9. Sınıf Kimya · Ünite 2
Gizemli Buharlar: Sıvıların Buharlaşma Hızı ve Buhar Basıncı
Sıvıların neden farklı hızlarda buharlaştığını keşfedecek, buhar basıncını etkileyen faktörleri inceleyerek bilimsel değişkenleri öğreneceğiz.
Kazanım KİM.9.2.9 · 40 dk okuma
Aynı Bardakta, Farklı Hızda!
Yazın elinize kolonya döktüğünüzde saniyeler içinde kuruyup uçtuğunu, ancak aynı miktardaki suyun dakikalarca elinizde kaldığını hiç fark ettiniz mi? İkisi de sıvı formda, ikisi de aynı ortam sıcaklığında bulunuyor. Peki, özdeş kaplarda bulunan aynı miktardaki farklı saf sıvı örneklerinin buharlaşma hızları neden birbirinden farklıdır?
Bu sorunun sihirli cevabı, sıvı moleküllerinin birbirine ne kadar sıkı tutunduğunda gizlidir. Moleküller arası çekim kuvveti zayıf olan sıvılar (kolonya içindeki alkol gibi) çok kolay buharlaşırken, suyu oluşturan moleküller birbirine sıkıca sarıldığı için sıvı fazdan ayrılıp gaza geçmeleri daha zor olur ve zaman alır.
Kapalı Bir Kutu Hayal Edelim: Denge Buhar Basıncı
Ağzı açık bir bardaktaki su zamanla tamamen buharlaşıp kaybolur. Peki suyu ağzı sıkıca kapalı cam bir şişeye koyarsak ne olur? Su molekülleri yine buharlaşır! Ancak bu kez dışarı kaçamazlar. Şişenin boşluğunda birikir, oradan oraya uçuşur ve kabın duvarlarına çarparak bir basınç oluştururlar. Bir süre sonra bu gaz moleküllerinin bir kısmı yorulup tekrar sıvıya döner, yani yoğuşur.
Buhar Basıncını Neler Etkiler? (Dedektiflik Zamanı)
Şimdi birer bilim insanı laboratuvarındaymışız gibi düşünelim. Bir sıvının buhar basıncını etkileyen faktörlerin neler olabileceğini bulmak için kendimize bazı sorular sormalıyız. Örneğin: 'Sıcaklığı artırırsam basınç değişir mi?', 'Su yerine aseton kullanırsam ne olur?'. Bu araştırmayı yaparken bilimsel süreci işletir ve değişkenleri belirleriz:
- Bağımsız Değişken: Deneyde bizim bilerek ve isteyerek değiştirdiğimiz faktördür (Örneğin test ettiğimiz sıvının cinsi).
- Bağımlı Değişken: Bizim yaptığımız değişikliğe bağlı olarak değişen sonuçtur (Örneğin ortaya çıkan buhar basıncı değeri).
- Kontrol Edilen (Sabit) Değişken: Deneyin adil olması için başından sonuna kadar sabit tuttuğumuz şartlardır (Örneğin ortam sıcaklığı, ölçüm yapılan dış basınç).
Verilerle Konuşalım: Kim Daha Uçucu?
Bilim insanları 25 Santigrat derece sıcaklıkta ve 1 atmosfer dış basınç altında bazı sıvıların denge buhar basınçlarını ölçmüşler. Hazır verilere bir göz atalım:
- Saf Su: Yaklaşık 24 mmHg
- Etil Alkol: Yaklaşık 59 mmHg
- Dietil Eter: Yaklaşık 537 mmHg
Verileri inceleyelim. Sıcaklık hepsinde aynı (kontrol değişkeni). Ancak sıvıların cinsleri farklı (bağımsız değişken). Sonuç olarak buhar basınçları birbirinden çok farklı (bağımlı değişken). Dietil eterin buhar basıncının sudan katbekat yüksek olmasının nedeni açıktır: Dietil eter molekülleri arasındaki çekim kuvveti, suyunkinden çok daha zayıftır. Moleküller birbirini tutamadığı için kolayca gaza geçerler. Bu tür, buhar basıncı yüksek olan sıvılara 'uçucu sıvı' deriz.
