KARBON KİMYASINA

Transkript

1 VİDE FASİKÜLLERİ KARBN KİMYASINA GİRİŞ RGANİK VE ANRGANİK BİLEŞİKLER rganik Bileşikler Anorganik Bileşikler Ana kaynakları bitkisel ve hayvansal kökenli maddeler (kömür, petrol, doğalgaz) Ana kaynakları doğadaki mineraller, cevherler ve maden filizleri Kovalent Yapılıdırlar Genellikle iyonik yapılıdırlar. Genellikle organik çözücülerde çözünürler Genellikle suda çözünürler. Erime ve kaynama noktaları düşüktür. Erime ve kaynama noktaları yüksektir. Yanıcıdırlar Isıya dayanıklıdırlar, genellikle yanıcı değildirler. Karbon atomunun dört bağ yapabilmesinden dolayı sayıları çok fazladır. (milyonlarca) Sayıları organik bileşiklere göre daha azdır. Tepkimeleri yavaş ve tepkime verimleri düşüktür. Tepkimeleri hızlı ve tepkime verimleri yüksektir. Kendilerine has kokuları vardır. Genellikle kokusuzdurlar. rganik Bileşikler Temel elementi karbon () dır. dışında,, N, S, F, l gibi elementleri de içerebilirler. rganik ismi ilk olarak 1807 yılında İsveçli Kimyacı Berzelius tarafından kullanılmıştır yılında Alman Kimyacı Friedrich Wöhler ilk defa anorganik bir bileşikten organik bileşiği sentezlemiştir. KN Pb2 KN Pb 1 2KN ( N4) 2S4 KS 2 2NN 4 2 ısı ll N4N 2N N Wöhler çalışması sonucu yukarıdaki tepkimeleri gerçekleştirmiştir. Buna göre; l. 3 Amonyum siyanat, 4 üredir. ll. 1,2 ve 3 anorganik, 4 organiktir. lll. Bu sentezlerle organik bileşiklerin sadece canlılardan elde edilebileceği düşüncesi çürütülmüştür. 1

2 VİDE FASİKÜLLERİ l. 2 3 ll. 3 lll. 4 lv. 2 V. 3 N 2 Vll. Na 3 Yukarıdaki bileşikleri organik ve anorganik olarak sınıflandırınız. l. Çamaşır sodası (Na 2 3 ) ll. Çamarşır suyu (Nal) lll. Kabartma tozu (Na 3 ) lv. Aseton ( 3 3 ) V. Kireç taşı (a 3 ) Vl. Dietileter ( ) Yukarıdaki bileşikleri organik ve anorganik olarak sınıflandırınız. X : 2 5 Y : 2 6 Formülleri verilen X ve Y bileşikleri ile ilgili; l. Yanma ürünleri 2 ve 2 dur. ll. Sudaki çözünürlükleri X < Y dir. lll. Aynı ortamda kaynama noktaları X > Y lv. X anorganik, Y organiktir. DĞADA KARBN Karbon elementi periyodik cetvelin 4A grubunda yer alır ve bileşiklerinde daima 4 bağ yapar. l. Nal (yemek tuzu) ll (glikoz) Yukarıdaki maddelere ait aşağıda verilen özellikleri belirtiniz. l. rganik olan :... ll. Suda çözünen :... lll. Erime noktası yüksek olan :... lv. Yanma tepkimesi veren :... V. Moleküler yapıda olan :... a a ( ) Yukarıda verilen tepkime ile ilgili; l. 1 ve 4 anorganik, 2 ve 3 organiktir. ll. Aynı ortamda 3'ün kaynama sıcaklığı 1'den yüksektir. lll. Sadece 2 moleküler yapılıdır. yargılarından hangileri yanlıştır? Karbon elementinin kendi atomları arasındaki bağ enerjisi yüksek olduğundan düz zincir, dallanmış zincir ve halkalı yapıda çok sayıda bileşik oluşturur. Bağ Yapısı Bağ Enerjisi (kj/mol) 343 S S 266 P P 201 Bağ enerjileri verilen yukarıdaki yapılarla ilgili; l. Bağ kuvveti en büyük olan P - P bağıdır. ll. Bağ kararlılığı en büyük olan - bağıdır. lll. - bağını koparmak için gereken enerji en büyüktür. 2

