Örnek - 5
Şekildeki pil sisteminin geriliminin sıfır olması için;
I. 1. kaba aynı sıcaklıkta hacmi 200 mililitre olacak şekilde saf su eklemek,
II. 2. kaba aynı sıcaklıkta 150 mL 1M Mg ( NO3 ) 2 çözeltisi eklemek,
III. 1. kaptaki çözeltinin 25 mililitresini 2. kaba aktarmak.
İşlemlerinden hangileri ayrı ayrı uygulanabilir?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve II
D) I ve III
E) II ve III
Duyurulan durumları analiz ederek, bir pilin geriliminin sistemdeki çözünmüş iyonların konsantrasyonuna bağlı olduğunu ve sıfır gerilim için bu konsantrasyonların her iki kabın da eşit olması gerektiğini anlayabiliriz.
Öncelikle, 1M Mg(NO3)2 100 mL çözeltinin molaritesini ve hacmini dikkate alarak, çözünmüş Mg(NO3)2’ın mol sayısını buluruz: mol = M*V = 1mol/L * 0.1L = 0.1mol.
Eğer 1. kaba 100 mL su eklenirse, toplam hacim artar (100 mL + 100 mL = 200 mL) ancak çözünmüş madde sayısı (mol) değişmez. Yeni molarite, mol/V = 0.1 mol / 0.2 L = 0.5 M olur.
İkinci kabın başlangıçtaki hacmi ve molaritesi (50 mL ve 0.5 M) göz önünde bulundurduğumuzda, çözünmüş Mg(NO3)2’ın mol sayısını buluruz: mol = M*V = 0.5 mol/L * 0.05 L = 0.025 mol.
Eğer 2. kaba 150 mL 1M Mg(NO3)2 çözeltisi eklenirse, toplam hacim 200 mL olur (50 mL + 150 mL) ve çözünmüş Mg(NO3)2’ın mol sayısı artar (M*V = 1 mol/L * 0.15 L = 0.15 mol). Yeni mol sayısı: 0.15 mol + 0.025 mol = 0.175 mol. Yeni molarite: mol/V= 0.175 mol / 0.2 L = 0.875 M olur.
Eğer bu işlemi gerçekleştirirsek, her iki kabın da hacmi ve molaritesi değişmiş olur. İlk kabın hacmi 75 mL olur, ve çözeltinin molaritesi aynı kalır çünkü çözeltinin maddesel bileşimi değişmez. Bu durumda, ikinci kabın hacmi 75 mL olur ve karışımın molaritesi, eklenen maddeden ve kabın orijinal maddesinden kaynaklanacak olan iki farklı molsal değerden dolayı belirsiz kalır. Bu işlem, sistemde bir dengesizlik yaratacaktır.
Bu analiz sonucuna göre, sadece I. işlem (1. kaba aynı sıcaklıkta hacmi 200 mililitre olacak şekilde saf su eklemek) gerilimi sıfır yapmak için uygulanabilir. Bu durumda, her iki çözeltinin molaritesi de 0.5 M olur. Diğer iki durumda, çözeltiler arasında bir denge sağlanmaz. Dolayısıyla, doğru cevap A) Yalnız I olmalıdır.
Molarite (M): Bir çözeltinin bir litresinde çözünmüş madde adedinin molar sayısını belirten ölçü birimidir.
Mol: Kimya’da madde miktarını ifade eden ölçü birimidir. Bir mol, bir maddenin atomlarının sayısı olarak Avogadro’nun sayısı kadar partikül içerir.
Gerilim (Voltaj): Elektrik enerjisinin taşınması için kullanılan potansiyel farkıdır. Pil veya herhangi bir enerji kaynağı tarafından sağlanır.
