeltisi" ifadesi, çözücü ve çözünenin toplam kütlesini belirtiyor olmalı. Ancak daha sonra " \( 400 \) gram su ile hazırlanan" denmesi kafa karıştırıcı.
- Varsayım 1: Soruda kastedilen, \( 400 \) gram su kullanılarak hazırlanan bir çözeltinin \( 150 \) gramının alındığıdır. Bu durumda \( 400 \) gram su, \( 400 \text{ g su} \times \frac{30 \text{ g X}}{100 \text{ g su}} = 120 \) gram X tuzu çözebilir. Bu \( 400 \) gram su ile \( 120 \) gram X tuzu çözünerek \( 520 \) gram doygun çözelti oluşur.
- Varsayım 2: Soruda kastedilen, \( 400 \) gram su ve bir miktar X tuzu kullanılarak hazırlanan bir çözeltiden \( 150 \) gram alındığı ve bu \( 150 \) gramın doygun olduğu, ancak \( 400 \) gram suyun tamamının kullanılmadığıdır. Bu durumda \( 150 \) gram doygun çözeltideki tuz ve su miktarını bulmalıyız.
- Daha yaygın bir yorumla, \( 20^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram su \( 30 \) gram X tuzu çözebiliyorsa, \( 400 \) gram su \( 400 \times 30 / 100 = 120 \) gram X tuzu çözebilir.
- Bu durumda \( 400 \) gram su ile en fazla \( 120 \) gram X tuzu çözünebilir. Oluşacak maksimum doygun çözelti miktarı \( 400 + 120 = 520 \) gramdır.
- Eğer \( 150 \) gramlık bir çözelti hazırlanmışsa, bu çözeltinin doygun olup olmadığını anlamak için içindeki tuz oranını kontrol etmeliyiz.
- \( 150 \) gramlık bir çözeltide, eğer doygunsa, tuz ve su oranları \( 30:100 \) olmalıdır. Yani \( 150 \) gram çözeltide \( \frac{30}{130} \times 150 \) gram tuz ve \( \frac{100}{130} \times 150 \) gram su olmalıdır.
- Ancak \( 400 \) gram su kullanılmışsa, bu \( 115.4 \) gram su miktarından çok daha fazladır. Bu da \( 150 \) gramlık çözeltinin doygun olamayacağını gösterir.
- Soruda bir hata olduğu düşünülüyor. Eğer soru " \( 20^\circ C \) sıcaklıkta \( 400 \) gram su ve \( 150 \) gram X tuzu ile hazırlanan çözelti..." şeklinde olsaydı, \( 400 \) gram su \( 120 \) gram tuz çözebileceğinden, \( 150 \) gram tuzun \( 120 \) gramı çözünür, \( 30 \) gram tuz dibe çökerdi.
- Soruyu, " \( 20^\circ C \) sıcaklıkta \( 400 \) gram su ile hazırlanan ve \( 150 \) gram X tuzunun tamamının çözündüğü bir çözelti..." olarak varsayarsak, bu durumda \( 150 \) gram tuzun çözünmesi için \( 150 \times \frac{100}{30} = 500 \) gram suya ihtiyaç vardır. Elimizde \( 400 \) gram su olduğundan, \( 150 \) gram tuzun tamamı çözünmez.
- En olası yorum: \( 20^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram su \( 30 \) gram X tuzu çözebiliyorsa, \( 400 \) gram su \( 120 \) gram X tuzu çözebilir. Eğer \( 150 \) gram X tuzu eklenirse, \( 120 \) gramı çözünür ve \( 30 \) gramı çöker. Bu durumda çözelti doygundur ve dibinde katı madde bulunur.
\( \text{Tuz miktarı} = \frac{30}{130} \times 150 \approx 34.6 \) gram
\( \text{Su miktarı} = \frac{100}{130} \times 150 \approx 115.4 \) gram
Örnek 4:
\( 50^\circ C \) sıcaklıkta \( 200 \) gram su, \( 80 \) gram Y tuzu ile doygun hale getiriliyor. \( 50^\circ C \) sıcaklıkta bu çözeltinin kütlece yüzde derişimi kaçtır?
Çözüm:
- Kütlece yüzde derişim formülü: \( \text{Yüzde Derişim} = \frac{\text{Çözünen Madde Kütlesi}}{\text{Çözelti Kütlesi}} \times 100 \)
- Soruda \( 50^\circ C \) sıcaklıkta \( 200 \) gram suyun \( 80 \) gram Y tuzu ile doygun hale geldiği belirtilmiş.