Gizemli Buharlar: Sıvıların Buharlaşma Hızı ve Buhar Basıncı: Alıştırma Soruları
1. Kapalı bir kapta buharlaşma hızının yoğuşma hızına eşit olduğu dinamik denge anında, buharın sıvı yüzeyine yaptığı basınca ne ad verilir?
- A) Açık hava basıncı
- B) Denge buhar basıncı
- C) Atmosfer basıncı
- D) Kaynama basıncı
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Denge buhar basıncı
Buharlaşma ve yoğuşma hızlarının eşitlendiği an dinamik denge anıdır. Bu andaki gaz basıncına denge buhar basıncı adı verilir.
2. Bir araştırmacı, 25 derece sıcaklıkta özdeş kaplara aynı miktarda saf su ve etil alkol koyarak bu sıvıların buhar basınçlarını ölçüyor. Bu bilimsel çalışmadaki 'bağımsız değişken' aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Deneyin yapıldığı sıcaklık
- B) Kapların hacmi ve şekli
- C) Kullanılan sıvının cinsi
- D) Ölçülen buhar basıncı değerleri
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Kullanılan sıvının cinsi
Araştırmacının deneyde etkisini görmek için bilerek değiştirdiği faktör, test ettiği maddenin türüdür. Bu nedenle bağımsız değişken sıvının cinsidir.
3. Aynı sıcaklıkta ölçülen buhar basınçları; X sıvısı için 40 mmHg, Y sıvısı için 120 mmHg, Z sıvısı için ise 20 mmHg olarak verilmiştir. Buna göre, sıvıların moleküller arası çekim kuvvetlerinin BÜYÜKTEN KÜÇÜĞE doğru sıralanışı hangi seçenekte verilmiştir?
- A) Y > X > Z
- B) Z > X > Y
- C) X > Z > Y
- D) Z > Y > X
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Z > X > Y
Bir sıvının moleküller arası çekim kuvveti ne kadar güçlüyse, moleküllerin buharlaşması o kadar zor olur ve buhar basıncı düşük çıkar. Buhar basıncı en düşük olan Z'nin çekim kuvveti en büyüktür (Z > X > Y).
4. Aşağıdaki işlemlerden hangisinin yapılması kapalı bir kaptaki saf suyun denge buhar basıncını ETKİLEMEZ?
- A) Suyun sıcaklığını artırmak
- B) Suyun bulunduğu kabın şeklini değiştirmek
- C) Suyun içine uçucu olmayan tuz katıp çözmek
- D) Su yerine aynı sıcaklıkta farklı bir sıvı kullanmak
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Suyun bulunduğu kabın şeklini değiştirmek
Denge buhar basıncı yalnızca sıcaklık, sıvının cinsi ve safsızlık (içinde madde çözme) ile değişir. Kabın şekli, hacmi veya madde miktarı buhar basıncını değiştirmez.
5. İki özdeş cam kaba aynı miktarda saf X sıvısı konuluyor. 1. kap 20 derece sıcaklıkta, 2. kap ise 40 derece sıcaklıkta bekletiliyor. Bu deney süreciyle ilgili olarak aşağıdaki ifadelerden hangisi YANLIŞTIR?
- A) Deneyin bağımsız değişkeni sıcaklıktır.
- B) 2. kaptaki sıvının buharlaşma hızı daha fazladır.
- C) Deneyin kontrol değişkeni sıvının cinsidir.
- D) 1. kaptaki sıvının denge buhar basıncı daha yüksektir.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 1. kaptaki sıvının denge buhar basıncı daha yüksektir.
Sıcaklık arttıkça moleküllerin kinetik enerjisi artar ve daha fazla molekül buhar fazına geçer. Bu nedenle 40 derecedeki 2. kabın denge buhar basıncı, 1. kaptan daha yüksek olmalıdır.