Karbon Kimyasına Giriş

1. Kimya bileşikleri organik ve anorganik olarak ayrılmaktadır. Organik bileşiklerin ortak özelliği sorulmaktadır. Buna göre organik bileşik nedir?

Organik bileşik nedir?

• A) Yapısında karbon bulunduran, karbon temelli bileşik
• B) Yalnız metallerden oluşan bileşik
• C) Yalnız sudan oluşan bileşik
• D) Yapısında karbon bulunmayan bileşik
• E) Yalnız tuzlardan oluşan bileşik

Doğru cevap: A — Organik bileşikler, iskeletini karbon atomlarının kurduğu karbon temelli bileşiklerdir.

1. Bileşikler organik ve anorganik diye ayrılırken ölçüt, yapıda bir karbon iskeletinin bulunup bulunmadığıdır.
2. Karbon dört bağ kurabildiği ve kendi kendine zincir yapabildiği için milyonlarca bileşiğin iskeletini oluşturur; bu bileşikler genellikle karbon-hidrojen bağı taşır.
3. Öyleyse organik bileşik, yapısında karbon bulunduran, karbon temelli bileşiktir.
4. Denetleyelim: metan, etanol ve glikoz karbon iskeletlidir ve üçü de organik sayılır ✓ — tanım bu örnekleri kapsıyor.

2. Yukarıdaki bileşiklerin hepsi karbon içermektedir. Buna karşın organik sayılmadıkları belirtilmektedir. Buna göre bu bileşikler nasıl sınıflandırılır?

CO₂, CO, karbonatlar

• A) Organik bileşiktir
• B) Anorganik bileşiktir
• C) Element sayılır
• D) Alaşımdır
• E) Karışımdır

Doğru cevap: B — CO₂, CO ve karbonatlar karbon içerse de karbon-hidrojen iskeleti taşımadıkları için anorganik sayılır.

1. Organik sınıflandırmanın ölçütü yalnız “karbon var mı” değildir; karbonun bir zincir ya da iskelet kurması aranır.
2. Bu üç madde tek karbon atomu içerir ya da karbonu bir iyon içinde barındırır; karbon-karbon zinciri ve karbon-hidrojen bağı yoktur.
3. Ayrıca bunlar tarihsel olarak mineral kökenli maddelerdir. Bu nedenle karbon içermelerine karşın anorganik bileşik sayılırlar.
4. Denetleyelim: karbonat kireç taşında, mermerde ve deniz kabuğunda bulunur; canlı dokusunun karbon zincirlerine benzemez ✓ — sınıflandırma tutarlı.

3. Bir bileşiğin basit formülü ile molekül formülü ayrı kavramlardır. Basit formülün tanımı aranmaktadır. Buna göre basit formül neyi gösterir?

Basit formül nedir?

• A) Moleküldeki gerçek atom sayılarını
• B) Bileşiğin kütlesini
• C) Atom sayılarının en küçük tam sayı oranını
• D) Bileşiğin yoğunluğunu
• E) Bağ açılarını

Doğru cevap: C — Basit formül, bileşikteki atom sayılarının en küçük tam sayı oranını gösterir.

1. Molekül formülü, bir molekülde gerçekte kaç atom bulunduğunu verir; glikoz için C₆H₁₂O₆ gibi.
2. Basit formül ise bu sayıları ortak bölenleriyle sadeleştirir ve geriye yalnız oranı bırakır.
3. Öyleyse basit formülün gösterdiği şey atom sayılarının en küçük tam sayı oranıdır; kütle, yoğunluk ya da bağ açısı bilgisi taşımaz.
4. Denetleyelim: C₂H₄ ile C₃H₆ farklı bileşiklerdir ama basit formülleri aynıdır, ikisi de CH₂ ✓ — basit formül gerçek sayıyı değil oranı verir.

4. Glikozun molekül formülü yukarıda verilmiştir. Bileşiğin basit formülü hesaplanacaktır. Buna göre basit formül hangisidir?

