10. SınıfKimya

Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi)

Kimya · 10. Sınıf · Karışımlar

Konu Anlatımı

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu derste Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) konusunu atomdan moleküle doğru kuracağız. Parçacıkların nasıl dizildiğini ve sayıların nereden geldiğini birlikte göreceğiz.

Dersten sonra şunları yapabiliyor olmanız gerekiyor:

Ön bilgi: bundan önce gördüğümüz

Bu konunun dayandığı temel Derişim Birimleri (Molarite ve ppm) başlığıdır. Derişim Birimleri (Molarite ve ppm) konusunda kazanılan bilgiyi burada yeniden kullanacağız, bu yüzden o konudaki tanım ve çıkarımları hatırlamak işimizi kolaylaştırır.

1. Koligatif özellik nedir?

Çözünen maddenin parçacık sayısına bağlı olarak değişen çözelti özelliklerine koligatif özellikler denir. Buradaki koligatif sözcüğü Latincede sayı anlamına gelir. Bu özelliklerin temel özelliği, çözünen maddenin cinsine değil sayısına bağlı olmasıdır. Bu nedenle aynı sayıda parçacık içeren farklı maddeler aynı koligatif etkiyi gösterir.

Koligatif özellikler dört başlıkta incelenir: çözeltinin buhar basıncının düşmesi, kaynama noktasının yükselmesi, donma noktasının düşmesi ve osmotik basınç.

2. Buhar basıncının düşmesi

Uçucu bir çözücü (su) bulunan kapalı bir kapta sıvının yüzeyinden moleküller ayrılarak buhar basıncı oluşturur. Çözünen madde eklendiğinde çözücünün yüzey moleküllerinin bir bölümü çözünen tarafından çekilir; bu nedenle çözücü buharlaşma eğilimi azalır ve çözeltinin buhar basıncı düşer. Raoult yasasına göre Pçözelti = xçözücü × Pçözücü bağıntısı geçerlidir.

Buhar basıncının düşmesi, sıvının belirli bir basınçta kaynamak için daha yüksek bir sıcaklığa ihtiyaç duymasına yol açar. Aynı şekilde sıvının katılaşması kolaylaşır, çünkü donma için daha düşük bir sıcaklık yeterli olur.

3. Kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası düşmesi

Kaynama noktası yükselmesi ve donma noktası düşmesi bağıntıları aynı biçimdedir:

Burada m molalitedir; yani çözünenin mol sayısının kilogram cinsinden çözücü kütlesine bölümüdür. Molarite yerine molalite kullanılır, çünkü molalite sıcaklıktan etkilenmez. Kb kaynama noktası yükselme sabiti, Kd donma noktası düşme sabitidir ve çözücüye özgüdür. Suyun Kb değeri 0,512, Kd değeri 1,86 birimlidir; donma noktası düşmesindeki etki daha büyüktür.

i ise van't Hoff faktörüdür ve çözünen madde molekül başına kaç parçacık oluşturduğunu gösterir. İyonlaşmayan maddelerde i = 1, iyonlarına tamamen ayrılan sodyum klorürde i = 2, kalsiyum klorürde i = 3'tür. Böylece aynı molalitede bir elektrolit, iyonlaşmayan maddeden daha büyük koligatif etki gösterir.

ÖzellikYönüBağımlı olduğu büyüklükler
Buhar basıncıAzalırÇözünenin mol kesri
Kaynama noktasıYükselirKb, molalite, van't Hoff faktörü
Donma noktasıDüşerKd, molalite, van't Hoff faktörü
Osmotik basınçArtarMolarite, gaz sabiti, mutlak sıcaklık

4. Osmotik basınç

Osmoz, su gibi bir çözücün yarı geçirgen bir zardan geçerek daha derişik çözelti tarafına hareket etmesidir. Bu hareketi sağlayan basınca osmotik basınç denir ve π = M × R × T bağıntısıyla hesaplanır. Osmotik basınç da bir koligatif özelliktir.

Vücut hücreleri yarı geçirgen zarla çevrilidir. Hücrenin içi dışarısından daha derişikse su hücreden çıkar ve hücre büzülür; dış ortam daha derişikse su hücreye girer ve hücre şişer. Bu nedenle damar içine verilen sıvının derişimi vücut sıvısına yakın olmalıdır.

