İçindekiler
- Karbon (C) elementi, periyodik sistemin:
- 14. grubunda veya 4A grubunda ve
- 2. periyotunda yer alan bir elementtir.
- Karbon elementi bir ametaldir.
- Canlılar için çok önemli bir elementtir.
- Yer yüzünde canlılık, C elementi üzerinden ortaya çıkmış ve devam etmektedir.
- Canlı organizmalardaki bileşikler, organik bileşiklerdir, yani karbon bileşikleridir.
- İnsan vücudunda, oksijenden sonra en çok bulunan element karbon elementidir.
- Karbon elementi, çok yetenekli bir elementtir.
- Tek başına, diğer bütün elementlerden daha çok sayıda bileşiği vardır.
- Bu yüzden, doğada karbon atomu, farklı şekillerde karşımıza çıkabilmektedir.
Örnek:
Saynur hanım, karbon elementinin ne kadar özel bir element olduğunu anlatırken aşağıdaki ifadeleri kullanmış fakat bazı hatalar yapmıştır.
I) Karbon elementi yaşamın temel elementidir.
II) Karbon elementi bir 4A grubu ametalidir.
III) Anorganik kimyaya, “karbon kimyası” da denmektedir.
IV) Bütün organik bileşiklerin ortak elementi karbon elementidir.
V) Uzun yıllar, karbon temelli bileşiklerin, suni yollarla üretilemeyeceğine inanılmıştır.
Buna göre, Saynur hanım, karbon elementini tarif ederken hangi hatalı bilgiyi vermiştir?
A) I
B) II
C) III
D) IV
E) V
Cevap
Örneğin çözümü:
Bu bir reklamdır:
Karbon Atomunun Bağ Yapma Özelliği
- Karbon atomu, bağ kurma yeteneği yüksek olan bir atomdur.
- 4A grubunda bulunduğu için değerlik elektron sayısı 4’tür. Bu yüzden C atomu:
- Her zaman 4 tane kovalent bağ kurar.
- Tekli, ikili ve üçlü kovalent bağlar kurabilir.
- Tekli, ikili ve üçlü kovalent bağ kurmuş C atomu örnekleri:
- Karbon atomunun tekli bağlarının bağ enerjileri yüksektir; bu yüzden bu bağlar sağlam bağlardır.
- İkili kovalent bağların bağ enerjileri, tekli bağlardan daha sağlamdır; üçlü bağların da ikili bağlardan daha sağlamdır. Yani; en sağlam kovalent bağlar, üçlü kovalent bağlardır.
Toplam 4 Tane Kovalent Bağ
- İster tekli kovalent bağ, ister ikili isterse de üçlü kovalent bağ olsun, bir karbon atomunun etrafındaki bağların toplamı her zaman 4 olmalıdır.
- Aşağıda bazı organik bileşiklerin açık formülleri verilmiştir. Her karbon atomunun etrafında her zaman toplam 4 tane kovalent bağ olduğuna dikkat edelim:
Örnek:
Nagehan, performans ödevi olarak, bazı organik bileşiklerin molekül formüllerini çizmiştir. Öğretmeni, moleküllerden birinde hata olduğunu, tabiatta böyle bir molekül olmadığın söylemiştir.
Nagehan’ın ödevinde hazırladığı moleküller aşağıdaki gibi olduğuna göre, hangi molekül hatalı olmuştur?
Cevap
Örneğin çözümü:
Karbon atomu, bütün moleküllerinde toplam 4 tane kovalent bağ kurar.
B şıkkındaki molekülde, ortadaki C atomu toplam 5 tane kovalent bağ kurmuştur. Bu kurallara aykırı bir durumdur, böyle bir molekül olamaz.
Bu yüzden cevap B şıkkıdır.
Bu bir reklamdır:
- Organik molekülün başındaki ve sonundaki C atomu birbirine bağlanırsa, halkalı (siklo) bir organik molekül oluşur.
