Anorganik Kimya II

1.      a) piridin, 2-metilpiridin ve 3-kloropiridinin bazlıklarını, b) H₃PO₂, H₃PO₃ ve H₃PO₄’ün asitliklerini karşılaştırınız.

2.      [NiCl₄]^2- kompleks iyonunun yapısını DBT, KAT ve MOT’a göre açıklayınız.      Ni: 28

3.      Co(en)₂(NO₂)₂Cl üç izomeri elde edilmiştir. Bunlardan birincisi AgNO₃ ve en (etilendiamin) ile tepkime vermemektedir ve kiral değildir. İkinci izomer AgNO₃ ile tepkime vermekte, en ile vermemektedir ve kiral değildir. Üçüncü izomer hem AgNO₃ hem de en ile tepkime vermektedir ve kiraldir. Bu üç izomerin yapısını çiziniz ve adlandırınız.

4.      a) KAT’ göre potasyum hekzasiyanokobaltat(III) kompleksi paramanyetik yada diyamanyetik olduğunu tahmin ediniz. Co: 27 b) KAYE’nin, [CrCl₆]^3-< [Cr(NH₃)₆]³⁺<[Cr(CN)₆]^3- sırasında artmasının nedenini M®L p etkileşimini dikkate alarak açıklayınız. Cr: 24

Güz Yarıyılı Anorganik Kimya II Ara Sınavı    

1. a) [Cr(CO)₆] kompleksinin yapısını ve özelliklerini p–bağı oluşumunu da göstererek DBT’e göre açıklayınız. Cr=24 (15 p)  b) K₂[NiCl₄] ve K₂[PtCl₄] komplekslerinin geometrik şekilleri nasıldır? Neden? Ni=28 Pt=78 (10 p)  
2. a) Çözünmeye karışma entropi değişimindeki artışın katkısı nasıldır? İzah ediniz. (10 p) b) MX şeklindeki bir tuzun çözünürlüğünü Born-Haber çevirimini de dikkate alarak nasıl tahmin edebilirsiniz. Örneklerle açıklayınız. (10 p)
3. a) piridin, 2-metilpiridin ve 3-kloropiridinin bazlıklarını, (10 p) b) HIO₄, HOCl, H₂SO₄ ve H₃PO₄’ün asitliklerini karşılaştırınız. (10 p)
4. a) NH₃, NH₂OH, NH₂NH₂, MeNH₂,Me₂NH ve Me₃N’in bazlıklarını karşılaştırınız.  (10 p) b) AlI₃ + 3NaF = AlF₃ + 3NaI, CaS + H₂O = CaO + H₂S, CuI₂ + 2CuF = CuF₂ + 2CuI ve TiF₄ + 2TiI₂ = TiI₄ + 2TiF₂ tepkimelerinin hangi yöne doğru ilerlemesini beklersiniz? Neden? (10 p)
5. Ma₄b₂, Ma₃b₃, Ma₂bc, Mabcd, Ma₂b₂c₂, Ma₆ ve Ma₅b yapısındaki komplekslerin mümkün izomerlerini yazarak hangilerinin kiral olduklarını gösteriniz. (15 p)

 Güz Yarıyılı Anorganik Kimya II Ara Sınavı        

6. z-eksenini bağ ekseni kabul ederek s-p_z, p_z-p_z, p_y-p_y, d_x²_-y²- d_x²_-y² ve 5p_z-3s atomik orbitallerin girişimi sonucu ne tür molekül orbitallerin oluşacağını çizerek gösteriniz. (15 p)
7. Be₂ molekülü ve Be metalinin bağ yapısını MOT’a göre, Be metalinin iletkenliğini de Bant teorisine göre izah ediniz. (20 p)
8. Siyanür iyonu bileşik oluştururken genelde hangi ucuyla bağlanır?  MOT’a göre açıklayınız. (15 p)
9. Cs kristalinin atomlaşma enerjisi 79,9 , Cs atomunun iyonlaşma enerjisi 374,05 , klor molekülünün bağ enerjisi 241,84 , CsCl tuzunun oluşum entalpisi – 623,00 ve örgü enerjisi – 799,97 kjmol^-1 olduğuna göre, Cl atomunun elektron ilgisini Born-Haber çevirimini kullanarak hesaplayınız. (15 p)
10. Bravais hücrelerden bk, imk ve ymk sistemleri çizerek bunlara ait doluluk ve boşluk oranlarını hesaplayınız. (15 p)
11. a) BeSO₄ ve CaSO₄ tuzlarının SO_3(g) vererek oksitlerine dönüşmelerine ilişkin reaksiyon sıcaklıklarını iki farklı yolla izah ediniz. (10 p) b) MnSO₄.4H₂O bileşiğinin µ_den.=5,86 BM’dir. Bu bileşiğin teorik manyetik momentini hesaplayıp değerleri karşılaştırarak yorumlayız. (10 p)