- Bu durumda çözünen madde miktarı \( 80 \) gramdır.
- Çözelti kütlesi = Çözünen madde kütlesi + Çözücü kütlesi
- Şimdi yüzde derişimi hesaplayabiliriz:
- Sonuç olarak, \( 50^\circ C \) sıcaklıkta bu doygun çözeltinin kütlece yüzde derişimi yaklaşık \( 28.57 % \) dir.
\( \text{Çözelti Kütlesi} = 80 \text{ g Y tuzu} + 200 \text{ g su} = 280 \) gram
\( \text{Yüzde Derişim} = \frac{80 \text{ g Y tuzu}}{280 \text{ g çözelti}} \times 100 \)
\( \text{Yüzde Derişim} = \frac{80}{280} \times 100 = \frac{8}{28} \times 100 = \frac{2}{7} \times 100 \approx 28.57 % \)
Örnek 5:
\( 40^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram su \( 50 \) gram Z tuzu çözebilmektedir. \( 40^\circ C \) sıcaklıkta \( 300 \) gram su ile doygun bir çözelti hazırlanıyor ve ardından çözeltinin sıcaklığı \( 20^\circ C \) 'ye düşürülüyor. \( 20^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram su \( 20 \) gram Z tuzu çözebilmektedir. Son durumda kaç gram Z tuzu çöker?
Çözüm:
- Adım 1: İlk durumdaki doygun çözeltiyi hesaplama
- \( 40^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram su \( 50 \) gram Z tuzu çözebiliyor.
- \( 300 \) gram su kullanılarak doygun bir çözelti hazırlanıyor.
- Bu \( 300 \) gram suyun çözebileceği Z tuzu miktarı:
- Yani \( 40^\circ C \) sıcaklıkta \( 300 \) gram su ile \( 150 \) gram Z tuzu çözünerek doygun bir çözelti elde edilmiştir.
- Adım 2: Sıcaklık düşünce çözünürlük değişimi
- Sıcaklık \( 20^\circ C \) 'ye düşürüldüğünde, \( 100 \) gram su \( 20 \) gram Z tuzu çözebilmektedir.
- Başlangıçta \( 300 \) gram suyumuz vardı. \( 20^\circ C \) sıcaklıkta bu \( 300 \) gram suyun çözebileceği Z tuzu miktarı:
- Adım 3: Çöken madde miktarını hesaplama
- Başlangıçta \( 150 \) gram Z tuzu çözünmüş durumdaydı.
- Sıcaklık düşünce çözünebilirlik \( 60 \) grama düştü.
- Çöken Z tuzu miktarı = Başlangıçtaki çözünen miktar - Yeni çözünebilen miktar
\( \text{Çözünen Z} = \frac{50 \text{ g Z}}{100 \text{ g su}} \times 300 \text{ g su} = 150 \) gram Z
\( \text{Çözünen Z} (20^\circ C) = \frac{20 \text{ g Z}}{100 \text{ g su}} \times 300 \text{ g su} = 60 \) gram Z
\( \text{Çöken Z} = 150 \text{ g} - 60 \text{ g} = 90 \) gram Z
Örnek 6:
Kış aylarında yolların tuzlanması ile ilgili bir örnek. Kışın yolların buzlanmasını önlemek için tuz serpilmesinin nedeni, tuzun suyun donma noktasını düşürmesidir. \( 0^\circ C \) 'de saf su donarken, tuzlu su daha düşük sıcaklıklarda donar. Bu durum, basıncın çözünürlük üzerindeki etkisinden farklıdır; ancak sıcaklığın çözünürlük üzerindeki etkisi bu örnekte belirgindir.
Çözüm:
- Temel Prensip: Tuz (genellikle NaCl veya CaCl₂) suya eklendiğinde, su moleküllerinin buz oluşturma yapısını bozar.
- Donma Noktası Alçalması: Saf suyun donma noktası \( 0^\circ C \) iken, tuzlu suyun donma noktası, tuzun konsantrasyonuna bağlı olarak \( 0^\circ C \) 'nin altına düşer.
- Yolların Tuzlanması: Kışın yollara tuz serpildiğinde, yol üzerindeki ince buz tabakası erir çünkü tuzlu suyun donma noktası yolun mevcut sıcaklığından daha düşüktür.
- Basıncın Etkisi: Bu örnekte doğrudan basıncın etkisi olmasa da, gazların çözünürlüğünün basınçla arttığı (Henry Yasası) bilinmektedir. Sıvıların çözünürlüğünde basıncın etkisi genellikle ihmal edilebilir düzeydedir.
