Organik bileşiklerde bir atomun yükseltgenme basamağını hesaplarken, o atomun çevresindeki bağları ve bağlandığı atomların elektronegatifliklerini dikkate alırız. Karbon atomunun yükseltgenme basamağını hesaplamak için aşağıdaki adımları izleyelim:
- Öncelikle, CH$_3$COOH (asetik asit) bileşiğinin Lewis yapısını veya açık formülünü çizmek, hangi karbon atomunun hangi atomlara bağlı olduğunu görmemizi sağlar.
- Asetik asit molekülünde iki karbon atomu bulunur: biri metil grubunda (CH$_3$), diğeri ise karboksil grubunda (-COOH). Soru bize karboksil grubundaki karbon atomunun yükseltgenme basamağını sormaktadır.
- Karboksil grubundaki karbon atomunun ($C_{karboksil}$) bağlarını inceleyelim:
- Bir oksijen atomuna çift bağ ile bağlıdır ($C_{karboksil}=O$).
- Bir oksijen atomuna tek bağ ile bağlıdır ($C_{karboksil}-O$). Bu oksijen atomu da bir hidrojen atomuna bağlıdır (-OH).
- Diğer karbon atomuna (metil grubundaki karbona) tek bağ ile bağlıdır ($C_{karboksil}-C_{metil}$).
- Yükseltgenme basamağı hesaplama kurallarını hatırlayalım:
- Oksijen (O) genellikle $-2$ yükseltgenme basamağına sahiptir (peroksitler hariç).
- Hidrojen (H) genellikle $+1$ yükseltgenme basamağına sahiptir (metal hidrürler hariç).
- Aynı tür atomlar arasındaki bağlar (örneğin C-C) yükseltgenme basamağına katkıda bulunmaz ($0$).
- Farklı tür atomlar arasındaki bağlarda, daha elektronegatif olan atom $-1$ (veya bağ sayısı kadar) alırken, daha az elektronegatif olan atom $+1$ (veya bağ sayısı kadar) alır. Elektronegatiflik sırası genellikle O > C > H şeklindedir.
- Şimdi karboksil grubundaki karbon atomunun yükseltgenme basamağını hesaplayalım ($x$ diyelim):
- $C_{karboksil}=O$ bağı: Oksijen karbondan daha elektronegatiftir. Çift bağ olduğu için, bu bağdan karbona $+2$ katkı gelir.
- $C_{karboksil}-O$ bağı: Oksijen karbondan daha elektronegatiftir. Tek bağ olduğu için, bu bağdan karbona $+1$ katkı gelir.
- $C_{karboksil}-C_{metil}$ bağı: İki karbon atomu arasındaki bağ olduğu için, bu bağdan karbona $0$ katkı gelir.
- Tüm katkıları toplayarak karboksil grubundaki karbon atomunun yükseltgenme basamağını buluruz:
$x = (+2) + (+1) + (0) = +3$
Buna göre, CH$_3$COOH bileşiğindeki karboksil grubundaki karbon atomunun yükseltgenme basamağı $+3$'tür.
Cevap D seçeneğidir.
