🎓 11. Sınıf
📚 11. Sınıf Kimya
💡 11. Sınıf Kimya: İyon Derişimleri Çözümlü Örnekler
11. Sınıf Kimya: İyon Derişimleri Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
0,2 M 500 mL Magnezyum Klorür (\( \text{MgCl}_2 \)) çözeltisinde bulunan \( \text{Mg}^{2+} \) ve \( \text{Cl}^- \) iyonlarının derişimlerini hesaplayınız. 💡
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için öncelikle Magnezyum Klorür'ün suda nasıl iyonlaştığını bilmemiz gerekiyor.
- 👉 Adım 1: İyonlaşma Denklemini Yazma
Magnezyum klorür suda tamamen iyonlaşan bir bileşiktir. \[ \text{MgCl}_2 \text{(k)} \longrightarrow \text{Mg}^{2+}\text{(suda)} + 2\text{Cl}^-\text{(suda)} \] Bu denklemden anlıyoruz ki, 1 mol \( \text{MgCl}_2 \) çözündüğünde 1 mol \( \text{Mg}^{2+} \) iyonu ve 2 mol \( \text{Cl}^- \) iyonu oluşur. - 👉 Adım 2: \( \text{Mg}^{2+} \) İyon Derişimini Hesaplama
\( \text{MgCl}_2 \) çözeltisinin derişimi 0,2 M'dir. İyonlaşma denklemine göre, 1 mol \( \text{MgCl}_2 \) çözündüğünde 1 mol \( \text{Mg}^{2+} \) iyonu oluştuğu için, \( \text{Mg}^{2+} \) iyonunun derişimi de çözeltinin derişimine eşittir. \[ [\text{Mg}^{2+}] = 0,2 \text{ M} \] - 👉 Adım 3: \( \text{Cl}^- \) İyon Derişimini Hesaplama
İyonlaşma denklemine göre, 1 mol \( \text{MgCl}_2 \) çözündüğünde 2 mol \( \text{Cl}^- \) iyonu oluşur. Bu durumda, \( \text{Cl}^- \) iyonunun derişimi çözeltinin derişiminin 2 katı olacaktır. \[ [\text{Cl}^-] = 2 \times [\text{MgCl}_2] \] \[ [\text{Cl}^-] = 2 \times 0,2 \text{ M} = 0,4 \text{ M} \]
Örnek 2:
0,1 M 200 mL Alüminyum Sülfat (\( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \)) çözeltisinde bulunan toplam iyon derişimini hesaplayınız. 📌
Çözüm:
Toplam iyon derişimini bulmak için önce bileşiğin nasıl iyonlaştığını ve her bir iyonun derişimini ayrı ayrı bulmalıyız.
- 👉 Adım 1: İyonlaşma Denklemini Yazma
Alüminyum sülfat suda tamamen iyonlaşır: \[ \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \text{(k)} \longrightarrow 2\text{Al}^{3+}\text{(suda)} + 3\text{SO}_4^{2-}\text{(suda)} \] Bu denklem, 1 mol \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) çözündüğünde 2 mol \( \text{Al}^{3+} \) iyonu ve 3 mol \( \text{SO}_4^{2-} \) iyonu oluştuğunu gösterir. - 👉 Adım 2: \( \text{Al}^{3+} \) İyon Derişimini Hesaplama
Çözeltinin derişimi 0,1 M'dir. İyonlaşma denklemine göre, \( \text{Al}^{3+} \) iyonunun derişimi çözeltinin derişiminin 2 katıdır. \[ [\text{Al}^{3+}] = 2 \times [\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3] \] \[ [\text{Al}^{3+}] = 2 \times 0,1 \text{ M} = 0,2 \text{ M} \] - 👉 Adım 3: \( \text{SO}_4^{2-} \) İyon Derişimini Hesaplama
İyonlaşma denklemine göre, \( \text{SO}_4^{2-} \) iyonunun derişimi çözeltinin derişiminin 3 katıdır. \[ [\text{SO}_4^{2-}] = 3 \times [\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3] \] \[ [\text{SO}_4^{2-}] = 3 \times 0,1 \text{ M} = 0,3 \text{ M} \] - 👉 Adım 4: Toplam İyon Derişimini Hesaplama
Toplam iyon derişimi, tüm iyonların derişimlerinin toplamıdır. \[ \text{Toplam İyon Derişimi} = [\text{Al}^{3+}] + [\text{SO}_4^{2-}] \] \[ \text{Toplam İyon Derişimi} = 0,2 \text{ M} + 0,3 \text{ M} = 0,5 \text{ M} \]
Örnek 3:
500 mL 0,6 M Sodyum Klorür (\( \text{NaCl} \)) çözeltisine, çözeltinin hacmi 2 litre olana kadar saf su ekleniyor. Bu seyreltme işlemi sonucunda çözeltideki \( \text{Na}^+ \) ve \( \text{Cl}^- \) iyonlarının derişimleri kaç M olur? 💧
Çözüm:
Seyreltme işlemlerinde, çözünen maddenin mol sayısı değişmez, sadece hacim artar ve derişim azalır. Bunun için \( M_1 V_1 = M_2 V_2 \) formülünü kullanabiliriz.