 Güz Yarıyılı Anorganik Kimya II Final Sınavı     

5.      a) piridin, 2-metilpiridin ve 3-kloropiridinin bazlıklarını, (10 p) b) H₃PO₂, H₃PO₃ ve H₃PO₄’ün asitliklerini karşılaştırınız. (10 p)

6.      [NiCl₄]^2- kompleks iyonunun yapısını DBT, KAT ve MOT’a göre açıklayınız.      Ni: 28 (20 p)

7.      Altı koordinasyonlu CuF₂ kristal yapısında dört Cu²⁺-F^- uzaklığı 1,93 Å iken, iki Cu²⁺-F^- uzaklığı 2,27 Å’dür. Bunun sebebini izah ediniz. Cu: 29 (20 p)

8.      [MnCl₆]^4- ve [Fe(CN)₆]^4- kompleks iyonlarının kararlılıklarına p–bağı katkısı nasıldır? Açıklayınız. Mn: 25, Fe: 26 (20 p)

9.      a) 18 elektron kuralını dikkate alarak [Ni(CO)₂(PR₃)₂], [Fe(CO)₂(NO)₂] ve   [FeBr₄]^-’nun ligant değiştirme mekanizmalarını gösteriniz.(10 p) b) [Fe(NH₃)₅F]⁺ ve [Fe(CN)₅F]^4- kompleks iyonlarının hangisi iyodo ligandı ile yer değiştirir? Neden? (10 p)

 Yaz Okulu Anorganik Kimya II Final Sınavı        

1.      a) Altı koordinasyonlu CuF₂ kristal yapısında dört Cu²⁺-F^- uzaklığı 1,93 Å iken, iki Cu²⁺-F^- uzaklığı 2,27 Å’dür. Bunun sebebini izah ediniz. Cu: 29 (15 p)                  b) [Ti(H₂O)₆]³⁺ kompleksinin d-d geçişine ilişkin maksimum absorpsiyon 20300 cm^-1 olduğuna göre,  [Ti(CN)₆]^3- ve [TiCl₆]^3- komplekslerinin absorpsiyon piklerinin dalga sayılarını tahmin ediniz. Ti: 22 (15 p)

2.      [MnCl₆]^4- ve [Fe(CN)₆]^4- kompleks iyonlarının kararlılıklarına p–bağı katkısı nasıldır? Açıklayınız. Mn: 25, Fe: 26 (20 p)

3.      [Co(NO₂)₆]^4- kompleks iyonunun yapısını DBT ve MOT’a göre açıklayınız. (20 p)

4.      Oktahedral, tetrahedral ve karedüzlem kristal alanda s, p ve d orbitallerinin nasıl etkilendiğini ilgili orbital şekillerini de çizerek gösteriniz.(15 p)

5.      NH₃, NH₂OH, NH₂NH₂, CH₃NH₂, (CH₃)₂NH ve (CH₃)₃N’in bazlıklarını karşılaştırınız. (15 p)

 Güz Yarıyılı Anorganik Kimya II Bütünleme Sınavı   

1.      a) Üçüncü periyot florürlerinin erime noktalarındaki değişimi açıklayınız (10 p)    b) Su, etilalkol ve dietileterin kaynama noktalarını karşılaştırınız. (Bileşiklerin dipol momentleri sırasıyla 1.85, 1.69 ve 1.30 D)  (10 p)

2.      Co(en)₂(NO₂)₂Cl üç izomeri elde edilmiştir. Bunlardan birincisi AgNO₃ ve en (etilendiamin) ile tepkime vermemektedir ve kiral değildir. İkinci izomer AgNO₃ ile tepkime vermekte, en ile vermemektedir ve kiral değildir. Üçüncü izomer hem AgNO₃ hem de en ile tepkime vermektedir ve kiraldir. Bu üç izomerin yapısını çiziniz ve adlandırınız (20 p)

3.       [Fe(CN)₆]^3- kompleks iyonunda Fe-CN p etkileşimine ait MO gösterilişini çiziniz ve kristal alan yarılma enerjisinin nasıl etkileneceğini gösteriniz Fe: 26 (20 p)

4.      Tetrahidroksonikelat(II) kompleks iyonunun DBT’ye göre hibritleşme türünü ve  geometrisini belirleyiniz. Bu kompleks iyonunun spin manyetik momentini hesaplayınız. Ni: 28 (20 p)

5.      a) KAT’ göre potasyum hekzasiyanokobaltat(III) kompleksi paramanyetik yada diyamanyetik olduğunu tahmin ediniz. (10 p) Co: 27 b) KAYE’nin, [CrCl₆]^3-< [Cr(NH₃)₆]³⁺<[Cr(CN)₆]^3- sırasında artmasının nedenini M®L p etkileşimini dikkate alarak açıklayınız. Cr: 24 (10 p)

Bahar Yarıyılı Anorganik Kimya I Ara Sınavı

1.     a-) 5A grubu elementlerinin hidrojenli bileşiklerin yapısını DTEÇİK’e göre bulunuz. Molekül  geometrilerinde farklılık var mıdır, Neden?

