Sevgili öğrenciler, bu soruda $Fe_3O_4$ bileşiğindeki demir (Fe) elementinin ortalama yükseltgenme basamağını bulmamız isteniyor. Yükseltgenme basamakları, bir bileşikteki atomların elektron alışverişi sonucunda sahip olduğu varsayımsal yüklerdir. Şimdi adım adım bu değeri hesaplayalım:
- Adım 1: Bileşiğin Nötr Olduğunu Hatırlayalım
- Bir bileşiğin toplam yükseltgenme basamakları toplamı sıfıra eşittir. $Fe_3O_4$ nötr bir bileşiktir.
- Adım 2: Bilinen Atomun Yükseltgenme Basamağını Belirleyelim
- Oksijen (O) elementi, çoğu bileşiğinde $-2$ yükseltgenme basamağına sahiptir. Bu bileşikte de oksijenin yükseltgenme basamağı $-2$ olacaktır.
- Adım 3: Demir Atomunun Yükseltgenme Basamağını Temsil Edelim
- Demir (Fe) elementinin yükseltgenme basamağını $x$ olarak kabul edelim.
- Adım 4: Yükseltgenme Basamakları Toplamını Yazalım
- Bileşikte 3 tane Fe atomu ve 4 tane O atomu bulunmaktadır. Bu durumda, yükseltgenme basamakları toplamı denklemi şöyle kurulur:
- $3 \times (\text{Fe'nin yükseltgenme basamağı}) + 4 \times (\text{O'nun yükseltgenme basamağı}) = 0$
- $3x + 4(-2) = 0$
- Adım 5: Denklemi Çözelim
- Denklemi çözerek $x$ değerini bulalım:
- $3x - 8 = 0$
- $3x = 8$
- $x = \frac{8}{3}$
- Adım 6: Sonucu Yorumlayalım
- Buna göre, $Fe_3O_4$ bileşiğindeki demir elementinin ortalama yükseltgenme basamağı $+\frac{8}{3}$'tür. Bu kesirli değer, $Fe_3O_4$'ün aslında bir karışık oksit (yani $FeO$ ve $Fe_2O_3$ bileşiklerinin birleşimi) olmasından kaynaklanır. Bu durumda demir atomları hem $+2$ hem de $+3$ yükseltgenme basamaklarında bulunur ve bizim bulduğumuz değer bu iki yükseltgenme basamağının ortalamasıdır.
Cevap B seçeneğidir.