- 👉 Adım 1: Başlangıç Durumunu Belirleme
Başlangıç derişimi \( M_1 = 0,6 \text{ M} \) ve başlangıç hacmi \( V_1 = 500 \text{ mL} = 0,5 \text{ L} \) olarak verilmiştir. - 👉 Adım 2: Son Hacmi Belirleme
Çözeltinin hacmi 2 litre olana kadar su ekleniyor, yani son hacim \( V_2 = 2 \text{ L} \). - 👉 Adım 3: Son Derişimi (\( M_2 \)) Hesaplama
\( M_1 V_1 = M_2 V_2 \) formülünü kullanarak son derişimi bulalım: \[ 0,6 \text{ M} \times 0,5 \text{ L} = M_2 \times 2 \text{ L} \] \[ 0,3 = M_2 \times 2 \] \[ M_2 = \frac{0,3}{2} = 0,15 \text{ M} \] - 👉 Adım 4: İyon Derişimlerini Belirleme
\( \text{NaCl} \) suda tamamen iyonlaşır: \[ \text{NaCl}\text{(k)} \longrightarrow \text{Na}^+\text{(suda)} + \text{Cl}^-\text{(suda)} \] 1 mol \( \text{NaCl} \) çözündüğünde 1 mol \( \text{Na}^+ \) ve 1 mol \( \text{Cl}^- \) iyonu oluşur. Bu nedenle, seyreltme sonrası çözeltinin derişimi ne ise, \( \text{Na}^+ \) ve \( \text{Cl}^- \) iyonlarının derişimleri de o olacaktır. \[ [\text{Na}^+] = M_2 = 0,15 \text{ M} \] \[ [\text{Cl}^-] = M_2 = 0,15 \text{ M} \]
Örnek 4:
200 mL 0,4 M Kalsiyum Klorür (\( \text{CaCl}_2 \)) çözeltisi ile 300 mL 0,5 M Potasyum Klorür (\( \text{KCl} \)) çözeltisi karıştırılıyor. Oluşan yeni çözeltideki \( \text{Cl}^- \) iyon derişimi kaç M olur? (Hacim değişimi ihmal edilecektir.) 🧪
Çözüm:
İki farklı çözeltiyi karıştırdığımızda, her bir çözeltiden gelen iyonların mol sayılarını ayrı ayrı bulup, toplam hacme bölerek son derişimi hesaplarız. Özellikle ortak iyon derişimini bulurken bu adımlar önemlidir.
