Alkanlar

21 soru

Soru 1Soru

IUPAC adı 2,2-dimetilpropan olan doymuş bir hidrokarbon bileşiği ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Aynı sayıda karbon atomu içeren düz zincirli izomerine (nn-pentan) göre aynı dış basınçtaki kaynama noktası daha düşüktür.

Cevap

Aynı sayıda karbon atomu içeren düz zincirli izomerine (nn-pentan) göre aynı dış basınçtaki kaynama noktası daha düşüktür.
Doğru olan ifade, aynı karbon sayılı alkanlar arasında dallanmanın artmasının London kuvvetlerini zayıflatarak kaynama noktasını düşürmesidir. 2,2-dimetilpropan (neopentan) molekülü 5 karbonlu ve dallanmış bir yapıya sahipken, düz zincirli izomeri olan n-pentan dallanmamıştır. Bu nedenle neopentanın kaynama noktası n-pentana göre daha düşüktür.

Adım Adım Çözüm

1
2,2-dimetilpropan (neopentan) molekülünün açık yapısını çizerek karbon zincirini ve dallanma durumunu belirlemek.
Molekülde merkezdeki karbon atomuna 4 adet metil (CH3-CH_3) grubunun bağlı olduğu (C(CH3)4C(CH_3)_4) görülür. Bu molekül 5 karbonlu ve oldukça dallanmış bir yapıya sahiptir.
Fiziksel ve kimyasal özellikleri doğru değerlendirebilmek için molekülün geometrisini ve bağ yapısını anlamak gerekir.
2
Dallanmanın kaynama noktasına etkisini analiz etmek.
Dallanma arttıkça molekülün temas yüzeyi küçülür, London çekim kuvvetleri zayıflar ve buna bağlı olarak kaynama noktası düşer. Bu nedenle dallanmış neopentanın kaynama noktası, düz zincirli izomeri olan nn-pentandan daha dü��üktür.
Aynı karbon sayılı alkanlarda kaynama noktasını belirleyen temel faktör dallanma derecesidir.
3
Diğer seçeneklerde verilen ifadelerin doğruluğunu hibritleşme, VSEPR gösterimi, kimyasal tepkime yatkınlığı ve izomerlik kurallarına göre incelemek.
Merkez karbon atomunun 4 sigma bağı yapması nedeniyle hibritleşmesi sp3sp^3 ve VSEPR gösterimi AX4AX_4'tür. Alkanlar Tollens ayracı ile tepkime vermezler ve geometrik (cis-trans) izomeri göstermezler.
Seçeneklerin kimyasal kurallarla uyumluluğunu denetlemek.

Anahtar Kavram

Alkanlarda dallanmanın fiziksel özelliklere (kaynama noktasına) etkisi ve alkanların temel yapısal özellikleri.
Soru 2Soru

Düz zincirli veya dallanmış yapıya sahip doymuş hidrokarbonlar olan alkanların genel formülü CnH2n+2C_nH_{2n+2} şeklindedir ve yapılar��ndaki tüm karbon atomları sp3sp^3 hibritleşmesi yapmıştır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Verilen ifade doğrudur. Düz zincirli veya dallanmış alkanların genel formülü CnH2n+2C_nH_{2n+2}'dir ve tüm karbon atomları sp3sp^3 hibritleşmesi yapmıştır.
Verilen ifade tamamen doğrudur; açık zincirli (düz zincirli veya dallanmış) alkanların genel formülü CnH2n+2C_nH_{2n+2} formülüne uyar ve yapılarındaki tüm karbon atomları dört tekli bağ oluşturarak sp3sp^3 hibritleşmesi gerçekleştirir.

Adım Adım Çözüm

1
Alkanların sınıflandırılması ve genel formülünün incelenmesi
Düz zincirli ve dallanmış alkanların genel formülü CnH2n+2C_nH_{2n+2} olarak belirlenir.
Alkanların doymuş hidrokarbonlar sınıfında yer alan açık zincirli üyelerinin genel formüllerini doğrulamak için.
2
Karbon atomlarının bağ yapısının ve hibritleşme türünün belirlenmesi
Alkanlardaki tüm karbon atomları sadece tekli bağ (sigma bağları) içerir ve bu nedenle sp3sp^3 hibritleşmesi yapmıştır.
Karbon atomunun hibritleşme durumunu ve bağ özelliklerini doğrulamak için.

Anahtar Kavram

Alkanların genel özellikleri, genel formülleri ve hibritleşme türleri
Tahmini Süre:45s
Soru 3Soru

Bütan (C4H10C_4H_{10}) bileşiği ile ilgili;

I. Tüm karbon atomları sp3sp^3 hibritleşmesi yapmıştır.
II. Yapısındaki toplam sigma bağ�� sayısı 13'tür.
III. Doymuş hidrokarbondur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I, II ve III

Cevap

I, II ve III
Bütan bileşiği bir alkandır. Alkanlarda tüm karbon atomları sadece tekli bağlar kurduğundan sp3sp^3 hibritleşmesi yapmıştır. Açık zincirli alkanlarda toplam sigma bağı sayısı 3n+13n+1 formülü ile hesaplanır; bütan (C4H10C_4H_{10}) için bu değer 13'tür. Ayrıca alkanlar doymuş hidrokarbonlar sınıfındadır. Bu nedenle her üç öncül de doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Karbon atomlarının hibritleşme türünü belirleme
Bütan (C4H10C_4H_{10}) bir alkandır. Alkanlardaki tüm karbon atomları yalnızca tekli sigma bağları içerir. Dört doğrultuya sahip olan bu karbon atomlarının tamamı sp3sp^3 hibritleşmesi yapmıştır. Dolayısıyla birinci öncül doğrudur.
Alkanlardaki karbon hibritleşmesini belirlemek için.
2
Sigma bağı sayısını hesaplama
Açık zincirli alkanlarda toplam sigma bağı sayısı 3n+13n+1 formülü ile bulunur. Bütan için n=4n=4 olduğundan toplam sigma bağı sayısı 3(4)+1=133(4)+1 = 13 olur. Dolayısıyla ikinci öncül doğrudur.
Moleküldeki toplam sigma bağı sayısını bulmak için.
3
Hidrokarbonun sınıfını belirleme
Alkanlar, yapılarında pi bağı bulundurmayan doymuş hidrokarbonlardır. Bütan da bir alkan olduğundan doymuş hidrokarbondur. Dolayısıyla üçüncü öncül doğrudur.
Bileşiğin doymuşluk durumunu belirlemek için.

Anahtar Kavram

Alkanların genel özellikleri, sigma bağı sayısı ve hibritleşme türleri
Tahmini Süre:1m 0s
Soru 4Soru

Aşağıda adları verilen alkan bileşiklerini, aynı dış basınç altındaki kaynama noktalarına göre en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Bileşiklerin aynı dış basınç altındaki kaynama noktalarına göre en yüksekten en düşüğe doğru sıralanışı nn-pentan, izopentan (2-metilbütan) ve neopentan (2,2-dimetilpropan) şeklindedir (nn-pentan > izopentan > neopentan).
Karbon sayıları aynı olan alkan izomerlerinde düz zincirli olan bileşiğin temas yüzeyi en fazla, dallanmış olanların ise daha azdır. Dallanma arttıkça London çekim kuvvetleri zayıflayacağından kaynama noktası düşer. Bu nedenle düz zincirli nn-pentan en yüksek, çift dallanmış neopentan ise en düşük kaynama noktasına sahiptir.