C₆H₁₂O₆

• A) C₆H₁₂O₆
• B) C₂H₄O₂
• C) CHO
• D) CH₂O
• E) C₃H₆O₃

Doğru cevap: D — C₆H₁₂O₆’daki atom sayıları ortak bölen 6 ile sadeleştirilir; basit formül CH₂O olur.

1. Atom sayıları sırasıyla C: 6, H: 12, O: 6’dır. Bu üç sayının en büyük ortak böleni 6’dır.
2. Her sayı 6’ya bölünür: $6/6 = 1$, $12/6 = 2$, $6/6 = 1$.
3. Elde edilen oran 1 : 2 : 1’dir; basit formül CH₂O biçiminde yazılır.
4. Denetleyelim: CH₂O birimi 6 ile çarpıldığında C₆H₁₂O₆ geri gelir ✓ — sadeleştirme doğru yapılmış.

5. Basit formülü ve molekül kütlesi verilen bir bileşik incelenmektedir. Bileşiğin molekül formülü aranmaktadır. Buna göre molekül formülü hangisidir?

Basit formül CH₂O, molekül kütlesi 60 g/mol

• A) CH₂O
• B) C₃H₆O₃
• C) C₄H₈O₄
• D) C₆H₁₂O₆
• E) C₂H₄O₂

Doğru cevap: E — CH₂O'nun kütlesi 30; 60 ÷ 30 = 2 olduğundan formül C₂H₄O₂ olur.

1. Basit formülün kütlesi hesaplanır: 12 + 2 + 16 = 30.
2. Oran bulunur: 60 ÷ 30 = 2.
3. Her indis 2 ile çarpılır: C₂H₄O₂.

6. Karbon atomu bileşiklerinde her zaman dört bağ kurmaktadır. Bu davranışın nedeni sorulmaktadır. Buna göre neden dört bağ yapar?

Karbon 4 bağ yapar

• A) Dört değerlik elektronu bulunduğu için
• B) Atom numarası 4 olduğu için
• C) Kütle numarası 4 olduğu için
• D) Dört katmanı olduğu için
• E) Dört nötronu olduğu için

Doğru cevap: A — Karbonun son katmanında dört değerlik elektronu bulunduğu için bileşiklerinde dört bağ kurar.

1. Karbonun atom numarası 6’dır; elektron dizilimi $1s^2\,2s^2\,2p^2$ olduğundan son katmanında 4 elektron bulunur.
2. Kararlı hâle gelmek için son katmanını 8 elektrona tamamlaması gerekir; eksik olan 4 elektrondur.
3. Karbon bu kadar elektronu alıp vermek yerine ortaklaşmayı seçer: dört ortaklaşma, yani dört kovalent bağ kurar.
4. Denetleyelim: metanda (CH₄) karbon dört hidrojenle bağ yapıyor ve her bağdaki ortak çiftle son katmanı 8 elektrona ulaşıyor ✓.

7. Aynı elementten oluşmasına karşın çok farklı özellikler göstermektedir. Bu duruma verilen ad aranmaktadır. Buna göre bu bileşiklere ne denir?

Elmas ve grafit

• A) İzotop
• B) Allotrop
• C) İzomer
• D) Alaşım
• E) Karışım

Doğru cevap: B — Aynı elementin farklı yapıdaki katı biçimlerine allotrop denir; elmas ile grafit karbonun allotroplarıdır.

1. İkisi de yalnız karbon atomundan oluşuyor; öyleyse fark, farklı element ya da farklı bileşik olmalarından gelmiyor.
2. Fark atomların dizilişindedir: elmasta her karbon dört komşusuyla üç boyutlu ağ kurar, grafitte üç komşusuyla katmanlı yapı oluşturur.
3. Aynı elementin farklı dizilişteki biçimlerine allotrop denir. Öyleyse elmas ve grafit karbonun allotroplarıdır.
4. Denetleyelim: sertlik ve iletkenlik farkı bu diziliş farkıyla açıklanıyor ✓ — aynı atomdan iki ayrı yapı, iki ayrı özellik çıkıyor.

