Moleküllerin bağ açıları, VSEPR (Değerlik Kabuğu Elektron Çifti İtmesi) teorisi ile belirlenir. Bu teoriye göre, merkezi atom etrafındaki elektron çiftleri (hem bağlayıcı hem de ortaklanmamış) birbirlerini en az itecek şekilde uzayda konumlanır. Elektron çiftlerinin sayısı ve türü (bağlayıcı veya ortaklanmamış) molekülün geometrisini ve dolayısıyla bağ açılarını etkiler.
- A) $CH_4$ (Metan)
- Merkezi atom karbondur (C).
- Karbon atomu 4 hidrojen atomuyla tekli bağ yapar. Karbon üzerinde ortaklanmamış elektron çifti yoktur.
- Merkezi atom etrafında 4 bağlayıcı elektron çifti bulunur (toplam 4 elektron bölgesi).
- Bu durum, molekülün elektron ve molekül geometrisinin düzgün dörtyüzlü (tetrahedral) olmasını sağlar.
- Düzgün dörtyüzlü geometriye sahip moleküllerde bağ açısı yaklaşık olarak $109.5^\circ$'dir.
- B) $NH_3$ (Amonyak)
- Merkezi atom azottur (N).
- Azot atomu 3 hidrojen atomuyla tekli bağ yapar ve azot üzerinde 1 ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- Merkezi atom etrafında 3 bağlayıcı elektron çifti ve 1 ortaklanmamış elektron çifti bulunur (toplam 4 elektron bölgesi).
- Elektron bölgeleri düzgün dörtyüzlü düzenlenirken, ortaklanmamış elektron çiftinin bağlayıcı elektron çiftlerine uyguladığı daha güçlü itme nedeniyle molekül geometrisi üçgen piramit (trigonal pyramidal) olur.
- Bu itme kuvveti, bağ açısını $109.5^\circ$'den daha küçülterek yaklaşık $107^\circ$'ye düşürür.
- C) $H_2O$ (Su)
- Merkezi atom oksijendir (O).
- Oksijen atomu 2 hidrojen atomuyla tekli bağ yapar ve oksijen üzerinde 2 ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- Merkezi atom etrafında 2 bağlayıcı elektron çifti ve 2 ortaklanmamış elektron çifti bulunur (toplam 4 elektron bölgesi).
- Elektron bölgeleri düzgün dörtyüzlü düzenlenirken, iki ortaklanmamış elektron çiftinin bağlayıcı elektron çiftlerine uyguladığı daha da güçlü itme nedeniyle molekül geometrisi açısal (bent) veya V-şekilli olur.
- Bu güçlü itme, bağ açısını $109.5^\circ$'den daha da küçülterek yaklaşık $104.5^\circ$'ye düşürür.
- D) $CCl_4$ (Karbon Tetraklorür)
- Merkezi atom karbondur (C).
- Karbon atomu 4 klor atomuyla tekli bağ yapar. Karbon üzerinde ortaklanmamış elektron çifti yoktur.
- Merkezi atom etrafında 4 bağlayıcı elektron çifti bulunur (toplam 4 elektron bölgesi).
- Bu durum, molekülün elektron ve molekül geometrisinin düzgün dörtyüzlü (tetrahedral) olmasını sağlar.
- Düzgün dörtyüzlü geometriye sahip moleküllerde bağ açısı yaklaşık olarak $109.5^\circ$'dir. (A seçeneği ile aynı geometri ve bağ açısı).
- E) $C_2H_4$ (Eten/Etilen)
- Bu molekül, iki karbon atomu arasında bir çift bağ ($C=C$) ve her karbon atomunun iki hidrojen atomuyla tekli bağ ($C-H$) yaptığı bir alken molekülüdür.
- Her bir karbon atomunu merkezi atom olarak düşündüğümüzde, bu karbon atomu 1 çift bağ (bir elektron bölgesi olarak sayılır) ve 2 tekli bağ (her biri bir elektron bölgesi olarak sayılır) ile çevrilidir. Her karbon atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çifti yoktur.
- Her bir merkezi karbon atomu etrafında toplam 3 elektron bölgesi bulunur.
- Bu durum, her bir karbon atomu etrafındaki molekül geometrisinin düzlem üçgen (trigonal planar) olmasını sağlar.
- Düzlem üçgen geometriye sahip moleküllerde bağ açısı yaklaşık olarak $120^\circ$'dir.
Yukarıdaki analizleri karşılaştırdığımızda:
- $CH_4$ ve $CCl_4$ moleküllerinin bağ açıları $109.5^\circ$'dir.
- $NH_3$ molekülünün bağ açısı yaklaşık $107^\circ$'dir.
- $H_2O$ molekülünün bağ açısı yaklaşık $104.5^\circ$'dir.
- Bu dört molekülün (A, B, C, D) merkezi atomları etrafında 4 elektron bölgesi bulunur ve bağ açıları $104.5^\circ$ ile $109.5^\circ$ arasında değişir.
- $C_2H_4$ molekülünde ise her bir merkezi karbon atomu etrafında 3 elektron bölgesi bulunur ve bağ açısı yaklaşık $120^\circ$'dir. Bu değer, diğer moleküllerin bağ açılarından belirgin şekilde farklıdır.
Cevap E seçeneğidir.