Adım Adım Çözüm

1
Bileşiklerin karbon sayılarını ve dallanma derecelerini tespit edin.
Her üç bileşik de 5 karbonlu (C5H12C_5H_{12}) olup birbirinin yapı izomeridir. nn-pentan düz zincirli, izopentan tek dallanmalı, neopentan ise çift dallanmalıdır.
Alkanlarda kaynama noktasını karşılaştırmak için öncelikle karbon sayısı ve dallanma durumu belirlenmelidir.
2
Dallanmanın moleküller arası çekim kuvvetlerine (London kuvvetleri) etkisini yorumlayın.
Moleküldeki dallanma sayısı arttıkça yapı küreselleşir, temas yüzeyi azalır ve London kuvvetleri zayıflar.
London kuvvetlerinin gücü, moleküllerin birbirine temas eden yüzey alanıyla doğrudan ilişkilidir.
3
London kuvvetlerinin gücüne göre kaynama noktalarını sıralayın.
London kuvvetleri en güçlü olan düz zincirli nn-pentan en yüksek, en zayıf olan çift dallanmış neopentan ise en düşük kaynama noktasına sahiptir. Sıralama nn-pentan > izopentan > neopentan olur.
Moleküller arası çekim kuvveti ne kadar güçlü ise, sıvıyı kaynatmak için gereken enerji o kadar fazla olur.

Anahtar Kavram

Aynı karbon sayılı alkanlarda dallanma sayısı arttıkça temas yüzeyinin küçülmesi, London kuvvetlerinin zayıflaması ve kaynama noktasının düşmesi.
Soru 5Soru

Doymuş bir açık zincirli hidrokarbon olan XX bileşiği ile ilgili aşağıdaki bilgiler veriliyor:

* 0,1 mol0,1\text{ mol}'ü tamamen yakıldığında normal koşullarda 13,44 L13,44\text{ L} CO2CO_2 gazı oluşturuyor.
* Yapısındaki karbon atomlarından bir tanesi dört başka karbon atomuna bağlıdır (kuaterner karbondur).
* Ultraviyole (UVUV) ışık altında klor gazı ile yer değiştirme (sübstitüsyon) tepkimesi verdiğinde monoklorlu türevlerinden en fazla 33 farklı yapı izomeri elde ediliyor.

Buna göre, XX bileşiği ile ilgili;

I. IUPAC kurallarına göre sistematik adı 2,2-dimetilbütandır.
II. Yapısında 1212 tane primer (11^\circ), 22 tane sekonder (22^\circ) hidrojen atomu bulunur.
III. Aynı dış basınç altında kaynama noktası, kendisinin yapı izomeri olan 2,3-dimetilbütan bileşiğininkinden daha düşüktür.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I, II ve III

Cevap

Tüm öncüller (I, II ve III) doğrudur.
Bileşiğin 0,1 mol0,1\text{ mol}'ünün yanmasıyla oluşan 13,44 L13,44\text{ L} CO2CO_2 gazı 0,6 mol0,6\text{ mol} karbona karşılık gelir. Buradan bileşiğin 66 karbonlu bir alkan (C6H14C_6H_{14}) olduğu anlaşılır. Kuaterner karbon içeren ve klorlanmasıyla en fazla 3 monoklorlu yapı izomeri oluşturan tek C6H14C_6H_{14} izomeri 2,2-dimetilbütandır. Bu bileşikte 12 primer ve 2 sekonder hidrojen bulunur. Ayrıca dallanma miktarı 2,3-dimetilbütandan fazla olduğu için kaynama noktası daha düşüktür. Dolayısıyla öncüllerin üçü de doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Bileşiğin mol sayısından ve yanma ürünü olan CO2CO_2 miktarından karbon sayısını belirleme.
Bileşiğin 1 mol1\text{ mol}'ünde 6 mol6\text{ mol} karbon atomu oldu��u bulunur, kapalı formülü C6H14C_6H_{14} şeklindedir.
Yanma tepkimesinde oluşan CO2CO_2'deki karbon atomları doğrudan yakılan organik bileşikten gelir.
2
Kuaterner karbon atomu bilgisi ve monoklorlu yapı izomeri sayısını kullanarak bileşiğin açık yapısını tespit etme.
Bileşiğin 2,2-dimetilbütan olduğu belirlenir.
Hexane izomerlerinden kuaterner karbona sahip olan ve klorlama ile 3 farklı yapı izomeri veren tek bileşik 2,2-dimetilbütandır.
3
Bileşikteki primer ve sekonder hidrojen sayılarını hesaplama.
12 tane primer, 2 tane sekonder hidrojen atomu olduğu doğrulanır.
Primer karbonlara bağlı hidrojenler primer, sekonder karbona bağlı hidrojenler sekonder hidrojen atomudur.
4
2,2-dimetilbütan ile 2,3-dimetilbütan bileşiklerinin kaynama noktalarını dallanma derecelerine göre karşılaştırma.
2,2-dimetilbütanın kaynama noktasının 2,3-dimetilbütandan daha düşük olduğu doğrulanır.
Alkanlarda dallanma arttıkça temas yüzeyi azalır, London kuvvetleri zayıflar ve kaynama noktası düşer.

Anahtar Kavram

Alkanların adlandırılması, fiziksel özellikleri ve klorlama (yer değiştirme) tepkimeleri
Soru 6Soru

Yarı açık formülü CH3CH(CH3)CH(CH(CH3)2)CH2CH3\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}(\text{CH}(\text{CH}_3)_2)-\text{CH}_2-\text{CH}_3 şeklinde olan doymuş hidrokarbon bileşiğinin IUPAC kurallarına göre sistemik adı 3-izopropil-2-metilpentan'dır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

Verilen ifade yanlıştır. Bileşiğin IUPAC kurallarına göre doğru sistemik adı 3-etil-2,4-dimetilpentan'dır.
Verilen ifade yanlıştır çünkü IUPAC kurallarına göre eşit uzunluktaki alternatif karbon zincirlerinden en fazla dallanmaya sahip olanı ana zincir seçilmelidir. Bu durumda ana zincir 3 dallanmalı pentan zinciri olur ve bileşik 3-etil-2,4-dimetilpentan şeklinde adlandırılır.

Adım Adım Çözüm

1
Bileşiğin yarı açık formülü analiz edilerek tüm karbon atomları ve bağ yapısı açıkça belirlenir.
Formülün CH3CH(CH3)CH(CH(CH3)2)CH2CH3\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}(\text{CH}(\text{CH}_3)_2)-\text{CH}_2-\text{CH}_3 yapısında olduğu ve toplam 9 karbon atomu içeren doymuş bir hidrokarbon (alkan) olduğu görülür.
Ana zinciri ve dallanmaları doğru tespit edebilmek için molekülün geometrik yapısını netleştirmek gerekir.
2
Olası en uzun karbon zinciri alternatifleri belirlenir ve karbon sayıları karşılaştır��lır.
Yatay doğrultudaki zincir 5 karbonludur. Ayrıca izopropil grubunun bir ucundaki metil grubundan başlayıp devam eden diğer zincir alternatifinin de en uzun 5 karbonlu olduğu belirlenir.
IUPAC adlandırmasında ilk adım en uzun karbon zincirinin uzunluğunu bulmaktır.
3
Eşit uzunluktaki zincirlerin taşıdığı dallanma (yan grup) sayıları karşılaştırılır.
Yatay zincir seçildiğinde 2 dallanma (metil ve izopropil) oluşur. İzopropil ucundan başlayan 5 karbonlu alternatif zincir seçildiğinde ise 3 dallanma (iki adet metil, bir adet etil) oluşur.
IUPAC kuralları gereği, eşit uzunlukta alternatif zincirler varsa, en çok yan grup içeren zincir ana zincir seçilir.
4
Seçilen doğru ana zincir numaralandırılarak adlandırma tamamlanır.
Zincir her iki uçtan numaralandırıldığında dallanmalar 2, 3 ve 4. karbonlara denk gelir. Alfabetik öncelik sırasına göre yazıldığında bileşiğin doğru adı 3-etil-2,4-dimetilpentan olarak bulunur. Bu nedenle verilen adlandırma yanlıştır.
Kurallara uygun numaralandırma ve adlandırma yapılarak ifadenin doğruluğu test edilir.

