9. Sınıf Kimya Ders Kitabı Cevapları – MEB Yayınları | Sayfa 206
Etkinlik-2.31: Yüzey Gerilimini Ne Etkiler?
Soru 1. Suyun bombe şekli sizce ne zaman bozulur?
Kısa ve Öz Cevap: Suyun bombe şekli, damla hacmi yüzey geriliminin taşıyabileceği sınırı aştığında bozulur. Bu durumda yerçekimi etkisi yüzey gerilimine baskın hâle gelir.
Detaylı ve Açıklayıcı Cevap: Suyun metal para üzerinde bombe şeklinde durabilmesi, su molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinden kaynaklanan yüzey gerilimi sayesinde mümkündür. Damla büyüdükçe suyun ağırlığı artar ve yerçekimi kuvveti yüzey gerilimini yenmeye başlar. Bu kritik noktadan sonra su yüzeyi daha fazla bombeli duramaz ve damla yayılır ya da taşar. Yani suyun bombe şekli, damla hacmi yüzey geriliminin dengeyi koruyamayacağı seviyeye ulaştığında bozulur.
9. Sınıf Kimya Ders Kitabı Cevapları – MEB Yayınları | Sayfa 207
Etkinlik-2.31: Yüzey Gerilimini Ne Etkiler? (Devam)
Metal para üzerinde dökülmeden duran damla sayısı; paranın yüzeyi, damlanın büyüklüğü ve sıvının yüzey gerilimine bağlıdır. Farklı sıvılarda şekil ve damla sayısı değişir; çünkü moleküller arası etkileşim (özellikle hidrojen bağı) ve yüzey gerilimi farklıdır.
Soru 2: Kaç damla su metal para üzerinde dökülmeden durmaktadır?
Cevap: Genellikle 20–40 damla su, metal para üzerinde dökülmeden durabilir. (Damlanın büyüklüğü, paranın temizliği/pürüzlülüğü ve sıcaklık bu sayıyı değiştirir.)
Soru 3: Metal paranın üzerine farklı sıvılar damlatıldığında oluşan şekil ve damla sayısı farkının nedenini açıklayınız.
Cevap: Farkın temel nedeni sıvıların yüzey gerilimlerinin farklı olmasıdır.
- Moleküller arası çekim kuvveti güçlü olan sıvılar (hidrojen bağı fazla olanlar) daha bombeli durur ve genellikle daha fazla damla birikebilir.
- Yüzey gerilimi düşük olan sıvılar ise daha çabuk yayılır ve daha az damla ile taşar.
Soru 4: Saf su yerine sabunlu su kullanılırsa paranın üzerinde duran sabunlu suyun damla sayısı saf suyunkinden fazla mı yoksa az mı olur? Neden?
Cevap: Az olur. Çünkü sabun, suyun yüzey gerilimini azaltır; bu yüzden damla daha çabuk yayılır ve daha erken taşar.
Soru 5: Yüzey gerilimini etkileyen üç faktör belirleyiniz. Bu faktörlere yönelik araştırılabilir sorular ve önermeler oluşturunuz.
Yüzey gerilimini etkileyen 3 faktör
1- Sıvının cinsi ve moleküller arası etkileşim gücü
2- Sıcaklık
3- Katkı maddeleri (sabun/deterjan, tuz vb.)
1. Araştırma sorusu
Sıcaklık arttıkça suyun yüzey gerilimi nasıl değişir?
1. Önerme: Sıcaklık arttıkça moleküllerin hareketi artar, moleküller arası çekim zayıflar ve yüzey gerilimi azalır.
2. Araştırma sorusu
Sabun (deterjan) eklemek suyun yüzey gerilimini nasıl etkiler?
2. Önerme: Sabun, su molekülleri arasındaki çekimi azaltır; bu nedenle yüzey gerilimi düşer ve damla daha kolay yayılır.
3. Araştırma sorusu
Farklı sıvıların (su–etil alkol–gliserin vb.) molekül yapısı yüzey gerilimini nasıl belirler?
3. Önerme: Hidrojen bağı gibi güçlü etkileşimleri fazla olan sıvıların yüzey gerilimi daha yüksektir; bu nedenle para üzerinde daha bombeli durur ve daha çok damla birikir.
9. Sınıf Kimya Ders Kitabı Cevapları – MEB Yayınları | Sayfa 208
Deney: Sıvı Cinsinin Yüzey Gerilimine Etkisi
Farklı sıvıların yüzey gerilimleri, metal para üzerinde tutabildikleri damla sayıları karşılaştırılarak belirlenir. Damla sayısı arttıkça yüzey gerilimi de artar.
Deneyin Adı: Sıvı Cinsinin Yüzey Gerilimine Etkisi
Deneyin Amacı: Farklı sıvıların yüzey gerilimlerini, damla sayma yöntemiyle karşılaştırmak.
