Bir öğrenci laboratuvarda farklı karbon allotroplarını incelemektedir. Yaptığı deneyde, incelemekte olduğu allotropun yapısının altıgen bir düzende birbirine bağlanmış karbon atomlarından oluşan tek katmanlı bir tabaka olduğunu gözlemliyor.
Bu öğrencinin incelediği karbon allotropu aşağıdakilerden hangisidir?
A) Grafit
B) Elmas
C) Fulleren
D) Grafen
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, karbonun farklı allotroplarını ve özelliklerini anlamamız gerekiyor. Karbon atomları, farklı düzenlemelerle bir araya gelerek farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip maddeler oluşturabilirler. Bu maddelere karbon allotropları denir. Sorudaki anahtar ifadeler, incelediğimiz allotropun yapısının "altıgen bir düzende birbirine bağlanmış karbon atomlarından oluşan tek katmanlı bir tabaka" olmasıdır.
- A) Grafit: Grafit, karbon atomlarının altıgen halkalar şeklinde düzenlenmiş katmanlarından oluşur. Ancak grafit, bu tek katmanlı tabakaların üst üste yığılmasıyla meydana gelir. Yani grafit, birden fazla katmandan oluşan bir yapıdır, tek katmanlı değildir.
- B) Elmas: Elmas, her bir karbon atomunun dört diğer karbon atomuna kovalent bağlarla bağlanarak oluşturduğu üç boyutlu, tetrahedral bir kafes yapısına sahiptir. Bu yapı, soruda belirtilen "tek katmanlı" ve "altıgen düzen" tanımına uymaz.
- C) Fulleren: Fullerenler, karbon atomlarının beşgen ve altıgen halkalar halinde birleşerek küresel (buckyball), elipsoidal veya tüp şeklinde (karbon nanotüp) kapalı yapılar oluşturduğu allotroplardır. Bunlar da tek katmanlı düz bir tabaka değildir.
- D) Grafen: Grafen, karbon atomlarının bal peteği örgüsü şeklinde, yani altıgen bir düzende birbirine bağlanarak oluşturduğu tek atom kalınlığında bir tabakadır. Soruda verilen "altıgen bir düzende birbirine bağlanmış karbon atomlarından oluşan tek katmanlı bir tabaka" tanımı, grafenin tanımıyla birebir örtüşmektedir. Grafen, 2004 yılında keşfedilmiş ve üstün özellikleri sayesinde büyük ilgi görmüş bir malzemedir.
Bu bilgiler ışığında, öğrencinin incelediği karbon allotropu grafendir.
Cevap D seçeneğidir.
