Aşağıdaki moleküllerden hangisinin merkez atomunun hibritleşme türü ve molekül geometrisi yanlış verilmiştir?
($H:1, B:5, C:6, N:7, O:8, F:9, P:15, S:16$)
A) $CH_4$: $sp^3$, Düzgün dörtyüzlü
B) $BF_3$: $sp^2$, Üçgen düzlem
C) $H_2O$: $sp^3$, Doğrusal
D) $NH_3$: $sp^3$, Üçgen piramit
E) $CO_2$: $sp$, Doğrusal
Moleküllerin merkez atomunun hibritleşme türünü ve molekül geometrisini belirlemek için öncelikle her bir molekülün Lewis yapısını çizmemiz, merkez atom üzerindeki elektron bölgelerinin (bağlayıcı çiftler ve ortaklanmamış elektron çiftleri) sayısını bulmamız ve ardından VSEPR teorisi ile hibritleşmeyi uygulamamız gerekir. İşte adım adım inceleme:
- A) $CH_4$ (Metan)
- Merkez atom Karbon (C), 4 değerlik elektronuna sahiptir. Her bir Hidrojen (H) atomu 1 değerlik elektronuna sahiptir. Toplam değerlik elektronu sayısı $4 + (4 \times 1) = 8$'dir.
- Lewis yapısında, C atomu 4 H atomuyla tekli bağ yapar. C atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz.
- Merkez C atomu üzerinde 4 bağlayıcı elektron çifti ve 0 ortaklanmamış elektron çifti vardır. Toplam elektron bölgesi sayısı 4'tür.
- 4 elektron bölgesi için hibritleşme türü $sp^3$'tür.
- 4 bağlayıcı çift ve 0 ortaklanmamış çift içeren moleküllerin geometrisi Düzgün Dörtyüzlü (Tetrahedral) şeklindedir.
- Bu seçenekte verilen bilgiler doğrudur.
- B) $BF_3$ (Bor Trifluorür)
- Merkez atom Bor (B), 3 değerlik elektronuna sahiptir. Her bir Flor (F) atomu 7 değerlik elektronuna sahiptir. Toplam değerlik elektronu sayısı $3 + (3 \times 7) = 24$'tür.
- Lewis yapısında, B atomu 3 F atomuyla tekli bağ yapar. B atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz (oktet boşluğu vardır).
- Merkez B atomu üzerinde 3 bağlayıcı elektron çifti ve 0 ortaklanmamış elektron çifti vardır. Toplam elektron bölgesi sayısı 3'tür.
- 3 elektron bölgesi için hibritleşme türü $sp^2$'dir.
- 3 bağlayıcı çift ve 0 ortaklanmamış çift içeren moleküllerin geometrisi Üçgen Düzlem (Trigonal Planar) şeklindedir.
- Bu seçenekte verilen bilgiler doğrudur.
- C) $H_2O$ (Su)
- Merkez atom Oksijen (O), 6 değerlik elektronuna sahiptir. Her bir Hidrojen (H) atomu 1 değerlik elektronuna sahiptir. Toplam değerlik elektronu sayısı $6 + (2 \times 1) = 8$'dir.
- Lewis yapısında, O atomu 2 H atomuyla tekli bağ yapar. O atomunun oktetini tamamlamak için $8 - (2 \times 2) = 4$ elektronu (yani 2 ortaklanmamış elektron çifti) kalır.
- Merkez O atomu üzerinde 2 bağlayıcı elektron çifti ve 2 ortaklanmamış elektron çifti vardır. Toplam elektron bölgesi sayısı 4'tür.
- 4 elektron bölgesi için hibritleşme türü $sp^3$'tür.
- 2 bağlayıcı çift ve 2 ortaklanmamış çift içeren moleküllerin geometrisi Açısallık (V-şekilli veya Kırık Doğru) şeklindedir. Ortaklanmamış elektron çiftleri, bağlayıcı çiftleri iterek molekülün doğrusal olmasını engeller.
- Bu seçenekte molekül geometrisi "Doğrusal" olarak verilmiştir ki bu yanlıştır.
- D) $NH_3$ (Amonyak)
- Merkez atom Azot (N), 5 değerlik elektronuna sahiptir. Her bir Hidrojen (H) atomu 1 değerlik elektronuna sahiptir. Toplam değerlik elektronu sayısı $5 + (3 \times 1) = 8$'dir.
- Lewis yapısında, N atomu 3 H atomuyla tekli bağ yapar. N atomunun oktetini tamamlamak için $8 - (3 \times 2) = 2$ elektronu (yani 1 ortaklanmamış elektron çifti) kalır.
- Merkez N atomu üzerinde 3 bağlayıcı elektron çifti ve 1 ortaklanmamış elektron çifti vardır. Toplam elektron bölgesi sayısı 4'tür.
- 4 elektron bölgesi için hibritleşme türü $sp^3$'tür.
- 3 bağlayıcı çift ve 1 ortaklanmamış çift içeren moleküllerin geometrisi Üçgen Piramit (Trigonal Pyramidal) şeklindedir.
- Bu seçenekte verilen bilgiler doğrudur.
- E) $CO_2$ (Karbondioksit)
- Merkez atom Karbon (C), 4 değerlik elektronuna sahiptir. Her bir Oksijen (O) atomu 6 değerlik elektronuna sahiptir. Toplam değerlik elektronu sayısı $4 + (2 \times 6) = 16$'dır.
- Lewis yapısında, C atomu 2 O atomuyla çift bağ yapar. C atomu üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz.
- Merkez C atomu üzerinde 2 bağlayıcı elektron çifti (çift bağlar tek bir elektron bölgesi olarak sayılır) ve 0 ortaklanmamış elektron çifti vardır. Toplam elektron bölgesi sayısı 2'dir.
- 2 elektron bölgesi için hibritleşme türü $sp$'dir.
- 2 bağlayıcı çift ve 0 ortaklanmamış çift içeren moleküllerin geometrisi Doğrusal (Linear) şeklindedir.
- Bu seçenekte verilen bilgiler doğrudur.
Yukarıdaki analizlere göre, $H_2O$ molekülünün merkez atomunun hibritleşme türü $sp^3$ doğru olsa da, molekül geometrisi "Doğrusal" değil, "Açısallık" olmalıdır. Dolayısıyla C seçeneğindeki bilgi yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
