Kriyoskopi Nedir? Donma Noktası Alçalması Hesaplama Taktikleri

Giriş

Kriyoskopi, çözeltinin saf sıvıdan daha düşük sıcaklıkta donmasını hesaplayan yöntemdir. Çözelti, içinde başka bir madde çözünmüş sıvıdır. Soru sana katılan maddenin kütlesini, suyun kütlesini ve Kf değerini verir. Senden ya yeni donma noktasını ya da o maddenin molar kütlesini ister.

Donma noktası alçalması, donma noktasının saf sıvıya göre kaç derece aşağı indiğidir. Bu düşüş maddenin adından çok sudaki tanecik sayısına bağlıdır; buna koligatif özellik denir. Tanecik sayısını molalite ve i gösterir. Molalite, bir kilogram suda kaç mol madde çözündüğünü söyler.

Kaynama noktasının yükselmesi ayrı bir hesaptır. Tuz kaynama noktasını yükseltir, donma noktasını düşürür. Kaynama hesabının sabiti Kb’dir; onu tuzlu su neden geç kaynar yazısında görürsün. Molalitenin öteki derişim birimleriyle farkını sıvı çözeltiler ve derişim yazısında görürsün.

Bu yazıda önce formülü parçalarsın. Sonra aynı molalitede glikoz ile tuzu karşılaştırırsın. En sonda ölçülen düşüşten molar kütleye dönersin. Yola dökülen tuzun günlük hali yollara neden tuz dökülür yazısındadır; burada o etkinin hesabını yaparsın.

Kriyoskopi Nedir?

Kriyoskopi, donma noktasını ölçerek çözeltinin donma sıcaklığını bulmaktır. Saf su 0 °C’de donar. İçine madde katılınca bu sıcaklık 0 °C’nin altına iner. İnen miktar, sudaki tanecik sayısıyla doğru orantılıdır.

Donma noktası alçalması nedir?

Donma noktası alçalması, saf suyun donma noktası ile çözeltinin donma noktası arasındaki farktır. Çözelti daha düşük sıcaklıkta donar. Farkın kendisi artı bir sayıdır; örneğin 0,93 °C. Yeni donma noktası ise eksi işaretlidir; bu örnekte eksi 0,93 °C’dir.

Yola tuz dökülünce buz daha düşük sıcaklıkta erir. Deniz suyu da tatlı sudan daha düşük sıcaklıkta donmaya başlar. İki gözlem de aynı yöndedir. Hesapta bu yönü ters çevirmezsin.

Aşağıdaki tablo, formüldeki dört parçayı ayırır.

Donma Noktası Alçalması Nasıl Hesaplanır?

Hesap beş adımdan oluşur. Önce Kf’yi sudan alırsın, molaliteyi kilogram suyla kurarsın ve i değerini yazarsın. Bu üç sayıyı çarpınca alçalma çıkar. Son adımda bu alçalmayı 0 °C’den çıkarırsın.

Donma noktası alçalması formülü nedir?

Donma noktası alçalması ΔT_f = i · K_f · m formülüyle bulunur. i tanecik sayısıdır, Kf suyun sabitidir, m ise molalitedir. Çözeltinin donma noktası T = T_saf − ΔT_f olur. Suda saf değer 0 °C ise donma noktası, alçalma kadar eksi bir sıcaklıktır.

Bir kilogram suda 0,5 mol glikoz olsun. Glikoz iyonlarına ayrılmadığı için i 1’dir. Kf 1,86 ise alçalma 1 · 1,86 · 0,5 = 0,93 °C olur. Çözelti eksi 0,93 °C’de donar.

Aynı molalitede ideal sodyum klorür için i 2’dir. Alçalma 2 · 1,86 · 0,5 = 1,86 °C olur. Çözelti eksi 1,86 °C’de donar. Tuz, aynı molalitede glikozdan daha büyük bir düşüş verir.

Kf sabiti neye bağlıdır?

Kf sabiti çözünen maddeye değil, çözücüye bağlıdır. Su için bu sabit 1,86 °C·kg/mol’dür ve çözünen glikoz da olsa tuz da olsa değişmez. Soru başka bir çözücü verirse o çözücünün Kf değerini kullanırsın. Kf’yi çözünenin molar kütlesinden hesaplamazsın.

