Soru:
Etilen ($C_2H_4$) molekülü ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
(Karbon atomunun atom numarası $6$, Hidrojen atomunun atom numarası $1$ olarak kabul edilecektir.)
A) Karbon atomları $sp^2$ hibritleşmesi yapmıştır.
B) Molekülde toplam 5 tane sigma ($ \sigma $) ve 1 tane pi ($ \pi $) bağı bulunur.
C) Tüm $C-H$ bağları $sp^2-s$ örtüşmesiyle oluşur.
D) Pi bağı, hibritleşmeye katılmayan $p$ orbitallerinin yan yana (paralel) örtüşmesiyle oluşur.
E) Karbon atomları arasındaki ikili bağ, bir $sp^2-sp^2$ örtüşmesi ve iki $p-p$ örtüşmesiyle oluşur.
Doğru Cevap: E
✍️ Çözüm:Etilen ($C_2H_4$) molekülünün yapısı ve bağ oluşumları incelenmelidir.
1. Lewis Yapısı ve Hibritleşme: Etilen molekülünde iki karbon atomu arasında ikili bağ, her karbon atomu ile iki hidrojen atomu arasında ise tekli bağ bulunur. Her karbon atomu toplam üç tane atomla (bir karbon, iki hidrojen) bağ yaptığı ve bir tane ikili bağ içerdiği için, her bir karbon atomu $sp^2$ hibritleşmesi yapar. $sp^2$ hibritleşmesi yapan bir atomda bir $s$ orbitali ile iki $p$ orbitali birleşerek üç tane eş enerjili $sp^2$ hibrit orbitali oluşturur. Hibritleşmeye katılmayan bir tane $p$ orbitali kalır.
2. Sigma ($ \sigma $) Bağları: Sigma bağları, hibrit orbitallerin veya hibrit orbitaller ile atomik orbitallerin uç uca örtüşmesiyle oluşur.
- İki karbon atomu arasındaki ikili bağın bir bileşeni, her bir karbon atomunun birer $sp^2$ hibrit orbitalinin uç uca örtüşmesiyle oluşan $sp^2-sp^2$ sigma bağıdır.
- Her bir karbon atomu ile iki hidrojen atomu arasındaki tekli bağlar, karbonun $sp^2$ hibrit orbitalleri ile hidrojenin $s$ atomik orbitallerinin uç uca örtüşmesiyle oluşan $sp^2-s$ sigma bağlarıdır.
- Toplamda, $1$ tane $C-C$ sigma bağı ve $4$ tane $C-H$ sigma bağı olmak üzere molekülde toplam $1+4=5$ tane sigma bağı bulunur.
3. Pi ($ \pi $) Bağları: Pi bağları, hibritleşmeye katılmayan $p$ orbitallerinin yan yana (paralel) örtüşmesiyle oluşur.
- Etilen molekülünde, her bir karbon atomunda hibritleşmeye katılmayan birer tane $p$ orbitali bulunur. Bu iki $p$ orbitali birbirine paralel bir şekilde yan yana örtüşerek bir tane pi ($ \pi $) bağı oluşturur.
Şıkları değerlendirelim:
- A) Karbon atomları $sp^2$ hibritleşmesi yapmıştır. Doğru. Her karbon atomu üç bağ bölgesi içerir (bir $C=C$ ve iki $C-H$).
- B) Molekülde toplam 5 tane sigma ($ \sigma $) ve 1 tane pi ($ \pi $) bağı bulunur. Doğru. $1$ tane $C-C$ sigma, $4$ tane $C-H$ sigma ve $1$ tane $C-C$ pi bağı vardır.
- C) Tüm $C-H$ bağları $sp^2-s$ örtüşmesiyle oluşur. Doğru. Karbonun $sp^2$ hibrit orbitali ile hidrojenin $s$ orbitali örtüşür.
- D) Pi bağı, hibritleşmeye katılmayan $p$ orbitallerinin yan yana (paralel) örtüşmesiyle oluşur. Doğru. Pi bağlarının tanımı budur.
- E) Karbon atomları arasındaki ikili bağ, bir $sp^2-sp^2$ örtüşmesi ve iki $p-p$ örtüşmesiyle oluşur. Yanlış. Karbon atomları arasındaki ikili bağ, bir sigma bağı ve bir pi bağı içerir. Sigma bağı, bir $sp^2-sp^2$ örtüşmesiyle oluşur. Pi bağı ise, hibritleşmeye katılmayan $p$ orbitallerinin yan yana örtüşmesiyle oluşan bir tane $p-p$ örtüşmesidir, iki tane $p-p$ örtüşmesi değildir. İki $p-p$ örtüşmesi üçlü bağda (iki pi bağı) görülür.
Doğru cevap E şıkkıdır.
