Aşağıdaki moleküllerden hangisinin Lewis nokta yapısı doğru gösterilmiştir? (Atomların değerlik elektron sayıları: $H:1$, $C:4$, $N:5$, $O:6$)
A) $H_2O$: $: \text{O} : \text{H} : \text{H}$
B) $CH_4$: $ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H} - \text{C} - \text{H} \\ | \\ \text{H} \end{array} $
C) $NH_3$: $ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H} - \ddot{\text{N}} - \text{H} \end{array} $
D) $CO_2$: $ \ddot{\text{O}} - \text{C} - \ddot{\text{O}} $
E) $N_2$: $: \ddot{\text{N}} - \ddot{\text{N}} :$
Merhaba sevgili öğrenciler!
Lewis nokta yapıları, moleküllerdeki atomlar arasındaki bağları ve ortaklanmamış elektron çiftlerini gösteren önemli bir kimyasal gösterimdir. Bir Lewis yapısının doğru olup olmadığını anlamak için belirli kuralları takip etmemiz gerekir:
- Moleküldeki tüm değerlik elektronlarının toplamını hesaplayın.
- Atomları, genellikle en az elektronegatif olanı merkeze alarak (hidrojen asla merkez atom olamaz) tekli bağlarla birbirine bağlayın.
- Kalan elektronları önce dıştaki atomların oktetini (hidrojen için dubletini) tamamlayacak şekilde ortaklanmamış elektron çiftleri olarak yerleştirin.
- Daha sonra merkez atomun oktetini tamamlayın. Eğer merkez atomun okteti tamamlanmazsa, dıştaki atomlardan ortaklanmamış elektron çiftlerini kullanarak çift veya üçlü bağlar oluşturun.
- Tüm atomların (hidrojen hariç) oktetini tamamladığından ve toplam elektron sayısının doğru olduğundan emin olun.
Şimdi her bir seçeneği bu kurallara göre inceleyelim:
- A) $H_2O$
- Toplam değerlik elektron sayısı: $2 \times H(1) + 1 \times O(6) = 2 + 6 = 8$ elektron.
- Doğru Lewis yapısı: Oksijen merkez atomdur. İki hidrojen atomu oksijene tekli bağlarla bağlanır ($2 \times 2 = 4$ elektron kullanılır). Kalan $8 - 4 = 4$ elektron, oksijen atomu üzerinde iki ortaklanmamış elektron çifti olarak yer alır. Böylece oksijenin okteti ($4 \text{ (bağ)} + 4 \text{ (ortaklanmamış)} = 8$) ve hidrojenlerin dubletleri ($2$) tamamlanır. Yapı: $H - \ddot{O} - H$ (Oksijen üzerinde iki çift elektron).
- Verilen yapı: $: \text{O} : \text{H} : \text{H}$. Bu yapıda hidrojenler arasında bağ gösterilmiş ve oksijenin okteti tamamlanmamıştır. Ayrıca toplam elektron sayısı da yanlıştır (sadece 6 elektron gösterilmiştir). Bu nedenle A seçeneği yanlıştır.
- B) $CH_4$
- Toplam değerlik elektron sayısı: $1 \times C(4) + 4 \times H(1) = 4 + 4 = 8$ elektron.
- Doğru Lewis yapısı: Karbon merkez atomdur. Dört hidrojen atomu karbona tekli bağlarla bağlanır ($4 \times 2 = 8$ elektron kullanılır). Hiç elektron kalmaz. Karbonun okteti ($4 \times 2 = 8$) ve hidrojenlerin dubletleri ($2$) tamamlanır. Ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz. Yapı: $ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H} - \text{C} - \text{H} \\ | \\ \text{H} \end{array} $.
- Verilen yapı: $ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H} - \text{C} - \text{H} \\ | \\ \text{H} \end{array} $. Bu yapı, $CH_4$ molekülünün doğru bir Lewis yapısı gösterimidir. Karbon atomu oktetini, hidrojen atomları ise dubletlerini tamamlamıştır ve ortaklanmamış elektron çifti bulunmamaktadır.
