12. sınıf: Karbon Kimyasına Giriş

Karbon kimyası, bileşiğin yalnız hangi atomları içerdiğini değil bu atomların nasıl bağlandığını da inceler. Bu ünitede organik-anorganik ayrımı, basit ve molekül formülleri, karbon allotropları, Lewis gösterimi ve molekül geometrisi arasında bağ kurulur. Aynı elementin farklı yapıları çok farklı fiziksel özellikler gösterebilir.

Bileşimden formüle gidin

Element kütlelerini mol miktarına dönüştürerek en küçük tam sayı oranını bulun. Bu oran basit formülü verir; molekül formülünü belirlemek için molar kütle bilgisi gerekir. Yanma verisinden karbon ve hidrojen miktarı türetilirken ürünlerin formüllerindeki atom sayıları kullanılır. Karbon içeren her bileşiğin organik sınıfta olmadığını hatırlayın.

Allotroplarda yapı ve özellik

Elmas, grafit, grafen ve diğer karbon yapıları aynı elementten oluşsa da bağ düzenleri ve boyutsal örgütlenmeleri farklıdır. İletkenlik veya sertlik gibi özellikleri yapıdaki bağlanma ve elektronların davranışıyla ilişkilendirin. Çizimde gösterilen yapısal bilgiyi okuyun; farklı allotropları yalnız renk veya dış görünüşle ayırmayın.

Elektron çiftinden molekül geometrisine

Lewis gösteriminde toplam değerlik elektronlarını sayın, bağ yapan ve ortaklanmamış çiftleri ayırın. Tek bağ bir sigma, çift bağ bir sigma ile bir pi, üçlü bağ bir sigma ile iki pi bağı içerir. Hibritleşme ve molekül geometrisini merkez atomun bağlanma düzeniyle değerlendirin; elektron bölgesi geometrisi ile molekül şekli her zaman aynı değildir.

İlgili kazanımlar

12.2.1.1 Anorganik ve organik bileşikleri ayırt eder.
12.2.2.1 Organik bileşiklerin basit ve molekül formüllerinin bulunması ile ilgili hesaplamalar yapar.
12.2.3.1 Karbon allotroplarının özelliklerini yapılarıyla ilişkilendirir.
12.2.4.1 Kovalent bağlı kimyasal türlerin Lewis formüllerini yazar.
12.2.5.1 Tek, çift ve üçlü bağların oluşumunu hibrit ve atom orbitalleri temelinde açıklar.
12.2.5.2 Moleküllerin geometrilerini merkez atomu orbitallerinin hibritleşmesi esasına göre belirler.

Çözümlü örnekler

Örnek 1

Kütlesi

6{,}08\ \mathrm{g}

olan, C, H ve O dışında element içermeyen bir organik bileşik örneği tamamen yakıldığında

10{,}56\ \mathrm{g}

\mathrm{CO_{2}}

5{,}76\ \mathrm{g}

\mathrm{H_{2}O}

oluşuyor. Bileşiğin basit formülü nedir? (

\mathrm{H}=1

\mathrm{C}=12

\mathrm{O}=16\ \mathrm{g/mol}

)

A)
$\mathrm{C_{3}H_{16}O_{2}}$
B)
$\mathrm{C_{4}H_{8}O_{2}}$
C)
$\mathrm{C_{3}H_{8}}$
D)
$\mathrm{C_{3}H_{8}O_{2}}$
E)
$\mathrm{C_{3}H_{4}O}$

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Kimya: model ve işlem): 44 g karbon dioksitte 12 g karbon bulunur.

m_{\mathrm{C}}=\frac{10{,}56\cdot 12}{44}=2{,}88

2. Adım (Kimya: model ve işlem): 18 g suda 2 g hidrojen bulunur.

m_{\mathrm{H}}=\frac{5{,}76\cdot 2}{18}=0{,}64

3. Adım (Kimya: model ve işlem): Bileşik C, H ve O dışında element içermediğinden oksijen kütlesi, örnek kütlesinden karbon ve hidrojen kütleleri çıkarılarak bulunur.