 5A grubunun H’li bileşikler : NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃

          ₇N:1s²2s²2p³ 

 NH₃ de üç BEÇ ve bir OEÇ bulunur. OEÇ nin daha büyük hacim kaplaması ve daha büyük itme kuvveti etkisiyle H-N-H bağı düzgün dört yüzlü açısı daralır. Benzer geometrili bu moleküllerin bağ açıları farklıdır, çünkü bu seride merkez atomu giderek büyür ve OEÇ içeren orbitaller de grup içinde büyür ve BEÇ ‘i kuvvetle iter. Aynı zamanda aynı grupta elektronegatiflik azaldığından bağ elektronları merkez atomdan uzaklaşır. Ayrıca grup içinde bağ uzunlukları giderek artar ve bağ elektronları arasındaki itmeyi azaltır. O halde moleküllerin bağ açıları   NH₃ > PH₃ > AsH₃ > SbH₃ şeklindedir.

 b-) BH₄^-,  CO₃^2-,  N₃^-,  NH₄⁺,  NO₃^- ve  NO₂⁺ iyonlarının yapısını ampirik yönteme göre bulunuz.

 Ampirik yönteme göre molekülün geometrik şekli aşağıdaki formüllerle bulunur.

       D= (toplam değerlik e^- sayısı) / 8   =  n  +  b          b/2 = m     ML_nE_m                                                                                                                                                              

       D_H =( D + 6.t) / 8  = n  +  b        b / 2  =  m              ML_nE_m     (t= toplam H sayısı)

 BH₄^- :  D= 3+4+6.4 +1 = 32/8=4         ML₄   Tetrahadral yapıya sahip

CO₃^2- :  D= 4+3.6+2 = 24/8 =3     ML₃ Üçgen düzlem yapıya sahip

N₃^-  : D= 3.5 + 1 = 16 / 8 =2      ML₂    Doğrusal  yapıya sahip

                N―N≡N

NH₄⁺ : D = 5+4+6.4-1 = 32 / 8 = 4         ML₄    Tetrahedral yapıya sahip

NO₃^- : D= 5+3.6+1= 24 / 8 = 3     ML₃   Düzlem üçgen   yapıya sahip

NO₂⁺ : D= 5+2.6-1 = 16 / 8 =2     ML₂ Doğrusal yapıya sahip       O=N=O

2-      I^3- ve SO₃’ün yapısını DBT’ye göre açıklayınız.   S=16,  I=53

I^3- ün  DBT ‘ye göre yapısı

İyot atomu 2 tane sp³d hibrit orbitalleri ile σ (sigma) bağı yapar. Üç çift ortaklanmamış e^- lar itme kuvvetini en aza indirmek için üçgen kuşağa yerleşirler. Çizgisel bir yapıya sahiptir.

SO₃ ün DBT ye göre yapısı

Merkez atomu S 6 tek e^- ile sp² melez orbitalleri oluşturur, bu melez orbitaller eşkenar üçgenin köşelerine yöneldiğinden molekülün şekli düzlem üçgen olur. S atomunun bir 3p ve iki 3d orbitalinin Oksijenin 2py ve 2pz orbitalleri ile uygun simetride ve yan yana girişim yapmasıyla üç π bağı oluşur.

3-  CO₂ ve NO₂ aynı geometrik yapıya mı sahiptirler orbital girişimlerini de göstererek açıklayınız  

CO₂ : 4+2.6= 16 değerlik elektronlu simetrik ve çizgisel yapılı bir moleküldür. Basitlik için O nun düşük enerjili 2s AO nin bağa katkıda bulunmadığı kabul edilir. Molekül ekseni z ise 2pz-2s-2pz ve 2pz-2pz-2pz girişimleri  σ- bağ ve karşıt  bağ molekül orbitallerini verir,  2px-2px-2px ve 2py-2py-2py girişimleri de π bağ, karşıt bağ ve bağ yapmayan molekül orbitallerini oluşturur. Molekülün bağ derecesi  B.D=(8-0) /2= 4 tür. C-O bağı bir σ  ve bir π bağı olmak üzere çifte bağdır. π_x^b , π_y^b – bağ MO,  π_X^* , π_y^* karşıt bağ MO ,π_x, π_y bağ yapmayan MO dur.

