Organik bileşiklerin molekül (Gerçek) formülü nedir Test 1

Karbon, hidrojen ve oksijen içeren bir organik bileşiğin 3,0 gramı yakıldığında 4,4 gram CO₂ ve 1,8 gram H₂O oluşmaktadır. Bileşiğin molekül kütlesi 60 g/mol olduğuna göre gerçek formülü aşağıdakilerden hangisidir? (C:12, H:1, O:16)

A) CH₂O₂
B) C₂H₄O₂
C) C₃H₈O
D) C₃H₆O

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, bir organik bileşiğin yanma tepkimesi sonucunda oluşan ürünlerden yola çıkarak bileşiğin gerçek (molekül) formülünü bulacağız. Adım adım ilerleyelim:

• 1. Adım: Oluşan $CO_2$ ve $H_2O$ miktarlarını mole çevirelim.
  • Öncelikle $CO_2$ ve $H_2O$'nun molar kütlelerini hesaplayalım:
  • $CO_2$: $1 \times C + 2 \times O = 1 \times 12 + 2 \times 16 = 12 + 32 = 44$ g/mol
  • $H_2O$: $2 \times H + 1 \times O = 2 \times 1 + 1 \times 16 = 2 + 16 = 18$ g/mol
  • Şimdi verilen kütleleri mole çevirelim:
  • $CO_2$ mol sayısı: $n_{CO_2} = \frac{\text{kütle}}{\text{molar kütle}} = \frac{4,4 \text{ g}}{44 \text{ g/mol}} = 0,1$ mol
  • $H_2O$ mol sayısı: $n_{H_2O} = \frac{\text{kütle}}{\text{molar kütle}} = \frac{1,8 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} = 0,1$ mol
• 2. Adım: Bileşikteki karbon (C) ve hidrojen (H) atomlarının mol sayılarını bulalım.
  • Yanma tepkimesinde oluşan tüm karbon $CO_2$'den, tüm hidrojen ise $H_2O$'dan gelir.
  • 1 mol $CO_2$ içinde 1 mol C atomu bulunur. Bu durumda:
  • $n_C = n_{CO_2} = 0,1$ mol
  • 1 mol $H_2O$ içinde 2 mol H atomu bulunur. Bu durumda:
  • $n_H = 2 \times n_{H_2O} = 2 \times 0,1 \text{ mol} = 0,2$ mol
• 3. Adım: Bileşikteki karbon (C) ve hidrojen (H) atomlarının kütlelerini bulalım.
  • Kütle = mol sayısı $\times$ molar kütle
  • $m_C = 0,1 \text{ mol} \times 12 \text{ g/mol} = 1,2$ g
  • $m_H = 0,2 \text{ mol} \times 1 \text{ g/mol} = 0,2$ g
• 4. Adım: Bileşikteki oksijen (O) atomunun kütlesini ve mol sayısını bulalım.
  • Organik bileşiğin toplam kütlesi 3,0 gramdır. Bu kütlenin içinde karbon, hidrojen ve oksijen bulunur.
  • $m_{organik bileşik} = m_C + m_H + m_O$
  • $3,0 \text{ g} = 1,2 \text{ g} + 0,2 \text{ g} + m_O$
  • $3,0 \text{ g} = 1,4 \text{ g} + m_O$
  • $m_O = 3,0 \text{ g} - 1,4 \text{ g} = 1,6$ g
  • Şimdi oksijenin mol sayısını bulalım:
  • $n_O = \frac{m_O}{\text{molar kütle}_O} = \frac{1,6 \text{ g}}{16 \text{ g/mol}} = 0,1$ mol
• 5. Adım: Bileşiğin basit (ampirik) formülünü bulalım.
  • Bileşikteki C, H ve O atomlarının mol sayıları oranını yazalım:
  • $n_C : n_H : n_O = 0,1 : 0,2 : 0,1$
  • Bu oranları en küçük tam sayılara çevirmek için hepsini en küçük mol sayısına (0,1) bölelim:
  • $\frac{0,1}{0,1} : \frac{0,2}{0,1} : \frac{0,1}{0,1} = 1 : 2 : 1$
  • Buna göre bileşiğin basit formülü $CH_2O$'dur.
• 6. Adım: Basit formülün kütlesini hesaplayalım.
  • Basit formül $CH_2O$ olduğuna göre, basit formül kütlesi:
  • $1 \times C + 2 \times H + 1 \times O = 1 \times 12 + 2 \times 1 + 1 \times 16 = 12 + 2 + 16 = 30$ g/mol
• 7. Adım: Bileşiğin gerçek (molekül) formülünü bulalım.
  • Gerçek formül, basit formülün tam sayı katıdır. Yani (Basit Formül)$_n$.
  • $n = \frac{\text{Molekül Kütlesi}}{\text{Basit Formül Kütlesi}}$
  • Soruda bileşiğin molekül kütlesi 60 g/mol olarak verilmiştir.
  • $n = \frac{60 \text{ g/mol}}{30 \text{ g/mol}} = 2$
  • Şimdi basit formülün ($CH_2O$) her bir atomunun alt indisini $n=2$ ile çarpalım:
  • Gerçek Formül = $(CH_2O)_2 = C_{1 \times 2}H_{2 \times 2}O_{1 \times 2} = C_2H_4O_2$

Bu sonuç, B seçeneğindeki formülle eşleşmektedir.

Cevap B seçeneğidir.