Aşağıdaki moleküllerden hangisi apolardır? (Atom numaraları: $H: 1$, $C: 6$, $N: 7$, $O: 8$, $F: 9$, $S: 16$, $Cl: 17$)
A) $H_2O$
B) $NH_3$
C) $CH_4$
D) $HCl$
E) $SO_2$
Moleküllerin apolar olup olmadığını anlamak için iki temel faktöre bakarız: bağların polaritesi ve molekülün geometrisi. Bir molekülün apolar olabilmesi için ya hiç polar bağ içermemesi ya da polar bağlar içerse bile bu bağların oluşturduğu dipol momentlerin molekülün simetrik yapısı nedeniyle birbirini götürmesi gerekir. Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) $H_2O$ (Su):
- Oksijen atomu (merkez atom) iki hidrojen atomuyla bağ yapar ve iki çift ortaklanmamış elektronu bulunur.
- Bu durum, VSEPR (Değerlik Kabuğu Elektron Çifti İtme Kuramı) teorisine göre molekülün açısal (bent) bir geometriye sahip olmasına neden olur.
- Oksijen ve hidrojen arasındaki elektronegatiflik farkı (O: 3.44, H: 2.20) nedeniyle O-H bağları polardır.
- Açısal geometri ve merkez atomdaki ortaklanmamış elektron çiftleri nedeniyle bağ dipolleri birbirini götürmez. Bu nedenle $H_2O$ molekülü polardır.
- B) $NH_3$ (Amonyak):
- Azot atomu (merkez atom) üç hidrojen atomuyla bağ yapar ve bir çift ortaklanmamış elektronu bulunur.
- Bu durum, molekülün üçgen piramit (trigonal pyramidal) bir geometriye sahip olmasına neden olur.
- Azot ve hidrojen arasındaki elektronegatiflik farkı (N: 3.04, H: 2.20) nedeniyle N-H bağları polardır.
- Üçgen piramit geometri ve merkez atomdaki ortaklanmamış elektron çifti nedeniyle bağ dipolleri birbirini götürmez. Bu nedenle $NH_3$ molekülü polardır.
- C) $CH_4$ (Metan):
- Karbon atomu (merkez atom) dört hidrojen atomuyla bağ yapar ve ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz.
- Bu durum, molekülün düzgün dörtyüzlü (tetrahedral) bir geometriye sahip olmasına neden olur.
- Karbon ve hidrojen arasındaki elektronegatiflik farkı (C: 2.55, H: 2.20) çok azdır (0.35). Bu bağlar genellikle apolar kabul edilir veya çok zayıf polar bağlardır.
- En önemlisi, düzgün dörtyüzlü yapı son derece simetriktir ve merkez atomda ortaklanmamış elektron çifti yoktur. Bu simetrik yapı sayesinde, C-H bağları hafif polar olsa bile, bu bağların dipol momentleri birbirini tam olarak götürür. Bu nedenle $CH_4$ molekülü apolardır.
- D) $HCl$ (Hidrojen Klorür):
- Bu iki atomlu bir moleküldür ve doğrusal bir geometriye sahiptir.
- Hidrojen ve klor arasındaki elektronegatiflik farkı (Cl: 3.16, H: 2.20) oldukça fazladır. Bu nedenle H-Cl bağı polardır.
- Tek bir polar bağ içerdiği için molekülün genel dipol momenti de bu bağın dipol momentine eşittir. Bu nedenle $HCl$ molekülü polardır.
- E) $SO_2$ (Kükürt Dioksit):
- Kükürt atomu (merkez atom) iki oksijen atomuyla bağ yapar ve bir çift ortaklanmamış elektronu bulunur.
- Bu durum, molekülün açısal (bent) bir geometriye sahip olmasına neden olur.
- Kükürt ve oksijen arasındaki elektronegatiflik farkı (O: 3.44, S: 2.58) nedeniyle S-O bağları polardır.
- Açısal geometri ve merkez atomdaki ortaklanmamış elektron çifti nedeniyle bağ dipolleri birbirini götürmez. Bu nedenle $SO_2$ molekülü polardır.
Yukarıdaki analizlere göre, $CH_4$ molekülü apolardır.
Cevap C seçeneğidir.
