Merhaba sevgili öğrenciler!
Metan ($CH_4$) molekülünün karbon atomu ile ilgili verilen ifadeleri adım adım inceleyelim ve hangilerinin doğru olduğunu belirleyelim.
- Adım 1: Metan molekülünün merkez atomunu ve elektron dizilimini belirleyelim.
- Metan ($CH_4$) molekülünde merkez atom karbondur (C).
- Karbonun atom numarası 6'dır. Elektron dizilimi $1s^2 2s^2 2p^2$ şeklindedir.
- Karbonun temel hal elektron diziliminde 2 tane eşleşmemiş elektron bulunur ($2p$ orbitallerinde). Ancak 4 tane hidrojen atomu ile bağ yapabilmesi için 4 tane eşleşmemiş elektrona ihtiyacı vardır.
- Bu durumu sağlamak için karbon atomu uyarılmış hale geçer. $2s$ orbitalindeki bir elektron $2p$ orbitaline terfi eder. Uyarılmış hal elektron dizilimi $1s^2 2s^1 2p^3$ olur. Artık 4 tane eşleşmemiş elektronu vardır.
- Adım 2: Karbon atomunun hibritleşme türünü belirleyelim.
- Uyarılmış haldeki karbon atomu, 4 tane hidrojen atomu ile bağ oluşturmak için hibritleşmeye uğrar.
- Bir tane $2s$ orbitali ile üç tane $2p$ orbitali karışarak (hibritleşerek) enerji ve şekil olarak özdeş 4 yeni orbital oluşturur. Bu hibritleşme türüne $sp^3$ hibritleşmesi denir.
- Bu 4 tane $sp^3$ hibrit orbitali, 4 tane hidrojen atomunun $1s$ orbitali ile örtüşerek 4 tane sigma ($\sigma$) bağı oluşturur.
- Adım 3: Verilen ifadeleri değerlendirelim.
- I. 4 tane $sp^3$ hibrit orbitale sahiptir
- Yukarıda açıkladığımız gibi, karbon atomu $sp^3$ hibritleşmesi yaparak 4 tane $sp^3$ hibrit orbitali oluşturur. Bu orbitaller hidrojen atomlarıyla bağ yapar.
- Bu ifade doğrudur.
- II. Hibritleşmemiş $2p$ orbitali bulunur
- $sp^3$ hibritleşmesinde, bir $s$ orbitali ve üç $p$ orbitali olmak üzere toplam 4 atom orbitali hibritleşmeye katılır. Yani, tüm $2p$ orbitalleri hibritleşme sürecine dahil olur.
- Bu durumda, hibritleşmemiş hiçbir $2p$ orbitali kalmaz. Hibritleşmemiş $p$ orbitali $sp^2$ (bir tane $p$ orbitali hibritleşmez) veya $sp$ (iki tane $p$ orbitali hibritleşmez) hibritleşmelerinde bulunur.
- Bu ifade yanlıştır.
- III. Düzgün dörtyüzlü geometriye sahiptir
- VSEPR (Değerlik Katmanı Elektron Çifti İtme) teorisine göre, merkez atomda 4 tane bağlayıcı elektron çifti (ve hiç ortaklanmamış elektron çifti yoksa) molekülün geometrisi düzgün dörtyüzlü (tetrahedral) olur.
- $CH_4$ molekülünde karbon atomu 4 hidrojen atomuyla bağ yapar ve karbon üzerinde ortaklanmamış elektron çifti bulunmaz. Bu nedenle molekülün geometrisi düzgün dörtyüzlüdür ve bağ açıları yaklaşık $109.5^\circ$'dir.
- Bu ifade doğrudur.
Sonuç olarak, I ve III numaralı ifadeler doğrudur.
Cevap C seçeneğidir.