Anahtar Kavram

Alkanlarda en uzun karbon zinciri seçilirken eşit uzunlukta birden fazla zincir bulunması durumunda en fazla dallanma içeren zincirin ana zincir olarak seçilmesi kuralı.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 7Soru

Alkanların halojenlerle yer değiştirme (sübstitüsyon) tepkimesinin serbest radikalik mekanizması düşünüldüğünde; tepkimenin sonlanma (terminasyon) basamağında iki alkil radikalinin birleşmesiyle başlangıç maddesi olan alkandan daha uzun karbon zincirine sahip bir alkan elde edilebileceği iddiası doğru mudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

İddia doğrudur. Alkanların halojenleşme tepkimesinin sonlanma basamağında iki alkil radikalinin birleşmesiyle (örneğin iki metil radikalinin birleşerek etan oluşturması) başlangıç alkanından daha uzun karbon zincirine sahip bir alkan yan ürün olarak elde edilebilir.
Alkanların serbest radikalik yer değiştirme tepkimelerinde, sonlanma adımları ortamdaki aktif radikallerin birleşerek kararlı moleküller oluşturduğu basamaklardır. Bu basamakta iki alkil radikali (örneğin iki metil radikali) birbirleriyle çarpışarak bağ oluşturabilir ve bu durum başlangıçtaki alkan molekülünden daha fazla sayıda karbon atomu içeren yeni bir alkanın (örneğin etanın) oluşmasını sağlar.

Adım Adım Çözüm

1
Alkanların halojenleşme tepkimesinin mekanizmasını incelemek.
Alkanların halojenlerle yer değiştirme tepkimesi; başlama, zincir yayılma (gelişme) ve sonlanma olmak üzere üç temel basamaktan oluşan serbest radikalik bir mekanizma üzerinden yürür.
Tepkime adımlarını doğru analiz edebilmek için mekanizmanın basamaklarını tanımlamak gerekir.
2
Sonlanma basamağında gerçekleşen olası radikal birleşmelerini belirlemek.
Sonlanma basamağında ortamdaki tüm radikal türleri ikili kombinasyonlar halinde birleşebilir. Bu birleşmeler: 1) İki halojen radikalinin birleşmesi (Cl+ClCl2Cl\cdot + Cl\cdot \rightarrow Cl_2), 2) Bir alkil ve bir halojen radikalinin birleşmesi (CH3+ClCH3ClCH_3\cdot + Cl\cdot \rightarrow CH_3Cl), 3) İki alkil radikalinin birleşmesi (CH3+CH3C2H6CH_3\cdot + CH_3\cdot \rightarrow C_2H_6) şeklindedir.
Sonlanma basamağında hangi ürünlerin oluşabileceğini belirlemek için radikallerin birbirleriyle nasıl etkileşebileceğini ortaya koymak gerekir.
3
Oluşan ürünlerin karbon sayılarını başlangıç alkanının karbon sayısıyla karşılaştırmak.
Başlangıç alkanımız olan metan (CH4CH_4) 1 karbonludur. Sonlanma adımında iki metil radikalinin (CH3CH_3\cdot) birleşmesiyle oluşan etan (C2H6C_2H_6) ise 2 karbonludur. Dolayısıyla başlangıç alkanından daha uzun karbon zincirli bir alkan oluşmuştur.
İddianın doğruluğunu kanıtlamak için oluşan ürünün karbon zincir uzunluğunu başlangıç maddesiyle doğrudan kıyaslamak gerekir.

Anahtar Kavram

Alkanların serbest radikalik halojenleşme (yer değiştirme) mekanizması ve sonlanma basamağı ürünleri.
Soru 8Soru

Aşağıda bazı yapısal veya fiziksel özellikleri belirtilen açık zincirli doymuş hidrokarbon bileşiklerini, aynı dış basınç altındaki kaynama noktalarının büyükten küçüğe doğru sıralanışını gösterecek şekilde sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Bileşiklerin kaynama noktalarının büyükten küçüğe doğru doğru s��ralanışı: IUPAC adı heksan olan düz zincirli alkan > Aynı karbon sayılı izomerleri arasında London kuvveti en güçlü olan pentan > Yapısında tek bir sekonder karbon bulunduran 2-metilbutan > Tüm karbonları primer veya kuaterner olan 2,2-dimetilpropan.
Alkanlarda kaynama noktası, moleküller arasındaki London kuvvetlerinin büyüklüğüne bağlıdır. London kuvvetleri ise elektron sayısı (karbon zincirinin uzunluğu) arttıkça artar, dallanma miktarı arttıkça ise azalır. Bu kurallara göre altı karbonlu düz zincirli heksan bileşiği en yüksek kaynama noktasına sahiptir. Beş karbonlu izomerlerden düz zincirli n-pentan ikinci sırada yer alırken, dallanma içeren 2-metilbutan üçüncü sırada ve dallanmanın en fazla olduğu 2,2-dimetilpropan ise en son sırada yer alarak en düşük kaynama noktasına sahip olur.

Adım Adım Çözüm

1
Tanımlanan bileşiklerin formüllerini ve karbon sayılarını belirleme
IUPAC adı heksan olan düz zincirli alkan altı karbonludur. Diğer üç bileşik (n-pentan, 2-metilbutan ve 2,2-dimetilpropan) ise beşer karbonlu izomerlerdir.
Kaynama noktası karşılaştırması yapabilmek için öncelikle moleküllerin karbon sayıları belirlenmelidir.
2
Karbon sayısı farklı olan bileşiğin kaynama noktasını karşılaştırma
Altı karbonlu heksanın kaynama noktası, beş karbonlu olan tüm izomerlerden daha yüksektir.
Alkanlarda karbon zinciri uzadıkça molekülün elektron sayısı ve kutuplanabilirliği artar, bu da London çekim kuvvetlerini güçlendirerek kaynama noktasını yükseltir.
3
Beş karbonlu izomerlerin dallanma derecelerine göre kaynama noktalarını karşılaştırma
Dallanması olmayan düz zincirli n-pentanın kaynama noktası en yüksek, bir dallanması olan 2-metilbutanınki orta, iki dallanması olan 2,2-dimetilpropanınki ise en düşüktür.
Aynı kapalı formüle sahip alkan izomerlerinde dallanma arttıkça molekül küreselleşir ve temas yüzeyi azalır. Bu durum moleküller arası London kuvvetlerini zayıflatarak kaynama noktasını düşürür.
4
Elde edilen verileri birleştirerek büyükten küçüğe sıralama yapma
Doğru sıralama heksan > n-pentan > 2-metilbutan > 2,2-dimetilpropan şeklinde kurulur.
En yüksek kaynama noktasının en uzun zincirli yapıya, en düşüğünün ise aynı karbon sayılı izomerler arasında en çok dallanmış olan yapıya ait olduğu sentezlenir.