- Siklo moleküllerin en küçük üyesi 3 karbonludur.
- 3 karbonlu halka bir üçgen şeklindedir, 4 karbonlu kare, 5 karbonlu beşgen, 6 karbonlu altıgen… şeklindedir.
- Aşağıda, bu tür organik bileşiklere örnekler verilmiştir:
Örnek:
I) C atomları, kapalı bir geometrik şekil oluşturur.
II) Bu tür moleküllere siklo (halkalı) moleküller denir.
III) En küçük üyeleri 3 karbonludur.
Buna göre aşağıdakilerden hangisi halkalı bir molekül değildir?
Cevap
Örneğin çözümü:
Bu bir reklamdır:
- Moleküldeki karbon atomlarını takip ederken, yol bir yerde ikiye ayrılıyorsa, böyle moleküllere dallanmış moleküller denir.
- Aşağıda, bazı dallanmış organik bileşiklere örnekler verilmiştir:
Örnek:
Eğer kalemi kaldırmadan ve geri gelmeden bir organik bileşikteki bütün C atomlarının üzerinden geçemiyorsak, o bileşik dallanmış bir bileşik demektir.
Buna göre aşağıda verilen organik bileşiklerden hangisi, dallanmış bir organik bileşik değildir?
Cevap
Örneğin çözümü:
B şıkkındaki bileşik şöyle verilmiştir:
Dikkat edersek, bütün C atomları art arda dizilmiştir. Kalemle tek seferde üzerlerinden geçebiliriz. Yani; bu bileşik düz zincirli bir bileşiktir.
Aynı bileşiği, şöyle de yazabiliriz:
Bu bileşikte dallanma yoktur; bütün karbonlar, tek bir zincir halinde dizilmişlerdir.
Diğer şıklarda, dallanmalar vardır.
Bu yüzden, cevap B şıkkıdır.
Bu bir reklamdır:
Karbon Atomunun Allotropları
- Aynı atomların farklı geometrik şekillerde dizilmesi ile ortaya çıkan maddelere allotrop maddeler denir.
- Birbiri ile allotrop olan maddeler, aslında aynı elementtirler.
- Allotropların fiziksel özellikleri ve bazı kimyasal özellikleri farklıdır.
- Aynı maddeler ile tepkime girdiklerinde aynı ürünleri oluştururlar.
- Kimyasal tepkimelere girme istekleri farklıdır.
- Karbon elementinin en bilinen allotropları şunlardır:
- Doğal olanlar:
- Elmas
- Grafit
- Yapay olanlar:
- Grafen
- Fullerenler (C60)
- Nanotüpler
- Doğal olanlar:
Aşağıda karbon elementinin allotroplarına ait molekül geometrileri verilmiştir:
Örnek:
Poyraz, bir kır gezisi esnasında dikkatini çeken iki maddeyi yanına almış ve ilk fırsatta, bu maddeleri, analiz için bir laboratuvara göndermiştir. Laboratuvarda yapılan inceleme sonucunda, bu iki maddenin özellikleri için şu bilgiler verilmiştir:
I) Maddelerin fiziksel özellikleri farklıdır.
II) Maddeler aynı atomlardan oluşmaktadır.
III) Maddelerin kristalleri incelendiğinde, farklı geometrik şekillere sahip olduğu görülmüştür.
IV) Maddelerin yanma ürünlerinin aynı olduğu görülmüştür.
Buna göre bu sonuçlardan hangisi ya da hangileri, bu iki maddenin allotrop maddeler olduğunu kesin olarak kanıtlamak için yeterlidir?
A) Yalnız II
B) I ve II
C) II ve III
D) II ve IV
E) I, II ve IV
Cevap
Örneğin çözümü:
Bu bir reklamdır:
Elmas
- Saydamdır.
- Elektriği iletmez.
- Isıyı iyi iletir.
- Karbon atomları:
- 4 tane tekli kovalent bağ kurmuştur.