8. Tabloda karbonun iki allotropunun yapısı verilmiştir. Grafitin elektriği iletmesinin nedeni sorulmaktadır. Buna göre neden nedir?

• A) Bütün elektronların bağda kullanılması
• B) Yapısının üç boyutlu ağ olması
• C) Hibritleşmeye katılmayan elektronların katmanlar arasında serbest olması
• D) Karbon atomlarının iyon hâlinde bulunması
• E) Grafitin metal olması

Doğru cevap: C — Grafitte hibritleşmeye katılmayan elektronlar katmanlar boyunca serbest hareket edebildiği için elektrik iletilir.

1. Tabloya göre grafitteki karbon sp² hibritleşmesi yapıyor; bu, üç hibrit orbitalle üç komşuya sigma bağı kurması demektir.
2. Karbonun dört değerlik elektronu vardır; üçü bu sigma bağlarında kullanılınca geriye hibritleşmeye katılmayan bir elektron kalır.
3. Bu elektronlar katman düzlemine dik orbitallerde bulunur ve katman boyunca serbestçe yer değiştirebilir; yük taşıyabilen serbest elektron iletkenlik demektir.
4. Denetleyelim: elmasta dört elektronun dördü de sp³ bağlarında kullanılır, serbest elektron kalmaz ve elmas yalıtkandır ✓ — açıklama iki allotropu birden tutarlı biçimde anlatıyor.

9. Moleküllerin bağ yapısını göstermek için Lewis formülleri kullanılmaktadır. Bu formülde neyin gösterildiği aranmaktadır. Buna göre Lewis formülü neyi gösterir?

Lewis formülü

• A) Atom çekirdeklerinin kütlesini
• B) Atomların yoğunluğunu
• C) Moleküldeki elektron sayısını yalnızca sayı olarak
• D) Elementin erime noktasını
• E) Değerlik elektronlarını ve ortaklaşmaları

Doğru cevap: E — Lewis formülü atomların değerlik elektronlarını ve aralarındaki ortaklaşmaları gösterir.

1. Bağ kurulurken yalnız son katman elektronları iş görür; bu yüzden gösterimde iç katmanlar yazılmaz.
2. Lewis formülünde her değerlik elektronu bir nokta ile gösterilir; iki atomun ortaklaştığı elektron çifti ise bir çizgiyle yazılabilir.
3. Ortaklaşmaya girmeyen çiftler atomun üzerinde nokta olarak kalır. Böylece formül hem elektron dağılımını hem bağ yapısını verir.
4. Denetleyelim: suyun Lewis formülünde oksijenin iki bağı ve iki ortaklaşmamış elektron çifti birlikte görünür ✓ — gösterim değerlik elektronlarını eksiksiz veriyor.

10. Metan molekülünde karbon dört hidrojenle bağ kurmaktadır. Molekülün hibritleşmesi ve geometrisi sorulmaktadır. Buna göre hangisi doğrudur?

CH₄

• A) sp³ hibritleşmesi, düzgün dörtyüzlü
• B) sp² hibritleşmesi, düzlem üçgen
• C) sp hibritleşmesi, doğrusal
• D) Hibritleşme yok, kare düzlem
• E) sp³ hibritleşmesi, doğrusal

Doğru cevap: A — Dört sigma bağı yapan karbon sp³ hibritleşir; metanın geometrisi düzgün dörtyüzlüdür.