Anahtar Kavram

Alkanların Yapısı ile Fiziksel Özellikleri (Kaynama Noktası ve London Kuvvetleri) Arasındaki İlişki
Tahmini Süre:2m 30s
Soru 9Soru

Hekzan (C6H14C_6H_{14}) kapalı formülüne sahip olan XX, YY ve ZZ alkanları ile ilgili aşağıdaki bilgiler veriliyor:

* XX bileşiği, kuaterner (dördüncül) karbon atomu içeren tek hekzan izomeridir.
* YY bileşiği, yapısında iki tane tersiyer (üçüncül) karbon atomu bulunduran simetrik bir alkandır.
* ZZ bileşiği ise düz zincirli bir yapıya sahiptir.

Buna göre, bu bileşikler ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Aynı dış basınç altında kaynama noktası en yüksek olanı ZZ, en düşük olanı ise XX'tir.

Cevap

Aynı dış basınç altında kaynama noktası en yüksek olanı Z, en düşük olanı ise X'tir.
Aynı dış basınç altında, izomer alkanlardan düz zincirli olanın molekülleri arasındaki temas yüzeyi en fazladır. Bu durum London kuvvetlerinin daha güçlü olmasını sağlar ve kaynama noktasını yükseltir. Dallanma arttıkça molekül küreselleşir, temas yüzeyi ve London kuvvetleri zayıflar, böylece kaynama noktası düşer. Z düz zincirli olduğundan kaynama noktası en yüksek, X ise en dallanmış yapıya sahip olduğundan kaynama noktası en düşüktür. Bu nedenle 'Aynı dış basınç altında kaynama noktası en yüksek olanı Z, en düşük olanı ise X'tir' ifadesi doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Verilen bilgilere göre X, Y ve Z bileşiklerinin açık yapılarını ve IUPAC adlarını belirlemek.
X bileşiği kuaterner karbon içerdiğinden 2,2-dimetilbütan; Y bileşiği iki tersiyer karbon içeren simetrik yapı olduğundan 2,3-dimetilbütan; Z bileşiği ise düz zincirli olduğundan n-heksandır.
Bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini analiz edebilmek için doğru yapısal formüllerine ulaşılması gerekir.
2
Bileşiklerin kaynama noktalarını dallanma derecelerine göre kıyaslamak.
Dallanma sırası X (iki dallanma, aynı karbonda) > Y (iki dallanma, farklı karbonlarda) > Z (dallanma yok) şeklindedir. Kaynama noktaları sırası ise Z > Y > X olur.
Alkanlarda dallanma arttıkça moleküller arası temas yüzeyi ve dolayısıyla London kuvvetleri azalır, bu da kaynama noktasını düşürür.
3
Seçeneklerdeki ifadelerin kimyasal doğruluğunu tek tek değerlendirmek.
Kaynama noktası kıyaslamasını doğru veren seçeneğin doğru olduğu, diğer seçeneklerde ise hibritleşme, izomerlik şartları, karbon sınıflandırması ve VSEPR gösterimi ile ilgili hatalar yapıldığı belirlenir.
Doğru seçeneğe ulaşmak ve yanlış seçeneklerin neden hatalı olduğunu analiz etmek.

Anahtar Kavram

Alkanlarda yapı izomerliği, adlandırma, fiziksel özelliklerin dallanma ile ilişkisi, karbon atomlarının sınıflandırılması ve VSEPR gösterimi.
Soru 10Soru

Açık zincirli ve doymuş bir hidrokarbon olan XX bileşiği ile ilgili aşağıdaki bilgiler veriliyor:

* Molekülündeki primer (birincil) karbon atomu sayısının, sekonder (ikincil) karbon atomu sayısına oranı 22'dir.
* Molekülde kuaterner (dördüncül) karbon atomu bulunmamaktadır.
* 0,1 mol0,1\text{ mol} bileşik tamamen yakıldığında normal koşullarda 17,92 L CO217,92\text{ L } CO_2 gazı açığa çıkmaktadır.

Buna göre XX bileşiği ile ilgili;

I. IUPAC sistemine göre adı 2,2,4-trimetilpentan olabilir.
II. Yapı izomerlerinden biri olan 2,2,3,3-tetrametilbütan bileşiğinde sekonder ve tersiyer karbon atomu bulunmaz.
III. Tüm olası yapısal formülleri için molekülündeki tersiyer (üçüncül) karbon atomu sayısı 22'dir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: II ve III

Cevap

İkinci ve üçüncü ifadeler doğrudur.
X bileşiğinin kapalı formülü C8H18 olup kuaterner karbon içermemektedir. Primer/sekonder oranı 2 olan açık zincirli alkan formülünden sekonder karbon sayısı 2 ve tersiyer karbon sayısı 2 olarak kesin biçimde bulunur. Bu durumda tersiyer karbon sayısı her durumda 2'dir. Diğer taraftan, 2,2,4-trimetilpentan molekülü kuaterner karbon içerdiğinden X bileşiği olamaz. Yapı izomeri olan 2,2,3,3-tetrametilbütan ise sadece primer ve kuaterner karbon atomları içerdiğinden sekonder ve tersiyer karbon atomu bulundurmaz. Bu nedenle ikinci ve üçüncü öncüller doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
X bileşiğinin mol kütlesi ve karbon sayısının hesaplanması
n(CO2) = 17,92 / 22,4 = 0,8 mol. 0,1 mol X bileşiği yandığında 0,8 mol CO2 oluşuyorsa, 1 mol X bileşiğinde 8 mol karbon atomu bulunur. Açık zincirli doymuş hidrokarbon (alkan) olduğu için X bileşiğinin kapalı formülü C8H18 olarak bulunur.
Yanma stesiyometrisi kullanılarak bileşiğin kapalı formülünün belirlenmesi gerekir.
2
Karbon atomu türleri arasındaki matematiksel ilişkilerin kurulması
Karbon atomu sayıları primer (p), sekonder (s), tersiyer (t) ve kuaterner (q) olsun. Toplam karbon sayısı: p + s + t + q = 8. Kuaterner karbon atomu olmadığı için q = 0, dolayısıyla p + s + t = 8 olur. Açık zincirli alkanlarda karbon dereceleri ile bağ sayıları arasındaki ağaç (tree) ilişkisinden: p + 2s + 3t = 2(n-1) = 14 elde edilir.
Alkanın yapısındaki bağ sayıları ve karbon dereceleri arasındaki topolojik kuralların uygulanması gerekir.
3
Denklem sisteminin çözülerek karbon türü sayılarının bulunması
Soruda p/s = 2 yani p = 2s verilmiştir. Toplam karbon denkleminde yerine yazılırsa: 2s + s + t = 8 => t = 8 - 3s elde edilir. Derece denkleminde yerine yazılırsa: 2s + 2s + 3(8 - 3s) = 14 => 4s + 24 - 9s = 14 => 5s = 10 => s = 2 bulunur. Buradan p = 4 ve t = 2 olarak hesaplanır.
Bileşikteki primer, sekonder ve tersiyer karbon atomu sayılarını kesin olarak belirlemek için denklem sistemi çözülür.
4
Öncüllerin tek tek analiz edilmesi
I. 2,2,4-trimetilpentan bileşiğinde 2. karbonda kuaterner karbon atomu vardır. Ancak X'te kuaterner karbon yoktur (Yanlış). II. 2,2,3,3-tetrametilbütan bileşiği sadece primer (6 adet) ve kuaterner (2 adet) karbon içerir, sekonder ve tersiyer karbon içermez (Doğru). III. Denklem çözümünden görüleceği üzere bu koşulları sağlayan tüm izomerlerde (örn. 2,5-dimetilhezan veya 2,3-dimetilhezan vb.) tersiyer karbon atomu sayısı her zaman 2'dir (Doğru).
Hesaplanan karbon sayıları ve yapısal özelliklerin öncüllerle karşılaştırılması yapılır.