5. Günlük hayattan örnekler

Kışın yollara tuz serpilmesi, arabanın soğuk motor suyunun içine glikoz gibi bir madde katılması, gıdaların tuzlanarak saklanması ve buzun üzerine serpilen tuzla bardağın daha çabuk ısınması hep donma noktası düşmesinden yararlanılarak yapılır. Buz-sucuk karışımı deneyinde buz ve su birlikte bulunduğu için karışımın sıcaklığı erime noktasında sabit kalır; buna karşılık karışıma tuz eklenince buz erimeye başlar.

İleri örnek

1 kg suda 2 mol glikoz çözülmüş olsun. Glikoz iyonlaşmadığı için i = 1, molalite m = 2 mol/kg'dır. Donma noktası düşmesi ΔT = 1,86 × 2 × 1 = 3,72 birim olarak bulunur. Buna göre çözelti saf suya göre 3,72 birim daha düşük bir sıcaklıkta donmaya başlar; aynı çözeltinin kaynama noktası da 0,512 × 2 = 1,024 birim yükselir.

Özet

Koligatif özellikler çözünen parçacık sayısına bağlıdır ve çözünenin cinsine bağlı değildir. Çözünen madde eklendiğinde çözücünün buhar basıncı düşer, bunun sonucu olarak kaynama noktası yükselir ve donma noktası düşer. Her iki etki de ΔT = K × m × i bağıntısıyla hesaplanır; burada m molalite, i van't Hoff faktörüdür. Suyun Kb değeri 0,512, Kd değeri 1,86 birimlidir. Osmotik basınç da koligatif bir özelliktir ve π = M × R × T bağıntısıyla bulunur. Tuzlama, glikoz ekleme ve buz-sucuk karışımı gibi uygulamaların tümü donma noktası düşmesinden kaynaklanır.

Sık Yapılan Hatalar

Hata 1: Koligatif etkiyi çözünenin cinsine bağlamak. Koligatif etkiler çözünen sayısına bağlıdır; aynı sayıda parçacık bulunduran farklı maddeler aynı etkiyi gösterir.

Hata 2: Bağıntılarda molarite kullanmak. Koligatif hesaplarda molalite kullanılır, çünkü molarite sıcaklıktan etkilenir ve sonuç sabit kalmaz.

Hata 3: İyonlaşan maddelerde i değerini 1 almak. Sodyum klorür için i = 2, kalsiyum klorür için i = 3'tür; bu değer atlanırsa sonuç gerçek değerden küçük çıkar.

Hata 4: Kaynama noktası yükselmesini düşme sanmak. Kaynama noktası yükselir, donma noktası düşer; ikisi aynı yönde değildir.

Hata 5: Buz ve su karışımının sıcaklığının neden sabit kaldığını açıklamamak. Saf su ve buz aynı sıcaklıkta dengede olduğu için ısı alınıp verilse de sıcaklık değişmez.

Günlük hayattan bir uygulama

Konuyu pekiştirmek için günlük hayattan bir uygulamaya bakmak gerekir. Aşağıdaki görev, Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) bilgisini gerçek bir işin içinde kullandırmak için hazırlandı; çözerken hangi adımı nerede kullandığımızı not etmek faydalıdır.

Uygulama sorusu: Koligatif özelliklerin çözünenin cinsine değil yalnızca parçacık sayısına bağlı olması nasıl gösterilebilir? Bir düşünce deneyi öneriniz.

Bu görev için 12 puan dağıtılmıştır; puanlama anahtarı, cevabın hangi adımlarla gösterilmesi gerektiğini ayrıntılı biçimde söyler. Puanlamada işlem sırasının ve sonuç cümlenin ayrı ayrı sayıldığına dikkat et.

Yararlı ipuçları

Adım adım çözülmüş örnekler

İki örnek üzerinde çalışacağız. İlk örnek kuralın temel kullanımını, ikinci örnek ise kuralın zorlayıcı bir durumunu gösterir. Adımları kendin yazmayı dene; ikinci adımda nerede durduğunu görmek, sınavda zaman kazanır.