- 👉 Adım 1: \( \text{CaCl}_2 \) Çözeltisindeki \( \text{Cl}^- \) Mol Sayısını Bulma
\( \text{CaCl}_2 \) iyonlaşması: \( \text{CaCl}_2 \longrightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{Cl}^- \)
\( \text{CaCl}_2 \) mol sayısı: \( n_{\text{CaCl}_2} = M \times V = 0,4 \text{ M} \times 0,2 \text{ L} = 0,08 \text{ mol} \)
Buradan gelen \( \text{Cl}^- \) mol sayısı: \( n_{\text{Cl}^- (\text{CaCl}_2)} = 2 \times n_{\text{CaCl}_2} = 2 \times 0,08 \text{ mol} = 0,16 \text{ mol} \) - 👉 Adım 2: \( \text{KCl} \) Çözeltisindeki \( \text{Cl}^- \) Mol Sayısını Bulma
\( \text{KCl} \) iyonlaşması: \( \text{KCl} \longrightarrow \text{K}^+ + \text{Cl}^- \)
\( \text{KCl} \) mol sayısı: \( n_{\text{KCl}} = M \times V = 0,5 \text{ M} \times 0,3 \text{ L} = 0,15 \text{ mol} \)
Buradan gelen \( \text{Cl}^- \) mol sayısı: \( n_{\text{Cl}^- (\text{KCl})} = 1 \times n_{\text{KCl}} = 1 \times 0,15 \text{ mol} = 0,15 \text{ mol} \) - 👉 Adım 3: Toplam \( \text{Cl}^- \) Mol Sayısını Hesaplama
Toplam \( \text{Cl}^- \) mol sayısı: \( n_{\text{toplam Cl}^-} = n_{\text{Cl}^- (\text{CaCl}_2)} + n_{\text{Cl}^- (\text{KCl})} \) \[ n_{\text{toplam Cl}^-} = 0,16 \text{ mol} + 0,15 \text{ mol} = 0,31 \text{ mol} \] - 👉 Adım 4: Toplam Hacmi Hesaplama
Toplam hacim: \( V_{\text{toplam}} = V_{\text{CaCl}_2} + V_{\text{KCl}} = 200 \text{ mL} + 300 \text{ mL} = 500 \text{ mL} = 0,5 \text{ L} \) - 👉 Adım 5: Son \( \text{Cl}^- \) İyon Derişimini Hesaplama
\[ [\text{Cl}^-]_{\text{son}} = \frac{n_{\text{toplam Cl}^-}}{V_{\text{toplam}}} \] \[ [\text{Cl}^-]_{\text{son}} = \frac{0,31 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0,62 \text{ M} \]
Örnek 5:
Bir kimyager, 500 mL'lik bir çözeltideki nitrat iyonu (\( \text{NO}_3^- \)) derişiminin 0,6 M olmasını istiyor. Bu çözeltiyi hazırlamak için yeterli miktarda saf suda kaç gram Kalsiyum Nitrat (\( \text{Ca(NO}_3)_2 \)) katısı çözmelidir? (Kalsiyum Nitrat'ın mol kütlesi \( \text{164 g/mol} \) olarak verilecektir.) 🧑🔬
Çözüm:
Bu tür bir "tersine" soruda, istenen iyon derişiminden yola çıkarak bileşiğin mol sayısını, oradan da kütlesini bulacağız.
- 👉 Adım 1: \( \text{Ca(NO}_3)_2 \) İyonlaşma Denklemini Yazma
Kalsiyum nitrat suda şu şekilde iyonlaşır: \[ \text{Ca(NO}_3)_2 \text{(k)} \longrightarrow \text{Ca}^{2+}\text{(suda)} + 2\text{NO}_3^-\text{(suda)} \] Denklemden anlıyoruz ki, 1 mol \( \text{Ca(NO}_3)_2 \) çözündüğünde 2 mol \( \text{NO}_3^- \) iyonu oluşur. - 👉 Adım 2: Gerekli \( \text{NO}_3^- \) Mol Sayısını Hesaplama
