Bir organik bileşiğin yanma tepkimesi sonucu 0,1 mol \( CO_2 \) ve 0,1 mol \( H_2O \) oluşuyor. Bu bileşik ile ilgili;
I. Mol formülü \( CH_2O \) olabilir
II. Doymuş bir hidrokarbondur
III. Kütlece %40 karbon içerir
ifadelerinden hangileri doğru olabilir?
A) Yalnız I
B) I ve II
C) I ve III
D) II ve III
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, bir organik bileşiğin yanma tepkimesi sonucunda oluşan ürünlerden yola çıkarak bileşiğin özellikleri hakkında çıkarımlar yapmamız isteniyor. Adım adım ilerleyerek her bir ifadeyi dikkatlice inceleyelim.
- Adım 1: Yanma ürünlerinden bileşikteki karbon ve hidrojen mol oranını bulalım.
- Yanma tepkimesi sonucunda $0,1$ mol $CO_2$ oluştuğu belirtilmiştir. Her $CO_2$ molekülünde $1$ karbon (C) atomu bulunur. Bu durumda, bileşikteki karbon atomlarının mol sayısı $0,1$ mol C'dir.
- Yanma tepkimesi sonucunda $0,1$ mol $H_2O$ oluştuğu belirtilmiştir. Her $H_2O$ molekülünde $2$ hidrojen (H) atomu bulunur. Bu durumda, bileşikteki hidrojen atomlarının mol sayısı $2 \times 0,1 = 0,2$ mol H'dir.
- Bileşikteki karbon ve hidrojen atomlarının mol oranı C : H = $0,1 : 0,2$ şeklindedir. Bu oranı en küçük tam sayılarla ifade edersek C : H = $1 : 2$ olur. Yani, bileşiğin basit formülü $(CH_2)_n$ şeklinde olmalıdır. Bileşik oksijen de içerebilir, bu durumda basit formül $CH_2O_k$ gibi bir şey olabilir, ancak C ve H oranı $1:2$ korunur.
- Adım 2: I. ifadeyi değerlendirelim: "Mol formülü $CH_2O$ olabilir."
- Basit formülümüz $(CH_2)_n$ idi. Eğer bileşik oksijen içeriyorsa ve $n=1$ ise, mol formülü $CH_2O$ olabilir.
- $CH_2O$ molekülünde karbon ve hidrojen atomlarının oranı $1:2$'dir (1 C atomu, 2 H atomu). Bu oran, yanma ürünlerinden bulduğumuz C:H oranına uymaktadır.
- Örneğin, formaldehit ($CH_2O$) bu formüle sahip bir organik bileşiktir.
- Bu nedenle, I. ifade doğru olabilir.
- Adım 3: II. ifadeyi değerlendirelim: "Doymuş bir hidrokarbondur."
- Doymuş hidrokarbonların (alkanların) genel formülü $C_nH_{2n+2}$ şeklindedir.
- Bu formüldeki C:H oranı $n : (2n+2)$ şeklindedir.
- Bizim bulduğumuz C:H oranı ise $1:2$'dir.
- Eğer $C_nH_{2n+2}$ formülünde C:H oranı $1:2$ olsaydı, $n/(2n+2) = 1/2$ olmalıydı. Bu durumda $2n = 2n+2$ olur ki bu da $0=2$ gibi anlamsız bir sonuç verir.
- Başka bir deyişle, $C_nH_{2n+2}$ formülünde H atomu sayısı C atomu sayısının iki katından fazladır (örneğin $CH_4$ için $1:4$, $C_2H_6$ için $2:6 = 1:3$). Bizim bileşiğimizde ise H atomu sayısı C atomu sayısının tam iki katıdır.
- Bu nedenle, bileşik doymuş bir hidrokarbon olamaz. Doymamış hidrokarbonlar ($C_nH_{2n}$ alkenler veya sikloalkanlar) veya oksijen içeren bileşikler bu C:H oranına sahip olabilir.
- Bu nedenle, II. ifade yanlıştır.
- Adım 4: III. ifadeyi değerlendirelim: "Kütlece %40 karbon içerir."
- Bu ifadeyi değerlendirmek için, I. ifadede doğru olabileceğini belirttiğimiz $CH_2O$ mol formülünü kullanabiliriz.
- Atom kütleleri: C = $12$ g/mol, H = $1$ g/mol, O = $16$ g/mol.
- $CH_2O$ molekülünün mol kütlesini hesaplayalım: $(1 \times 12) + (2 \times 1) + (1 \times 16) = 12 + 2 + 16 = 30$ g/mol.
- $CH_2O$ molekülündeki karbonun kütlesi $1 \times 12 = 12$ g/mol'dür.
- Kütlece karbon yüzdesi = $( \text{Karbonun kütlesi} / \text{Toplam mol kütlesi} ) \times 100\%$
- Kütlece karbon yüzdesi = $(12 / 30) \times 100\% = (2/5) \times 100\% = 40\%$
- Buna göre, eğer bileşiğin mol formülü $CH_2O$ ise, kütlece %40 karbon içerir. I. ifade doğru olabileceği için, III. ifade de doğru olabilir.
- Bu nedenle, III. ifade doğru olabilir.
Sonuç olarak, I ve III numaralı ifadeler doğru olabilir.
Cevap C seçeneğidir.
