12. Sınıf Kimya · Karbon Kimyasına Giriş
Doğada Karbon
- karbon
- allotrop
- elmas
- grafit
- fulleren
- karbon nanotüp
- grafen
Karbonun allotropları nelerdir ve elmas ile grafit neden farklıdır?
Karbonun allotropları, aynı karbon atomlarından oluşan ama atomların bağlanma düzeni farklı olduğu için fiziksel özellikleri çok değişen biçimlerdir: elmas, grafit, fulleren, karbon nanotüp ve grafen. Karbonun 4 değerlik elektronu vardır ve genellikle dört kovalent bağ yapar; güçlü C-C bağları sayesinde uzun zincirler, dallanmış yapılar ve halkalar oluşturarak milyonlarca bileşik meydana getirir. Elmasta her C dört C'ye bağlıdır ve üç boyutlu bir ağ oluşur; elmas bilinen en sert doğal maddedir ve elektriği iletmez. Grafitte her C üç C'ye bağlanarak düzlem katmanlar oluşturur; katmanlar kolayca kaydığı için grafit kaygandır, kurşun kalemde kullanılır ve serbest elektronları sayesinde elektriği iletir. Fulleren, örneğin 60 karbonlu top şeklindeki C60, karbon nanotüp ve tek atom kalınlığındaki grafen elektronik ve malzeme biliminde kullanılır. Elmas ve grafitin farklılığı bileşimlerinden değil, atomların bağlanma düzeninden kaynaklanır.
Doğada Karbon: konu anlatımı ve özeti
Karbon, milyonlarca bileşik oluşturabilmesiyle periyodik tablodaki diğer elementlerden ayrılır. Bu konu karbonun bu çeşitliliği nasıl sağladığını ve doğadaki farklı allotroplarını anlatıyor.
- Karbonun 4 değerlik elektronu vardır ve genellikle dört kovalent bağ yapar. Tekli, ikili ve üçlü bağ kurabilir.
- C-C bağı oldukça güçlü olduğundan karbon atomları birbirine bağlanarak uzun düz zincirler, dallanmış yapılar ve halkalar oluşturur. Organik bileşiklerin bu kadar çok olmasının nedeni budur.
- Aynı elementin farklı yapıdaki biçimlerine allotrop denir. Karbonun allotropları aynı atomlardan oluşsa da fiziksel özellikleri çok farklıdır.
- Elmas: her C dört C'ye bağlıdır (üç boyutlu ağ). Bilinen en sert doğal maddedir, elektriği iletmez.
- Grafit: her C üç C'ye bağlanır ve düzlem katmanlar oluşur. Katmanlar kolayca kaydığı için kaygandır, kurşun kalemde kullanılır; serbest elektronları sayesinde elektriği iletir.
- Fulleren (ör. 60 karbonlu, top şeklindeki C60), karbon nanotüp ve tek atom kalınlığındaki grafen yeni keşfedilen allotroplardır. Hafif, dayanıklı ve iletken oldukları için elektronik ve malzeme biliminde kullanılır.
- Amorf karbon (is, odun kömürü) düzenli kristal yapı göstermez.
Unutma: Elmas ve grafitin farklı özellikleri bileşimlerinden değil, atomların bağlanma düzeninden kaynaklanır; ikisi de yalnızca karbondur.
Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme:
Önce temeli pekiştir
Karbonu bir yapı oyuncağı parçası gibi düşün: Her parçanın dört bağlantı noktası vardır ve parçalar birbirine çok sağlam takılır.
- Parçaları düz sıralarsan zincir, yanlara dal eklersen dallanmış yapı, uçları birleştirirsen halka oluşur.
- Aynı parçalarla farklı düzenler kurulabildiği için karbon milyonlarca bileşik yapar.
Allotroplar da bu düzen farkından doğar: Elmasta her karbon dört karbona bağlı sıkı bir ağ; grafitte üç karbona bağlı, birbirinin üzerinden kayan katmanlar vardır.
Günlük hayattan: Kurşun kalemin ucu grafittir; kâğıda sürtünce katmanlar kayarak kâğıtta iz bırakır. Aynı karbon elmas olduğunda camı bile çizebilir.
