Bir organik bileşiğin yapısında sadece karbon ve hidrojen atomları bulunmaktadır. Bu bileşiğin 0,1 molü yakıldığında 8,8 gram CO2 ve 3,6 gram H2O oluşmaktadır. Bu bileşikle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Alkan sınıfına girer
B) Alken sınıfına girer
C) Alkin sınıfına girer
D) Aromatik hidrokarbondur
Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, bir organik bileşiğin yanma tepkimesi sonucunda oluşan ürünlerden yola çıkarak bileşiğin sınıfını belirleyeceğiz. Adım adım ilerleyelim ve bu tür soruları nasıl çözeceğimizi öğrenelim.
-
Adım 1: Ürünlerin Mol Sayılarını Hesaplayalım
Yanma tepkimesi sonucunda oluşan $CO_2$ ve $H_2O$'nun mol sayılarını bulmamız gerekiyor. Bunun için mol kütlelerini (M) kullanacağız:
- Karbon dioksit ($CO_2$) için: $M_{CO_2} = 1 \times C + 2 \times O = 1 \times 12 \text{ g/mol} + 2 \times 16 \text{ g/mol} = 44 \text{ g/mol}$
- Su ($H_2O$) için: $M_{H_2O} = 2 \times H + 1 \times O = 2 \times 1 \text{ g/mol} + 1 \times 16 \text{ g/mol} = 18 \text{ g/mol}$
Şimdi verilen kütlelerden mol sayılarını hesaplayalım:
- $n_{CO_2} = \frac{\text{kütle}}{\text{mol kütlesi}} = \frac{8,8 \text{ g}}{44 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol}$
- $n_{H_2O} = \frac{\text{kütle}}{\text{mol kütlesi}} = \frac{3,6 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol}$
-
Adım 2: Bileşikteki Karbon ve Hidrojen Atomlarının Mol Sayılarını Bulalım
Organik bileşiğimiz sadece karbon ve hidrojen içerdiği için, yanan bileşikteki tüm karbon atomları $CO_2$'ye, tüm hidrojen atomları ise $H_2O$'ya dönüşmüştür. Bu bilgiyi kullanarak bileşiğimizdeki C ve H atomlarının mol sayılarını bulabiliriz:
- $1 \text{ mol } CO_2$ içerisinde $1 \text{ mol } C$ atomu bulunur. O zaman $0,2 \text{ mol } CO_2$ içerisinde $0,2 \text{ mol } C$ atomu vardır.
- $1 \text{ mol } H_2O$ içerisinde $2 \text{ mol } H$ atomu bulunur. O zaman $0,2 \text{ mol } H_2O$ içerisinde $2 \times 0,2 = 0,4 \text{ mol } H$ atomu vardır.
Bu durumda, yaktığımız 0,1 mol organik bileşiğin yapısında $0,2 \text{ mol } C$ ve $0,4 \text{ mol } H$ atomu bulunmaktadır.
-
Adım 3: Organik Bileşiğin Molekül Formülünü Belirleyelim
Bileşiğin genel formülünü $C_xH_y$ olarak kabul edelim. Bize 0,1 mol bu bileşiğin yakıldığı söylenmişti. Buna göre:
- $0,1 \text{ mol } C_xH_y$ bileşiğinde $0,1 \times x \text{ mol } C$ atomu bulunur. Biz bu mol sayısını $0,2 \text{ mol } C$ olarak bulmuştuk.
- Yani, $0,1x = 0,2 \implies x = \frac{0,2}{0,1} = 2$
- Benzer şekilde, $0,1 \text{ mol } C_xH_y$ bileşiğinde $0,1 \times y \text{ mol } H$ atomu bulunur. Biz bu mol sayısını $0,4 \text{ mol } H$ olarak bulmuştuk.
- Yani, $0,1y = 0,4 \implies y = \frac{0,4}{0,1} = 4$
Buna göre, organik bileşiğimizin molekül formülü $C_2H_4$'tür.
-
Adım 4: Bileşiğin Sınıfını Belirleyelim
Şimdi bulduğumuz $C_2H_4$ formülünü hidrokarbon sınıflarının genel formülleriyle karşılaştıralım:
- Alkanlar: Genel formülleri $C_nH_{2n+2}$'dir. Eğer $n=2$ olsaydı, formül $C_2H_{2 \times 2 + 2} = C_2H_6$ olurdu. Bizim bileşiğimiz $C_2H_4$, dolayısıyla alkan değildir.
- Alkenler: Genel formülleri $C_nH_{2n}$'dir. Eğer $n=2$ olsaydı, formül $C_2H_{2 \times 2} = C_2H_4$ olurdu. Bu, bizim bulduğumuz formülle birebir uyuşuyor! ($C_2H_4$ etendir.)
- Alkinler: Genel formülleri $C_nH_{2n-2}$'dir. Eğer $n=2$ olsaydı, formül $C_2H_{2 \times 2 - 2} = C_2H_2$ olurdu. Bizim bileşiğimiz $C_2H_4$, dolayısıyla alkin değildir.
- Aromatik hidrokarbonlar: Genellikle halkalı ve özel bağ yapısına sahip bileşiklerdir (örneğin benzen $C_6H_6$). $C_2H_4$ bu sınıfa girmez.
Bu karşılaştırmaya göre, bileşiğimiz bir alken sınıfına aittir.
Cevap B seçeneğidir.