İstenen \( \text{NO}_3^- \) derişimi \( 0,6 \text{ M} \) ve çözelti hacmi \( 500 \text{ mL} = 0,5 \text{ L} \). \[ n_{\text{NO}_3^-} = M \times V = 0,6 \text{ M} \times 0,5 \text{ L} = 0,3 \text{ mol} \] - 👉 Adım 3: Gerekli \( \text{Ca(NO}_3)_2 \) Mol Sayısını Hesaplama
İyonlaşma denklemine göre, 2 mol \( \text{NO}_3^- \) için 1 mol \( \text{Ca(NO}_3)_2 \) gereklidir. O zaman 0,3 mol \( \text{NO}_3^- \) için: \[ n_{\text{Ca(NO}_3)_2} = \frac{n_{\text{NO}_3^-}}{2} = \frac{0,3 \text{ mol}}{2} = 0,15 \text{ mol} \] - 👉 Adım 4: Gerekli \( \text{Ca(NO}_3)_2 \) Kütlesini Hesaplama
Mol kütlesi \( M_A = 164 \text{ g/mol} \) olduğuna göre: \[ m = n \times M_A \] \[ m = 0,15 \text{ mol} \times 164 \text{ g/mol} = 24,6 \text{ g} \]
Örnek 6:
200 mL 0,2 M Gümüş Nitrat (\( \text{AgNO}_3 \)) çözeltisi ile 300 mL 0,1 M Sodyum Klorür (\( \text{NaCl} \)) çözeltisi karıştırılıyor. Tepkime sonunda Gümüş Klorür (\( \text{AgCl} \)) katısı çökeldiğine göre, son çözeltideki \( \text{Na}^+ \), \( \text{NO}_3^- \), \( \text{Ag}^+ \) ve \( \text{Cl}^- \) iyon derişimlerini hesaplayınız. (Hacim değişimi ihmal edilecektir.) ⚠️
Çözüm:
Bu bir çökelme tepkimesi problemidir. Önce başlangıçtaki mol sayılarını bulup, sınırlayıcı reaktanı belirleyerek tepkime sonrası kalan iyonları hesaplamalıyız.
- 👉 Adım 1: Başlangıç Mol Sayılarını Hesaplama
- \( \text{AgNO}_3 \): \( n_{\text{AgNO}_3} = M \times V = 0,2 \text{ M} \times 0,2 \text{ L} = 0,04 \text{ mol} \)
Bu durumda başlangıçta \( 0,04 \text{ mol Ag}^+ \) ve \( 0,04 \text{ mol NO}_3^- \) vardır. - \( \text{NaCl} \): \( n_{\text{NaCl}} = M \times V = 0,1 \text{ M} \times 0,3 \text{ L} = 0,03 \text{ mol} \)
Bu durumda başlangıçta \( 0,03 \text{ mol Na}^+ \) ve \( 0,03 \text{ mol Cl}^- \) vardır.
- \( \text{AgNO}_3 \): \( n_{\text{AgNO}_3} = M \times V = 0,2 \text{ M} \times 0,2 \text{ L} = 0,04 \text{ mol} \)
- 👉 Adım 2: Çökelme Tepkimesini Yazma ve Sınırlayıcı Reaktanı Belirleme
Tepkime: \( \text{Ag}^+\text{(suda)} + \text{Cl}^-\text{(suda)} \longrightarrow \text{AgCl}\text{(k)} \)
Başlangıç: \( \text{Ag}^+ = 0,04 \text{ mol} \), \( \text{Cl}^- = 0,03 \text{ mol} \)
Tepkime oranı 1:1 olduğu için, \( \text{Cl}^- \) sınırlayıcı reaktandır ve tamamen tükenir. - 👉 Adım 3: Tepkime Sonrası İyon Mol Sayılarını Hesaplama
- \( \text{Ag}^+ \): \( 0,04 \text{ mol} - 0,03 \text{ mol} (\text{tükendi}) = 0,01 \text{ mol Ag}^+ \) kaldı.
- \( \text{Cl}^- \): \( 0,03 \text{ mol} - 0,03 \text{ mol} (\text{tükendi}) = 0 \text{ mol Cl}^- \) kaldı. (Tamamı çöktü.)
- \( \text{Na}^+ \): Tepkimeye girmez, \( 0,03 \text{ mol Na}^+ \) çözeltide kalır.
- \( \text{NO}_3^- \): Tepkimeye girmez, \( 0,04 \text{ mol NO}_3^- \) çözeltide kalır.
