Aşağıdaki moleküllerden hangisinin merkez atomunda $sp^2$ hibritleşmesi gözlenir?
($_{1}H$, $_{6}C$, $_{7}N$, $_{8}O$)
A) $CH_4$
B) $H_2O$
C) $C_2H_4$
D) $C_2H_2$
E) $NH_3$
Sevgili öğrenciler, bu soruda moleküllerin merkez atomlarının hibritleşme türlerini belirlememiz isteniyor. Hibritleşme, atomların bağ yaparken atomik orbitallerini karıştırarak yeni hibrit orbitaller oluşturmasıdır. Hibritleşme türünü belirlemek için merkez atomun etrafındaki elektron yoğunluk bölgelerinin (elektron domainleri) sayısına bakarız. Elektron domainleri, tekli, ikili veya üçlü bağları ve ortaklanmamış elektron çiftlerini içerir.
- Elektron Domainleri ve Hibritleşme İlişkisi:
- 2 elektron domaini $\rightarrow$ $sp$ hibritleşmesi (doğrusal geometri)
- 3 elektron domaini $\rightarrow$ $sp^2$ hibritleşmesi (üçgen düzlem geometri)
- 4 elektron domaini $\rightarrow$ $sp^3$ hibritleşmesi (düzgün dörtyüzlü veya türevleri geometri)
- Şimdi her bir seçenekteki molekülü inceleyelim:
- A) $CH_4$ (Metan):
- Merkez atom karbondur ($_{6}C$).
- Karbon atomu 4 hidrojen atomu ile tekli bağ yapar.
- Karbon atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çifti yoktur.
- Elektron domain sayısı: 4 tekli bağ + 0 ortaklanmamış çift = 4.
- Bu durumda karbon atomunun hibritleşmesi $sp^3$'tür.
- B) $H_2O$ (Su):
- Merkez atom oksijendir ($_{8}O$).
- Oksijen atomu 2 hidrojen atomu ile tekli bağ yapar.
- Oksijen atomu üzerinde 2 adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- Elektron domain sayısı: 2 tekli bağ + 2 ortaklanmamış çift = 4.
- Bu durumda oksijen atomunun hibritleşmesi $sp^3$'tür.
- C) $C_2H_4$ (Eten/Etilen):
- Bu molekülde iki karbon atomu birbirine çift bağ ile bağlıdır ve her karbon atomuna 2 hidrojen atomu tekli bağ ile bağlıdır.
- Her bir karbon atomu merkez atom olarak düşünülebilir.
- Her bir karbon atomu, diğer karbon atomuyla bir çift bağ ve iki hidrojen atomuyla iki tekli bağ yapar.
- Çift bağ, tek bir elektron domaini olarak sayılır.
- Her bir karbon atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çifti yoktur.
- Elektron domain sayısı (her bir C için): 1 çift bağ + 2 tekli bağ = 3.
- Bu durumda her bir karbon atomunun hibritleşmesi $sp^2$'dir.
- D) $C_2H_2$ (Etin/Asetilen):
- Bu molekülde iki karbon atomu birbirine üçlü bağ ile bağlıdır ve her karbon atomuna 1 hidrojen atomu tekli bağ ile bağlıdır.
- Her bir karbon atomu merkez atom olarak düşünülebilir.
- Her bir karbon atomu, diğer karbon atomuyla bir üçlü bağ ve bir hidrojen atomuyla bir tekli bağ yapar.
- Üçlü bağ, tek bir elektron domaini olarak sayılır.
- Her bir karbon atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çifti yoktur.
- Elektron domain sayısı (her bir C için): 1 üçlü bağ + 1 tekli bağ = 2.
- Bu durumda her bir karbon atomunun hibritleşmesi $sp$'dir.
- E) $NH_3$ (Amonyak):
- Merkez atom azottur ($_{7}N$).
- Azot atomu 3 hidrojen atomu ile tekli bağ yapar.
- Azot atomu üzerinde 1 adet ortaklanmamış elektron çifti bulunur.
- Elektron domain sayısı: 3 tekli bağ + 1 ortaklanmamış çift = 4.
- Bu durumda azot atomunun hibritleşmesi $sp^3$'tür.
Yukarıdaki analizlere göre, merkez atomunda $sp^2$ hibritleşmesi gözlenen molekül $C_2H_4$'tür.
Cevap C seçeneğidir.