Donma noktası düşmesi hesabı

Soru: 1 kg suda 2 mol glikoz çözülürse çözeltinin donma noktası düşmesi kaç birim olur? (Kd = 1,86, i = 1)

  1. Çözünen glikoz iyonlaşmadığı için van't Hoff faktörü 1'dir.
  2. Bir kilogram çözücüde 2 mol çözünen bulunduğundan molalite 2 birimdir.
  3. Bağıntı yazılır: ΔT = 1,86 × 2 × 1.
  4. Hesaplanan değer 3,72 birim olarak bulunur.

Cevap: Donma noktası düşmesi 3,72 birimdir.

Bu örnekte adım sayısını not edin: kural her zaman aynı sayıda işlemle değil, kazanılması gereken bilgiye göre çözülür.

Elektrolitte kaynama noktası yükselmesi

Soru: 0,4 m kalsiyum klorür çözeltisinde i = 3 kabul edildiğinde kaynama noktası yükselmesi kaç birim olur? (Kb = 0,512)

  1. Kalsiyum klorür iyonlarına ayrıldığı için van't Hoff faktörü 3'tür.
  2. Molalite 0,4 birim olarak verilmiştir.
  3. Bağıntı yazılır: ΔT = 0,512 × 0,4 × 3.
  4. Hesaplanan değer yaklaşık 0,61 birim olarak bulunur.

Cevap: Kaynama noktası yükselmesi yaklaşık 0,61 birimdir.

Kavram karşılaştırma tablosu

Bu derste geçen terimler birbirine yakın durur ve sınavda karıştırılır. Aşağıdaki tabloda her terimin anlamı ve sık karıştırılan karşılığı yan yana verilmiştir.

KavramAnlamıSık karıştırılan karşılığı
Koligatif özelliklerBuradaki koligatif sözcüğü Latincede sayı anlamına gelir. Bu özelliklerin temel özelliği, çözünen maddeninKoligatif etkiyi çözünenin cinsine bağlamak
Kaynama noktası yükselmesiVeKaynama noktası yükselmesini donma noktası düşmesi gibi yorumlamak
Van't Hoff faktörüdürVe çözünen madde molekül başına kaç parçacık oluşturduğunu gösterir. İyonlaşmayan maddelerde i = 1, iyonlarına tamamen ayrılan sodyum klorürde i = 2,…İyonlaşan maddelerde van't Hoff faktörünü 1 almak
OsmozSu gibi bir çözücün yarı geçirgen bir zardan geçerek daha derişik çözelti tarafına hareket etmesidir. Bu hareketi sağlayan basıncaBu kavram için ayrı bir hata kaydı tutulmamış; tanımıyla ilgili uyarılar aşağıdaki bölümde.
Osmotik basınçVe π = M × R × T bağıntısıyla hesaplanır. Osmotik basınç da bir koligatif özelliktir.Koligatif etkiyi çözünenin cinsine bağlamak

Kural, formül ve ölçü tablosu

Aşağıdaki tablo bu konudaki kuralları tek bakışta toplar. Karar verirken önce bu tabloya bakmak, kuralı hatırlamakta işe yarar.

Ölçülen büyüklükDerste geçen değerDeğerin geçtiği bağlam
kütle1 kg1 kg suda 2 mol glikoz çözülürse çözeltinin donma noktası düşmesi kaç birim olur? (Kd = 1…
madde miktarı2 molBir kilogram çözücüde 2 mol çözünen bulunduğundan molalite 2 birimdir.
madde miktarı0,5 molSuyun 20 °C'deki buhar basıncı 2,3 kPa'dır. 1 kg suya 0,5 mol glikoz çözülürse çözeltinin…
madde miktarı55,5 molBir kilogram su yaklaşık 55,5 mol su içerir.

Yukarıdaki ölçülerin arkasındaki kural ve formüller şunlardır:

Kural ya da formülÖlçü / birimÖrnek adımlarında geçiyor mu
Kaynama noktası yükselmesi: ΔT(kay) = K_b × m × iÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Donma noktası düşmesi hesabı
Donma noktası düşmesi: ΔT(don) = K_d × m × iÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Donma noktası düşmesi hesabı
Molalite: m = çözünenin mol sayısı / çözücünün kilogram cinsinden kütlesiÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Donma noktası düşmesi hesabı
van't Hoff faktörü: i = 1 + (oluşan parçacık sayısı − çözünen madde sayısı)Ölçü birimi yok (saf kural)Evet — Donma noktası düşmesi hesabı
Raoult yasası: P(çözelti) = x(çözücü) × P(çözücü)Ölçü birimi yok (saf kural)Evet — Donma noktası düşmesi hesabı
Osmotik basınç: π = M × R × TÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Donma noktası düşmesi hesabı
Suyun koligatif sabitleri: K_b = 0,512 ve K_d = 1,86 birim (°C × kg/mol)Ölçü birimi yok (saf kural)Evet — Donma noktası düşmesi hesabı

