Sevgili öğrenciler, bu soruda $Fe_3O_4$ bileşiğindeki demir (Fe) elementinin yükseltgenme basamağını bulmamız isteniyor. Yükseltgenme basamağı, bir atomun bir bileşikteki elektron alışverişi sonucunda sahip olduğu varsayımsal yüktür. Bu tür soruları çözerken izlememiz gereken adımlar oldukça basittir ve her zaman aynı mantıkla ilerleriz.
- Öncelikle, $Fe_3O_4$ nötr bir bileşik olduğu için, bileşikteki tüm atomların yükseltgenme basamaklarının toplamının sıfır olması gerektiğini unutmayalım. Bu, yükseltgenme basamağı hesaplamalarının temel kuralıdır.
- Bize oksijenin (O) yükseltgenme basamağının $-2$ olduğu bilgisi verilmiş. Bu, oksijenin çoğu bileşikte aldığı standart yükseltgenme basamağı değeridir.
- Demirin (Fe) yükseltgenme basamağını bilmediğimiz için ona bir değişken atayalım. Diyelim ki demirin yükseltgenme basamağı $x$ olsun.
- Şimdi bileşikteki her bir elementin toplam yükseltgenme basamağını hesaplayıp, bunların toplamını sıfıra eşitleyelim. Bileşikte 3 tane demir (Fe) atomu ve 4 tane oksijen (O) atomu bulunmaktadır.
Denklemimizi şu şekilde kurabiliriz:
$(\text{Demir atom sayısı} \times \text{Demirin yükseltgenme basamağı}) + (\text{Oksijen atom sayısı} \times \text{Oksijenin yükseltgenme basamağı}) = 0$
Değişkenlerimizi ve verilen değeri yerine koyarsak:
$3x + 4(-2) = 0$
- Şimdi bu denklemi $x$ için adım adım çözelim:
Önce çarpma işlemini yapalım:
$3x - 8 = 0$
$-8$'i denklemin diğer tarafına atarsak işareti değişir ve pozitif olur:
$3x = 8$
Her iki tarafı 3'e bölersek $x$'i buluruz:
$x = \frac{8}{3}$
- Böylece, $Fe_3O_4$ bileşiğinde demir (Fe) elementinin yükseltgenme basamağının $\frac{8}{3}$ olduğunu bulmuş oluruz. Bu kesirli değer sizi şaşırtmasın; $Fe_3O_4$ aslında $FeO$ (demirin yükseltgenme basamağı +2) ve $Fe_2O_3$ (demirin yükseltgenme basamağı +3) bileşiklerinin bir karışımıdır (bir "karışık oksit"tir). Bu nedenle, ortalama yükseltgenme basamağı kesirli çıkabilir.
Cevap B seçeneğidir.
