Genel Kimya #07 | Sıvılar ve Katılar: Buhar Basıncı, Faz Diyagramı ve Moleküller Arası Kuvvetler

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Sınavda şöyle gelir: buz neden suyun üstünde yüzer? Doğru cevap: buzda her su molekülü komşularına hidrojen bağıyla bağlanır ve açık, boşluklu bir kafes kurar; aynı kütle daha büyük hacim kaplar, buz sıvı sudan az yoğundur. Katıyı hep daha yoğun sanan buzun batacağını söyler. Genel Kimya serisinin bu dersinde faz geçişlerini, buhar basıncını ve kaynama noktasını, ısıtma eğrisini, Clausius–Clapeyron denklemini ve suyun faz diyagramını kuruyor; dipol–dipol, London ve hidrojen bağı kuvvetleriyle kaynama noktalarını açıklıyoruz. Bu derste: - Faz geçişleri: erime, donma, buharlaşma, yoğuşma, süblimleşme ve kırağılaşma - Buhar basıncı: buharlaşma ve yoğuşma hızları eşitlenir, dinamik denge; sıcaklıkla artar - Kaynama noktası: buhar basıncı dış basınca eşit; 0.83 atm'de su 95 °C'de kaynar, düdüklü tencerede daha sıcak - Isıtma eğrisi: eğimli parçada q = m·c·ΔT, düzlükte q = n·ΔH; suda ΔH_erime 6.01, ΔH_buh 40.7 kJ/mol - Clausius–Clapeyron: ln(P₂/P₁) = (ΔH_buh/R)(1/T₁ − 1/T₂); sıcaklık kelvin, ΔH joule - Suyun faz diyagramı: üçlü nokta 0.01 °C ve 0.00603 atm, kritik nokta 374 °C ve 218 atm, sola yatık erime çizgisi - Yüzey gerilimi ve viskozite: çekim güçlendikçe ikisi de büyür - Moleküller arası kuvvetler: dipol–dipol, London (kütle ve şekil), hidrojen bağı (H, F/O/N'ye bağlı); dört katı türü - Klasik yanlışlar: kaynayan su H₂ ve O₂'ye ayrışmaz; her H içeren molekülde H bağı yok; düzlükte m·c·ΔT kullanılmaz - Soru 1 (a–c): 36.0 g buz 2.00 mol; buzu ısıtmak 752.4 J = 0.75 kJ; eritmek 2.00 × 6.01 = 12.02 kJ - Soru 1 (d–f): suyu ısıtmak 15 048 J = 15.05 kJ; buharlaştırmak 81.40 kJ; toplam 109.2 kJ - Soru 1 (g): toplamın dörtte üçü buharlaşma; kütleyi mol yerine koymak 1465 kJ verir (18 kat) - Soru 2: düdüklü tencerede su 120 °C'de kaynıyor; ΔH/R ≈ 4898 K, üs 0.668, P₂ = 1482 mmHg = 1.95 atm ≈ 198 kPa Bölümler: 0:00 Giriş ve Sınav Sorusu 0:37 Kaynak Kitap ve Seri Haritası 0:56 Faz Geçişleri 1:17 Buhar Basıncı ve Dinamik Denge 1:44 Kaynama ve Erime Noktası 2:11 Isıtma Eğrisi ve Faz Değişimi Isıları 2:46 Clausius–Clapeyron Denklemi 3:11 Suyun Faz Diyagramı 3:40 Yüzey Gerilimi ve Viskozite 3:59 Dipol–Dipol ve London Kuvvetleri 4:33 Hidrojen Bağı ve Kaynama Noktaları 5:09 Dört Katı Türü 5:39 Üç Klasik Tuzak 6:06 Soru 1: Buzdan Buhara Isıtma Eğrisi 6:47 Soru 1 (a): Mol Sayısı 7:15 Soru 1 (b): Buzu Isıtmak 7:45 Soru 1 (c): Eritmek 8:14 Soru 1 (d): Suyu Isıtmak 8:51 Soru 1 (e): Buharlaştırmak 9:17 Soru 1 (f): Toplam Isı 9:47 Soru 1 (g): Sağlama ve En Sık Hata 10:20 Soru 2: Düdüklü Tencerede Basınç 11:00 Soru 2 (a): Kelvin ve Joule 11:26 Soru 2 (b): Ortak Payda ve ΔH/R 12:00 Soru 2 (c): Üs ve Buhar Basıncı 12:33 Soru 2 (d): atm, kPa, Sağlama ve Hata 13:09 Bu Derste Öğrendiklerimiz 13:30 Akılda Kalan Kural ve Sıradaki Ders Sıradaki derste çözeltiler: derişim birimleri ve koligatif özellikler. Kaynak: Darrell D. Ebbing, Steven D. Gammon, General Chemistry, 11. baskı (Cengage, 2017), Bölüm 11 (§11.1–11.6) (konu sırası, tanım ve problem tipi). Birimler SI; ısı J ve kJ, sıcaklık °C ve K, basınç mmHg, atm ve kPa. Örnekler özgündür. Genel Kimya serisinin 7. dersi. Ön koşul: mol kavramı, stokiyometri, gazlar, termokimya, atomun elektron yapısı ve kimyasal bağlar.