- 👉 Adım 4: Toplam Hacmi Hesaplama
Toplam hacim: \( V_{\text{toplam}} = 200 \text{ mL} + 300 \text{ mL} = 500 \text{ mL} = 0,5 \text{ L} \) - 👉 Adım 5: Son İyon Derişimlerini Hesaplama
\[ [\text{Na}^+] = \frac{0,03 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0,06 \text{ M} \] \[ [\text{NO}_3^-] = \frac{0,04 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0,08 \text{ M} \] \[ [\text{Ag}^+] = \frac{0,01 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0,02 \text{ M} \] \[ [\text{Cl}^-] = \frac{0 \text{ mol}}{0,5 \text{ L}} = 0 \text{ M} \]
Örnek 7:
Üç farklı kapta, eşit hacimde (100 mL) aşağıdaki çözeltiler bulunmaktadır:
Kap A: 0,3 M Kalsiyum Klorür (\( \text{CaCl}_2 \)) çözeltisi
Kap B: 0,5 M Sodyum Nitrat (\( \text{NaNO}_3 \)) çözeltisi
Kap C: 0,2 M Alüminyum Sülfat (\( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \)) çözeltisi
Buna göre, hangi kaptaki toplam iyon derişimi en büyüktür? 🤔
Kap A: 0,3 M Kalsiyum Klorür (\( \text{CaCl}_2 \)) çözeltisi
Kap B: 0,5 M Sodyum Nitrat (\( \text{NaNO}_3 \)) çözeltisi
Kap C: 0,2 M Alüminyum Sülfat (\( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \)) çözeltisi
Buna göre, hangi kaptaki toplam iyon derişimi en büyüktür? 🤔
Çözüm:
Her bir kaptaki toplam iyon derişimini ayrı ayrı hesaplayıp karşılaştıralım. Hacimler eşit olduğu için derişimler üzerinden doğrudan karşılaştırma yapabiliriz.
- 👉 Adım 1: Kap A'daki Toplam İyon Derişimini Hesaplama
\( \text{CaCl}_2 \longrightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{Cl}^- \)
1 mol \( \text{CaCl}_2 \) çözündüğünde toplamda \( 1+2=3 \) mol iyon oluşur. \[ \text{Toplam İyon Derişimi}_{\text{A}} = 3 \times [\text{CaCl}_2] = 3 \times 0,3 \text{ M} = 0,9 \text{ M} \] - 👉 Adım 2: Kap B'deki Toplam İyon Derişimini Hesaplama
\( \text{NaNO}_3 \longrightarrow \text{Na}^+ + \text{NO}_3^- \)
1 mol \( \text{NaNO}_3 \) çözündüğünde toplamda \( 1+1=2 \) mol iyon oluşur. \[ \text{Toplam İyon Derişimi}_{\text{B}} = 2 \times [\text{NaNO}_3] = 2 \times 0,5 \text{ M} = 1,0 \text{ M} \] - 👉 Adım 3: Kap C'deki Toplam İyon Derişimini Hesaplama
\( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \longrightarrow 2\text{Al}^{3+} + 3\text{SO}_4^{2-} \)
1 mol \( \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \) çözündüğünde toplamda \( 2+3=5 \) mol iyon oluşur. \[ \text{Toplam İyon Derişimi}_{\text{C}} = 5 \times [\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3] = 5 \times 0,2 \text{ M} = 1,0 \text{ M} \] - 👉 Adım 4: Karşılaştırma
Kap A: 0,9 M
Kap B: 1,0 M
Kap C: 1,0 M
Görüldüğü üzere, Kap B ve Kap C'deki toplam iyon derişimleri birbirine eşit ve diğerinden daha büyüktür.
Örnek 8:
Bir maden suyu şişesinin etiketinde, 1 litre sudaki magnezyum (\( \text{Mg}^{2+} \)) iyon derişimi 50 mg olarak belirtilmiştir. Bu maden suyundaki \( \text{Mg}^{2+} \) iyon derişimini mol/L cinsinden (Molarite) hesaplayınız.
(Magnezyumun mol kütlesi \( \text{Mg: 24 g/mol} \) olarak verilecektir.) 🏞️
(Magnezyumun mol kütlesi \( \text{Mg: 24 g/mol} \) olarak verilecektir.) 🏞️
Çözüm:
Günlük hayatta karşılaştığımız derişim birimlerini (mg/L) kimyada kullandığımız molariteye çevirmek, iyon derişimleri konusunda önemli bir beceridir.