3 VİDE FASİKÜLLERİ,, N ve elementleri arasında oluşan aşağıdaki bileşiklerden hangilerinin bağ sayıları doğru verilmiştir? ALLTRP Aynı elementin atomlarının uzayda farklı dizilmesi sonucu oluşan farklı geometrik şekillerdeki yapılara allotrop denir. l. = N ll. = = lll. = l Allotropların Fiziksel özellikleri farklıdır. (Erime N, Kaynama N, İletkenlik, özkütle, sertlik...) Kimyasal özelliklerinin büyük bir kısmı farklıdır. lv. / \\ Tepkimeye girme istekleri farklıdır. Aynı madde ile tepkimeleri sonucu oluşan ürünler aynıdır. Karbon Elementinin Allotropları Elmas Bilinen en sert doğal maddedir. atomları elmasta düzgün dört yüzlü bir geometri oluşturur. 1. durum : 6 : 1s 2 2s 2 2p 2 2. durum : 6 : 1s 2 2s 1 (2p x ) 1 (2p y ) 1 (2p z ) 1 Karbon elementline ait yukarıdaki bilgilere göre; l. 1. durum temel hal, 2. durum uyarılmış haldir. ll. 1. durumdaki hali daha kararlıdır. lll. er iki durumda da karbon 4 bağ yapabilir. Grafit Isıyı iletir, elektriği iletmez. Altıgen halkalar oluşturan ve tabakalar halinde bulunan yumuşak bir maddedir. Tabakalar birbir üzerinde kolayca hareket eder. Isı ve elektriği iletir. Siyah, parlak bir katıdır. Elektronik sanayinde kullanılır. Fulleren Karbonun yapay allotropudur. Fulleren ailesinin ilk molekülü 60 karbondan oluşan 60 molekülüdür. 60 nonometre boyutunda ve oldukça sağlam bir yapıya sahiptir. (1nm=10 9 m) Karbonun bu tür allotropu olan nano yapılar top, tüp, çubuk ve halka şeklinde sınıflandırılabilir. 3

4 VİDE FASİKÜLLERİ Grafitten özel yöntemlerle elde edilen tüpler nanotüp olarak adlandırılır. Nanotüplerin ve namometre boyutundaki yapıların teknolojide kullanılmasıyla nanoteknoloji ortaya çıkmıştır. LEWİS FRMÜLLERİ Son temel enerji seviyesindeki değerlik elektronların elementin sembolü üzerinde gösterilmesine Lewis elektron nokta yapısı denir. Nanotüpler rtaklanmamış (yalın) elektron çifti :... Yarı iletken, iletken ve süper iletken özellik gösterirler. rtaklanmış (bağlayıcı) elektron çifti :... Kendi kendini temizleyen boylarda, su geçirmeyen, leke tutmayan, buruşmayan kumaşlarda kullanılırlar. ksijen... tamamlamıştır. idrojen... tamamlamıştır. Ayrıca hidrojenin yakıt olarak depolanmasında ve daha bir çok alanda kullanılmaktadır. Lewis Formülü Yapı Formülü l. Elmasın elektrik iletkenliği grafite göre daha yüksektir. ll. Elmas doğal, grafit ve fulleren yapay allotroptur. lll. Elmas ve grafitin tepkimeye girme istekleri farklıdır. lv. Elmas ve grafit kovalent katı sınıfındadırlar. Yukarıdaki yargılardan hangileri yanlıştır? BF 3 bileşiği ile ilgili; l. Lewis yapısı çiziniz. ll. rtaklanmış ve ortaklanmamış elektron sayısı kaçtır. ( 5 B, 9 F) l. Döteryum lv. Toluen ll. Trityum V. Grafit lll. Elmas Vl. Fulleren Yukarıda verilenlere göre aşağıdakileri doğru-yanlış olarak belirtiniz. l ve ll hidrojenin allotroplarıdır. ( ) lll, V ve Vl karbonun izotoplarıdır. ( ) lll ve V ün geometrik yapıları farklıdır. ( ) 3 bileşiğinin lewis formülünü ve yapı formülünü yazınız. ( 6, 8, 1 ) Bağ yapımında kullanılan elektron çiftinin sadece bir atom tarafından sağlandığı durumlarda oluşan bağa koordine kovalent bağ denir. N + + N + Amonyum Katyonu 4