Sık Yapılan Hatalar

Hata yapmamak için önce hatanın nereden geldiğini bilmek gerekir. Aşağıdaki listede her hata için yanlış giden yol ve doğru yol birlikte verilmiştir.

Kısaca özet

Kısaca: Koligatif özellikler çözünen parçacık sayısına bağlı olarak değişir ve çözünenin cinsine bağlı değildir. Çözünen eklendiğinde çözücünün buhar basıncı düşer; bunun sonucu çözeltinin kaynama noktası yükselir ve donma noktası düşer. Her iki etki de ΔT = K × m × i bağıntısıyla hesaplanır. Burada K çözücüye özgü koligatif sabittir; su için kaynama sabiti 0,512, donma sabiti 1,86 birimlidir. m molalitedir ve sıcaklıktan etkilenmez. i ise van't Hoff faktörüdür; iyonlaşmayan maddelerde 1, sodyum klorürde 2, ka…

Derste gördüğümüz ana fikirler şunlar:

Kendini dene

Bu üç soru konunun özetidir. Çözmeden önce her biri için hangi kuralı kullanıyorum diye düşün; cevap anahtarı sonda verilmiştir.

  1. 0,1 M glikoz çözeltisinin 25 °C'deki osmotik basıncı yaklaşık kaç atm'dir? (R = 0,082 atm · L/(mol · K) ve T = 298 K) (Şıklar: 2,44 atm · 0,24 atm · 24,4 atm · 1,22 atm)
  2. 0,4 m kalsiyum klorür çözeltisinde i = 3 kabul edilirse kaynama noktası yükselmesi kaç birim olur? (Kb = 0,512) (Şıklar: 0,205 birim · 0,41 birim · 1,23 birim · 0,61 birim)
  3. Kışın yol ve kaldırımlara tuz serpilmesinin temel nedeni nedir? (Şıklar: Suyun donma noktasını düşürerek buz oluşumunu geciktirmek · Suyun kaynama noktasını artırarak buharlaşmayı engellemek · Suyun buhar basıncını artırarak nem çekmek · Suyun kutupluluğunu değiştirerek yağdağını çözmek)

Cevap anahtarı: 1) 2,44 atm — Osmotik basınç π = M × R × T bağıntısıyla hesaplanır. Verilen değerler yerine konduğunda 0,1 × 0,082 × 298 = 2,44 atm sonucu bulunur. Glikoz iyonlaşmadığı için van't Hoff fakt…

2) 0,61 birim — Kaynama noktası yükselmesi K_b × m × i bağıntısıyla bulunur. Verilen değerler yerine konduğunda 0,512 × 0,4 × 3 = 0,61 birim sonucu elde edilir. i değeri atlanırsa sonuç gerçe…

3) Suyun donma noktasını düşürerek buz oluşumunu geciktirmek — Tuz suda çözündüğünde çözeltinin donma noktası düşer. Suyun donma noktası sıfırın altına indiği için yüzey donmadan buharlaşma ya da erime gerçekleşir ve buzlanma gecikir. Kaynama noktası ile buhar b…

İlgili konular

Bu konuyu öğrenmek şu başlıkları da kolaylaştırır. Aynı üniteden ve sonraki üniteden ikişer konu seçtik:

Bu anlatım hakkında

Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) başlığındaki her sayısal iddia elle doğrulanabilir biçimde yazıldı: soruda verilen değer, uygulanan kural ve bulunan sonuç yan yana durur. Metin özgün yazılmıştır, başka bir kaynaktan alıntı yapılmamıştır.

Ayrıca derste şu açık uçlu görevler yer alıyor; her biri puanlıdır ve kendi cevabını yazmanı ister:

Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) — Sık Sorulan Sorular

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu derste Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) konusunu atomdan moleküle doğru kuracağız. Parçacıkların nasıl dizildiğini ve sayıların nereden geldiğini birlikte göreceğiz.

