Aşağıdaki moleküllerden hangisi apolar özellik gösterir? (Atom numaraları: $H:1$, $C:6$, $N:7$, $O:8$, $F:9$, $Cl:17$, $S:16$)
A) $H_2S$
B) $NH_3$
C) $H_2O$
D) $CCl_4$
E) $HCl$
Bir molekülün apolar (kutupsuz) olup olmadığını belirlemek için iki ana faktöre bakmamız gerekir:
- Bağ Polarlığı: Atomlar arasındaki elektronegatiflik farkı ne kadar büyükse, bağ o kadar polar (kutuplu) olur. Elektronegatiflik, bir atomun bağ elektronlarını kendine çekme yeteneğidir.
- Molekül Geometrisi: Molekülün genel şekli (geometrisi), bağ dipollerinin birbirini iptal edip etmediğini belirler. Eğer molekül simetrik bir yapıya sahipse ve bağ dipolleri birbirini zıt yönlerde çekerek dengeliyorsa, molekül apolar olur. Eğer molekül asimetrikse veya merkez atomda ortaklanmamış elektron çiftleri varsa, bağ dipolleri birbirini iptal edemez ve molekül polar olur.
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) $H_2S$:
- Kükürt ($S$) atomu merkezdedir ve iki hidrojen ($H$) atomu ile bağ yapar.
- Kükürt atomunun iki adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- VSEPR teorisine göre, $AX_2E_2$ yapısına sahip olduğu için molekül geometrisi açısaldır.
- Kükürt, hidrojenden daha elektronegatiftir, bu nedenle $S-H$ bağları polardır.
- Açısal geometri ve ortaklanmamış elektron çiftleri nedeniyle bağ dipolleri birbirini iptal etmez. Bu nedenle $H_2S$ polar bir moleküldür.
- B) $NH_3$:
- Azot ($N$) atomu merkezdedir ve üç hidrojen ($H$) atomu ile bağ yapar.
- Azot atomunun bir adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- VSEPR teorisine göre, $AX_3E_1$ yapısına sahip olduğu için molekül geometrisi üçgen piramittir.
- Azot, hidrojenden daha elektronegatiftir, bu nedenle $N-H$ bağları polardır.
- Üçgen piramit geometri ve ortaklanmamış elektron çifti nedeniyle bağ dipolleri birbirini iptal etmez. Bu nedenle $NH_3$ polar bir moleküldür.
- C) $H_2O$:
- Oksijen ($O$) atomu merkezdedir ve iki hidrojen ($H$) atomu ile bağ yapar.
- Oksijen atomunun iki adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- VSEPR teorisine göre, $AX_2E_2$ yapısına sahip olduğu için molekül geometrisi açısaldır.
- Oksijen, hidrojenden daha elektronegatiftir, bu nedenle $O-H$ bağları polardır.
- Açısal geometri ve ortaklanmamış elektron çiftleri nedeniyle bağ dipolleri birbirini iptal etmez. Bu nedenle $H_2O$ polar bir moleküldür.
- D) $CCl_4$:
- Karbon ($C$) atomu merkezdedir ve dört klor ($Cl$) atomu ile bağ yapar.
- Karbon atomunun ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz.
- VSEPR teorisine göre, $AX_4$ yapısına sahip olduğu için molekül geometrisi düzgün dörtyüzlü (tetrahedral)dür.
- Klor, karbondan daha elektronegatiftir, bu nedenle $C-Cl$ bağları polardır.
- Ancak, düzgün dörtyüzlü geometri mükemmel bir simetriye sahiptir. Dört adet polar $C-Cl$ bağının dipol momentleri, uzayda birbirlerini zıt yönlerde ve eşit büyüklükte çekerek tamamen iptal ederler. Bu nedenle $CCl_4$ apolar bir moleküldür.
- E) $HCl$:
- Bu iki atomlu bir moleküldür.
- Klor, hidrojenden çok daha elektronegatiftir.
- Bu nedenle $H-Cl$ bağı oldukça polardır.
- Tek bir polar bağa sahip olduğu için molekülün kendisi de polardır.
Yukarıdaki analizlere göre, $CCl_4$ molekülü, polar bağlara sahip olmasına rağmen simetrik düzgün dörtyüzlü geometrisi sayesinde bağ dipollerinin birbirini iptal etmesi nedeniyle apolar özellik gösterir.
Cevap D seçeneğidir.
