12. sınıf kimya 2. dönem 1. yazılı 3. Senaryo Test 1

Etin ($C_2H_2$) molekülündeki karbon atomları arasındaki üçlü bağın oluşumu ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
($C$: $2A$, $H$: $1A$)

A) Üç adet $sp$ hibrit orbitalinin örtüşmesiyle oluşur.

B) Bir adet $sp-sp$ sigma bağı ve iki adet $p-p$ pi bağı içerir.

C) Bir adet $sp^2-sp^2$ sigma bağı ve iki adet $p-p$ pi bağı içerir.

D) Bir adet $s-s$ sigma bağı ve iki adet $p-p$ pi bağı içerir.

E) Üç adet pi bağından oluşur.

• Merhaba sevgili öğrenciler! Etin ($C_2H_2$) molekülündeki karbon atomları arasındaki üçlü bağın yapısını anlamak, organik kimyanın temel taşlarından biridir. Gelin, bu soruyu adım adım inceleyelim.
• Öncelikle, etin molekülünün Lewis yapısını çizerek başlayalım. Karbon ($C$) atomu $4$ değerlik elektronuna, hidrojen ($H$) atomu ise $1$ değerlik elektronuna sahiptir. Toplam değerlik elektron sayısı $2 \times 4 (C) + 2 \times 1 (H) = 10$ olur.
• Molekülün iskelet yapısı $H-C-C-H$ şeklindedir. Bu tekli bağlar için $3 \times 2 = 6$ elektron kullanılır. Geriye $10 - 6 = 4$ elektron kalır.
• Kalan $4$ elektronu karbon atomlarının oktetini tamamlamak için kullanırız. Her bir karbon atomu şu anda $2$ bağ elektronuna sahiptir (hidrojenle ve diğer karbonla). Oktetini tamamlamak için her bir karbonun $6$ elektrona daha ihtiyacı vardır. Bu durumda, karbon atomları arasında bir üçlü bağ oluşturulması gerekir.
• Etin molekülünün Lewis yapısı şu şekildedir: $H-C \equiv C-H$. Bu yapıda her bir karbon atomu $1$ hidrojen atomuyla ve $1$ diğer karbon atomuyla bağ yapmıştır. Her karbonun etrafında $4$ bağ (toplam $8$ elektron) bulunur ve oktet kuralına uyar.
• Şimdi, karbon atomlarının hibritleşme durumunu belirleyelim. Bir atomun hibritleşme durumu, ona bağlı atom sayısı ve üzerindeki ortaklanmamış elektron çifti sayısının toplamı (sterik sayı) ile belirlenir. Etin molekülündeki her bir karbon atomu, $2$ atoma bağlıdır (bir $H$ ve bir $C$) ve üzerinde ortaklanmamış elektron çifti yoktur. Bu durumda sterik sayı $2+0=2$'dir.
• Sterik sayısı $2$ olan bir atom $sp$ hibritleşmesi yapar. Dolayısıyla, etin molekülündeki her iki karbon atomu da $sp$ hibritleşmesi yapmıştır.
• Üçlü bağın oluşumunu inceleyelim: Bir üçlü bağ, daima bir adet sigma ($\sigma$) bağı ve iki adet pi ($\pi$) bağından oluşur.
• Sigma ($\sigma$) bağı: Bu bağ, hibrit orbitallerin uç uca örtüşmesiyle oluşur. Etin molekülünde, iki karbon atomu da $sp$ hibritleşmesi yaptığı için, karbon atomları arasındaki sigma bağı, bir karbonun $sp$ hibrit orbitali ile diğer karbonun $sp$ hibrit orbitalinin örtüşmesiyle oluşur. Yani bu bir $sp-sp$ sigma bağıdır.
• Pi ($\pi$) bağları: Bu bağlar, hibritleşmeye katılmayan $p$ orbitallerinin yan yana (paralel) örtüşmesiyle oluşur. Her bir $sp$ hibritleşmiş karbon atomunun iki adet hibritleşmemiş $p$ orbitali (örneğin $p_y$ ve $p_z$) bulunur. Bu iki $p$ orbitali, diğer karbon atomundaki karşılıklı iki $p$ orbitali ile yan yana örtüşerek iki adet $p-p$ pi bağı oluşturur.
• Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
• A) Üç adet $sp$ hibrit orbitalinin örtüşmesiyle oluşur. Bu yanlıştır. Üçlü bağda sadece bir sigma bağı bulunur ve bu $sp-sp$ örtüşmesiyle oluşur. Pi bağları $p$ orbitallerinden oluşur.
• B) Bir adet $sp-sp$ sigma bağı ve iki adet $p-p$ pi bağı içerir. Bu ifade, yukarıda yaptığımız analizle tamamen uyumludur. Karbonlar arası sigma bağı $sp-sp$ örtüşmesiyle, iki pi bağı ise hibritleşmemiş $p$ orbitallerinin yan yana örtüşmesiyle oluşur.
• C) Bir adet $sp^2-sp^2$ sigma bağı ve iki adet $p-p$ pi bağı içerir. Bu yanlıştır. Etin molekülündeki karbon atomları $sp$ hibritleşmesi yapar, $sp^2$ değil. $sp^2$ hibritleşmesi genellikle çift bağ içeren moleküllerde görülür.
• D) Bir adet $s-s$ sigma bağı ve iki adet $p-p$ pi bağı içerir. Bu yanlıştır. Karbon atomları hibritleştiği için sigma bağı $s$ orbitallerinin örtüşmesiyle oluşmaz.
• E) Üç adet pi bağından oluşur. Bu yanlıştır. Bir üçlü bağ her zaman bir sigma ve iki pi bağından oluşur. Üç pi bağı bir arada bulunmaz.

Cevap B seçeneğidir.