Moleküllerin geometrisi ve merkez atomun üzerindeki elektron dağılımı, molekülün polar ya da apolar olmasını belirler.
Buna göre, aşağıda verilen moleküllerden hangisi apolar bir yapıya sahiptir?
($_{1}H$, $_{6}C$, $_{7}N$, $_{8}O$, $_{16}S$)
A) $H_{2}O$
B) $NH_{3}$
C) $CO_{2}$
D) $H_{2}S$
E) $HCl$
Moleküllerin polar (kutuplu) ya da apolar (kutupsuz) olması, molekülün geometrisine ve bağların polaritesine bağlıdır. Bir molekülün apolar olabilmesi için genellikle iki temel koşuldan birini sağlaması gerekir:
- Molekülün merkez atomunda ortaklanmamış (yalın) elektron çifti bulunmaması ve tüm bağların aynı atomlarla yapılmış olması durumunda, molekül simetrik bir yapıya sahipse bağ dipol momentleri birbirini götürür ve molekül apolar olur.
- Molekülün merkez atomunda ortaklanmamış elektron çifti bulunsa bile, molekülün geometrisi nedeniyle bağ dipol momentleri ve yalın elektron çiftlerinin etkisi simetrik olarak dağılırsa (çok nadir durumlar) molekül apolar olabilir. Ancak genellikle merkez atomda yalın elektron çifti olan moleküller polar yapıdadır.
Şimdi verilen seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) $H_{2}O$ (Su):
- Merkez atom oksijendir ($O$). Oksijenin değerlik elektron sayısı 6'dır.
- Lewis yapısında oksijen, iki hidrojen atomuyla birer kovalent bağ yapar ve üzerinde 2 çift ortaklanmamış elektron (yalın çift) kalır.
- Merkez atomda 2 yalın elektron çifti olduğu için molekülün geometrisi bükülmüş (açısal) yapıdadır.
- $O-H$ bağları polar olmasına rağmen, molekülün bükülmüş yapısı ve yalın elektron çiftlerinin etkisi nedeniyle bağ dipol momentleri birbirini götürmez.
- Bu nedenle $H_{2}O$ molekülü polardır.
- B) $NH_{3}$ (Amonyak):
- Merkez atom azottur ($N$). Azotun değerlik elektron sayısı 5'tir.
- Lewis yapısında azot, üç hidrojen atomuyla birer kovalent bağ yapar ve üzerinde 1 çift ortaklanmamış elektron (yalın çift) kalır.
- Merkez atomda 1 yalın elektron çifti olduğu için molekülün geometrisi üçgen piramit şeklindedir.
- $N-H$ bağları polar olmasına rağmen, molekülün üçgen piramit yapısı ve yalın elektron çiftinin etkisi nedeniyle bağ dipol momentleri birbirini götürmez.
- Bu nedenle $NH_{3}$ molekülü polardır.
- C) $CO_{2}$ (Karbondioksit):
- Merkez atom karbondur ($C$). Karbonun değerlik elektron sayısı 4'tür.
- Lewis yapısında karbon, iki oksijen atomuyla ikişer kovalent bağ (çift bağ) yapar ve üzerinde ortaklanmamış elektron çifti kalmaz.
- Merkez atomda yalın elektron çifti bulunmadığı ve iki bağ da aynı atomlarla (oksijen) yapıldığı için molekülün geometrisi doğrusaldır.
- $C=O$ bağları polar olmasına rağmen, molekülün doğrusal yapısı nedeniyle iki zıt yöndeki bağ dipol momentleri birbirini tam olarak götürür.
- Bu nedenle $CO_{2}$ molekülü apolardır.
- D) $H_{2}S$ (Hidrojen Sülfür):
- Merkez atom kükürttür ($S$). Kükürtün değerlik elektron sayısı 6'dır.
- Lewis yapısında kükürt, iki hidrojen atomuyla birer kovalent bağ yapar ve üzerinde 2 çift ortaklanmamış elektron (yalın çift) kalır.
- Merkez atomda 2 yalın elektron çifti olduğu için molekülün geometrisi bükülmüş (açısal) yapıdadır.
- $S-H$ bağları polar olmasına rağmen, molekülün bükülmüş yapısı ve yalın elektron çiftlerinin etkisi nedeniyle bağ dipol momentleri birbirini götürmez.
- Bu nedenle $H_{2}S$ molekülü polardır.
- E) $HCl$ (Hidrojen Klorür):
- Bu iki atomlu bir moleküldür.
- $H-Cl$ bağı polar bir bağdır, çünkü klor ($Cl$) hidrojenden ($H$) daha elektronegatiftir.
- Molekülde başka bir bağ olmadığı için bu polar bağın dipol momenti iptal olmaz.
- Bu nedenle $HCl$ molekülü polardır.
Yukarıdaki analizlere göre, verilen moleküllerden sadece $CO_{2}$ apolar bir yapıya sahiptir.
Cevap C seçeneğidir.