Anahtar Kavram

Alkanlarda Karbon Atomu Sınıflandırması ve Yapı İzomerliği
Tahmini Süre:2m 30s
Soru 11Soru

Genel formülü CnH2n+2\text{C}_n\text{H}_{2n+2} olan açık zincirli bir alkanın 0,1 molu¨0,1\text{ molü} tamamen yakıldığında normal koşullarda 11,2 L11,2\text{ L} CO2\text{CO}_2 gazı oluşmaktadır.

Buna göre, bu bileşiğin yapı izomerleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: İzomerlerinden iki tanesinin güneş ışığında Cl2\text{Cl}_2 gazı ile gerçekleştirdiği mono klorlanma tepkimesi sonucunda yalnızca tek bir tür ürün elde edilir.

Cevap

İzomerlerden iki tanesinin mono klorlanmasıyla tek bir ürün elde edileceği ifadesi yanlıştır. Sadece 2,2-dimetilpropan (neopentan) izomerinde tüm hidrojen atomları özdeş olduğu için tek bir mono klorlu ürün verir.
Verilen ifade yanlıştır çünkü C5H12 kapalı formülüne sahip izomerlerden yalnızca bir tanesi (2,2-dimetilpropan) simetrik yapısı ve tüm hidrojenlerinin özdeş olması nedeniyle tek bir mono klorlu ürün oluşturabilir. Diğer iki izomerden n-pentan üç, izopentan ise dört farklı mono klorlu ürün oluşturur.

Adım Adım Çözüm

1
Alkanın mol sayısı ve açığa çıkan karbondioksit miktarından yararlanarak alkanın formülünü bulmak.
0,1 mol alkan yandığında 11,2 L (0,5 mol) CO2 oluşuyorsa, 1 mol alkan yandığında 5 mol CO2 oluşur. Alkanın formülü C5H12'dir.
Yanma tepkimesinde alkanın yapısındaki tüm karbon atomları CO2 gazına d��nüşür.
2
C5H12 formülüne sahip alkanın tüm yapı izomerlerini belirlemek.
1) n-pentan (CH3-CH2-CH2-CH2-CH3)
2) 2-metilb��tan (izopentan) (CH3-CH(CH3)-CH2-CH3)
3) 2,2-dimetilpropan (neopentan) (CH3-C(CH3)3)
Olmak üzere toplam 3 adet zincir-dallanma izomeri bulunur.
Karbon zincirini farklı şekillerde dallandırarak tüm yapısal izomerleri belirleriz.
3
İzomerlerin mono klorlanma tepkimelerini ve karbon sınıflarını incelemek.
2,2-dimetilpropan izomerinde tüm hidrojenler eş değer olduğundan tek tür mono klorlu ürün elde edilir. n-pentan 3 farklı, 2-metilbütan ise 4 farklı ürün verir. Ayrıca 2-metilbütan primer, sekonder ve tersiyer karbon atomlarının hepsini içerir.
Bağlı olan hidrojenlerin kimyasal çevreleri (özdeşlik durumları) elde edilecek ürün çeşitliliğini belirler.

Anahtar Kavram

Alkanların izomerleri, kaynama noktalarının dallanma ile ilişkisi, karbon atomu sınıfları ve alkanların yer değiştirme tepkimeleri.
Soru 12Soru

Aşağıda IUPAC adları verilen ve birbirinin yapı izomeri olan alkan bileşiklerinin, 25C25^\circ\text{C} sıcaklıktaki buhar basınçlarını en yüksek olandan en düşük olana doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

2,2-dimetilbutan>3-metilpentan>n-hekzan2,2\text{-dimetilbutan} > 3\text{-metilpentan} > n\text{-hekzan} şeklindeki sıralamadır.
Aynı karbon sayılı (izomer) alkan moleküllerinde dallanma sayısı arttıkça temas yüzeyi azalır ve London kuvvetleri zayıflar. Zayıflayan etkileşimler nedeniyle kaynama noktası düşer ve moleküllerin gaz fazına geçme eğilimi artarak buhar basıncı yükselir. Bu nedenle iki dallanması bulunan 2,2-dimetilbutan2,2\text{-dimetilbutan} en yüksek buhar basıncına, dallanma içermeyen düz zincirli n-hekzann\text{-hekzan} ise en düşük buhar basıncına sahip olur.

Adım Adım Çözüm

1
Bileşiklerin yapısal özelliklerini belirleme
Verilen bileşiklerin tamamı C6H14C_6H_{14} kapalı formülüne sahip alkan izomerleridir. Bu bileşiklerden n-hekzann\text{-hekzan} düz zincirli yapıdayken, 3-metilpentan3\text{-metilpentan} bir adet metil dallanması, 2,2-dimetilbutan2,2\text{-dimetilbutan} ise aynı karbon atomuna bağlı iki adet metil dallanması içerir.
Fiziksel özelliklerin karşılaştırılabilmesi için moleküldeki dallanma derecelerinin belirlenmesi gerekir.
2
Dallanmanın London çekim kuvvetlerine etkisini yorumlama
Aynı karbon sayılı alkanlarda dallanma sayısı arttıkça temas yüzeyi k��çülür, molekül küresel bir yapıya yaklaşır ve moleküller arası London çekim kuvvetleri zayıflar. Buna göre London kuvvetlerinin gücü sıralaması: n-hekzan>3-metilpentan>2,2-dimetilbutann\text{-hekzan} > 3\text{-metilpentan} > 2,2\text{-dimetilbutan} şeklindedir.
Moleküller arası çekim kuvvetlerinin gücü, kaynama noktası ve buhar basıncı gibi fiziksel özellikleri doğrudan belirler.
3
Buhar basıncı ile çekim kuvvetleri ilişkisini kurarak sıralama yapma
Moleküller arası çekim kuvvetleri zayıfladıkça sıvının buharlaşması kolaylaşır ve aynı sıcaklıktaki buhar basıncı artar. London kuvvetleri en zayıf olan 2,2-dimetilbutan2,2\text{-dimetilbutan} en yüksek buhar basıncına, kuvvetleri en güçlü olan n-hekzann\text{-hekzan} ise en düşük buhar basıncına sahip olur. Sıralama: 2,2-dimetilbutan>3-metilpentan>n-hekzan2,2\text{-dimetilbutan} > 3\text{-metilpentan} > n\text{-hekzan} olur.
Buhar basıncı ile moleküller arası çekim kuvvetlerinin gücü ters orantılıdır.