- 👉 Adım 1: Kütleyi Grama Çevirme
Verilen \( \text{Mg}^{2+} \) iyon kütlesi 50 mg'dır. Bunu grama çevirmemiz gerekiyor: \[ 50 \text{ mg} = 50 \times 10^{-3} \text{ g} = 0,050 \text{ g} \] - 👉 Adım 2: Mol Sayısını Hesaplama
Magnezyumun mol kütlesi \( 24 \text{ g/mol} \) olduğuna göre: \[ n_{\text{Mg}^{2+}} = \frac{\text{kütle}}{\text{mol kütlesi}} = \frac{0,050 \text{ g}}{24 \text{ g/mol}} \approx 0,002083 \text{ mol} \] - 👉 Adım 3: Molariteyi (Mol/L) Hesaplama
Derişim 1 litre sudaki iyon miktarı için verildiği için hacim \( 1 \text{ L} \) olarak kabul edilir. \[ [\text{Mg}^{2+}] = \frac{n_{\text{Mg}^{2+}}}{\text{hacim}} = \frac{0,002083 \text{ mol}}{1 \text{ L}} \approx 0,002083 \text{ M} \]
Örnek 9:
Bir akvaryum hobisiyle uğraşan Ayşe, akvaryumundaki balıklar için suyun sertliğini ayarlamak istiyor. Test sonuçlarına göre akvaryum suyunda kalsiyum (\( \text{Ca}^{2+} \)) iyon derişimi 20 ppm olarak ölçülmüştür. Ayşe, bu derişimi mol/L cinsinden bilmek istiyor.
(Kalsiyumun mol kütlesi \( \text{Ca: 40 g/mol} \) olarak verilecektir. Suyun yoğunluğunu \( 1 \text{ g/mL} \) alınız.) 🐠
(Kalsiyumun mol kütlesi \( \text{Ca: 40 g/mol} \) olarak verilecektir. Suyun yoğunluğunu \( 1 \text{ g/mL} \) alınız.) 🐠
Çözüm:
ppm (parts per million), genellikle çok düşük derişimleri ifade etmek için kullanılan bir birimdir. 1 ppm, 1 kg çözeltide 1 mg çözünen madde anlamına gelir. Suyun yoğunluğu \( 1 \text{ g/mL} \) olduğu için, 1 L suyun kütlesi yaklaşık 1 kg'dır.
- 👉 Adım 1: ppm Birimini mg/L'ye Çevirme
Suyun yoğunluğu \( 1 \text{ g/mL} \) olduğu için, ppm değeri doğrudan mg/L olarak alınabilir. \[ 20 \text{ ppm Ca}^{2+} = 20 \text{ mg Ca}^{2+} / \text{L su} \] - 👉 Adım 2: Kütleyi Grama Çevirme
1 litre sudaki \( \text{Ca}^{2+} \) iyon kütlesi 20 mg'dır. Bunu grama çevirelim: \[ 20 \text{ mg} = 20 \times 10^{-3} \text{ g} = 0,020 \text{ g} \] - 👉 Adım 3: Mol Sayısını Hesaplama
Kalsiyumun mol kütlesi \( 40 \text{ g/mol} \) olduğuna göre: \[ n_{\text{Ca}^{2+}} = \frac{\text{kütle}}{\text{mol kütlesi}} = \frac{0,020 \text{ g}}{40 \text{ g/mol}} = 0,0005 \text{ mol} \] - 👉 Adım 4: Molariteyi (Mol/L) Hesaplama
Derişim 1 litre su için verildiği için hacim \( 1 \text{ L} \) olarak kabul edilir. \[ [\text{Ca}^{2+}] = \frac{n_{\text{Ca}^{2+}}}{\text{hacim}} = \frac{0,0005 \text{ mol}}{1 \text{ L}} = 0,0005 \text{ M} \]
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/11-sinif-kimya-i-yon-derisimleri/sorular