Bir molekülün polar (kutuplu) veya apolar (kutupsuz) olmasını belirlemek için iki temel faktöre bakarız:
- Bağ Polarlığı: Atomlar arasındaki elektronegatiflik farkı ne kadar büyükse, o bağ o kadar polardır. Elektronegatiflik farkı sıfır veya çok küçükse bağ apolar veya çok az polardır.
- Molekül Geometrisi: Molekülün genel şekli (geometrisi) ve merkez atom üzerindeki ortaklanmamış elektron çiftleri, bağ dipol momentlerinin birbirini dengeleyip dengeleyemeyeceğini belirler. Bağlar polar olsa bile, molekül simetrik bir yapıya sahipse dipol momentleri birbirini iptal edebilir ve molekül apolar olabilir.
Verilen elektronegatiflik sırası: $H < C < N < O < F < Cl$. Şimdi her bir seçeneği inceleyelim:
- A) $HCl$:
- $H$ ve $Cl$ atomları arasında elektronegatiflik farkı oldukça büyüktür ($Cl$ daha elektronegatiftir). Bu nedenle $H-Cl$ bağı polardır.
- Molekül iki atomlu olduğu için doğrusal bir yapıya sahiptir. Tek bir polar bağ olduğu için bu bağın dipol momenti iptal olmaz.
- Sonuç olarak, $HCl$ polar bir moleküldür.
- B) $H_2O$:
- $O$ ve $H$ atomları arasında elektronegatiflik farkı büyüktür ($O$ daha elektronegatiftir). Bu nedenle $O-H$ bağları polardır.
- Merkez atom olan oksijenin üzerinde iki adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur. Bu elektron çiftleri ve iki adet $O-H$ bağı, moleküle açısal (kırık doğru) bir geometri kazandırır.
- Açısal geometri nedeniyle bağ dipol momentleri birbirini dengeleyemez.
- Sonuç olarak, $H_2O$ polar bir moleküldür.
- C) $NH_3$:
- $N$ ve $H$ atomları arasında elektronegatiflik farkı vardır ($N$ daha elektronegatiftir). Bu nedenle $N-H$ bağları polardır.
- Merkez atom olan azotun üzerinde bir adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur. Bu elektron çifti ve üç adet $N-H$ bağı, moleküle üçgen piramit (trigonal piramidal) bir geometri kazandırır.
- Üçgen piramit geometri ve ortaklanmamış elektron çifti nedeniyle bağ dipol momentleri birbirini dengeleyemez.
- Sonuç olarak, $NH_3$ polar bir moleküldür.
- D) $CH_4$:
- $C$ ve $H$ atomları arasında elektronegatiflik farkı çok küçüktür ($C$ hafifçe daha elektronegatiftir). Bu nedenle $C-H$ bağları çok az polar veya apolar kabul edilebilir. Ancak asıl belirleyici olan molekülün geometrisidir.
- Merkez atom olan karbonun üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz ve dört adet $C-H$ bağı vardır. Bu durum moleküle düzgün dörtyüzlü (tetrahedral) bir geometri kazandırır.
- Düzgün dörtyüzlü yapı çok simetrik bir yapıdır. Bu simetri nedeniyle, $C-H$ bağlarının küçük dipol momentleri birbirini mükemmel şekilde dengeleyerek toplam dipol momentini sıfır yapar.
- Sonuç olarak, $CH_4$ apolar bir moleküldür.
- E) $CO$:
- $O$ ve $C$ atomları arasında elektronegatiflik farkı büyüktür ($O$ daha elektronegatiftir). Bu nedenle $C \equiv O$ bağı polardır.
- Molekül iki atomlu olduğu için doğrusal bir yapıya sahiptir. Tek bir polar bağ olduğu için bu bağın dipol momenti iptal olmaz.
- Sonuç olarak, $CO$ polar bir moleküldür.
Yukarıdaki analizlere göre, $CH_4$ molekülü apolar bir yapıya sahiptir.
Cevap D seçeneğidir.
