Aşağıdaki moleküllerden hangisi apolar özellik gösterir?
($_1H$, $_6C$, $_7N$, $_8O$, $_9F$, $_{17}Cl$)
A) $H_2O$
B) $NH_3$
C) $CH_4$
D) $HCl$
E) $HF$
Moleküllerin polar veya apolar özellik göstermesi, hem molekül içindeki bağların polarlığına hem de molekülün genel geometrisine (şekline) bağlıdır. Bir molekülün apolar olması için iki temel koşuldan biri veya ikisi birden sağlanmalıdır:
- Bağ Polarlığı: Bağ oluşturan atomlar arasındaki elektronegatiflik farkı çok küçükse (genellikle $0.4$'ten az), bağ apolar kabul edilir.
- Molekül Geometrisi: Bağlar polar olsa bile, molekülün geometrisi simetrikse ve bağ dipol momentleri birbirini uzayda dengeleyerek net dipol momentini sıfır yapıyorsa, molekül apolar olur. Merkez atomda ortaklanmamış elektron çifti bulunmaması, genellikle simetrik bir yapıya işaret eder.
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) $H_2O$ (Su): Oksijen ($O$) merkez atomdur ve iki hidrojen ($H$) atomuyla bağ yapar. Oksijenin üzerinde iki çift ortaklanmamış elektron bulunur. O-H bağları, oksijenin elektronegatifliği hidrojenden yüksek olduğu için polardır. Molekülün geometrisi "kırık doğru" (açısal) şeklindedir ve merkez atomdaki ortaklanmamış elektron çiftleri nedeniyle simetrik değildir. Bu asimetri, bağ dipol momentlerinin birbirini dengelemesini engeller, bu yüzden $H_2O$ polar bir moleküldür.
- B) $NH_3$ (Amonyak): Azot ($N$) merkez atomdur ve üç hidrojen ($H$) atomuyla bağ yapar. Azotun üzerinde bir çift ortaklanmamış elektron bulunur. N-H bağları, azotun elektronegatifliği hidrojenden yüksek olduğu için polardır. Molekülün geometrisi "üçgen piramit" şeklindedir ve merkez atomdaki ortaklanmamış elektron çifti nedeniyle simetrik değildir. Bu asimetri, bağ dipol momentlerinin birbirini dengelemesini engeller, bu yüzden $NH_3$ polar bir moleküldür.
- C) $CH_4$ (Metan): Karbon ($C$) merkez atomdur ve dört hidrojen ($H$) atomuyla bağ yapar. Karbonun üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz. C-H bağları arasındaki elektronegatiflik farkı çok küçüktür (yaklaşık $0.35$), bu nedenle bu bağlar genellikle apolar veya çok az polar kabul edilir. Ancak daha önemlisi, molekülün geometrisi "düzgün dörtyüzlü" (tetrahedral) şeklindedir ve son derece simetriktir. Dört özdeş C-H bağının dipol momentleri uzayda birbirini tam olarak dengeleyerek net dipol momentini sıfır yapar. Bu nedenle $CH_4$ apolar bir moleküldür.
- D) $HCl$ (Hidroklorik asit): Bu iki atomlu bir moleküldür. Klorun ($Cl$) elektronegatifliği hidrojeninkinden ($H$) çok daha yüksektir, bu da H-Cl bağını oldukça polar yapar. İki atomlu moleküllerde bağ polar ise molekül de polardır. Bu yüzden $HCl$ polar bir moleküldür.
- E) $HF$ (Hidroflorik asit): Bu da iki atomlu bir moleküldür. Flor ($F$) periyodik tablodaki en elektronegatif elementtir ve hidrojeninkinden ($H$) çok daha yüksektir, bu da H-F bağını çok güçlü bir şekilde polar yapar. İki atomlu moleküllerde bağ polar ise molekül de polardır. Bu yüzden $HF$ polar bir moleküldür.
Yukarıdaki incelemeler sonucunda, $CH_4$ molekülünün hem bağ polarlığı açısından çok az polar olması hem de simetrik düzgün dörtyüzlü yapısı nedeniyle net dipol momentinin sıfır olması sebebiyle apolar özellik gösterdiği anlaşılmaktadır.
Cevap C seçeneğidir.
