Organik bileşiklerin molekül (Gerçek) formülü nedir Test 1

Bir organik bileşiğin 0,1 molü tamamen yakıldığında 8,8 gram CO₂ ve 3,6 gram H₂O oluşmaktadır. Bileşiğin molekül kütlesi 60 g/mol olduğuna göre gerçek formülü aşağıdakilerden hangisidir? (C:12, H:1, O:16)

A) CH₂O
B) C₂H₄O₂
C) C₃H₈O
D) C₃H₆O

Organik bileşiklerin yanma tepkimeleri, bileşiğin içerdiği karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının sayılarını bulmamız için bize değerli bilgiler sağlar. Bu soruda da aynı prensibi kullanarak bileşiğin gerçek formülünü adım adım bulacağız.

• 1. Yanma Ürünlerinin Mol Sayılarını Hesaplayalım:
• Öncelikle $CO_2$ ve $H_2O$'nun mol kütlelerini (M) hesaplayalım:
• $M_{CO_2} = (1 \times C) + (2 \times O) = (1 \times 12) + (2 \times 16) = 12 + 32 = 44 \text{ g/mol}$
• $M_{H_2O} = (2 \times H) + (1 \times O) = (2 \times 1) + (1 \times 16) = 2 + 16 = 18 \text{ g/mol}$
• Şimdi verilen kütlelerden mol sayılarını (n) bulalım:
• $n_{CO_2} = \frac{\text{Kütle}}{\text{Mol Kütlesi}} = \frac{8,8 \text{ g}}{44 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol}$
• $n_{H_2O} = \frac{\text{Kütle}}{\text{Mol Kütlesi}} = \frac{3,6 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol}$
• 2. Organik Bileşikteki Karbon (C) ve Hidrojen (H) Atomlarının Mol Sayılarını Bulalım:
• Yanma tepkimesinde oluşan $CO_2$'nin tüm karbonu organik bileşikten gelir. 1 mol $CO_2$ içinde 1 mol C atomu bulunur.
• Bu durumda, 0,2 mol $CO_2$ oluştuğuna göre, organik bileşikteki C atomunun mol sayısı $n_C = 0,2 \text{ mol}$'dür.
• Yanma tepkimesinde oluşan $H_2O$'nun tüm hidrojeni organik bileşikten gelir. 1 mol $H_2O$ içinde 2 mol H atomu bulunur.
• Bu durumda, 0,2 mol $H_2O$ oluştuğuna göre, organik bileşikteki H atomunun mol sayısı $n_H = 2 \times 0,2 \text{ mol} = 0,4 \text{ mol}$'dür.
• 3. Organik Bileşikteki Oksijen (O) Atomunun Mol Sayısını Bulalım:
• Bileşiğin 0,1 molünün molekül kütlesi 60 g/mol olarak verilmiştir. Bu durumda 0,1 mol bileşiğin kütlesi:
• Kütle = Mol Sayısı $\times$ Mol Kütlesi = $0,1 \text{ mol} \times 60 \text{ g/mol} = 6 \text{ g}$
• Şimdi 0,1 mol bileşikteki C ve H atomlarının kütlelerini hesaplayalım:
• C'nin kütlesi = $n_C \times M_C = 0,2 \text{ mol} \times 12 \text{ g/mol} = 2,4 \text{ g}$
• H'nin kütlesi = $n_H \times M_H = 0,4 \text{ mol} \times 1 \text{ g/mol} = 0,4 \text{ g}$
• Organik bileşik C, H ve O içerdiğine göre, toplam kütleden C ve H kütlelerini çıkararak O'nun kütlesini bulabiliriz:
• O'nun kütlesi = Toplam Kütle - C'nin Kütlesi - H'nin Kütlesi = $6 \text{ g} - 2,4 \text{ g} - 0,4 \text{ g} = 3,2 \text{ g}$
• Şimdi O'nun mol sayısını bulalım:
• $n_O = \frac{\text{O'nun Kütlesi}}{\text{O'nun Mol Kütlesi}} = \frac{3,2 \text{ g}}{16 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol}$
• 4. Organik Bileşiğin Gerçek (Molekül) Formülünü Belirleyelim:
• 0,1 mol organik bileşiğin içerdiği atomların mol sayılarını bulduk:
• $n_C = 0,2 \text{ mol}$
• $n_H = 0,4 \text{ mol}$
• $n_O = 0,2 \text{ mol}$
• Bu mol sayıları, 0,1 mol bileşikteki atom sayılarını temsil eder. 1 mol bileşikteki atom sayılarını bulmak için her bir mol sayısını 0,1'e bölebiliriz:
• C atomu sayısı ($x$) = $\frac{0,2 \text{ mol}}{0,1 \text{ mol}} = 2$
• H atomu sayısı ($y$) = $\frac{0,4 \text{ mol}}{0,1 \text{ mol}} = 4$
• O atomu sayısı ($z$) = $\frac{0,2 \text{ mol}}{0,1 \text{ mol}} = 2$
• Buna göre, organik bileşiğin gerçek (molekül) formülü $C_2H_4O_2$'dir.
• Kontrol edelim: $C_2H_4O_2$'nin molekül kütlesi = $(2 \times 12) + (4 \times 1) + (2 \times 16) = 24 + 4 + 32 = 60 \text{ g/mol}$. Bu değer, soruda verilen molekül kütlesi ile uyuşmaktadır.

Cevap B seçeneğidir.