 NO₂ : 5+2.6= 17 değerlik elektrona sahip molekülde 17. elektron,  π_x^* veya π_y^* MO ya  yerleşir, bağ zayıflar ve molekül fazladan enerjiyi, Walsh kuralına göre bükülerek dengelemek isteyeceğinden açısal yapılı olur.

2pz-2s-2pz   bağ MO

2pz-2s-2pz  karşıt bağ MO

2pz-2pz-2pz bağ MO

2pz-2pz-2pz karşıt bağ MO

2px-2px-2px bağ MO

2px-2px-2px karşı bağ MO

2py-2py-2py bağ MO

2py-2py-2py karşıt bağ MO

2py-2py-2py bağ yapmayan MO

2px-2px-2px bağ yapmayan MO

4-  BH₂⁺ ile BH₂ nin NH₃⁺ ile NH₃ ün yapısını MOT’a göre izah ediniz.

 ₅ B= 1s² 2s² 2p¹                     ₁ H= 1s¹

BH₂ molekülünün değerlik elektron sayısı 5 tir. Walsh kuralına göre  5 elektron açısal yapı için verilen diyagrama yerleştirildiğinde elektronlar σ_s , σ_x in yanı sıra, daha yüksek enerjili orbitallere (σ_s* veya π_y )  yerleşir. Çizisel yapıda bu orbitallerden biri olan σ_s* karşıt bağ molekül orbital karakterliyken açısal geometride ona karşılık gelen σ_sz bağ yapmayan karakterlidir. Bu sebeple molekülün toplam enerjisinin daha düşük olduğu açısal yapı daha karalı olur.  Bu yüzden Walsh Kuralına göre BH₂ molekülü açısaldır.

BH₂⁺  molekülünün değerlik elektron sayısı ise 4 tür. Molekülün değerlik elektronları σ_s ve σ_x orbitallerine yerleşir. Bu şekilde molekülün toplam enerjisi minimum olur ve bu da molekülü daha kararlı yapar. Bu yüzden Walsh Kuralına göre BH₂⁺ molekülü çizgiseldir.

₇ N= 1s² 2s² 2p⁵                        ₁ H= 1s¹

NH₃ ün değerlik elektron sayısı 8 dir. Walsh kuralına göre  8 elektrondan altısı bağ yapan karakterli orbatallere kalan ikisi de bağ yapmayan σ_sz orbitaline yerleşir ve molekül piramidal yapıyı tercih eder.

NH₃⁺ nün değerlik elektron sayısı 7 dir. 7.elektronun  daha düşük orbitalin σ_s^* ve  σ_sz de bulunmasının yapıyı belirlemede etkisi azdır. Bu elektron daha düşük enerjili piramidal yapının σ_sz  orbitalinde bulunması gerektiği halde NH₃⁺ molekülü hemen hemen düzlemseldir.

5- SOFCl, NHF₂, H₂O₂, POCl₃, OCS, Ni(en)₃, trans-CoCl₂(en)₂ ve SO₃ ‘ün simetri elemanlarını bularak nokta gruplarını belirleyiniz.

 SOFCl

D=  6+6+7+7 =  26 / 8 = 3  + 2       2/2 = 1         ML₃E           Tetrahedral yapılı üçgen       piramittir.

Molekül düşük simetrili bir moleküldür ve E den başka simetri işlemi yoktur. Molekülün nokta grubu C₁ dir.

NHF₂   

        D = 5+2.7+1+6.1 = 26 /8 = 3  +  2    2/2=1    ML₃E    Tetrahedral yapılı üçgen piramittir. Sadece simetri (ayna)  düzlemi  σ elemanı bulunduğundan nokta grubu C_s dir.

H₂O₂  

 Düzlemsel olmayan molekül sadece  C₂ dönme işlemi yapılabilen düşük simetrili bir moleküldür. Nokta grubu C₂ dir.

   POCl₃:

D= 5+6+3.7 = 32/8 = 4       ML₄      Tetrahedral geometriye sahiptir.

 Ana ekseni C_3,  ana ekseni içine alan 3σ_v  ye sahip, molekülde dönme eksenine dik  C₂ ekseni bulunmadığı için nokta grubu C_3v’dir.

OCS:

D= 6+4+6=16 / 8=2     ML₂     Çizgiseldir.

Ana eksen C∞ , ana ekseni içine alan σ_v  var, molekülde dönme eksenine dik  C₂ ekseni bulunmadığı için  molekülün nokta grubu   C∞v’ dir

Ni(en)₃

Dönme ekseni C₃ olan molekülün  ana  eksenine dik  3C₂ bulunduğundan  ve yansıma düzlemi bulunmadığından  nokta grubu D₃ olur.

Trans- [CoCl₂(en)₂]

Ana dönme ekseni C₂ olan molekül dönme eksenine dik C₂ ye, ve ana eksene dik bir yansıma düzlemine σ_h sahip olduğundan nokta grubu D_2h dır.