Anahtar Kavram

Alkanlarda dallanmanın London kuvvetleri gücü, kaynama noktası ve buhar basıncı ile ilişkisi
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 13Soru

Açık zincirli doymuş bir hidrokarbon olan C6H14\text{C}_6\text{H}_{14} kapalı formülüne sahip alkan bileşiğinin dallanmış izomerlerinden biri olan 2,3-dimetilbütan molekülündeki karbon atomlarının tamamı yalnızca primer (birincil) ve tersiyer (üçüncül) sınıfındadır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

2,3-dimetilbütan molekülündeki karbon atomlarının tamamı yalnızca primer ve tersiyer sınıfındadır ifadesi doğrudur.
Doğru yanıt ifadenin doğru olduğunu belirtir. Çünkü 2,3-dimetilbütan bileşiği çizildiğinde moleküldeki tüm karbon atomlarının ya primer (11^\circ) ya da tersiyer (33^\circ) sınıfta olduğu, yapıda sekonder veya kuaterner karbon bulunmadığı görülür.

Adım Adım Çözüm

1
2,3-dimetilbütan bileşiğinin yarı açık formülünü yazınız.
Bileşiğin formülü CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3\text{CH}_3-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}(\text{CH}_3)-\text{CH}_3 şeklindedir.
Karbon atomlarının bağ durumlarını net şekilde görebilmek için yapı formülünün çizilmesi gerekir.
2
Her bir karbon atomunun sınıfını belirleyiniz.
Uçlarda dallanma olarak yer alan 4 adet metil (CH3-\text{CH}_3) karbonu primer (11^\circ), ana zincirde dallanmanın bağlı olduğu 2 adet CH-\text{CH}- karbonu ise tersiyer (33^\circ) sınıftadır.
Karbon atomları bağlı oldukları diğer karbon sayılarına göre sınıflandırılır.
3
Moleküldeki tüm karbon atomlarının bu iki sınıfa dahil olup olmadığını kontrol ediniz.
Molekülde toplam 6 karbon atomu vardır; bunlardan 4'ü primer, 2'si tersiyerdir. Başka bir sınıfta karbon atomu bulunmamaktadır.
Soruda geçen 'tamamı yalnızca' ifadesinin doğruluğunu kesinleştirmek için tüm atomlar kontrol edilir.

Anahtar Kavram

Alkanlarda karbon atomlarının sınıflandırılması ve yapısal izomerlik
Soru 14Soru

Alkanların kimyasal tepkimeye yatkınlıklarının düşük olması nedeniyle oda sıcaklığında güçlü asitler, bazlar ve yükseltgenlerle tepkime vermedikleri; ancak UV (ultraviyole) ışığı varlığında halojenlerle katılma tepkimesi gerçekleştirdikleri yönündeki iddia doğru mudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: False

Cevap

İddia yanlıştır. Alkanlar doymuş yapıda olduklarından katılma tepkimesi veremezler, halojenlerle yer değiştirme tepkimesi verirler.
Alkanlar doymuş hidrokarbonlar olup yapılarında pi (π\pi) bağı barındırmadıklarından katılma tepkimesi vermezler. Halojenlerle UV ışığı altında verdikleri tepkime bir yer değiştirme tepkimesidir, dolayısıyla iddia yanlıştır.

Adım Adım Çözüm

1
Alkanların bağ yapısının ve doygunluk durumunun analiz edilmesi
Alkanlar sadece tekli sigma (σ\sigma) bağları içeren ve karbon atomları sp3sp^3 hibritleşmesi yapmış olan doymuş hidrokarbonlardır.
Doymuş yapının ne tür tepkimeler verebileceğini (katılma veya yer değiştirme) belirlemek amacıyla ilk olarak moleküler yapıyı analiz etmeliyiz.
2
Katılma tepkimesi şartlarının değerlendirilmesi
Katılma tepkimeleri alken ve alkin gibi yapısında pi (π\pi) bağı bulunduran doymamış hidrokarbonlara özgüdür.
Alkanların katılma tepkimesi vermesinin mümkün olup olmadığını saptamak için doymuşluk kavramı ile katılma tepkimesi ilişkisini kurmamız gerekir.
3
Alkanların halojenlerle etkileşiminin incelenmesi
Alkanlar, güneş ışığı (UV) veya yüksek sıcaklık etkisiyle halojenlerle (klor, brom) serbest radikalik mekanizma üzerinden yer değiştirme (sübstitüsyon) tepkimesi verirler. Bu tepkimede karbon atomuna bağlı hidrojen atomlarından biri veya birkaçı halojen atomuyla yer değiştirir.
İddiada belirtilen halojen tepkimesinin katılma değil yer değiştirme tepkimesi olduğunu netleştirmek için tepkimenin türünü incelemeliyiz.

Anahtar Kavram

Alkanların doymuş yapısı, katılma tepkimesi verememeleri ve halojenlerle sübstitüsyon (yer değiştirme) tepkimeleri
Soru 15Soru

Aşağıda verilen alkan bileşiklerini, uygun ko��ullarda gerçekleştirdikleri serbest radikalik monoklorlama (1 mol Cl2\text{Cl}_2 ile yer değiştirme) tepkimesi sonucunda oluşturabilecekleri kararlı monoklorlu yapı izomeri sayılarına göre en az olandan en fazla olana doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Monoklorlu yapı izomeri sayısı en az olandan en fazla olana doğru sıralama: 2,2-dimetilpropan < nn-pentan < 2-metilbutan şeklindedir.
Doğru sıralamada en az izomer oluşturan 2,2-dimetilpropan (1 izomer), ardından nn-pentan (3 izomer) ve en çok izomer oluşturan 2-metilbutan (4 izomer) yer almalıdır. Bu durum moleküllerdeki özdeş olmayan hidrojen çevrelerinin sayısıyla doğrudan ilişkilidir.

Adım Adım Çözüm

1
Her bir alkan bileşiğinin açık veya yarı açık yapısındaki farklı kimyasal çevreye sahip (özdeş olmayan) karbon atomları belirlenir.
2,2-dimetilpropan bileşiğinde tüm karbonlar simetriktir ve hidrojen taşıyan tüm karbonlar primerdir (1 farklı çevre). nn-pentan bileşiğinde simetriden dolayı 3 farklı karbon çevresi bulunur. 2-metilbutan bileşiğinde ise simetri yoktur ve 4 farklı karbon çevresi bulunur.
Serbest radikalik yer değiştirme tepkimesinde klor atomunun bağlanacağı karbon atomunun kimyasal çevresi, oluşacak yapı izomerinin türünü belirler.
2
Belirlenen her farklı karbon atomuna bir klor atomu bağlanarak oluşabilecek monoklorlu ürünlerin yapı formülleri ve IUPAC adları yazılır.
2,2-dimetilpropan için 1-kloro-2,2-dimetilpropan (1 izomer); nn-pentan için 1-kloropentan, 2-kloropentan ve 3-kloropentan (3 izomer); 2-metilbutan için 1-kloro-2-metilbutan, 2-kloro-2-metilbutan, 2-kloro-3-metilbutan ve 1-kloro-3-metilbutan (4 izomer) elde edilir.
Oluşan ürünlerin farklı yapı izomerleri olduğunu doğrulamak amacıyla IUPAC kurallarına göre adlandırılması gerekir.
3
Elde edilen izomer sayıları karşılaştırılarak en az olandan en fazla olana doğru sıralanır.
1 izomer (2,2-dimetilpropan) < 3 izomer (nn-pentan) < 4 izomer (2-metilbutan) sıralaması elde edilir.
Soruda istenen en azdan en fazlaya doğru olan sıralama ölçütünü yerine getirmek için.

