Karbon elementinin farklı allotroplarının fiziksel ve kimyasal özellikleri, atomlar arası bağ yapıları ve hibritleşme türleri ile doğrudan ilişkilidir. Endüstriyel süreçlerde bu özelliklerin analizi, materyal seçimi açısından kritik öneme sahiptir. Aşağıdaki tabloda X, Y ve Z olarak kodlanmış karbon allotroplarına ait bazı veriler verilmiştir.
Buna göre, X, Y ve Z allotropları ile ilgili aşağıdaki çıkarımlardan hangisi yanlıştır?
Şıklar
X allotropu, bilinen en sert doğal maddelerden biri olan elmastır ve tüm valans elektronları \sigma bağlarına katılmıştır.
Y allotropu grafittir; tabakalar arasında bulunan zayıf Van der Waals kuvvetleri sayesinde yağlayıcı özellik gösterir.
Z allotropu fulleren (C60) olabilir; yapısındaki \pi (π) elektronlarının delokalize olması ona kimyasal reaktivite kazandırır.
X allotropu yandığında CO₂ gazı oluştururken, Y ve Z allotropları yandığında farklı bir oksit bileşiği oluşturur.
Y yapısındaki C-C bağ uzunluğu, X yapısındaki C-C bağ uzunluğundan daha kısadır çünkü hibritleşmeye katılmayan p orbitalleri bağ kuvvetini artırır.
Çözüm Açıklaması
Tüm karbon allotropları (elmas, grafit, fulleren, grafen) sadece karbon atomlarından oluşur. Tam yanma tepkimesine girdiklerinde hepsi karbondioksit (CO2) gazı açığa çıkarır. Karbonun oksidasyon basamağı hepsinde 0'dan +4'e yükseltgenir. Yanma ürünleri farklı değildir.