SO₃

Ana dönme ekseni C₃, ana eksene dik 3C₂,  ana eksene dik  σ_h  olduğundan nokta grubu D_3h dır. Ayrıca  molekül S₃ dönme yansıma ekseni ve ana ekseni içine alan  3σ_v ye sahiptir.

  Bahar Yarıyılı Anorganik Kimya I Final Sınavı           

1-     a-) CF molekülü ve CF⁺ molekül iyonunun yapısını MOT’a göre açıklayarak bağ uzunluklarını karşılaştırınız?

    ₆C : 1s² 2s² 2p²                                ₉F : 1s² 2s² 2p⁵

CF nin MOT diyagragramı bu şekildedir. σ₁, σ₃ ve π₁ bağ MO, σ₂, σ₄ ve π₂ karşıt bağ MO dir.

B.D = (8-3)/2 = 5/2 = 2,5

CF den bir e^- uzaklaştırılırsa oluşan CF⁺ için B.D = (8-2)/2 = 3 olur.

Bağ derecesi ile bağ uzunluğu ters orantılı olduğundan    BU_CF  > BU_CF⁺  dır.                   

b-) H₂O ve H₂S moleküllerinin bağ açıları sırası ile 104° ve 92° dir. Bu farklılığın sebebini MOT’a göre açıklayınız?

₈O = 1s² 2s² 2p⁴                         ₁ H = 1s¹

σ₃ ve π bağ yapmayan MO, σ₁ ve σ₂ bağ MO ve σ₁^* ve σ₂^* karşıt bağ MO’dır.

BD = (4-0)/2 = 2 dir. H₂S molekülünün MOT diyagramı elektron sayısı aynı olan H₂O ile aynıdır.

Oksijen kükürtten daha elektronegatiftir ve kükürtün elektronegatifliği azaldıkça bağ elektronları H’ye doğru kayar. Orbital büyümesi ile ortaklanmamış elektronlar bağları daha fazla kırar ve açı daralır.

2-      a-) Mg’nin bağ yapısını, parlaklığını , ısı ve elektrik iletkenliğini Bant Kuramına

göre açıklayınız?  Mg=12

   ₁₂Mg : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁰ elektron dizilişine sahiptir.

Magnezyumda bant oluşumu sırasında atomik orbitallerin girişimi çok şiddetli ise ve 3s ve 3p bantlar oldukça genişler. Bunun sonucunda 3s bandının üst kısmı 3p bandının alt kısmı ile  çakışır. Bantların bu çakışmadan dolayı 3p bandının bir kısmı dolu 3s bandının ise bir kısmı boş kalır. Magnezyumdaki bant elektronları görünür ışığın tümünü absorblayarak boş enerji düzeylerine geçerler. Bu uyarılmış elektronlar kısa süre sonra absorbladıkları enerjiyi yayımlayarak eski yerlerine dönerler. Bu olay sonucunda metal ışığı yansıtır ve bu sebeple magnezyum parlak görünür.

Magnezyum metali bir ucundan ısıtıldığında bu kısımdaki elektronlar E=3/2 kT lik bir enerji kazanır ve boş iletim bandına geçerler. Elektronlar metalin diğer bölgelerine hareket ederek bu bölgenin ısınmasına sebep olur. Elektriksel iletim de benzer şekilde dolu değerlik bandında bulunan elektronların az bir enerji ile boş iletim bandına geçmesiyle gerçekleşir. Elektrik alan yok iken elektronlar serbestçe her yöne doğru hareket eder. + ve – elektrot metalin iki ucuna yerleştirilirse e^-lar + uca doğru hareket ederek elektrik akımını iletirler.

b-) Grafit ve elmas ne tür katılardır. İletkenlikleri hakkında ne söyleyebilirsiniz, neden?

 Grafit ve elmas kovalent katılardır. Grafitte her bir tabakada bulunan karbon atomları diğer üç karbon atomu ile σ simetrili kovalent bağla bağlıdır. Her bir karbon atomunda melezleşmeye katılmayan π simetrili delokalize bağ oluşur. Delokalize bağ sistemi grafite elektriksel iletkenlik özelliği kazandırır. Bu nedenle grafit elektrot olarak kullanılır.

Elmasda değerlik ve iletkenlik bantları arasındaki enerji farkı çok fazla olduğu için elmas yalıtkandır. Sıcaklık artışı ise bu büyük enerji boşluğundan dolayı iletkenliği etkilemez.

c-) Safsızlık yarıiletken ne demektir, nasıl oluşturulur? Bu tür katıların iletkenliğini açıklayınız?