- sp3 hibritleşmesi yapmıştır.
- Düzgün dörtyüzlü şeklinde dizilmiştir.
- Doğal maddeler içinde, en sertidir.
- İyi bir kesici ve aşındırıcıdır.
- 850 oC’de yanar, 3500 oC’de erir.
- Erime noktası grafitten daha yüksektir.
- Her elmasın kristalleri farklıdır.
- Kristal dizilimi birbirinin aynı olan 2 tane elmas yoktur.
- Grafitten, yapay olarak elde edilebilmektedir.
Grafit
- Yağlıdır.
- Siyah-çelik rengi arası renktedir.
- Kağıt üzerinde iz bırakır.
- Yumuşaktır.
- Parlaktır.
- Mat bir katıdır.
- Elektrik akımın iletir.
- Kurşun kalemlerin ucu, kil karıştırılarak sertleştirilmiş grafittir.
- Grafit makine yağlayıcısı olarak da kullanılır.
- Elektrik motorlarında, lityum pillerde kullanılır.
- Yüksek sıcaklığa dayanıklı olduğu için, uzay araçlarında ısı kalkanı olarak kullanılır.
- Bir A4 destesindeki kağıtlar gibi, üst üste dizilmiş tabakalardan oluşur.
- Bu tabakaların her birine grafen denir.
- Bu tabakalar, düzgün altıgenler şeklinde birbirine bağlanmış karbon atomlarından oluşur.
- Grafen tabakalar arasında Van der Waals etkileşimleri etkilidir.
- Grafit, bir yüzeye sürtündüğünde, tabakalar arasındaki etkileşimler kopar ve en alttaki taba yüzeyde kalır, sonra sıradaki tabaka kalır… Bu şekilde, kurşun kalem kağıda yazmış olur.
Grafen
- Karbon elementinin yapay bir allotropudur.
- Grafiti oluşturan tabaklardan her biridir.
- Isı ve elektrik iletkenliği üst düzeydedir.
- Elektronik kağıt olarak da isimlendirilir.
- İki boyutlu ve saydam bir tabakdır.
- Çelikten 6 kat daha sert ve hafif, 13 kat daha esnektir.
Fullerenler (C60)
- C elementinin yapay bir allotropudur.
- Fulleren adı, Richard Buckminster Fuller (1895-1983)’den almıştır.
- Top, tüp ve çubuk şeklinde olabilirler.
- Asal yapıda maddelerdir, kimyasal etkinlikleri yoktur.
- Atomlar; beşgen, altıgen veya yedigen şeklinde dizilebilirler.
- Bazı kullanım alanları şunlardır.
- Güneş pilleri
- Hidrojen yakıt depoları
- Kurşun geçirmez yelek yapımı
Nanotüpler
- Grafen tabakalarının tüp şeklinde yuvarlanması ile elde edilmektedir.
- Esnek ve sağlamdırlar.
- 1991 yılında Japon bilim insanı Sumi Lijima (Sumi Licima) tarafından keşfedilmişlerdir.
- Nano (10-9) teknolojinin gelişmesinde önemli yer tutarlar.
- Çok düşük sıcaklıklarda bile elektrik akımını ilettikleri için, “süper iletken”dirler.
- Bazı kullanım alanları şunlardır:
- Biyosensör yapımı
- Nanoteknoloji
- Dokunmatik ekranları
- Taramalı, tünelleme mikroskopları
- Organik güneş pilleri
- Hidrojen pilleri
Bu bir reklamdır:
Örnek:
Evliya Çelebi, 17. yüzyılda yaşamış ve bir çok ülke gezerek tecrübelerini “Seyahatname” adlı bir kitapta toplamış bir gezgindir.
Buna göre, Evliya Çelebi’nin gezdiği ülkelerde, aşağıdaki maddelerden hangisini hiç bir zaman görmediği kesindir?
A) Kömür
B) Elmas
C) Grafit
D) Fullerenler
E) Altın