Sık yapılan hata: Elmas ve grafitin farklı maddelerden yapıldığını sanmak. Doğrusu: İkisi de yalnızca karbondur; fark atomların dizilişindedir.
Derinleş
Grafen, tek atom kalınlığında bir karbon katmanıdır. Grafenin hangi özellikleri nedeniyle "geleceğin malzemesi" olarak anıldığını araştır. Fizik bilgini kullanarak grafenin elektriği neden iyi ilettiğini açıkla. Grafen kullanılarak geliştirilebilecek bir ürün tasarla ve ürünün seri üretiminin önündeki olası engelleri tartış.
Bu konuda neler var?
- Karbon Elementinin Özellikleri
- Karbonun Allotropları
Sorular
Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.
Kolay
1Cam ustaları, büyük cam levhaları istenen boyda kesmek için ucuna küçük bir karbon kristali yerleştirilmiş kesici kalemler kullanır. Bu kristal camın yüzeyini kolayca çizebilirken kendisi aşınmaz. Kesici kalemin ucundaki karbon allotropu hangisidir?
- A) Grafit
- B) Odun kömürü
- C) Fulleren
- D) Elmas
- E) Is
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Elmas
Elmasta her karbon atomu dört karbona güçlü kovalent bağlarla bağlıdır; bu üç boyutlu ağ yapısı onu bilinen en sert doğal madde yapar. Grafit de saf karbon olduğu için seçilebilir; ancak katmanları kolayca kaydığı için yumuşaktır ve kesici olarak kullanılamaz.
Kolay
21985'te bir araştırma ekibi, grafiti lazerle buharlaştırdığında 60 karbon atomlu, futbol topuna benzeyen kafes biçimli moleküller elde etmiştir. Bu keşif, karbonun yeni bir allotropunun tanınmasını sağlamıştır. Ekibin keşfettiği karbon allotropu hangisidir?
- A) Grafen
- B) Fulleren
- C) Elmas
- D) Grafit
- E) Amorf karbon
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Fulleren
C₆₀ molekülü beşgen ve altıgenlerden oluşan top biçimli bir kafestir ve fulleren olarak adlandırılır. Tek katmanlı karbon tabakası olan grafenle karıştıran öğrenci yanılır; grafen düzlemseldir, kafes oluşturmaz.
Kolay
3Karbon atomu (₆C) metan, karbon dioksit ve şeker gibi milyonlarca farklı bileşikte yer alır ve bu bileşiklerin hemen hepsinde dört bağ yapar. Bir öğrenci bu durumu karbonun elektron dizilimiyle açıklamak istiyor. Karbon atomunun değerlik elektron sayısı kaçtır?
- A) 2
- B) 4
- C) 6
- D) 8
- E) 12
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 4
Karbonun elektron dizilimi 2, 4'tür; son katmanındaki 4 değerlik elektronunu ortaklaşarak dört kovalent bağ yapar. Atom numarasını değerlik elektron sayısı sanan öğrenci 6'yı seçer.
Kolay
4Bir kuyumcu vitrinindeki pırlanta yüzük ile Ali'nin kurşun kaleminin ucundaki grafit, ikisi de yalnızca karbon atomlarından oluşur. Ancak pırlanta saydam ve çok sertken grafit siyah, yumuşak ve kaygandır. Aynı elementin atomlarından oluşan bu farklı yapılı biçimlere ne ad verilir?
- A) Allotrop
- B) İzotop
- C) İzomer
- D) İzoton
- E) Alaşım
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Allotrop
Bir elementin farklı kristal ya da molekül yapısındaki biçimlerine allotrop denir; elmas ve grafit karbonun allotroplarıdır. Aynı elementin farklı nötron sayılı atomlarını ifade eden izotop kavramıyla karıştıran öğrenci yanılır; elmas ile grafitin atomları aynıdır, dizilişleri farklıdır.
Kolay
5Karbon, kömür hâlinde eski çağlardan beri bilinen ve evrende bolca bulunan bir elementtir. Karbon, evrende en çok bulunan elementler arasında kaçıncı sıradadır?