- C) $NH_3$
- Toplam değerlik elektron sayısı: $1 \times N(5) + 3 \times H(1) = 5 + 3 = 8$ elektron.
- Doğru Lewis yapısı: Azot merkez atomdur. Üç hidrojen atomu azota tekli bağlarla bağlanır ($3 \times 2 = 6$ elektron kullanılır). Kalan $8 - 6 = 2$ elektron, azot atomu üzerinde bir ortaklanmamış elektron çifti olarak yer alır. Böylece azotun okteti ($3 \times 2 \text{ (bağ)} + 2 \text{ (ortaklanmamış)} = 8$) ve hidrojenlerin dubletleri ($2$) tamamlanır. Yapı: $ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H} - \ddot{\text{N}} - \text{H} \end{array} $.
- Verilen yapı: $ \begin{array}{c} \text{H} \\ | \\ \text{H} - \ddot{\text{N}} - \text{H} \end{array} $. Bu yapı, $NH_3$ molekülünün doğru bir Lewis yapısı gösterimidir. Azot atomu oktetini, hidrojen atomları ise dubletlerini tamamlamıştır. Azot atomu üzerindeki ortaklanmamış elektron çifti de açıkça gösterilmiştir. Bu nedenle, verilen seçenekler arasında Lewis nokta yapısı doğru gösterilen molekül $NH_3$'tür.
- D) $CO_2$
- Toplam değerlik elektron sayısı: $1 \times C(4) + 2 \times O(6) = 4 + 12 = 16$ elektron.
- Doğru Lewis yapısı: Karbon merkez atomdur. İki oksijen atomu karbona bağlanır. Başlangıçta tekli bağlarla bağlanır ($2 \times 2 = 4$ elektron kullanılır). Kalan $16 - 4 = 12$ elektron, oksijen atomlarına (her birine 6) ortaklanmamış elektron çiftleri olarak dağıtılır. Bu durumda karbonun okteti tamamlanmaz (sadece 4 elektronu vardır). Karbonun oktetini tamamlamak için her bir oksijen atomundan birer ortaklanmamış elektron çifti karbona kaydırılarak iki adet çift bağ oluşturulur. Yapı: $\ddot{O}=C=\ddot{O}$.
- Verilen yapı: $ \ddot{\text{O}} - \text{C} - \ddot{\text{O}} $. Bu yapıda karbon atomunun okteti tamamlanmamıştır (sadece 4 elektronu vardır). Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
- E) $N_2$
- Toplam değerlik elektron sayısı: $2 \times N(5) = 10$ elektron.
- Doğru Lewis yapısı: İki azot atomu arasında bir bağ oluşturulur ($2$ elektron kullanılır). Kalan $10 - 2 = 8$ elektron, azot atomlarına dağıtılır. Her bir azot atomunun oktetini tamamlamak için üçlü bağ oluşturulması gerekir. Yapı: $: \text{N} \equiv \text{N} :$. (Her azot üzerinde bir ortaklanmamış elektron çifti ve üçlü bağ).
- Verilen yapı: $: \ddot{\text{N}} - \ddot{\text{N}} :$. Bu yapıda her azot atomunun sadece $2 \text{ (bağ)} + 4 \text{ (ortaklanmamış)} = 6$ elektronu vardır, yani oktetleri tamamlanmamıştır. Bu nedenle E seçeneği yanlıştır.
Yukarıdaki analizlere göre, A, D ve E seçeneklerindeki Lewis yapıları yanlıştır. B ve C seçeneklerindeki yapılar ise kurallara uygun olarak doğru çizilmiştir. Ancak, genellikle Lewis nokta yapısı sorularında, eğer ortaklanmamış elektron çiftleri varsa bunların açıkça gösterilmesi beklenir. C seçeneğinde azot üzerindeki ortaklanmamış elektron çifti doğru bir şekilde gösterilmiştir. Bu nedenle, en doğru ve eksiksiz gösterim C seçeneğidir.
Cevap C seçeneğidir.