 Safsızlık yarıiletkenler bir yalıtkana uygun safsızlıkların aşılanmasıyla üretilen aşılı yarı iletkenlerdir. Bu yarı iletkenler iki çeşittir ;n ve p tipi.Eklenen safsızlıkların oluşturduğu bant değerlik ve iletim bandı arasında bir yerde yer alarak köprü görevi görürler. Pratikte P ve As gibi V. Grup elementleri n- tipi yarı iletkenler için aşı elementi, B, Al, Ga, In gibi III. grup elementleri p-tipi aşı elementi olarak kullanılır.

                                                                                                                                                                                                                           Saf Germanyum                     n-tipi Germanyum                          p-tipi Germanyum

n tipi yarı iletkenler aynı tür atomlardan oluşmuş katı bir yalıtkana kristali oluşturan atomlardan elektronca zengin atomların ilave edilmesiyle elde edilir. Bu aşı bandı enerjice boş olan iletim bandına daha yakındır ve burada bulunan e^-ların bir kısmı termik yolla iletim bandına kolaylıkla geçer ve iletkenlik sağlanır.

p tipi yarı iletkenler aynı tür atomlardan oluşmuş katı bir yalıtkan kristali oluşturan atomlardan elektronca fakir atomların ilavesiyle elde edilir. Aşılanan atomlardaki e^- eksikliği  kristal içinde dolu değerlik bandının hemen üzerinde çok dar boş bir bant oluşmasına yardımcı olur. Bu bant T=0 K‘de boştur, daha yüksek sıcaklıklarda değerlik bandından termik yolla uyarılan elektronlar kolaylıkla bu banda geçer. Böylece değerlik bandında e^- boşluğu oluşur ve bu boşluklara elektronların göçmesiyle iletkenlik sağlanır.

3-      a-) Platin atomunun yarıçapı 1.38Ǻ, atom ağırlığı 195,08g/mol, kübik hücrenin bir kenarı 3,914x10^-10 m ve gözlenen yoğunluğu 21,45g/cm³ olduğuna göre birim hücre tipini bularak boşluk oranını hesaplayınız?

a³: hacim, M:atomun molekül ağırlığı, N: Avagadro sayısı, p: yoğunluk

V = a³ = (3.914x10^-8cm)³ = 5.99x10^-23 cm³

        m= 3.99 ~  4 olarak alınabilir.

Birim hücresinde 4 tanecik bulunduran yüzey merkezli kübik sistemdir (ymk).

       Yüzey merkezli kübik sistem:            

4r = a         r = a /4        

Boşluk oranı = 100 - 74 =  %26

b-) Bu kristal üzerine 154pm dalga boylu Cu ışıması gönderildiğinde hangi açılarda kırınım olacağını bulunuz?

 n.λ = 2d.sinθ   Bragg denklemi kullanılarak θ değerleri hesaplanabilir.

Yüzey merkezli kübik sistem için d = a / dir.    4r = a    olduğundan  d = 2r olarak bulunur.  a=3.914x10^-10 m olarak verilmiştir, r de bu verilerden 1.383x10^-10 m olarak ve               d = 2.786x10^-10 m olarak hesaplanır.

      n.λ = 2d.sinθ           

n=1 için   1x154x10^-12 m = 2x2.786x10^-10 m x sinθ₁

                  θ₁ = 16.04°

n=2 için   2x154x10^-12 m = 2x2.786x10^-10 m x sinθ₂

                     θ₂ = 33.56°

 n=3 için   3x154x10^-12 m = 2x2.786x10^-10 m x sinθ₃

                     θ₃ = 56.01°

Platin kristali üzerine 154pm dalga boylu Cu ışıması gönderildiğinde  16.04°, 33.56°, 56.01°

açılarında kırınım olacaktır.

4- MgCl₂ tuzunun MgCl’den neden daha kararlı olduğunu açıklayınız?

MgCl₂ için;

-DH_ol. + DH_s + I₁ + I₂ + DH_AE + 2A + U = 0

- DH_ol. + 146 + 738 + 1451 + 244 - 698 - 2526 = 0

 DH_ol. =  -645 kj/mol

MgCl için;

-DH_ol. + DH_s + I₁ + 1/2DH_AE + A + U = 0

- DH_ol. + 146 + 738 + 122 - 349 - 676 = 0          DH_ol. =  -19 kj/mol

Mg²⁺ oluşturmak için gerekli enerji Mg⁺ oluşturmak için gerekenden daha büyük olmasına rağmen, MgCl_2(k) örgü enerjisi MgCl_(k) örgü enerjisinden daha büyüktür. Bu nedenle Mg²⁺ iyonları,  Cl^- üzerinde Mg⁺ iyonlarına göre daha çok kuvvet uygular. Bu da tepkimenin MgCl aşamasında durmayıp MgCl₂ oluşumuna kadar sürmesini sağlar.