- A) Dördüncü
- B) Birinci
- C) İkinci
- D) Onuncu
- E) Yirminci
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Dördüncü
Karbon evrende en çok bulunan dördüncü elementtir. Evrende en çok bulunan element hidrojendir.
Kolay
6Tek yumurta ikizleri Duru ve Deniz aynı genetik yapıya sahip oldukları hâlde çok farklı ilgi alanlarına ve alışkanlıklara sahiptir. Öğretmen, bazı elementlerin de benzer bir durum gösterdiğini söylüyor. Aynı elementin atomlarının uzayda farklı sayı ve şekilde dizilmesiyle oluşan yapılara ne ad verilir?
- A) İzotop
- B) İzomer
- C) Allotrop
- D) Bileşik
- E) Karışım
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Allotrop
Aynı elementin farklı dizilişteki biçimlerine allotrop denir; elmas ve grafit karbonun allotroplarıdır. İzotoplar ise nötron sayısı farklı olan aynı element atomlarıdır.
Kolay
7Altı karbonlu bir organik bileşikte karbon atomları farklı biçimlerde birbirine bağlanabilir. Karbon zincirinin alabileceği yapılar aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
- A) Düz zincirli, dallanmış zincirli ve halkalı
- B) Yalnızca düz zincirli
- C) Yalnızca halkalı
- D) Düz zincirli ve iyonik
- E) Dallanmış zincirli ve metalik
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Düz zincirli, dallanmış zincirli ve halkalı
C–C bağının güçlü olması sayesinde karbon atomları düz zincirli, dallanmış zincirli ve halkalı yapılar oluşturabilir. Karbonun yalnızca düz zincir oluşturduğunu düşünmek yanlıştır.
Kolay
8İlk keşfedilen fulleren olan C₆₀ molekülü, futbol topuna benzeyen bir yapıdadır. C₆₀ molekülünün yüzeyi hangi halkalardan oluşur?
- A) 20 beşgen ve 12 altıgen
- B) 12 beşgen ve 20 altıgen
- C) 60 altıgen
- D) 30 beşgen ve 30 altıgen
- E) 12 altıgen ve 12 yedigen
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 12 beşgen ve 20 altıgen
C₆₀ molekülü 12 beşgen ve 20 altıgen halkadan oluşur. Sayıları ters çevirmek 20 beşgen ve 12 altıgen gibi yanlış bir sonuç verir.
Kolay
9Elektronik sanayisinde kullanılan bir karbon allotropu içi boş, küresel bir yapıya sahiptir ve çok düşük sıcaklıklarda bile süper iletken olabilir. Bu allotrop hangisidir?
- A) Elmas
- B) Grafit
- C) Amorf karbon
- D) Fulleren
- E) Odun kömürü
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Fulleren
Fulleren, içi boş küresel yapıdaki bir karbon allotropudur ve düşük sıcaklıklarda süper iletken özellik gösterebildiği için elektronikte tercih edilir. Elmas elektriği iletmez.
Kolay
10Organik bileşiklerin temel elementi olan karbon, 4 değerlik elektronuna sahiptir. Karbon periyodik tablonun hangi periyot ve grubunda yer alır?
- A) 2. periyot, 2A grubu
- B) 2. periyot, 4A grubu
- C) 4. periyot, 2A grubu
- D) 3. periyot, 4A grubu
- E) 4. periyot, 4A grubu
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 2. periyot, 4A grubu
Karbon 2. periyot 4A grubundadır ve 4 değerlik elektronu bulunur. Grup numarası değerlik elektron sayısıyla, periyot numarası ise katman sayısıyla ilişkilidir.
Kolay
11Nükleer santrallerde bazı malzemeler, tepkimelerde açığa çıkan parçacıkları yavaşlatmak için kullanılır. Karbonun hangi allotropu nükleer santrallerde yavaşlatıcı olarak kullanılır?
- A) Elmas
- B) Fulleren
- C) Grafen
- D) Karbon nanotüp
- E) Grafit
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Grafit
Ders kitabında belirtildiği gibi erime sıcaklığı yüksek olan grafit, nükleer santrallerde yavaşlatıcı olarak kullanılır. Elmas daha çok sertliği nedeniyle kesici aletlerde kullanılır.