m_{\mathrm{O}}=6{,}08-2{,}88-0{,}64=2{,}56

4. Adım (Kimya: model ve işlem): Mol sayısı = kütle / atom kütlesi.

n_{\mathrm{C}}=\frac{2{,}88}{12}=0{,}24

5. Adım (Kimya: model ve işlem): Mol sayısı = kütle / atom kütlesi.

n_{\mathrm{H}}=\frac{0{,}64}{1}=0{,}64

6. Adım (Kimya: model ve işlem): Mol sayısı = kütle / atom kütlesi.

n_{\mathrm{O}}=\frac{2{,}56}{16}=0{,}16

7. Adım (Kimya: model ve işlem): Mol sayıları en küçük tam sayılar oranına çevrilir.

n_{\mathrm{C}}:n_{\mathrm{H}}:n_{\mathrm{O}}=0{,}24:0{,}64:0{,}16\Longrightarrow \mathrm{C_{3}H_{8}O_{2}}

Cevap

\mathrm{C_{3}H_{8}O_{2}}

Örnek 2

Karbonun allotroplarıyla ilgili I. Grafit çok sert bir maddedir. II. Elmas çok sert bir maddedir. III. Fulleren her karbon atomunun dört karbon atomuna bağlı olduğu ağ örgülü bir yapıdır. yargılarından hangileri doğrudur?

A)
I ve III
B)
Yalnız II
C)
I ve II
D)
II ve III
E)
Yalnız I

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Kimya: model ve işlem): Allotroplar aynı elementin farklı yapılarıdır; özellikleri yapılarından kaynaklanır.

\text{karbon allotroplarının yapıları}\Longrightarrow \text{elmas: üç boyutlu ağ örgü},\ \text{grafit ve grafen: katmanlar},\ \text{fulleren: küre},\ \text{nanotüp: silindir}

2. Adım (Kimya: model ve işlem): Her yargı ilgili allotropun yapısı ve özellikleriyle karşılaştırılır.

\text{I: yanlış},\ \text{II: doğru},\ \text{III: yanlış}\Longrightarrow \text{Yalnız II}

Cevap

Yalnız II

Örnek 3

Kısaltılmış yapı formülü

\mathrm{CH_{2}=C=C=CH_{2}}

olan molekülde kaç sigma (

\sigma

) ve kaç pi (

\pi

) bağı vardır?

A)
$\sigma\text{ bağı: }3,\ \pi\text{ bağı: }7$
B)
$\sigma\text{ bağı: }3,\ \pi\text{ bağı: }3$
C)
$\sigma\text{ bağı: }8,\ \pi\text{ bağı: }3$
D)
$\sigma\text{ bağı: }7,\ \pi\text{ bağı: }3$
E)
$\sigma\text{ bağı: }7,\ \pi\text{ bağı: }4$

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Kimya: model ve işlem): Her karbon dört bağ yapar; formüldeki bağlar ve hidrojenler sayılır.

\mathrm{CH_{2}=C=C=CH_{2}}\Longrightarrow \text{C-C bağı: }3,\ \text{çift bağ: }3,\ \text{üçlü bağ: }0,\ \text{C-H bağı: }4

2. Adım (Kimya: model ve işlem): Her tekli, çift ve üçlü bağda bir sigma bağı vardır.

n_{\sigma}=3+4=7

3. Adım (Kimya: model ve işlem): Çift bağda bir, üçlü bağda iki pi bağı vardır.

n_{\pi}=3+2\cdot 0=3

4. Adım (Kimya: model ve işlem): Sigma ve pi bağ sayıları birlikte yazılır.

n_{\sigma}=7,\ n_{\pi}=3\Longrightarrow \sigma\text{ bağı: }7,\ \pi\text{ bağı: }3

Cevap

\sigma\text{ bağı: }7,\ \pi\text{ bağı: }3

Sık yapılan hatalar

Basit formülü ek bilgi olmadan molekül formülü kabul etmek.
Üçlü bağdaki üç bağın tamamını sigma bağı saymak.
Merkez atomun ortaklanmamış elektron çiftlerini geometriden dışlamak.

Uygulama ve etkinlik sınırları

Karbon allotroplarına ilişkin araştırma, model yapımı ve laboratuvar incelemesi burada uygulanmaz; şekiller yapısal yorumlama içindir.

Çalışmaya devam edin

Öğrenci alanında çalış Öğretmen alanında hazırla

Sınıf konularına dön