- Sıcaklığın Etkisi: Çoğu katı madde için çözünürlük sıcaklık arttıkça artar (ekzotermik çözünme hariç). Ancak suyun donma noktası alçalması, suyun hal değişimine yönelik bir etkidir ve çözünürlük kavramından biraz farklıdır. Tuzun kendisi suda çözünürken, sıcaklık arttıkça tuzun çözünürlüğü de genellikle artar.
Örnek 7:
Bir kimya öğrencisi, \( 25^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram suyun \( 35 \) gram potasyum nitrat (KNO₃) çözebildiğini laboratuvarda gözlemliyor. Öğrenci, bu bilgiyi kullanarak \( 25^\circ C \) sıcaklıkta \( 400 \) gram su ile \( 150 \) gram KNO₃ kullanarak bir çözelti hazırlıyor. Hazırlanan çözeltinin doygun olup olmadığını ve eğer doygun değilse ne kadar daha KNO₃ eklenebileceğini hesaplayınız.
Çözüm:
- Adım 1: \( 25^\circ C \) 'de \( 100 \) gram suyun çözebileceği KNO₃ miktarını belirleme
- Soruda verilen bilgiye göre, \( 25^\circ C \) sıcaklıkta \( 100 \) gram su \( 35 \) gram KNO₃ çözebilir. Bu, \( 25^\circ C \) 'deki KNO₃ çözünürlüğüdür.
- Adım 2: \( 400 \) gram suyun çözebileceği maksimum KNO₃ miktarını hesaplama
- Elimizde \( 400 \) gram su var.
- Orantı kurarak bu suyun çözebileceği maksimum KNO₃ miktarını bulalım:
- Adım 3: Hazırlanan çözeltinin doygun olup olmadığını belirleme
- Öğrenci \( 150 \) gram KNO₃ eklemiştir.
- Ancak \( 400 \) gram su en fazla \( 140 \) gram KNO₃ çözebilir.
- Eklenen \( 150 \) gram KNO₃'ün \( 140 \) gramı çözünecek, \( 10 \) gramı ise dibe çökecektir.
- Bu nedenle, hazırlanan çözelti doygundur ve dibinde \( 10 \) gram KNO₃ katısı bulunur.
- Adım 4: Eğer çözelti doygun değilse ne kadar daha eklenebileceğini hesaplama (Bu adım, çözeltinin doygun olması nedeniyle gereksizdir, ancak öğrenme amaçlı gösterilmiştir)
- Çözelti doygun olduğu için daha fazla KNO₃ eklenemez. Eğer \( 140 \) gramdan az eklenmiş olsaydı, eksik kalan miktarı hesaplardık.
\( \text{Maksimum KNO}_3 = \frac{35 \text{ g KNO}_3}{100 \text{ g su}} \times 400 \text{ g su} = 140 \) gram KNO₃
Örnek 8:
Gazların çözünürlüğünün sıcaklık ve basınçla değişimi. \( 25^\circ C \) ve \( 1 \) atm basınç altında \( 1 \) litre suda \( 0.5 \) gram oksijen (O₂) gazı çözünebilmektedir. \( 25^\circ C \) sıcaklıkta, basınç \( 2 \) atm'ye çıkarılırsa, \( 1 \) litre suda kaç gram O₂ gazı çözünebilir?
Çözüm:
- Gazların çözünürlüğü ile ilgili temel kural: Sabit sıcaklıkta bir gazın sıvıdaki çözünürlüğü, o gazın sıvı üzerindeki basıncıyla doğru orantılıdır (Henry Yasası).
- Soruda \( 25^\circ C \) sıcaklık sabit tutulmuştur.
- Başlangıç koşulları: \( 1 \) atm basınçta \( 1 \) litre suda \( 0.5 \) gram O₂ çözünebiliyor.
- Yeni basınç \( 2 \) atm'ye çıkarılıyor.
- Basınç iki katına çıktığı için, çözünebilen O₂ gazı miktarı da iki katına çıkar.
- Bu nedenle, \( 25^\circ C \) sıcaklıkta ve \( 2 \) atm basınç altında \( 1 \) litre suda \( 1.0 \) gram O₂ gazı çözünebilir.
\( \text{Çözünen O}_2 (\text{yeni}) = \frac{2 \text{ atm}}{1 \text{ atm}} \times 0.5 \text{ g O}_2 = 2 \times 0.5 \text{ g O}_2 = 1.0 \) gram O₂
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/11-sinif-kimya-basinc-ve-sicakligin-cozunurluk-uzerindeki-etkisi-ve-hesaplamalari/sorular