1. Metanda karbon dört hidrojenle bağ yapıyor ve ortaklaşmamış elektron çifti taşımıyor; öyleyse merkez atomun çevresinde dört elektron kümesi var.
2. Dört elektron kümesi için bir $s$ ve üç $p$ orbitali karışır: sp³ hibritleşmesi oluşur ve dört eşdeğer hibrit orbital meydana gelir.
3. Dört orbital birbirinden olabildiğince uzaklaşacak biçimde yerleşir; bu düzen düzgün dörtyüzlüdür ve bağ açıları $109{,}5°$ olur.
4. Denetleyelim: dört bağ aynı düzlemde toplansaydı açılar $90°$’ye iner ve itme artardı ✓ — dörtyüzlü düzen itmeyi en aza indiriyor.

11. Eten molekülünde iki karbon arasında çift bağ bulunmaktadır. Karbonların hibritleşmesi aranmaktadır. Buna göre hibritleşme türü hangisidir?

C₂H₄ (eten)

• A) sp³
• B) sp³d
• C) sp²
• D) sp
• E) Hibritleşme yoktur

Doğru cevap: C — Çift bağ yapan karbon üç sigma bağı kurar; hibritleşme sp²'dir ve bağ açısı yaklaşık 120 derecedir.

1. Her karbon üç komşuyla sigma bağı yapar.
2. Üç sigma bağı sp² hibritleşmesi demektir.
3. Kalan p orbitali pi bağını kurar.

12. Etin molekülünde karbonlar arasında üçlü bağ vardır. Molekülün geometrisi sorulmaktadır. Buna göre geometri nasıldır?

C₂H₂ (etin)

• A) Düzgün dörtyüzlü
• B) Açısal
• C) Düzlem üçgen
• D) Doğrusal
• E) Kare düzlem

Doğru cevap: D — Üçlü bağ yapan karbon iki sigma bağı kurar; sp hibritleşmesi etine doğrusal geometri verir.

1. Etinde her karbon bir hidrojenle ve öteki karbonla bağlıdır; yani her karbonun çevresinde iki elektron kümesi vardır.
2. Üçlü bağ tek bir küme sayılır: bir sigma ve iki pi bağından oluşur ve hepsi aynı iki atomu bağlar.
3. İki elektron kümesi sp hibritleşmesi demektir; iki hibrit orbital birbirinden en uzak duruşu $180°$’de alır, bu da doğrusal geometridir.
4. Denetleyelim: H–C≡C–H molekülündeki dört atom tek bir doğru üzerinde diziliyor ✓ — geometri gerçekten doğrusal.

13. İki karbon arasındaki çift bağın yapısı incelenmektedir. Bağın hangi türlerden oluştuğu aranmaktadır. Buna göre çift bağ neyden oluşur?

Karbon-karbon çift bağı

• A) İki sigma bağından
• B) İki pi bağından
• C) Üç sigma bağından
• D) Bir iyonik bağdan
• E) Bir sigma ve bir pi bağından

Doğru cevap: E — Karbon-karbon çift bağı bir sigma ve bir pi bağından oluşur.

1. İki atom arasındaki ilk bağ her zaman sigmadır; sigma bağı orbitallerin uç uca, çekirdekleri birleştiren eksen boyunca örtüşmesiyle kurulur.
2. Aynı eksende ikinci bir uç uca örtüşme mümkün değildir; ikinci bağ ancak eksene dik duran orbitallerin yan yana örtüşmesiyle oluşabilir.
3. Yan yana örtüşmeyle kurulan bağa pi bağı denir. Öyleyse çift bağ bir sigma ve bir pi bağından oluşur.
4. Denetleyelim: pi bağı sigmadan zayıftır ve tepkimelerde önce o kopar; etenin katılma tepkimesi verip etanın vermemesi bununla açıklanıyor ✓.

14. Üçlü bağın yapısı da aynı yaklaşımla incelenmektedir. Bağın bileşenleri sorulmaktadır. Buna göre üçlü bağ neyden oluşur?

