Sorunun Çözümü
Verilen tepkime, kapalı bir kapta gerçekleşen $HgO(k) \rightarrow Hg(s) + \frac{1}{2}O_2(g)$ ayrışma tepkimesidir. Soruda "HgO katısının tamamı ayrışıyor" ifadesi ve "yalnız HgO katısı bulunan kapalı bir kap" bilgisi önemlidir.
- A) Toplam kütle: Kapalı bir kapta gerçekleşen kimyasal tepkimelerde kütlenin korunumu yasasına göre, sistemin toplam kütlesi zamanla değişmez, sabit kalır. Bu nedenle A seçeneğindeki grafik doğrudur.
- B) Katı kütlesi: Başlangıçta sadece HgO(k) katısı bulunmaktadır. Tepkime ilerledikçe HgO(k) miktarı azalır. Ürün olarak cıva (Hg) oluşur. Cıva, normal koşullarda sıvı halde bulunan bir metaldir (erime noktası $-38.83^\circ C$). Dolayısıyla, tepkime genellikle cıvanın sıvı fazda oluştuğu kabul edilerek yorumlanır. Bu durumda, başlangıçtaki katı (HgO) tamamen tükenirken, yeni bir katı oluşmadığı için katı kütlesi başlangıç değerinden sıfıra düşer. B seçeneğindeki grafik bu durumu doğru bir şekilde göstermektedir.
- C) Sıvı kütlesi: Başlangıçta kapta sıvı madde yoktur. Tepkime ilerledikçe, oluşan cıva (Hg) sıvı fazda olduğu için sıvı kütlesi sıfırdan başlayarak artar. C seçeneğindeki grafik bu durumu doğru bir şekilde göstermektedir.
- D) Gaz kütlesi: Soruda "içerisinde yalnız HgO katısı bulunan kapalı bir kap" ifadesi geçmektedir. Bu, başlangıçta kapta hiç gaz bulunmadığı anlamına gelir. Tepkime ilerledikçe $O_2(g)$ gazı oluştuğu için gaz kütlesi sıfırdan başlayarak artmalıdır. D seçeneğindeki grafik ise gaz kütlesinin başlangıçta sıfırdan farklı bir değerden başladığını göstermektedir. Bu durum, başlangıç koşullarıyla çeliştiği için D seçeneğindeki grafik yanlıştır.
- E) Atom sayısı: Kapalı bir sistemde gerçekleşen kimyasal tepkimelerde atomların türü ve sayısı korunur. Bu nedenle, kapalı kaptaki toplam atom sayısı zamanla değişmez, sabit kalır. E seçeneğindeki grafik doğrudur.
Bu analizlere göre, başlangıçtaki gaz miktarının sıfır olması gerektiği halde, D seçeneğindeki grafiğin sıfırdan farklı bir değerden başlaması yanlıştır.
Cevap D seçeneğidir.