5- a-) Al₂(CH₃)₆ ‘nın simetri elemanlarını bularak nokta grubunu belirleyiniz ve yapısını DBT ve MOT’a göre açıklayınız.  Al=13                      

Al₂(CH₃)₆ molekülü ana dönme ekseni C₂, ana eksene dik 2C₂, ana eksene dik yansıma düzleme σ_h sahip olduğundan nokta grubu D_2h tır.

DBT:

Al atomunun iki tane yarı dolu sp² melezi uç metil gruplarıyla 2m-2e’lu kovalent bağ oluşturmada kullanılırken geriye kalan bir yarı dolu ve bir boş melez orbital ise köprü metil gruplarıyla üç merkezli iki elektronlu (3m-2e) bağ oluşturmada kullanılır.

MOT:

Bağ derecesi= (12-0)/2=6

MOT’a göre Al atomlarının yarı dolu ikişer sp² melez orbitali ile dört uç karbonun 2s ve 2p atomik orbitalinin girişim yaparak dört tane σ-bağ molekül orbitali ve dört tane σ*-karşıt bağ molekül orbitali oluşturur. Her CH₃ atomunun kalan iki sp³ molekül orbitali ise karşılıklı olarak ikisi birer köprü metil molekülünün atomik orbitali ile girişim yaparak ikişer tane σ^b-bağ molekül orbitali, σ-bağ yapmayan molekül orbitali ve σ*-karşıt bağ molekül orbitali oluşturur. Bağ derecesi 2m-2e’lu bağlar için 1, 3m-2e’lu bağlar için 1/2’dir.

b-) CHFClBr, SOFCl, H₂O₂, SO₂Cl₂, Cu(en)₃, ve cis-[CrCl₂(en)₂]⁺ nun kiralliklerini simetrilerini dikkate alarak açıklayınız?

Ayna görüntüsü ile çakışmayan moleküllere kiral moleküller denir. Genel olarak hiçbir simetri elemanı bulunmayan asimetrik moleküller, C₁ nokta grubuna sahip olan, S_n dönme yansıma ekseni bulunmayan,  C_n dönme eksenleri bulunan ve C_n ve D_n nokta gruplarında bulunan  dissimetrik moleküller kiraldir.

Molekülün nokta grubu C₁ ve  ayna görüntüsü çakışmadığından CHFClBr molekülü kiraldir.

Nokta grubu C₁ olduğundan kiraldir.

Düzlemsel olmayan H₂O₂ molekülünün ayna görüntüsü çakışmaz. Yalnızca C₂ dönme eksenine sahip dissimetrik kiral bir moleküldür.

Cu(en)₃  D₃ nokta grubuna sahip ve S_n dönme yansıma ekseni bulunmayan dissimetrik kiral bir moleküldür.

Cis-[CrCl₂(en)₂]⁺ molekülünün ayna görüntüsü üst üste çakışmadığından kiral bir moleküldür.

6- a-) İkinci grup metal sülfatlarının termik kararlılıklarını gerekçeleriyle karşılaştırınız?

 İkinci grup metal sülfatları sırasıyla BeSO₄, MgSO₄, CaSO₄, SrSO₄, BaSO₄ tır.

                                            MSO₄        MO    +     SO₃

Sülfat tuzlarının yukarıdaki tepkimeye karşı kararlılıklarının değişimi üç şekilde açıklanabilir:

Polarizasyon: Termik kararlılık metalin polarizleme gücüne bağlıdır. Grupta yukarıdan aşağıya doğru inildikçe katyon yarıçapı artar ve yarıçap arttıkça katyonun SO₄^2- anyonlarını polarizlemesi azalır. Polarizasyon azaldıkça kovalent karakter azalır ve iyonik karakter artar. Böylece IIA grubu metal sülfatlarının termik kararlılığı yukarıdan aşağıya doğru artar.

Yarıçaplar oranı: IIA grup katyonlarının yarıçapları yukarıdan aşağıya doğru gidildikçe artar. Bunun sonucunda da katyonların oluşturduğu sülfat bileşiklerinde  r⁺/r^- oranı yukarıdan aşağıya doğru artar, ve böylece anyonlar arası itme azalacaktır. Küçük katyon yarıçapına sahip tuzların bozunması daha kolay ve düşük sıcaklıkta gerçekleşir. Bozunma sıcaklığı katyon yarıçapı attıkça artar.

Termodinamik yaklaşım: Termodinamik olarak bozunma sıcaklığı DG^o’nin (Gibbs serberst enerji) negatif olduğu yani reaksiyonun istemli olduğu sıcaklıktır.

                                                  DG^o = DH^o - TDS^o

Bu durumda bozunma sıcaklığı reaksiyonun dengeye ulaştığı DG^o=0 andır. Yani;

                                                      T = DH^o /DS^o

T : denge sıcaklığının ilk aşıldığı ilk değer DG^o’ı negatif yapan bozunma sıcaklığıdır.

b-) Bir iyonik tuzun teorik ve deneysel örgü enerjileri nasıl bulunabilir, açıklayınız?

