Alkanların yanma tepkimeleri Test 1

Bir alkanın tam olarak yanması sonucu 88 gram CO₂ ve 54 gram H₂O oluşmaktadır. Bu alkanın molekül formülü nedir? (C:12 g/mol, H:1 g/mol, O:16 g/mol)

A) C₃H₈
B) C₄H₁₀
C) C₂H₆
D) CH₄

Bir alkanın tam yanma tepkimesi sonucunda oluşan ürünlerin kütlelerinden yola çıkarak, alkanın molekül formülünü bulmak için adım adım ilerleyelim. Bu tür sorular, kimyasal tepkimelerdeki kütle korunumunu ve mol kavramını anlamak için harika bir fırsattır.

• Adım 1: Ürünlerin mol sayılarını hesaplayalım.

  Öncelikle, verilen kütleleri kullanarak karbondioksit ($CO_2$) ve su ($H_2O$) moleküllerinin mol sayılarını bulmalıyız. Bunun için her bir bileşiğin mol kütlesini hesaplayalım:

  Karbondioksit ($CO_2$): $M_{CO_2} = (1 \times C) + (2 \times O) = (1 \times 12 \text{ g/mol}) + (2 \times 16 \text{ g/mol}) = 12 + 32 = 44 \text{ g/mol}$

  Su ($H_2O$): $M_{H_2O} = (2 \times H) + (1 \times O) = (2 \times 1 \text{ g/mol}) + (1 \times 16 \text{ g/mol}) = 2 + 16 = 18 \text{ g/mol}$

  Şimdi mol sayılarını hesaplayalım ($n = m/M$ formülünü kullanarak):

  $n_{CO_2} = 88 \text{ g} / 44 \text{ g/mol} = 2 \text{ mol}$

  $n_{H_2O} = 54 \text{ g} / 18 \text{ g/mol} = 3 \text{ mol}$

• Adım 2: Alkanın içerdiği karbon ve hidrojen atomlarının mol sayılarını bulalım.

  Tam yanma tepkimesinde, yanan alkanın içerdiği tüm karbon atomları $CO_2$'ye, tüm hidrojen atomları ise $H_2O$'ya dönüşür. Bu bilgiyi kullanarak alkanın yapısındaki C ve H atomlarının mol sayılarını belirleyebiliriz:

  Oluşan $2 \text{ mol } CO_2$, $2 \text{ mol}$ karbon (C) atomu içerir. Çünkü her $CO_2$ molekülünde bir C atomu bulunur. Dolayısıyla, yanan alkanda $2 \text{ mol}$ karbon atomu vardır. ($n_C = 2 \text{ mol}$)

  Oluşan $3 \text{ mol } H_2O$, $3 \times 2 = 6 \text{ mol}$ hidrojen (H) atomu içerir. Çünkü her $H_2O$ molekülünde iki H atomu bulunur. Dolayısıyla, yanan alkanda $6 \text{ mol}$ hidrojen atomu vardır. ($n_H = 6 \text{ mol}$)

• Adım 3: Alkanın molekül formülünü belirleyelim.

  Alkanın yapısında $2 \text{ mol}$ karbon ve $6 \text{ mol}$ hidrojen atomu bulunduğuna göre, alkanın formülü $C_2H_6$ olarak bulunur.

  Alkanlar, genel formülü $C_nH_{2n+2}$ olan doymuş hidrokarbonlardır. Bulduğumuz $C_2H_6$ formülünün bu genel formüle uyup uymadığını kontrol edelim:

  Eğer $n=2$ ise, $2n+2 = (2 \times 2) + 2 = 4 + 2 = 6$ olur.

  Görüldüğü gibi, $C_2H_6$ formülü alkanların genel formülüne uymaktadır ve bu formül aynı zamanda molekül formülüdür. Bu alkan Etan olarak bilinir.

Bu durumda, hesaplamalarımıza göre alkanın molekül formülü $C_2H_6$'dır.

Cevap B seçeneğidir.