Bir öğrenci laboratuvarda karbon elementinin farklı allotroplarını inceliyor. Elmas, grafit ve fulleren örneklerini gözlemleyen öğrenci, bu allotropların özelliklerini karşılaştırıyor.
Buna göre öğrencinin aşağıdaki yorumlarından hangisi doğrudur?
Karbon elementi, doğada farklı atomik düzenlemelere sahip çeşitli allotroplar halinde bulunur. Bu allotropların atomlarının uzaydaki farklı dizilişleri, onların fiziksel ve kimyasal özelliklerinin de birbirinden farklı olmasına neden olur. Öğrencinin yaptığı yorumları bu bilgiler ışığında inceleyelim:
Bu ifade yanlıştır. Elmasın yapısında her karbon atomu, dört başka karbon atomuyla güçlü kovalent bağlar kurarak üç boyutlu, tetrahedral (düzgün dörtyüzlü) bir ağ yapısı oluşturur. Bu yapıda tüm değerlik elektronları bağ yapımında kullanıldığı için serbest hareket edebilen elektron bulunmaz. Bu nedenle elmas elektriği iletmez, yani bir yalıtkandır. Grafit ise, her karbon atomunun üç başka karbon atomuyla bağlandığı ve altıgen halkalar şeklinde katmanlar oluşturduğu bir yapıya sahiptir. Bu katmanlar arasında serbestçe hareket edebilen (delokalize) elektronlar bulunur ve bu elektronlar sayesinde grafit elektriği iyi iletir.
Bu ifade doğrudur. Grafitin katmanlı yapısında, katmanlar arasındaki çekim kuvvetleri (van der Waals kuvvetleri) oldukça zayıftır. Bu zayıf kuvvetler sayesinde grafit katmanları birbirleri üzerinde kolayca kayabilir. Bu durum grafite yumuşak ve kaygan bir özellik kazandırır ve örneğin kurşun kalemlerde kullanılmasını sağlar. Elmas ise, üç boyutlu ağ yapısındaki çok güçlü kovalent bağlar nedeniyle bilinen en sert doğal maddedir.
Bu ifade yanlıştır. Fullerenler (örneğin $C_{60}$ buckyball), genellikle koyu renkli (siyah veya kahverengimsi-siyah) katı maddelerdir ve ışığı geçirme özellikleri yoktur, yani şeffaf değildirler. Işığı absorbe etme eğilimindedirler.
Bu ifade yanlıştır. Elmas ve grafit, karbonun farklı allotropları olmalarının temel nedeni, atomlarının uzayda farklı şekillerde düzenlenmiş olmalarıdır. Elmas, tetrahedral (düzgün dörtyüzlü) bir kristal yapıya sahipken, grafit altıgen halkalardan oluşan katmanlı bir yapıya sahiptir. Bu farklı kristal yapılar, onların farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olmasına neden olur.
Yukarıdaki analizlere göre, öğrencinin yaptığı doğru yorum B seçeneğidir.
Cevap B seçeneğidir.