Malzemeler
- Aynı büyüklükte madenî para (3 adet)
- Damlalık (3 adet)
- Su, etil alkol, etilen glikol, gliserin
- Cetvel
- Mercek
Değişkenler
- Bağımlı Değişken: Madenî para üzerindeki damla sayısı
- Bağımsız Değişken: Kullanılan sıvının türü
- Kontrol Değişkenleri: Para büyüklüğü, damlalık tipi, sıvı miktarı, ortam sıcaklığı
İşlem Basamakları
- Her madenî para üzerine seçilen sıvıdan damla damlatınız.
- Sıvı taşana kadar damlaları tek tek sayınız.
- Her sıvı için işlemi üç kez tekrarlayınız.
- Damla sayılarını gözlem tablosuna kaydediniz.
Gözlem Tablosu
| Sıvı | 1. Deneme | 2. Deneme | 3. Deneme | Ortalama |
|---|---|---|---|---|
| Su | 35 | 34 | 36 | 35 |
| Etil alkol | 22 | 21 | 23 | 22 |
| Etilen glikol | 28 | 27 | 29 | 28 |
| Gliserin | 32 | 33 | 31 | 32 |
Değerlendirme Cevapları
1. Bağımsız değişken değiştirildiğinde damlaların biçim ve boyutları nasıl değişti? Neden?
Kullanılan sıvı değiştikçe damlaların biçimi ve boyutu değişti. Bunun nedeni sıvıların moleküller arası etkileşim güçlerinin farklı olmasıdır.
2. Moleküller arası çekim kuvveti ile damla sayısı arasındaki ilişki nedir?
Çekim kuvveti yüksek olan sıvılar (su, gliserin) daha yüksek yüzey gerilimine sahiptir ve daha fazla damla tutar.
3. Ortalama damla sayılarına göre yüzey gerilimini karşılaştırınız.
Yüzey gerilimi sıralaması:
Su (35) > Gliserin (32) > Etilen glikol (28) > Etil alkol (22)
4. Kullandığınız yöntemi diğer gruplarla karşılaştırdığınızda sonuçlar benzer mi?
Evet. Yöntemler farklı olsa da elde edilen eğilimler benzerdir. Damla sayma yöntemi, yüzey gerilimini basit ve güvenilir biçimde karşılaştırır.
9. Sınıf Kimya Ders Kitabı Cevapları – MEB Yayınları | Sayfa 209
Deney: Sıcaklığın Sıvının Yüzey Gerilimine Etkisi
Sıcaklık arttıkça sıvıların yüzey gerilimi azalır ve metal para üzerinde tutulan damla sayısı düşer. Bu durum moleküller arası çekim kuvvetlerinin zayıflaması ile açıklanır.
Deneyin Adı: Sıcaklığın Sıvının Yüzey Gerilimine Etkisi
Deneyin Amacı: Sıcaklığın, farklı sıvıların yüzey gerilimi üzerindeki etkisini damla sayma yöntemiyle incelemek.
Malzemeler
- Aynı büyüklükte madenî para (2 adet)
- Damlalık (2 adet)
- Su ve etil alkol
- Isıtıcı
- Termometre
- Beherglas
NOT: Deney en az iki farklı sıvı ile yapılır.
Değişkenler
- Bağımlı Değişken: Madenî para üzerindeki damla sayısı
- Bağımsız Değişken: Sıcaklık
- Kontrol Değişkenleri: Para büyüklüğü, damlalık tipi, sıvı miktarı, ortam koşulları
İşlem Basamakları
- Su ve etil alkolü ayrı beherglasa koyup başlangıç sıcaklıklarını ölçünüz.
- Oda sıcaklığında damlalıkla paraya damlatıp damla sayısını kaydediniz.
- Sıvıları 40 °C ve 60 °C’ye ısıtıp her sıcaklıkta işlemi tekrarlayınız.
Gözlem Tablosu – 1. Sıvı (Su)
| Sıcaklık (°C) | 1. Deneme | 2. Deneme | 3. Deneme | Ortalama |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 35 | 39 | 36 | 35 |
| 40 | 30 | 29 | 31 | 30 |
| 60 | 25 | 24 | 26 | 25 |
Gözlem Tablosu – 2. Sıvı (Etil Alkol)
| Sıcaklık (°C) | 1. Deneme | 2. Deneme | 3. Deneme | Ortalama |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 22 | 21 | 23 | 22 |
| 40 | 18 | 17 | 19 | 18 |
| 60 | 15 | 14 | 16 | 15 |
Değerlendirme Cevapları
1. Bağımsız değişken (sıcaklık) değiştiğinde paranın yüzeyindeki şekiller nasıl değişti? Neden?
Sıcaklık arttıkça damlalar daha az bombeli olup daha geniş yayılmıştır. Bunun nedeni sıcaklığın artmasıyla moleküller arası etkileşimlerin zayıflaması ve yüzey geriliminin azalmasıdır.
