Laboratuvarda etanol ve gliserin bulunan iki ayrı deney tüpüne sodyum metali atılıyor. Gözlemlenen tepkimeler karşılaştırıldığında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Her iki tepkimede de eşit miktarda hidrojen gazı açığa çıkar
B) Gliserin daha yavaş tepkime verir çünkü viskozitesi yüksektir
C) Etanol daha hızlı tepkime verir çünkü molekül kütlesi daha küçüktür
D) Gliserin daha hızlı tepkime verir çünkü daha fazla hidroksil grubu içerir
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, sodyum metalinin etanol ve gliserin ile tepkimelerini karşılaştırmamız isteniyor. Sodyum metali, alkollerdeki hidroksil ($ -OH $) grubundaki hidrojeni yer değiştirerek tepkimeye girer ve hidrojen gazı ($ H_2 $) açığa çıkarır. Tepkimenin hızı ve açığa çıkan hidrojen gazı miktarı, moleküldeki hidroksil grubu sayısına bağlıdır.
- Etanol ($ CH_3CH_2OH $): Etanol, yapısında bir adet hidroksil ($ -OH $) grubu bulunduran bir monoalkoldür. Sodyum ile tepkimesi şu şekildedir:
$2CH_3CH_2OH + 2Na \rightarrow 2CH_3CH_2ONa + H_2(g)$
Bir mol etanol, yarım mol hidrojen gazı ($ H_2 $) üretir.
- Gliserin ($ CH_2(OH)CH(OH)CH_2(OH) $): Gliserin (gliserol), yapısında üç adet hidroksil ($ -OH $) grubu bulunduran bir trialkoldür (polialkol). Her bir hidroksil grubu sodyum ile tepkimeye girebilir. Sodyum ile tepkimesi şu şekildedir:
$CH_2(OH)CH(OH)CH_2(OH) + 3Na \rightarrow CH_2(ONa)CH(ONa)CH_2(ONa) + rac{3}{2}H_2(g)$
Bir mol gliserin, bir buçuk mol hidrojen gazı ($ H_2 $) üretir.
Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Her iki tepkimede de eşit miktarda hidrojen gazı açığa çıkar: Bu ifade yanlıştır. Yukarıdaki tepkime denklemlerinden de görüldüğü gibi, eşit mollerde etanol ve gliserin alındığında, gliserin etanolden üç kat daha fazla hidrojen gazı ($ H_2 $) açığa çıkarır çünkü üç adet reaktif $ -OH $ grubu içerir.
- B) Gliserin daha yavaş tepkime verir çünkü viskozitesi yüksektir: Gliserinin viskozitesi (akışkanlığa karşı direnci) etanolden daha yüksektir. Yüksek viskozite, moleküllerin hareketini ve dolayısıyla tepkimeye girmesini bir miktar yavaşlatabilir. Ancak, kimyasal reaktivite açısından, gliserinin daha fazla reaktif $ -OH $ grubuna sahip olması, viskozite etkisini genellikle baskılar ve tepkimeyi hızlandırır. Bu nedenle bu ifade doğru değildir.
- C) Etanol daha hızlı tepkime verir çünkü molekül kütlesi daha küçüktür: Etanolün molekül kütlesi ($ 46.07 \text{ g/mol} $) gliserininkinden ($ 92.09 \text{ g/mol} $) daha küçüktür. Daha küçük molekül kütlesi, genellikle daha hızlı difüzyon (yayılma) anlamına gelir. Ancak, tepkime hızı üzerinde en belirleyici faktör, moleküldeki reaktif grup sayısıdır. Etanolün sadece bir $ -OH $ grubu varken, gliserinin üç $ -OH $ grubu vardır. Bu nedenle etanol daha hızlı tepkime vermez.
- D) Gliserin daha hızlı tepkime verir çünkü daha fazla hidroksil grubu içerir: Bu ifade doğrudur. Gliserin molekülü, etanol molekülüne göre üç kat daha fazla hidroksil ($ -OH $) grubu içerir. Her bir hidroksil grubu sodyum ile tepkimeye girebilen bir reaktif bölgedir. Dolayısıyla, gliserin molekül başına daha fazla reaktif bölgeye sahip olduğu için sodyum ile daha hızlı ve daha şiddetli tepkime verir, aynı zamanda daha fazla hidrojen gazı açığa çıkarır.
Cevap D seçeneğidir.