Kf birimi nedir?

Kf’nin birimi °C·kg/mol’dür. Aynı molalitede bu sayı büyüdükçe alçalma da büyür. Su için sorularda çoğu zaman 1,86 verilir. Çözücü değişince birim aynı kalır; değişen, sayının kendisidir.

Donma noktası molalite grafiği nasıl okunur?

Alçalma, molalite arttıkça aynı oranda büyür. Yatay eksene molaliteyi, dikey eksene alçalmayı yazarsan çizgi sıfırdan başlayan bir doğru olur. Doğrunun dikliği i ile Kf’nin çarpımıdır. Aynı suda çizgisi daha dik olanın i değeri daha büyüktür.

Molalite ve i Faktörü Nerede Karışır?

Sorular çoğu zaman formülü bilen kişiyi birimde ya da i değerinde şaşırtır. Bölünen yere litre yazılırsa molalite bozulur. i değeri 1 bırakılırsa tuz, şekerle aynı sanılır. İki hata da donma noktasını yanlış sıcaklığa götürür.

Molalite ile molarite aynı mıdır?

Molalite ile molarite aynı değildir. Molalite, çözünenin mol sayısının çözücünün kilogramına bölümüdür. Molarite, mol sayısının çözeltinin litresine bölümüdür. Donma noktası formülündeki m, molalitedir.

500 gram su molalitede kaç kilogramdır?

500 gram su, 0,5 kilogram çözücüdür. Mol sayısını bu 0,5 kilograma bölersin. 500 gram, 500 mililitre veya 0,5 litre diye okunmaz. Soru yalnız gram verdiyse önce kilograma çevirirsin.

18 gram glikozun molar kütlesi 180 g/mol’dür; mol sayısı 0,1’dir. Bu glikoz 500 gram suda çözünürse çözücü 0,5 kilogramdır. Molalite 0,1 / 0,5 = 0,2 mol/kg olur. Alçalma 1 · 1,86 · 0,2 = 0,372 °C olur ve çözelti eksi 0,372 °C’de donar.

500 gramı 0,5 litre çözelti saymak, suyun kütlesi yerine hacmini kullanmaktır. Soru litre vermediyse hacim uydurmazsın. Seyreltik suda litre ile kilogram birbirine yakın çıkabilir. Yine de bölen, suyun kilogramı olmalıdır.

Van’t Hoff faktörü nedir?

Van’t Hoff faktörü, bir formülden çözeltiye çıkan tanecik sayısıdır. Glikoz ve üre iyonlarına ayrılmazlar; ikisinin de i değeri 1’dir. İdeal sofra tuzu sodyum ve klorür iyonu verdiği için i 2’dir. İdeal kalsiyum klorür bir kalsiyum ve iki klorür verdiği için i 3’tür.

Derişik çözeltide iyonlar birbirini etkilediği için gerçek i, ideal tam sayıdan biraz küçük kalabilir. Soru ideal diyorsa tam sayıyı kullanırsın.

Aşağıdaki tablo, üç ideal i değerini yan yana koyar.

Ürenin i değeri kaçtır?

Üre, suda iyonlarına ayrılmayan bir maddedir; i değeri 1’dir. Glikoz da iyonlarına ayrılmaz. İkisinin molalitesi aynıysa donma noktası da aynı miktarda düşer. Üreyi tuz sanıp i değerini 2 yazarsan alçalmayı gerçek değerinin iki katı bulursun.

Alüminyum sülfatın i değeri kaçtır?

Alüminyum sülfatın formülü Al₂(SO₄)₃’tür. İdeal ayrışmada iki alüminyum iyonu ve üç sülfat iyonu verir; toplam beş tanecik olduğu için i değeri 5’tir. Bunu 2 sanırsan sofra tuzuyla karıştırmış olursun. Aynı molalitede alçalması ideal tuzun 2,5 katıdır, çünkü beş tanecik iki taneciğin iki buçuk katıdır.

Antifriz donma noktasını neden düşürür?