 Bir kristalin örgü enerjisi teorik olarak üç farklı yolla hesaplanabilir.

1- Born Lande Eşitliği :

  Coloumb yasasına göre iki iyon arasındaki çekim kuvveti

Z⁺ ve Z^- : pozitif ve negatif iyon yükü, e^-: elektron yükü, r: iyonlar arası uzaklıktır.

Birden fazla iyon için E iyon sayısı ve uzaydaki düzenine bağlıdır.

                                           A= Madelung sabiti

 İyonlar birbirine değecek kadar yaklaştığında iki atom veya iyonun e^- bulutları birbirini iter. İtici güç B/rⁿ ile B yapıya bağlı Born sabiti, n ise Born itme terimi olarak verilir.

Dengede dU/dr = o ve denge uzunluğu r=r₀ dır.

B’nin bu değeri yerine konulursa örgü enerjisi,

eşitliğinden hesaplanabilir.

2-Born-Mayer Eşitliği : Born Layer eşitliği geliştirerek aşağıdaki denklemi elde etti.

p: sıkıştırılabilme sabiti.

3- Kapunstinski eşitliği: Bütün gerçek iyonik yapıların enerjice eşdeğer olduğu teorik kaya tuzu tasarlayarak aşağıdaki bağıntıyı geliştirdi.

n: kristal yapıdaki iyonların toplam sayısı,    K: 1.21x10³kjǺ/mol olan bir sabit.

Bir kristalin örgü enerjisi deneysel olarak termodinamik veriler ve Hess kanunu yardımıyla hesaplanabilir. Kristali oluşturan metalin atomlaşma enerjisi veya süblimleşme enerjisi, kristaldeki katyonu oluşturmak için toplam İ.E., anyonu oluşturan gaz molekülün bağ enerjisi, elektron ilgisi, kristalin standart oluşum enerjisi ve örgü enerjisini birbirine bağlayan Born-Haber çevrimi kurulur. Termodinamik olarak çevrim içindeki enerji değişimi 0(sıfır)dır.                                                                      ▲H_S+1/2▲H_BE+∑ ▲H_İE+n▲H_Eİ+U+▲H_OL = 0

                      Born –Haber Çevrimi

ANORGANİK KİMYA SORULAR

1. 36Kr atomunda a) n=3 b) n=3, l=1 c) l=1 d) ml=-1 kuantum sayılarına sahip elektronların sayılarını bulunuz.

2. Cu+ iyonunun oluşmasında bakır hangi elektronunu kaybeder. Etkin çekirdek yükü kavramından yararlanarak açıklayınız.

3. O3 molekülünün a) olası rezonans yapılarını çiziniz b) VSEPR modeline göre geometrik yapısını öneriniz c) Molekülün polar mı yoksa apolar mı olduğunu açıklayınız.

4. BH3 molekülü ile BH4- iyonunun bağ açılarını ve bağ uzunluklarını a) VSEPR modelinden b) hibritleşme yönteminden yararlanarak açıklayınız.

5. H2O molekülünde O-H bağ gerilme titreşimlerinin simetri türlerini bulunuz.

6. a) N2 ve NO moleküllerinin hangisinin iyonlaşma enerjisi daha yüksektir? b) Hangisinden bir elektron koparılmasıyla bağ uzar? Açıklayınız. c) Azot atomu mu yoksa azot molekülü mü daha yüksek elektron ilgisine sahiptir? Neden?

7. O-metil piridin ve p-metil piridin den hangisi H+ iyonuna karşı daha kuvvetli bazdır? Trimetilbor B(CH3)3 ‘a karşı bazlık sırası değişir mi? Açıklayınız?

8. Kaya tuzu yapısında kristallenen CaS ve MgS kristallerinde iyonlar arası uzaklık 2.83 Ao ve 2.49 Ao olduğuna göre Mg2+ iyonunun yarıçapını bulunuz.

9. [Mn(CN)6]3- kompleksinde tetragonal bozulma olur mu? Oluyorsa hangi yapı (basık ya da uzamış) oluşur? (CN- kuvvetli bir liganttır.)

10. Aşağıdaki ligant çiftlerinin her birinde hangisinin 10Dq değeri daha büyüktür? Ligant alan kuramına göre açıklayınız.

a) en, C2O42-                                           b) O2-, CN-                                           c) P(CH3)3, N(CH3)3

11. Aşağıdaki P3 elektronik dağılımının

a) Hangisi temel hali temsil eder?

b) Hangileri uyarılmış halleri temsil eder?

c) Hangileri imkansız halleri temsil eder?

d) Hangisinde  değişim enerjisi maksimumdur?

e) Hangisinde Coulomb itmesi maksimumdur?