5 VİDE FASİKÜLLERİ REZNANS Sadece elektron çiftlerinin yer değiştirmesi ile birden fazla eş değer Lewis formüllerinin yazılabildiği durumlara rezonans denir. SİGMA ve Pİ BAĞI İki atom arasında oluşan - İkili bağların biri sigma (σ) diğeri pi (π) bağıdır. - Üçlü bağların biri sigma (σ) diğer ikisi pi (π) bağıdır. Sigma bağı oluştuktan sonra pi bağı oluşur. Sigma bağı pi bağından daha kuvvetlidir. Sigma bağı molekülün geometrik şeklini belirlerken, pi bağları bağ uzunluğunu kısaltır. TAUTMER Bir yapıdaki protonun ( + ) yer dğeiştirmesi ile denge halinde olan iki farklı yapı oluşmasına toutomeri denir. Bileşiklerin her birine ise tautomer denir. Bağ uzunluğu rbitallerin bağ ekseni doğrultusunda uç uca örtüşmesi ile sigma (σ) bağı oluşur. rbitallerin bağ eksenine dik yan yana örtüşmesi ile pi (π) bağı oluşur. uç uca s-s örtüşmesi Enol (Kararsız) Keto (Kararlı) uç uca s-p örtüşmesi uç uca p-p örtüşmesi 2 2 yan yana p-p örtüşmesi X Y Yukarıda verilen X ve Y iyonları ile ilgili; N l. Birbirinin tautomeridir. ll. Bağlayıcı elektron sayıları eşittir. lll. 3 2 iyonunun rezonanslarıdır. Yukarıda verilen moleküller ile ilgili; l. Uç uca örtüşen orbital sayıları ll. pi bağı sayıları lll. rtaklanmış elektron sayıları verilenlerden hangileri eşittir? 5

6 VİDE FASİKÜLLERİ İBRİTLEŞME Merkez Atomun ibritleşmesi Farklı enerji düzeyindeki orbitallerin kaynaşarak aynı enerjili özdeş orbitallere dönüşmesine hibritleşme (melezleşme) denir. molekülü ile ilgili; 6 : 1s2 2s 2 2p 2 Enerji Enerji Enerji Enerji Enerji Enerji 2p px p Y p Z p X p Y p Z p Z 2p 2s 2sp 2 2sp 2 2sp 2 2s Temel hal Uyarılmış hal ibritleşmiş hal 6 : 1s2 2(sp 3 ) 1 2(sp 3 ) 1 2(sp 3 ) 1 2(sp 3 ) 1 Temel hal Uyarılmış hal ibritleştirilmiş hal ibritleşmeye katılanlar hidrojenin s orbitalleri ile s-sp 2 uç uca örtüşmesini yaparak sigma bağını oluşturur. ibritleşme ibritleşmeye katılmayan (2p Z orbitali) diğer karbon atomunun orbitali (2p Z ) ile yan yana örtüşerek pi bağını oluşturur. sp : 1 tane s 1 tane p sp 2 : 1 tane s 2 tane p sp 3 : 1 tane s 3 tanep ibritleşme Bulunurken Sigma bağ sayısı atoma ait + ortaklanmamış e çifti sayısı = ibrit türündeki üstler toplamı Bir molekülde merkez atomun sigma bağ sayısı ve ortaklanmamış elektron çifti sayısı toplamı doğrultu sayısını verir. Aşağıdaki merkez atomların hibritleşme türlerini bulalım. molekülü ile ilgili; l. Karbon atomları sp 3 hibritleşmesi yapmıştır. ll. atomlarının hibritleşmiş halinin elektron dizilimi 1s 2 2(sp) 1 2(sp) 1 2p 1 2p 1 şeklindedir. lll. ibritleşmeye katılmayan 2p orbitalleri pi bağını oluşturur. N B 6

7 VİDE FASİKÜLLERİ Si 4 bileşiğinde Si atomlarının hibritleşme şeması: Enerji 3p X 3p Y 3p Z 3s ibrit orbitaller şeklinde veriliyor. Buna göre; l. sp 3 hibrit orbitalleri oluşmuştur. ll. luşan hibrit orbitallerin enerjileri farklıdır. lll. Si 4 molekülünde doğrultu sayısı 4 dür. Be atomunun ile yaptığı Be molekülü ile ilgili; l. Be atomlarının hibritleşme türü sp dir. ll. Be nin hibritleşmiş haldeki elektron dizilimi 1s 2 2(sp) 1 2(sp) 1 2p y 2p z şeklindedir. lll. ibrit orbitallieri %50 s ve %50 p karakterine sahiptir. lv. Be 2 de doğrultu sayısı 2 dir. V. rbitallerin hibritleşme durumu y z y z x x 2s 2p X y z y z x x N 3 molekülünde orbital örtüşmelerine ait şema aşağıda verilmiştir. 2sp 2sp 7 N : 1s2 2(sp 3 ) 2 2(sp 3 ) 1 2(sp 3 ) 1 2(sp 3 ) 1 1s 1 1s 1 1s 1 Buna göre; l. sp 3 s orbitallerinin uç uca örtüşmesi sonucu sigma bağları oluşmuştur. ll. Bir çift hibritleşmiş orbital bağ yapımına katılmamıştır. lll. Lewis yapısı N şeklindedir. l B Yukarıda verilen molekül ile ilgili; l. Apolar moleküldür. ll. Doğrultu sayısı 3'tür. lll. sp 2 s orbitallerinin uç uca örtüşmesi ile sigma bağları oluşmuştur? ( 5 B, 1 ) 7