Antifrizdeki etilen glikol suda iyonlarına ayrılmaz; i değeri 1’dir. Tuzda da düşüş molaliteyle büyür, fakat her formül birden çok iyon verdiği için i 1’den büyüktür. Etilen glikolde i 1 kaldığı için düşüş yalnız molaliteye bağlıdır. Burada bir karışım tarifi yoktur; soru molaliteyi verirse alçalmayı 1 ile çarparsın.

NaCl mi, glikoz mu daha çok düşürür?

Aynı molalitede ve aynı suda ideal sofra tuzu donma noktasını daha çok düşürür. i değeri 2 olduğu için alçalma glikozunkinin iki katıdır. Daha büyük alçalma, daha düşük bir donma sıcaklığı demektir.

Kalsiyum klorür aynı molalitede ideal i değeri 3 olduğu için ikisinden de büyük bir alçalma verir. Karşılaştırmayı yalnız kütleler eşit diye yapmazsın; molaliteye ve i değerine birlikte bakarsın. Kütleler eşit olsa bile molar kütleler farklıysa molalite de farklıdır.

Hangisi önce donar?

Soğutunca önce donan, donma noktası daha yüksek olandır. Alçalması büyük olan daha düşük sıcaklıkta donar, yani daha geç donar. 0,5 molal glikoz eksi 0,93 °C’de, aynı molalitede ideal tuz eksi 1,86 °C’de donar. Önce donan glikoz çözeltisidir.

Eşit kütlede tuz ve şeker aynı mı düşürür?

Eşit kütlede tuz ve şeker aynı miktarda düşürmez. 18 gram glikoz 0,1 mol’dür. 18 gram sofra tuzunun molar kütlesi 58,5 g/mol’dür; mol sayısı 18 bölü 58,5’tir, 0,1’den büyüktür ve her formül iki tanecik verir. Bu yüzden eşit kütlede tuz, glikozdan daha çok düşürür.

Molar Kütle Kriyoskopiyle Nasıl Bulunur?

Kriyoskopi, ölçülen düşüşten maddenin molar kütlesini de bulmana yarar. Bunun için formülü tersine çevirirsin. Önce molaliteyi, sonra mol sayısını bulursun. En sonda gramı bu mol sayısına bölersin.

1,8 gram ayrışmayan bir madde 100 gram suda çözünür ve donma noktası 0,186 °C düşer. Kf 1,86 ise molalite 0,186 / (1 · 1,86) = 0,1 mol/kg olur. Çözücü 0,1 kilogram olduğu için mol sayısı 0,01’dir. Molar kütle 1,8 / 0,01 = 180 g/mol’dür.

Bu hesapta i değeri 1 alındı, çünkü madde iyonlarına ayrılmıyor. Tuz verilmişse bölünen yere i de girer. Tuzda i’yi 1 yazarsan mol sayısını büyük bulursun; molar kütle de olduğundan küçük çıkar.

Ebülyoskopi ile kriyoskopi aynı mıdır?

Ebülyoskopi ile kriyoskopi aynı değildir. İkisi de tanecik sayısına bağlıdır; kaynama noktası yükselir, donma noktası düşer. Kaynama noktasında kullanılan sabit Kb’dir. Donma noktasında kullanılan sabit Kf’dir.

Su için Kb yaklaşık 0,512 °C·kg/mol’dür; Kf ise 1,86 °C·kg/mol’dür. Aynı molalitede donma tarafındaki derece değişimi daha büyüktür. İki sabiti birbirinin yerine yazmazsın.

Aşağıdaki tablo, üç sık tuzağı doğru okumayla yan yana koyar.

Sonuç

Kriyoskopi sorusunda önce molaliteyi suyun kilogramıyla kurarsın. Sonra i ve Kf ile çarparsın. Çıkan düşüşü 0 °C’den çıkarırsın. Kalan sayı, çözeltinin donma noktasıdır.

Kaynama tarafını ebülyoskopi formülü yazısında, molalitenin tanımını sıvı çözeltiler ve derişim yazısında tekrar edebilirsin. Aynı sırayı sorularla pekiştirmek istersen AYT Kimya Çalışma Sahası’nı kullanabilirsin.