Sorunun Çözümü
Moleküller arası çekim kuvvetleri (IMK) ne kadar güçlüyse, kaynama noktası o kadar yüksek olur. Moleküllerin IMK'lerini belirleyip karşılaştıralım:
- HCl: Polar bir moleküldür. Dipol-dipol etkileşimleri ve London dağılım kuvvetleri (LDK) içerir. Hidrojen bağı yoktur. Normal kaynama noktası $-85^\circ\text{C}$'dir. Molar kütlesi yaklaşık $36.5 \text{ g/mol}$.
- NH₃: Polar bir moleküldür. Azot (N) atomuna bağlı hidrojen (H) atomları sayesinde hidrojen bağı yapar. Ayrıca dipol-dipol etkileşimleri ve LDK içerir. Molar kütlesi yaklaşık $17 \text{ g/mol}$.
- O₂: Apolar bir moleküldür. Sadece London dağılım kuvvetleri (LDK) içerir. Molar kütlesi yaklaşık $32 \text{ g/mol}$.
Şimdi IMK'leri karşılaştıralım:
- NH₃ vs. HCl: NH₃, HCl'den daha güçlü olan hidrojen bağı içerir. Bu nedenle, NH₃'ün kaynama noktası HCl'den daha yüksek olmalıdır (yani $-85^\circ\text{C}$'den daha az negatif veya pozitif bir değer).
- O₂ vs. HCl: O₂, sadece LDK içerirken, HCl dipol-dipol etkileşimleri ve LDK içerir. Dipol-dipol etkileşimleri, benzer büyüklükteki moleküller için LDK'den daha güçlüdür. Bu nedenle, O₂'nin kaynama noktası HCl'den daha düşük olmalıdır (yani $-85^\circ\text{C}$'den daha negatif bir değer).
Bu çıkarımlara göre seçenekleri inceleyelim:
- NH₃ için: Kaynama noktası $>-85^\circ\text{C}$ olmalı. Bu koşulu sağlayan seçenekler: B ($-33^\circ\text{C}$), C ($-33^\circ\text{C}$), D ($-20^\circ\text{C}$).
- O₂ için: Kaynama noktası $<-85^\circ\text{C}$ olmalı. Bu koşulu sağlayan seçenekler: A ($-183^\circ\text{C}$), B ($-183^\circ\text{C}$), D ($-42^\circ\text{C}$ - ancak $-42^\circ\text{C}$ hala $-85^\circ\text{C}$'den büyüktür, bu yüzden yanlış).
Her iki koşulu da sağlayan tek seçenek B'dir:
- NH₃: $-33^\circ\text{C}$ ($>-85^\circ\text{C}$) - Doğru.
- O₂: $-183^\circ\text{C}$ ($<-85^\circ\text{C}$) - Doğru.
Cevap B seçeneğidir.