8 VİDE FASİKÜLLERİ Molekül örtüşmesi l l l. = sp s ll. sp 2 s Molekül Molekül geometrisi Üçgen düzlemsel Düzgün dörtyüzlü VSEPR gösterimi Uzaysal formülü 120 = 109,5 lll. = sp 3 s l Yukarıda verilen örtüşme türlerinden hangileri yanlıştır? Üçgen düzlemsel Doğrusal 120 = 180 N 3 Üçgen piramit N 107,3 MLEKÜL GEMETRİSİ Molekül geometrilerinin belirlenmesinde VSEPR (Değerlik Kabuğu Elektron Çifti İtme) kuramından faydalanılır. 2 Kırık doğru (Açısal) 104,5 VSEPR gösteriminde A : Merkez atom X : Merkeze bağlı atom veya atom grupları E : Merkez atomdaki ortaklanmamış e çifti Uzaysal formüllerde kağıt düzleminde Bize doğru olan bağlar kama ( ) Düzlem üzerinde olanlar düz çizgi ( ) Düzlemin arkasından olanlar çizgili kama ( ) ile gösterilir. Lewis formülü verilen yukarıdaki molekül ile ilgili; l. Bağ yapan elektron sayısı 5'dir. ll. rtaklanmamış 4 tane elektronu vardır. lll. VSEPR gösterimi AX 3 şeklindedir. lv. Polar moleküldür. 8

9 VİDE FASİKÜLLERİ P 3 ve B 3 molekülleri ile ilgili; l. Geometrik şekilleri ll. Bağlayıcı elektron sayıları lll. Merkez atomlarının hibrit türü lv. VSEPR gösterimleri verilenlerden hangileri farklıdır? ( 5 B, 15 P, 1 ) S ve elementlerinden oluşan S molekülü ile ilgili; l. Molekül geometrisi açısaldır. ll. Bağ açısı 107,5 dir. lll. S atomları arasında sp 2 s örtüşmesi vardır. iyonu ile ilgili; l. Bağlayıcı elektron sayısı 4 tür. ll. Karbonun hibritleşme türü sp 2 dir. lll. Merkez atom ortaklanmamış elektron içermez. a b Molekülü ile ilgili; l. a açısı 90, b açısı 120 dir. ll. Tüm atomları sp 3 hibritleşmesi yapmıştır. lll. Apolar moleküldür. 2 l 2 bileşiği ile ilgili; l. Doğrusal bir yapıdadır. ll. Bağı polardır. lll. Molekül apolardır. lv. VSEPR gösterimi AX 4 şeklindedir. ( 1, 6, 17 l) VSEPR gösterimi AX 2 E 2 şeklinde olan bir molekül ile ilgili; l. Molekül geometrisi açısaldır. ll. Molekül apolardır. lll. Merkez atomun hibritleşme türü sp dir. lv. A ile belirtilen atomun atom numarası 16 olabilir. 9

10 VİDE FASİKÜLLERİ l 2 molekülü ile ilgili; l. Molekül şekli açısaldır. ll. Bağı polardır. lll. Molekülü apolardır. lv. ksijenin hibritleşme türü sp dir. ( 8, 17 l) X : 1s 2 2s 1 Y : 1s 2 2s 2 2p 5 Z : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 Temel hal elektron dizilimleri verilen yukarıdaki atomlarla ilgili; l. Z'nin lewis yapısı Z şeklindedir. ll. ZY 3 molekülü üçgen düzlemseldir. lll. XY nin lewis yapısı X Y şeklindedir. yargılarından hangileri yanlıştır? l. Mg 2+ [ ] 2 ll. F F lll. Yukarıdaki taneciklerden hangilerinin Lewis yapısı yanlış verilmiştir? ( 8, 9 F, 12 Mg, 1 ) Bir madde ile ilgili; Merkez atomu sp 3 hibritleşme yapmıştır. Molekülleri arasında hidrojen bağı vardır. 5 çift bağlayıcı elektrona sahiptir. Buna göre bu madde aşağıdakilerden hangisi olabilir? l. 3 ll. B 3 lll. 2 lv. N 3 V. N 2 X 3 molekülü polardır. Buna göre; l. X, 3A grubundadır. ll. Bağ açısı 120 dir. lll. Molekül geometrisi üçgen pramittir. yargılarından hangileri yanlıştır? molekülü ile ilgili; l. Karbonun hibritleşmesi sp dir. ll. 4 çift elektron bağı yapımına katılmamıştır. lll. Molekül şekli açısaldır. ( 6, 8 ) 10