Karbon-karbon üçlü bağı

• A) Bir sigma ve iki pi bağından
• B) Üç sigma bağından
• C) Üç pi bağından
• D) İki sigma ve bir pi bağından
• E) Bir sigma ve bir pi bağından

Doğru cevap: A — Karbon-karbon üçlü bağı bir sigma ve iki pi bağından oluşur.

1. İki atom arasındaki ilk bağ sigmadır ve çekirdekleri birleştiren eksen boyunca uç uca örtüşmeyle kurulur.
2. Geriye kalan iki bağ bu eksene dik duran orbitallerin yan yana örtüşmesiyle oluşur; ikisi de pi bağıdır.
3. Bu iki pi bağının bulunduğu düzlemler birbirine diktir; böylece aynı atom çifti arasında toplam üç bağ yer bulabilir.
4. Denetleyelim: çift bağda 1 sigma + 1 pi vardı, üçlü bağda bir pi daha eklenip toplam üçe çıkıyor ✓ — sigma sayısı yine 1 kalıyor.

15. Karbon atomları doğada sürekli bir döngü içinde yer değiştirmektedir. Döngüde karbonu havadan alan süreç aranmaktadır. Buna göre bu süreç hangisidir?

Doğada karbon döngüsü

• A) Solunum
• B) Fotosentez
• C) Yanma
• D) Ayrışma
• E) Volkanik etkinlik

Doğru cevap: B — Karbonu atmosferden alıp organik bileşiklere bağlayan süreç fotosentezdir.

1. Karbon döngüsünde bazı süreçler havaya karbon dioksit verir, bazıları havadan karbon çeker. Seçenekleri bu ölçütle ayıralım.
2. Solunum, yanma, ayrışma ve volkanik etkinlik karbon dioksiti atmosfere SALAR; hiçbiri havadan karbon almaz.
3. Fotosentezde bitkiler havadaki karbon dioksiti alır ve güneş enerjisiyle glikoz gibi organik bileşiklere bağlar. Karbonu havadan alan süreç budur.
4. Denetleyelim: ormanların azalması atmosferdeki karbon dioksidi artırıyor ✓ — havadan karbon çeken süreç gerçekten fotosentez.

16. Fosil yakıtlar milyonlarca yıl önce yaşamış canlıların kalıntılarından oluşmuştur. Bu yakıtların ortak yapı taşı sorulmaktadır. Buna göre temel bileşen hangisidir?

Kömür, petrol, doğal gaz

• A) Silisyum bileşikleri
• B) Metal oksitler
• C) Hidrokarbonlar
• D) Tuzlar
• E) Soy gazlar

Doğru cevap: C — Kömür, petrol ve doğal gazın temel bileşeni karbon ile hidrojenden oluşan hidrokarbonlardır.

1. Fosil yakıtlar, milyonlarca yıl önce yaşamış canlıların kalıntılarının basınç ve sıcaklık altında değişmesiyle oluşmuştur.
2. Canlı dokusu karbon ve hidrojen bakımından zengindir; bu nedenle oluşan yakıtlar da karbon-hidrojen iskeletini korur.
3. Yalnız karbon ve hidrojenden oluşan bileşiklere hidrokarbon denir. Fosil yakıtların temel bileşeni budur.
4. Denetleyelim: doğal gazın başlıca bileşeni metan (CH₄), petrolünki ise daha uzun zincirli hidrokarbonlardır ✓ — üçü de aynı aileden.

17. Tabloda hibritleşme türleri ile geometriler eşleştirilmiştir. Soru işaretiyle gösterilen geometri istenmektedir. Buna göre bu geometri hangisidir?

• A) Düzgün dörtyüzlü
• B) Açısal
• C) Kare düzlem
• D) Üçgen piramit
• E) Doğrusal

Doğru cevap: E — sp hibritleşmesine ve $180°$ bağ açısına karşılık gelen geometri doğrusaldır.