1. Koligatif özellik nedir?

Çözünen maddenin parçacık sayısına bağlı olarak değişen çözelti özelliklerine koligatif özellikler denir. Buradaki koligatif sözcüğü Latincede sayı anlamına gelir. Bu özelliklerin temel özelliği, çözünen maddenin cinsine değil sayısına bağlı olmasıdır. Bu nedenle aynı sayıda parçacık içeren farklı maddeler aynı…

Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) nedir?

Bu derste Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) konusunu atomdan moleküle doğru kuracağız. Parçacıkların nasıl dizildiğini ve sayıların nereden geldiğini birlikte göreceğiz. Dersten sonra şunları yapabiliyor olmanız gerekiyor:

Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) konusunda ne öğrenilir?

Koligatif özellikler çözünen parçacık sayısına bağlıdır, çözünen maddenin cinsine bağlı değildir.

Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) Kazanımları

Örnek Sorular ve Çözümleri

Örnek Soru 1 kolay

Kışın yol ve kaldırımlara tuz serpilmesinin temel nedeni nedir?

  1. A) Suyun donma noktasını düşürerek buz oluşumunu geciktirmek
  2. B) Suyun kaynama noktasını artırarak buharlaşmayı engellemek
  3. C) Suyun buhar basıncını artırarak nem çekmek
  4. D) Suyun kutupluluğunu değiştirerek yağdağını çözmek
Cevabı göster

Doğru cevap: A) Suyun donma noktasını düşürerek buz oluşumunu geciktirmek

Suyun donma noktasını kavramı Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) konusunun temel bir kavramıdır. Detaylar konu anlatımında verilmiştir.

Örnek Soru 2 orta

0,4 m kalsiyum klorür çözeltisinde i = 3 kabul edilirse kaynama noktası yükselmesi kaç birim olur? (Kb = 0,512)

  1. A) 0,205 birim
  2. B) 0,41 birim
  3. C) 1,23 birim
  4. D) 0,61 birim
Cevabı göster

Doğru cevap: D) 0,61 birim

Kaynama noktası yükselmesi K_b × m × i bağıntısıyla bulunur. Verilen değerler yerine konduğunda 0,512 × 0,4 × 3 = 0,61 birim sonucu elde edilir. i değeri atlanırsa sonuç gerçek değerin üçte biri kadar çıkar.

Örnek Soru 3 zor

0,1 M glikoz çözeltisinin 25 °C'deki osmotik basıncı yaklaşık kaç atm'dir? (R = 0,082 atm · L/(mol · K) ve T = 298 K)

  1. A) 2,44 atm
  2. B) 0,24 atm
  3. C) 24,4 atm
  4. D) 1,22 atm
Cevabı göster

Doğru cevap: A) 2,44 atm

Osmotik basınç π = M × R × T bağıntısıyla hesaplanır. Verilen değerler yerine konduğunda 0,1 × 0,082 × 298 = 2,44 atm sonucu bulunur. Glikoz iyonlaşmadığı için van't Hoff faktörü bu hesaba girmez.

Sıradaki adım

Konu anlatımları hesapsız okunur. Quiz, slayt ve deneme için hesap gerekir.

DersTeders ile devam et

Kimya için çalışma yolu

  1. OkuKonu anlatımını bu sayfada bitir.
  2. Soru çözÖrnekleri çöz, cevabı açıklamayla karşılaştır.
  3. Quiz ile pekiştirHesapla kendini ölç.

Slaytla adım adım öğren · Tüm dersler · Ana sayfa

Hesap açTüm dersleri keşfet

Konu anlatımları hesapsız okunur; quiz, slayt ve deneme için hesap gerekir.

Bu sayfa Koligatif Özellikler (Kaynama Noktası Yükselmesi ve Donma Noktası Düşmesi) konusunun anlatımını, kazanımlarını ve örnek sorularını içerir. Konuyla ilgili tüm sorular için testi çöz, diğer konular için DersTeders ana sayfasına geçebilirsin.

Bu konunun öğretmen materyallerini (ders planı, çalışma kâğıdı, çözümlü soru bankası, rubrik) yazdırabilirsin: Yazıcı çıktısı modülünü aç