Anahtar Kavram

Alkanların halojenlerle yer değiştirme tepkimeleri ve oluşan monohalojenli türevlerin yapı izomerliği
Soru 16Soru

Açık zincirli doymuş bir hidrokarbon olan XX bileşiğinin 0,1 molu¨0,1\text{ molü} tamamen yakıldığında 0,6 mol H2O0,6\text{ mol } H_2O buharı oluşmaktadır.

Buna göre, XX bileşiği ve izomerleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Dallanmış izomerlerinden birinin IUPAC sistemine göre adı 2-etilpropan'dır.

Cevap

Dallanmış izomerlerinden birinin IUPAC sistemine göre adı 2-etilpropan'dır.
Dallanmış izomerlerden birinin adının 2-etilpropan olduğunu belirten ifade yanlıştır. IUPAC kurallarına göre en uzun karbon zinciri seçildiğinde ana zincir 4 karbonlu (bütan) olur ve 2. karbona bağlı metil grubuyla bileşik 2-metilbütan olarak adlandırılır. 2-etilpropan adlandırması en uzun zincirin yanlış belirlenmesinden kaynaklanan hatalı bir adlandırmadır.

Adım Adım Çözüm

1
Bileşiğin molekül formülünün belirlenmesi
Bileşiğin 0,1 molu¨0,1\text{ molü} yakıldığında 0,6 mol H2O0,6\text{ mol } H_2O oluştuğuna göre, 1 molu¨1\text{ molü} yakıldığında 6 mol H2O6\text{ mol } H_2O oluşur. Bu durum bileşikte 12 mol H12\text{ mol } H atomu bulunduğunu gösterir. Açık zincirli alkanların genel formülü CnH2n+2C_nH_{2n+2} olduğuna göre, 2n+2=12n=52n+2 = 12 \Rightarrow n=5 olur. Bileşiğin formülü pentan (C5H12C_5H_{12}) olarak belirlenir.
Soruda verilen yakma verilerinden yola çıkarak hidrojen sayısını bulmak ve genel formül yardımıyla karbon sayısını tespit etmek gerekir.
2
Pentan (C5H12C_5H_{12}) bileşiğinin izomerlerinin yazılması ve isimlendirilmesi
Beş karbonlu alkanın 3 tane yapı izomeri vardır: düz zincirli olan n-pentan, tek dallanmaya sahip olan 2-metilbütan ve çift dallanmaya sahip olan 2,2-dimetilpropan.
Seçeneklerdeki izomer yapılarını ve isimlendirmelerini kontrol etmek amacıyla olası izomerleri belirlemek gerekir.
3
İzomerlerin IUPAC adlandırma kurallarına göre incelenmesi
'2-etilpropan' yapısı çizildiğinde, merkezdeki 2. karbona bir etil (C2H5-C_2H_5) grubu bağlanmış olur. Bu durumda en uzun sürekli karbon zinciri 3 karbonlu değil, etil grubundaki karbonların da dahil edilmesiyle 4 karbonlu olur. IUPAC kurallarına göre en uzun zincir seçilmesi zorunlu olduğundan, bu bileşiğin doğru adı 2-metilbütan'dır. Dolayısıyla '2-etilpropan' şeklinde bir IUPAC adı olamaz.
Yanlış olan seçeneği tespit etmek için IUPAC kurallarındaki en uzun zincir seçme kuralını uygulamak gerekir.

Anahtar Kavram

Alkanlarda IUPAC Adlandırma Kuralları ve Yapı Izomerisi
Soru 17Soru

Düz zincirli alkanlarda karbon sayısı arttıkça moleküller arasındaki London kuvvetleri güçlenir; bu durum kaynama noktasının artmasına, aynı sıcaklıktaki buhar basıncının ise azalmasına neden olur.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

İfade doğrudur. Düz zincirli alkanlarda karbon sayısı arttıkça London kuvvetleri güçlenir, kaynama noktası artar ve aynı sıcakl��ktaki buhar basıncı azalır.
İfade doğrudur çünkü düz zincirli alkanlarda karbon sayısı arttıkça elektron sayısı ve molekül yüzey alanı büyür, bu da London kuvvetlerini güçlendirerek kaynama noktasını yükseltir ve moleküller arası çekim arttığı için aynı sıcaklıktaki buhar basıncını düşürür.

Adım Adım Çözüm

1
Karbon sayısının London kuvvetleri üzerindeki etkisini belirlemek.
Düz zincirli alkanlarda karbon sayısı arttıkça molekülün elektron sayısı ve temas yüzeyi artar. Bu durum kutuplanabilirliği artırarak London kuvvetlerini güçlendirir.
Alkanlar apolar moleküllerdir ve molekülleri arasında sadece London kuvvetleri etkindir.
2
London kuvvetlerinin gücü ile kaynama noktası ilişkisini kurmak.
London kuvvetleri güçlendikçe molekülleri bir arada tutan çekim kuvveti artar. Bu durum, sıvının kaynaması için daha yüksek sıcaklık gerekmesine (kaynama noktasının artmasına) neden olur.
Kaynama noktası, tanecikler arası çekim kuvvetlerinin doğrudan bir göstergesidir.
3
Tanecikler arası çekim kuvveti ile buhar basıncı ilişkisini kurmak.
Aynı sıcaklıkta, tanecikler arası çekim gücü fazla olan moleküllerin gaz fazına geçme eğilimi daha düşüktür. Bu nedenle aynı sıcaklıktaki denge buhar basıncı azalır.
Buhar basıncı ile tanecikler arası çekim kuvvetinin gücü ters orantılıdır.

Anahtar Kavram

Alkanların fiziksel özellikleri, London kuvvetleri ve karbon sayısı ilişkisi
Soru 18Soru

Açık zincirli (asiklik) doymuş bir hidrokarbon molekülünün yapısında;
- 44 tane primer (11^\circ) karbon atomu,
- 11 tane sekonder (22^\circ) karbon atomu,
- 22 tane tersiyer (33^\circ) karbon atomu
bulunduğu bilinmektedir.

Buna göre, bu bileşiğin IUPAC sistemine göre adı aşağıdakilerden hangisi olabilir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2,3-dimetilpentan

Cevap

Bileşik 2,3-dimetilpentan olabilir.
Doğru olan bileşikte toplam 7 karbon atomu bulunur. Bu atomlardan 4 tanesi primer (CH3CH_3 grupları), 1 tanesi sekonder (CH2CH_2 grubu) ve 2 tanesi tersiyer (CHCH grupları) karbon atomudur. Bu dağılım 2,3-dimetilpentan molekülünün yapısı ile birebir eşleşmektedir.