Kolay
12Elektroliz deneylerinde çözeltiye daldırılan elektrotlardan biri olarak çoğunlukla grafit çubuk kullanılır. Grafitin elektrot olarak kullanılabilmesini sağlayan özellik hangisidir?
- A) Elektriği hiç iletmemesi
- B) Bilinen en sert madde olması
- C) Suda kolayca çözünmesi
- D) Elektriği iletmesi
- E) Saydam ve parlak olması
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Elektriği iletmesi
Grafit, yapısındaki elektronların hareket edebilmesi sayesinde elektriği iletir; bu yüzden elektrot ve iletken olarak kullanılır. Elektriği iletmeyen bir madde elektrot olamaz.
Kolay
13Mücevher olarak kullanılan elmasta her karbon atomu, kovalent bağlarla çevresindeki dört karbon atomuna bağlanır. Elmasta her karbon atomu çevresindeki karbonlarla nasıl bir yapı oluşturur?
- A) Düzlem altıgen
- B) Doğrusal
- C) Küresel kafes
- D) Silindirik tüp
- E) Düzgün dörtyüzlü
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Düzgün dörtyüzlü
Elmasta her karbon dört karbona bağlanarak düzgün dörtyüzlü ve üç boyutlu bir ağ yapı oluşturur. Düzlem altıgen yapı grafit ve grafene, küresel kafes ise fullerene aittir.
Kolay
14Bir çilingir, sıkışan kapı kilitlerinin içine sıvı yağ yerine toz grafit püskürtüyor. Grafitin bu amaçla kullanılmasını sağlayan özellik hangisidir?
- A) Tabakalarının kolayca kayması sayesinde kaygan olması
- B) Bilinen en sert doğal madde olduğu için aşınmaması
- C) Elektriği hiç iletmeyen yalıtkan bir madde olması
- D) Saydam ve renksiz bir yapıya sahip olması
- E) Suda kolayca çözünüp kilidin içine yayılması
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Tabakalarının kolayca kayması sayesinde kaygan olması
Grafitteki tabakalar birbirine zayıf etkileşimlerle tutunduğu için kolayca kayar; bu da grafiti kaygan yapar. En sert doğal madde elmastır.
Kolay
15Dökümhanelerde erimiş metaller, grafitten yapılmış kalıplara dökülerek şekillendirilir. Grafitin bu amaçla kullanılmasının nedeni hangisidir?
- A) Çok yumuşak ve kaygan olması
- B) Suda çözünebilmesi
- C) Erime sıcaklığının yüksek olması
- D) Saydam olması
- E) Kolayca buharlaşması
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Erime sıcaklığının yüksek olması
Grafitteki karbon atomları arasındaki kuvvetli kovalent bağlar nedeniyle erime sıcaklığı yüksektir; bu yüzden yüksek sıcaklıktaki metallere dayanır. Kayganlık bu kullanım için belirleyici özellik değildir.
Kolay
16Karbon atomları, değerlik elektronlarını kendi aralarında ya da başka atomlarla ortaklaşa kullanarak bağ oluşturur. Karbon atomlarının bu şekilde oluşturduğu bağ türü hangisidir?
- A) İyonik bağ
- B) Metalik bağ
- C) Hidrojen bağı
- D) Kovalent bağ
- E) Dipol-dipol etkileşimi
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Kovalent bağ
Elektronların ortaklaşa kullanılmasıyla oluşan bağ kovalent bağdır; karbon tekli, ikili ya da üçlü kovalent bağ yapabilir. İyonik bağ elektron alışverişiyle oluşur.
Kolay
17Bir malzeme laboratuvarında 12 g elmas tozu, 12 g grafit tozu ve 12 g C₆₀ fulleren tozu ayrı kaplarda tartılıyor. Üç örnek de saftır ve yalnızca karbon atomlarından oluşmaktadır. Bu üç örnekteki karbon atomu sayıları için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) En çok atom elmastadır; çünkü elmasta her atom dört bağ yapar.
- B) En az atom fullerendedir; çünkü atomlar 60'lı moleküller oluşturur.
- C) En çok atom grafittedir; çünkü grafitin tabakaları arasında boşluk vardır.
- D) En az atom elmastadır; çünkü elmas üç örnek içinde en sert olandır.
- E) Üçünde de eşit sayıda atom vardır; çünkü kütleler ve atom türü aynıdır.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Üçünde de eşit sayıda atom vardır; çünkü kütleler ve atom türü aynıdır.
Allotroplar aynı elementin atomlarından oluşur; aralarındaki fark atomların sayısında değil, uzaydaki dizilişindedir. Üç örnek de yalnızca karbon atomu içerdiğinden ve kütleleri eşit olduğundan içlerindeki karbon atomu sayısı da eşittir (12 g karbon, 1 mol karbon atomudur). Atomların dört ya da üç bağ yapması, tabakalar ya da 60 atomlu moleküller oluşturması yalnızca sertlik, iletkenlik gibi özellikleri değiştirir.
Kolay
18Bir öğrenci, altı karbon atomlu üç molekül modeli yapıyor ve karbon iskeletlerini şöyle tarif ediyor: • K: Altı karbon atomu tek sıra hâlinde art arda bağlı; iki ucu açık. • L: Beş karbon atomu art arda bağlı; altıncı karbon, sıranın ortasındaki karbona bağlı. • M: Altı karbon atomu art arda bağlı; ilk karbon ile son karbon da birbirine bağlı. Bu modellerin karbon iskeletleri sırasıyla hangi yapıdadır?
- A) K: düz zincirli, L: halkalı, M: dallanmış zincirli
- B) K: dallanmış zincirli, L: düz zincirli, M: halkalı
- C) K: halkalı, L: dallanmış zincirli, M: düz zincirli
- D) K: düz zincirli, L: dallanmış zincirli, M: halkalı
- E) K: dallanmış zincirli, L: halkalı, M: düz zincirli
Cevabı göster
Doğru cevap: D) K: düz zincirli, L: dallanmış zincirli, M: halkalı
Karbon atomları birbirine bağlanarak düz zincirli, dallanmış zincirli ve halkalı yapılar oluşturabilir. K'de bütün karbonlar tek sıra hâlindedir ve uçlar açıktır: düz zincirli. L'de ana sıranın ortasındaki karbondan bir karbon yana doğru çıkar: dallanmış zincirli. M'de ilk ve son karbon birbirine bağlanarak zinciri kapatır: halkalı.
Orta
19Bir yangın sonrası ormanda yanmış dallardan kalan siyah odun kömürü ve soba borusunun içinde biriken is toplanıyor. Laboratuvar incelemesi, bu maddelerin büyük ölçüde karbondan oluştuğunu ama atomlarının düzenli bir kristal örgü oluşturmadığını gösteriyor. İs ve odun kömürü, karbonun hangi biçimine örnektir?
- A) Kristal elmas
- B) Fulleren
- C) Amorf karbon
- D) Karbon nanotüp
- E) Grafen
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Amorf karbon
Düzenli bir kristal yapı göstermeyen is ve odun kömürü amorf karbondur. Siyah renginden dolayı onları grafitin bir türü sayan ya da nanoyapılarla karıştıran öğrenci yanılır; belirleyici olan atomların düzensiz dizilişidir.
Orta
20Akıllı telefonların esnek ekranları için araştırılan bir malzeme, kalem ucundaki grafitten bantla tek bir katman soyularak elde edilmiştir. Bu malzeme yalnızca bir atom kalınlığındadır; hem çok dayanıklıdır hem de elektriği çok iyi iletir. Bu karbon allotropu hangisidir?
- A) Grafen
- B) Elmas
- C) Fulleren
- D) Amorf karbon
- E) Grafit
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Grafen
Grafen, grafitin tek bir katmanına karşılık gelen ve tek atom kalınlığında olan karbon allotropudur. Malzeme grafitten elde edildiği için grafiti seçen öğrenci, grafitin üst üste dizilmiş çok sayıda katmandan oluştuğunu gözden kaçırır.
Katkıda bulun
Özette bir hata mı gördün, eklenmesi gereken bir bilgi ya da güzel bir soru mu var? Öner; yönetici onaylarsa sitede yayımlanır ve sana bildirim gelir.