Karbon allotroplarının fiziksel ve kimyasal özellikleri, atomlar arasındaki hibritleşme türü, bağ açıları ve orbital örtüşmeleri ile doğrudan ilişkilidir. Aşağıdaki tabloda saf karbonun dört farklı formu için deneysel veriler verilmiştir. Tablodaki verileri ve modern atom teorisini dikkate alarak, bu allotropların yapısal karakteristikleri hakkında yapılan çıkarımlardan hangisi 'hibritleşme-geometri' ilişkisi açısından yanlıştır? (Veriler standart koşullar altındadır.)
Şıklar
I. yapıdaki karbon atomları sp³ hibritleşmesi yapmış olup, tüm bağlar özdeş \sigma (σ) bağlarıdır.
II. yapıda p orbitallerinin yan yana örtüşmesiyle oluşan delokalize π elektronları, yapıya yüksek elektriksel iletkenlik kazandırır.
III. yapıda karbon atomları sp² hibritleşmesi yapmış olsa da, yapının küresel eğriliği nedeniyle p orbitalleri mükemmel bir paralellikte değildir, bu da '\piramitleşme' karakteri (sp²'den sp³'e kayma) katar.
IV. yapı, tek bir atom kalınlığında olup iki boyutlu bir bal peteği örgüsüne sahiptir ve karbon atomları arasındaki bağ uzunluğu II. yapıdan daha büyüktür.
Tüm yapılarda karbon atomları arasındaki bağların koparılması için gereken enerji (bağ enerjisi), hibrit orbitallerindeki 's' karakteri arttıkça artış gösterme eğilimindedir.
Çözüm Açıklaması
IV. yapı Graphene'dir. Grafen, grafitin (II. yapı) tek bir katmanıdır. Grafende karbon atomları arasındaki sp² hibrit orbitallerinin örtüşmesiyle oluşan bağlar, grafit katmanlarındaki bağlarla hemen hemen aynı uzunluktadır (~142 pm). Ancak grafende bağlar daha kararlı ve 'gerginlikten uzak' olduğu için bağ uzunluğunun grafitten daha büyük olması beklenmez; aksine grafen bilinen en kısa ve en güçlü karbon-karbon bağlarından bazılarına sahiptir. A, B ve C şıkları teorik olarak doğrudur. Özellikle C şıkkında fullerenlerin (III) eğriliği nedeniyle saf sp²'den sapma gösterdiği (\piramitleşme açısı) akademik bir gerçektir. E şıkkı ise s-karakteri (sp³ %25, sp² %33) arttıkça bağın kısalıp güçlendiği genel kimya kuralını doğrular.
Video Çözüm
AI ile video çözüm oluştur
İnteraktif Çözüm
Adım adım, sesli ve animasyonlu çözüm. Quiz ile kendini test et!