Aşağıdaki moleküllerden hangisinin Lewis yapısında merkez atomun üzerinde 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) $OF_2$
E) $HF$
Bir molekülün Lewis yapısında merkez atomun üzerinde ortaklanmamış elektron çifti olup olmadığını belirlemek için, her bir molekül için adım adım Lewis yapısını çizmemiz gerekir. Bu süreçte, atomların değerlik elektron sayılarını ve oktet kuralını (hidrojen için dublet kuralı) göz önünde bulundururuz.
- A) $H_2O$ (Su)
- Toplam değerlik elektron sayısı: $2 \times H(1) + 1 \times O(6) = 2 + 6 = 8$ elektron.
- Merkez atom oksijendir (O). Oksijen atomu iki hidrojen atomuna tekli bağlarla bağlanır. Bu, $2 \times 2 = 4$ elektron kullanır.
- Geriye kalan elektron sayısı: $8 - 4 = 4$ elektron.
- Bu 4 elektron, merkez atom olan oksijenin üzerine iki çift ortaklanmamış elektron olarak yerleşir.
- Sonuç: Merkez atom olan oksijenin üzerinde 2 adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- B) $NH_3$ (Amonyak)
- Toplam değerlik elektron sayısı: $1 \times N(5) + 3 \times H(1) = 5 + 3 = 8$ elektron.
- Merkez atom azottur (N). Azot atomu üç hidrojen atomuna tekli bağlarla bağlanır. Bu, $3 \times 2 = 6$ elektron kullanır.
- Geriye kalan elektron sayısı: $8 - 6 = 2$ elektron.
- Bu 2 elektron, merkez atom olan azotun üzerine bir çift ortaklanmamış elektron olarak yerleşir.
- Sonuç: Merkez atom olan azotun üzerinde 1 adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- C) $CH_4$ (Metan)
- Toplam değerlik elektron sayısı: $1 \times C(4) + 4 \times H(1) = 4 + 4 = 8$ elektron.
- Merkez atom karbondur (C). Karbon atomu dört hidrojen atomuna tekli bağlarla bağlanır. Bu, $4 \times 2 = 8$ elektron kullanır.
- Geriye kalan elektron sayısı: $8 - 8 = 0$ elektron.
- Tüm değerlik elektronları bağ oluşumunda kullanıldığı için, merkez atom olan karbonun üzerinde ortaklanmamış elektron çifti kalmaz.
- Sonuç: Merkez atom olan karbonun üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz.
- D) $OF_2$ (Oksijen Diflorür)
- Toplam değerlik elektron sayısı: $1 \times O(6) + 2 \times F(7) = 6 + 14 = 20$ elektron.
- Merkez atom oksijendir (O). Oksijen atomu iki flor atomuna tekli bağlarla bağlanır. Bu, $2 \times 2 = 4$ elektron kullanır.
- Geriye kalan elektron sayısı: $20 - 4 = 16$ elektron.
- Önce terminal atomların (flor) oktetleri tamamlanır. Her bir flor atomu için 3 ortaklanmamış elektron çifti ($3 \times 2 = 6$ elektron) gereklidir. İki flor atomu için $2 \times 6 = 12$ elektron kullanılır.
- Geriye kalan elektron sayısı: $16 - 12 = 4$ elektron.
- Bu 4 elektron, merkez atom olan oksijenin üzerine iki çift ortaklanmamış elektron olarak yerleşir.
- Sonuç: Merkez atom olan oksijenin üzerinde 2 adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- E) $HF$ (Hidrojen Florür)
- Toplam değerlik elektron sayısı: $1 \times H(1) + 1 \times F(7) = 1 + 7 = 8$ elektron.
- Bu molekül iki atomlu olduğu için "merkez atom" kavramı tam olarak geçerli değildir. Ancak, flor atomu daha elektronegatiftir ve elektronları kendine daha çok çeker. Hidrojen ve flor arasında tekli bağ oluşur. Bu, $1 \times 2 = 2$ elektron kullanır.
- Geriye kalan elektron sayısı: $8 - 2 = 6$ elektron.
- Hidrojenin dubleti tamamlandığı için, bu 6 elektron flor atomunun üzerine üç çift ortaklanmamış elektron olarak yerleşir.
- Sonuç: Flor atomunun üzerinde 3 adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
Yukarıdaki analizlere göre, sadece $CH_4$ molekülünün merkez atomu olan karbonun üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmamaktadır.
Cevap C seçeneğidir.