1. Tablodaki ilk iki satır örüntüyü veriyor: hibrit orbital sayısı azaldıkça bağ açısı büyüyor ve geometri basitleşiyor.
2. sp hibritleşmesinde bir $s$ ve bir $p$ orbitali karışır; oluşan hibrit orbital sayısı ikidir.
3. İki orbital birbirini en az itecek biçimde, merkez atomun iki yanına tam karşılıklı yerleşir. Aralarındaki açı $180°$, geometri ise doğrusaldır.
4. Denetleyelim: tabloda verilen $180°$ değeri doğrusal dizilişin açısıdır ✓ — açı ile geometri birbirini doğruluyor.

18. Bir kişinin yıllık etkinlikleri sonucu atmosfere saldığı sera gazı ölçülmektedir. Bu ölçümün adı aranmaktadır. Buna göre kavram nedir?

Karbon ayak izi

• A) Karbon ayak izi
• B) Karbon döngüsü
• C) Karbon tarihlemesi
• D) Karbon allotropu
• E) Karbon hibritleşmesi

Doğru cevap: A — Bir kişinin etkinlikleri sonucu saldığı sera gazının karbon dioksit eşdeğeri cinsinden ölçüsüne karbon ayak izi denir.

1. Ölçülen şey bir döngü ya da tarihleme değil, belirli bir sürede atmosfere SALINAN sera gazı miktarıdır.
2. Farklı sera gazlarının ısıtma etkisi aynı olmadığı için hepsi ortak bir ölçüye, karbon dioksit eşdeğerine çevrilir.
3. Bir kişinin, kurumun ya da ürünün bu yolla hesaplanan toplam salımına karbon ayak izi denir.
4. Denetleyelim: ulaşım aracını değiştiren ya da enerjisini yenilenebilir kaynaktan alan kişinin bu değeri düşer ✓ — ölçü gerçekten kişisel etkinliklere bağlı.

19. Etanolün molekül formülü ve atom kütleleri yukarıda verilmiştir. Bileşiğin molekül kütlesi hesaplanacaktır. Buna göre molekül kütlesi kaç gram bölü moldür?

C₂H₆O (C: 12, H: 1, O: 16)

• A) 30
• B) 46
• C) 60
• D) 44
• E) 32

Doğru cevap: B — Etanolün molekül kütlesi $2(12) + 6(1) + 16 = 46$ g/mol’dür.

1. Molekül kütlesi, moleküldeki her atomun kütlesi atom sayısıyla çarpılıp toplanarak bulunur.
2. Karbon katkısı: $2 \times 12 = 24$. Hidrojen katkısı: $6 \times 1 = 6$.
3. Oksijen katkısı: $1 \times 16 = 16$. Toplam: $24 + 6 + 16 = 46$ g/mol.
4. Denetleyelim: 46’dan oksijenin 16’sı çıkarılınca geriye 30 kalıyor ve bu da $C_2H_6$ parçasının kütlesi ✓ — hesap tutarlı.

20. Bir hidrokarbon yeterli oksijende tam yanmaktadır. Oluşan ürünler sorulmaktadır. Buna göre ürünler hangileridir?

Organik bileşik + O₂ → ?

• A) Karbon monoksit ve hidrojen
• B) Yalnız karbon
• C) Karbon dioksit ve su
• D) Metan ve su
• E) Karbon ve oksijen

Doğru cevap: C — Bir hidrokarbonun tam yanmasında karbon dioksit ve su oluşur.

1. Hidrokarbon yalnız karbon ve hidrojen içerir; yanmada bu iki element havadaki oksijenle birleşir.
2. Oksijen yeterliyse yanma tamdır: karbon en yüksek yükseltgenme basamağına çıkar ve karbon dioksite dönüşür.
3. Hidrojen ise oksijenle birleşip suya dönüşür. Öyleyse ürünler karbon dioksit ve sudur.
4. Denetleyelim: metanın yanması $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$ biçiminde denkleşiyor; iki yanda da 1 C, 4 H ve 4 O var ✓.