Aşağıdaki moleküllerden hangisinin Lewis yapısında merkez atomun etrafında ortaklanmamış elektron çifti BULUNMAZ?
(Atom numaraları: $H:1$, $C:6$, $N:7$, $O:8$, $F:9$)
A) $H_2O$
B) $NH_3$
C) $CH_4$
D) $HF$
E) $OF_2$
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, Lewis yapısını çizerek merkez atomun etrafında ortaklanmamış elektron çifti bulunmayan molekülü bulmamız isteniyor. Bir molekülün Lewis yapısını çizerken izleyeceğimiz adımlar şunlardır:
- Adım 1: Her atomun değerlik (valans) elektron sayısını belirleyin.
- Adım 2: Moleküldeki toplam değerlik elektron sayısını hesaplayın.
- Adım 3: Merkez atomu belirleyin (genellikle en az elektronegatif olan veya tek olan atom). Hidrojen atomu asla merkez atom olamaz.
- Adım 4: Merkez atomu diğer atomlara tek bağlarla bağlayın. Bu bağlar için kullanılan elektronları toplam değerlik elektron sayısından çıkarın.
- Adım 5: Kalan elektronları önce dıştaki (terminal) atomların oktetini (hidrojen için dubletini) tamamlayacak şekilde yerleştirin.
- Adım 6: Hala elektron kaldıysa, bunları merkez atomun üzerine ortaklanmamış elektron çiftleri olarak yerleştirin.
- Adım 7: Merkez atomun okteti tamamlanmadıysa, dıştaki atomlardan ortaklanmamış elektron çiftlerini kullanarak çoklu bağlar (çift veya üçlü bağlar) oluşturun.
Şimdi her bir seçeneği bu adımları izleyerek inceleyelim:
- A) $H_2O$ (Su)
- Değerlik elektronları: $H:1$, $O:6$.
- Toplam değerlik elektronu: $(2 \times 1) + 6 = 8$.
- Merkez atom: Oksijen (O).
- Oksijen atomunu iki hidrojen atomuna tek bağlarla bağlayalım: $H-O-H$. Bu, $2 \times 2 = 4$ elektron kullanır.
- Kalan elektronlar: $8 - 4 = 4$.
- Bu 4 elektronu merkez atom olan oksijenin üzerine ortaklanmamış elektron çiftleri olarak yerleştiririz. Oksijenin etrafında 2 bağdan gelen 4 elektron ve 2 ortaklanmamış elektron çiftinden gelen 4 elektron olmak üzere toplam 8 elektron bulunur (oktet tamamlanır).
- Merkez atom (O) üzerinde 2 ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- B) $NH_3$ (Amonyak)
- Değerlik elektronları: $H:1$, $N:5$.
- Toplam değerlik elektronu: $(3 \times 1) + 5 = 8$.
- Merkez atom: Azot (N).
- Azot atomunu üç hidrojen atomuna tek bağlarla bağlayalım: $H-N-H$ (bir H aşağıda). Bu, $3 \times 2 = 6$ elektron kullanır.
- Kalan elektronlar: $8 - 6 = 2$.
- Bu 2 elektronu merkez atom olan azotun üzerine ortaklanmamış elektron çifti olarak yerleştiririz. Azotun etrafında 3 bağdan gelen 6 elektron ve 1 ortaklanmamış elektron çiftinden gelen 2 elektron olmak üzere toplam 8 elektron bulunur (oktet tamamlanır).
- Merkez atom (N) üzerinde 1 ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- C) $CH_4$ (Metan)
- Değerlik elektronları: $H:1$, $C:4$.
- Toplam değerlik elektronu: $(4 \times 1) + 4 = 8$.
- Merkez atom: Karbon (C).
- Karbon atomunu dört hidrojen atomuna tek bağlarla bağlayalım: $H-C-H$ (diğer H'ler uygun pozisyonlarda). Bu, $4 \times 2 = 8$ elektron kullanır.
- Kalan elektronlar: $8 - 8 = 0$.
- Kalan elektron olmadığı için merkez atom olan karbonun üzerine ortaklanmamış elektron çifti yerleştirilemez. Karbonun etrafında 4 bağdan gelen 8 elektron bulunur (oktet tamamlanır).
- Merkez atom (C) üzerinde 0 ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- D) $HF$ (Hidrojen Florür)
- Değerlik elektronları: $H:1$, $F:7$.
- Toplam değerlik elektronu: $1 + 7 = 8$.
- Bu iki atomlu bir moleküldür. Genellikle hidrojen dışındaki atom "merkez" atom gibi değerlendirilir.
- Hidrojen ve flor atomlarını tek bağla bağlayalım: $H-F$. Bu, $1 \times 2 = 2$ elektron kullanır.
- Kalan elektronlar: $8 - 2 = 6$.
- Bu 6 elektronu flor atomunun üzerine ortaklanmamış elektron çiftleri olarak yerleştiririz. Florun etrafında 1 bağdan gelen 2 elektron ve 3 ortaklanmamış elektron çiftinden gelen 6 elektron olmak üzere toplam 8 elektron bulunur (oktet tamamlanır). Hidrojenin ise 2 elektronu vardır (dublet tamamlanır).
- Flor (F) atomu üzerinde 3 ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- E) $OF_2$ (Oksijen Diflorür)
- Değerlik elektronları: $O:6$, $F:7$.
- Toplam değerlik elektronu: $6 + (2 \times 7) = 6 + 14 = 20$.
- Merkez atom: Oksijen (O).
- Oksijen atomunu iki flor atomuna tek bağlarla bağlayalım: $F-O-F$. Bu, $2 \times 2 = 4$ elektron kullanır.
- Kalan elektronlar: $20 - 4 = 16$.
- Kalan 16 elektronu önce dıştaki atomların (florların) oktetini tamamlamak için kullanırız. Her flor atomunun 1 bağdan 2 elektronu var, oktet için 6 elektrona daha ihtiyacı var. İki flor için $2 \times 6 = 12$ elektron kullanılır.
- Kalan elektronlar: $16 - 12 = 4$.
- Bu 4 elektronu merkez atom olan oksijenin üzerine ortaklanmamış elektron çiftleri olarak yerleştiririz. Oksijenin etrafında 2 bağdan gelen 4 elektron ve 2 ortaklanmamış elektron çiftinden gelen 4 elektron olmak üzere toplam 8 elektron bulunur (oktet tamamlanır).
- Merkez atom (O) üzerinde 2 ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
Yukarıdaki analizlere göre, merkez atomun etrafında ortaklanmamış elektron çifti bulunmayan molekül $CH_4$'tür.
Cevap C seçeneğidir.