2. Sıcaklık değişimi damla sayısını nasıl etkiledi? Moleküller arası etkileşimler temelinde açıklayınız.
Sıcaklık arttıkça damla sayısı azalmıştır. Çünkü moleküllerin kinetik enerjisi artar, çekim kuvvetleri zayıflar ve yüzey gerilimi düşer; bu da damlanın daha çabuk yayılıp taşmasına yol açar.
9. Sınıf Kimya Ders Kitabı Cevapları – MEB Yayınları | Sayfa 210
Deney: Çözünen Maddenin (Safsızlığın) Sıvının Yüzey Gerilimine Etkisi
Suda çözünen maddeler, suyun yüzey gerilimini azaltır ve metal para üzerinde tutulan damla sayısını düşürür. Çözünen maddenin türü arttıkça damlalar daha az bombeli olur.
Deneyin Adı: Çözünen Maddenin (Safsızlığın) Sıvının Yüzey Gerilimine Etkisi
Deneyin Amacı: Suda çözünen farklı maddelerin, sıvının yüzey gerilimine etkisini damla sayma yöntemiyle incelemek.
Malzemeler
- Saf su
- Tuz, şeker, sabun çözeltisi
- Aynı büyüklükte madenî para (4 adet)
- Damlalık
- Beherglas
Değişkenler
- Bağımlı Değişken: Madenî para üzerindeki damla sayısı
- Bağımsız Değişken: Suda çözünen maddenin türü
- Kontrol Değişkenleri: Su miktarı, ortam sıcaklığı, kullanılan damlalık, para büyüklüğü
İşlem Basamakları
- Saf suyu ve her çözünen maddeyi ayrı beherglaslarda hazırlayınız.
- Her çözeltiyi damlalıkla para üzerine damlatıp damla sayısını kaydediniz.
- Her madde için işlemi üç kez tekrarlayıp ortalamayı hesaplayınız.
Gözlem Tablosu
| Sıvı | 1. Deneme | 2. Deneme | 3. Deneme | Ortalama |
|---|---|---|---|---|
| Saf su | 35 | 34 | 36 | 35 |
| Madde 1 suda | 35 | 31 | 33 | 32 |
| Madde 2 suda | 35 | 29 | 31 | 30 |
| Madde 3 suda | 35 | 24 | 26 | 25 |
Değerlendirme Cevapları
1. Bağımsız değişken değiştirildiğinde paranın yüzeyindeki şekiller nasıl değişti? Neden?
Çözünen madde eklendikçe damlalar daha az bombeli ve daha yayvan hâle geldi. Bunun nedeni çözünen maddelerin su molekülleri arasındaki çekimi zayıflatması ve yüzey gerilimini azaltmasıdır.
2. Bağımsız değişkenin damla sayısına etkisini moleküller arası etkileşimler temelinde açıklayınız.
Çözünen madde arttıkça damla sayısı azaldı. Özellikle sabun gibi yüzey aktif maddeler, moleküller arası çekimi zayıflatır, yüzey gerilimini düşürür ve sıvının daha hızlı yayılmasına neden olur.
9. Sınıf Kimya Ders Kitabı Cevapları – MEB Yayınları | Sayfa 211
3. Yönerge: Deney Sonuçlarını Bilimsel Bilgiyle Karşılaştırma
Kısa ve Öz Cevap: Deney sonuçlarımız, tabloda verilen bilimsel bilgilerle uyumludur. Sıcaklık arttıkça yüzey gerilimi düşmüş, sabun yüzey gerilimini azaltmış, hidrojen bağı güçlü olan sıvılar daha yüksek yüzey gerilimi göstermiştir.
Detaylı Cevap (Karşılaştırma Tablosu Mantığında)
Faktör 1: Sıcaklık
Uyum Durumu: Uyumlu
Nedeni: Sıcaklık arttıkça moleküllerin hareketi artar, moleküller arası çekim zayıflar ve yüzey gerilimi azalır.
(Tablodaki değerlerde de 20 °C’den 50 °C’ye çıkınca su, etanol, etilen glikol ve gliserinde yüzey gerilimi düşmektedir.)
Faktör 2: Çözünen madde (Sabunlu su)
Uyum Durumu: Uyumlu
Nedeni: Sabun yüzey aktif maddedir; su molekülleri arasındaki çekimi azaltır ve yüzey gerilimini belirgin şekilde düşürür.
(Bilimsel tabloda sabunlu suyun yüzey gerilimi suya göre çok daha düşüktür.)
Faktör 3: Molekül yapısı (Etilen glikol – Gliserin gibi)
Uyum Durumu: Uyumlu
Nedeni: Molekül yapısında -OH grubu arttıkça hidrojen bağı artar; hidrojen bağları güçlendikçe yüzey gerilimi yükselir.
Bu yüzden genel olarak su ve gliserin gibi hidrojen bağı güçlü sıvılar, etanol gibi daha zayıf hidrojen bağı kuran sıvılardan daha yüksek yüzey gerilimi gösterir.