Adım Adım Çözüm

1
Karbon atomlarının sınıflarını tanımlama
Bir karbon atomu yalnızca bir karbon atomuna bağlıysa primer (11^\circ), iki karbon atomuna bağlıysa sekonder (22^\circ), üç karbon atomuna bağlıysa tersiyer (33^\circ) ve dört karbon atomuna bağlıysa kuaterner (44^\circ) olarak sınıflandırılır.
Soruda verilen sınıfları doğru analiz edebilmek için temel tanımların yapılması gerekir.
2
Toplam karbon sayısını belirleme
Toplam karbon sayısı: 4 (primer)+1 (sekonder)+2 (tersiyer)=74 \text{ (primer)} + 1 \text{ (sekonder)} + 2 \text{ (tersiyer)} = 7 karbon atomu.
Bileşiğin kapalı formülünün C7H16C_7H_{16} (bir heptan izomeri) olduğunu belirlemek için toplam karbon sayısı toplanır.
3
Seçeneklerdeki 7 karbonlu bileşiklerin yapılarını inceleme
2,3-dimetilpentan bileşiğinin yarı açık formülü: CH3CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3CH_3 - CH(CH_3) - CH(CH_3) - CH_2 - CH_3 şeklindedir. Bu formüldeki hidrojenlerin bağlı olduğu karbonlar incelendiğinde; 4 adet CH3CH_3 karbonu primer, 1 adet CH2CH_2 karbonu sekonder ve 2 adet CHCH karbonu tersiyer sınıftadır.
Soruda verilen özellikleri sağlayan tek heptan izomerini belirlemek amacıyla yapısal analiz yapılır.

Anahtar Kavram

Alkanlarda primer, sekonder ve tersiyer karbon atomlarının sınıflandırılması ve IUPAC adlandırması
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 19Soru

Aşağıda adları verilen alkan bileşiklerini, aynı dış basınç altındaki kaynama noktalarına göre en yüksekten en düşüğe doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Bileşiklerin aynı dış basınçtaki kaynama noktalarının en yüksekten en düşüğe doğru sıralanışı nn-pentan, 2-metilbütan ve propan şeklindedir.
Alkanlarda kaynama noktası, moleküldeki karbon sayısı arttıkça artar. Aynı sayıda karbon içeren alkanlarda ise dallanma arttıkça temas yüzeyi azaldığı için kaynama noktası düşer. Bu kurallara göre, 5 karbonlu ve düz zincirli olan nn-pentan en yüksek kaynama noktasına sahiptir. 5 karbonlu ve dallanmış yapıdaki 2-metilbütan ikinci sırada yer alırken, karbon sayısı en az (3 karbonlu) olan propanın kaynama noktası en düşüktür.

Adım Adım Çözüm

1
Bileşiklerin molekül formüllerini ve içerdikleri toplam karbon sayılarını tespit etme.
Propan C3H8C_3H_8 (3 karbonlu), nn-pentan C5H12C_5H_{12} (5 karbonlu) ve 2-metilbütan C5H12C_5H_{12} (5 karbonlu) formülüne sahiptir.
Alkanlarda kaynama noktası karşılaştırılırken öncelikle karbon sayısı (mol kütlesi ve elektron sayısı) incelenir.
2
Karbon sayıları farklı olan bileşiklerin London kuvvetlerini ve buna bağlı olarak kaynama noktalarını karşılaştırma.
5 karbonlu bileşiklerin (nn-pentan ve 2-metilbütan) London kuvvetleri, 3 karbonlu propana göre daha güçlüdür ve kaynama noktaları daha yüksektir.
Alkanlarda karbon sayısı arttıkça molekülün toplam elektron sayısı ve polarize olabilirliği (kutuplanabilirliği) artar. Bu durum London çekim kuvvetlerini güçlendirerek kaynama noktasını yükseltir.
3
Aynı karbon sayısına sahip (izomer) olan alkanların dallanma durumlarını karşılaştırma.
Düz zincirli yapıdaki nn-pentanın kaynama noktası, dallanmış yapıdaki 2-metilbütanın kaynama noktasından daha yüksektir.
Aynı karbon sayılı alkanlarda dallanma arttıkça molekül küresel bir geometriye yaklaşır, temas yüzeyi azalır ve moleküller arası London kuvvetleri zayıflar. Bu durum kaynama noktasını düşürür.

Anahtar Kavram

Alkanlarda molekül büyüklüğü ve dallanma derecesinin London kuvvetleri ile kaynama noktasına etkisi.

Alternatif Yöntem

Alkanların kaynama noktalarını sıralamak için öncelikle kapalı formüllerindeki karbon sayılarına bakılır. Karbon sayısı büyük olanın kaynama noktası büyüktür. Karbon sayıları eşit olanlarda ise formüldeki dallanma (yan grup) sayısı sayılır. Dallanma sayısı az olanın kaynama noktası daha büyüktür.
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 20Soru

Metan (CH4CH_4) ve etan (C2H6C_2H_6) gazlarından oluşan 0,5 mollu¨k0,5\text{ mollük} bir karışım tamamen yakıldığında normal koşullarda (NŞA) 15,68 litre CO215,68\text{ litre } CO_2 gazı oluştuğuna göre, karışımdaki metan gazının molce yüzdesi %60\%60'tır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

Metan ve etan gazları karışımındaki metan gazının molce yüzdesi %60\%60'tır.
Verilen stokiometrik adımlar uygulandığında metanın karışım içindeki mol sayısı 0,3 mol0,3\text{ mol} ve toplam mol sayısına oranı %60\%60 olarak bulunur. Dolayısıyla verilen ifade doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Normal koşullar altında oluşan CO2CO_2 gazının mol sayısını hesaplama.
n(CO2)=15,68 L22,4 L/mol=0,7 moln(CO_2) = \frac{15,68\text{ L}}{22,4\text{ L/mol}} = 0,7\text{ mol}
Tepkime sonucu açığa çıkan ürün miktarını mol cinsinden ifade etmek için.
2
Metan (CH4CH_4) ve etan (C2H6C_2H_6) gazlarının yanma tepkime denklemlerini yazma ve katsayıları belirleme.
Metanın yanması: CH4+2O2CO2+2H2OCH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O (1 mol CH4CH_4'tan 1 mol CO2CO_2 oluşur).
Etanın yanması: C2H6+72O22CO2+3H2OC_2H_6 + \frac{7}{2}O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O (1 mol C2H6C_2H_6'tan 2 mol CO2CO_2 oluşur).
Karışımdaki gazların mol sayıları ile oluşan CO2CO_2 miktarı arasındaki ilişkiyi kurmak için.
3
Bilinmeyenli denklem sistemi kurarak her bir gazın mol sayısını bulma.
Metanın mol sayısına xx, etanın mol sayısına yy denilirse:
x+y=0,5 molx + y = 0,5\text{ mol} (toplam karışım)
x+2y=0,7 molx + 2y = 0,7\text{ mol} (oluşan toplam CO2CO_2)
Bu iki denklem ortak çözüldüğünde; y=0,2 moly = 0,2\text{ mol} (C2H6C_2H_6) ve x=0,3 molx = 0,3\text{ mol} (CH4CH_4) bulunur.
Karışımdaki metan gazının miktarını belirlemek için.
4
Karışımdaki metan gazının molce yüzdesini hesaplama.
Metanın molce yüzdesi: 0,30,5×100=%60\frac{0,3}{0,5} \times 100 = \%60 olarak bulunur.
Soruda verilen ifadenin doğruluğunu teyit etmek için.

Anahtar Kavram

Alkanların yanma tepkimeleri ve karışım problemleri stokiometrisi
Sayfa 1 / 2Sonraki
Alkanlar Alıştırma Soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin