Sorunun Çözümü
Verilen soruda, molekül içi bağın polar kovalent, molekülün ise apolar olması istenmektedir. Bu durumu inceleyelim:
- Molekül içi bağın polar kovalent olması: Bağ oluşturan atomların elektronegatiflikleri farklı olmalıdır.
- Molekülün apolar olması: Molekülün net dipol momenti sıfır olmalıdır. Bu genellikle molekülün simetrik bir yapıya sahip olması durumunda gerçekleşir, böylece polar bağların dipol momentleri birbirini götürür.
Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- Molekül içi bağlar: Karbon (C) ve Oksijen (O) farklı elektronegatifliklere sahip olduğu için C=O bağları polar kovalenttir.
- Molekülün polarlığı: CO₂ molekülü doğrusal bir yapıya sahiptir ($O=C=O$). Merkez atom olan karbonda ortaklanmamış elektron çifti yoktur ve iki uç atom (oksijenler) aynıdır. Bu simetrik yapı nedeniyle, zıt yönlü ve eşit büyüklükteki C=O bağ dipolleri birbirini götürür. Bu yüzden molekül apolardır.
- Bu seçenek her iki koşulu da sağlar.
- Molekül içi bağlar: Aynı atomlar (H-H) arasında oluştuğu için elektronegatiflik farkı yoktur. Bu nedenle H-H bağı apolar kovalenttir.
- İlk koşulu sağlamaz.
- Molekül içi bağlar: Azot (N) ve Hidrojen (H) farklı elektronegatifliklere sahip olduğu için N-H bağları polar kovalenttir.
- Molekülün polarlığı: Azot atomu üzerinde bir çift ortaklanmamış elektron bulunur. Bu nedenle molekülün geometrisi üçgen piramittir ve asimetriktir. N-H bağlarının dipol momentleri birbirini götürmez ve azot üzerindeki ortaklanmamış elektron çifti de dipol momentine katkıda bulunur. Bu yüzden molekül polardır.
- İkinci koşulu sağlamaz.
- Molekül içi bağlar: Oksijen (O) ve Hidrojen (H) farklı elektronegatifliklere sahip olduğu için O-H bağları polar kovalenttir.
- Molekülün polarlığı: Oksijen atomu üzerinde iki çift ortaklanmamış elektron bulunur. Bu nedenle molekülün geometrisi açısal (kırık doğru) ve asimetriktir. O-H bağlarının dipol momentleri birbirini götürmez ve oksijen üzerindeki ortaklanmamış elektron çiftleri de dipol momentine katkıda bulunur. Bu yüzden molekül polardır.
- İkinci koşulu sağlamaz.
- Molekül içi bağlar: C-H ve C-Cl bağları bulunur. Karbon ve Klor farklı elektronegatifliklere sahip olduğu için C-Cl bağı polar kovalenttir. C-H bağları da çok az polar kabul edilebilir.
- Molekülün polarlığı: Merkez atom olan karbona bağlı atomlar (üç hidrojen ve bir klor) aynı değildir. Bu nedenle molekülün düzgün dörtyüzlü geometrisi olmasına rağmen, bağlı atomların farklılığı nedeniyle molekül asimetriktir. Özellikle C-Cl bağı güçlü bir dipol oluşturur ve bu dipol diğer bağlarla dengelenemez. Bu yüzden molekül polardır.
- İkinci koşulu sağlamaz.
Yukarıdaki analizlere göre, hem molekül içi bağları polar kovalent olan hem de molekülün kendisi apolar olan tek seçenek CO₂'dir.
Cevap A seçeneğidir.