kimyasal bağlar

KİMYASAL BAĞLAR
Kimyasal bağ, moleküllerde atomları bir arada tutan kuvvettir. Atomlar daha
düşük enerjili duruma erişmek için bir araya gelirler. Bir bağın oluşabilmesi için
atomlar tek başına bulundukları zamankinden daha kararlı olmalıdırlar.
Genelleme yapmak gerekirse bağlar oluşurken dışarıya enerji verirler. Atomlar
bağ yaparken, elektron dizilişlerini soy gazlara benzetmeye çalışırlar. Bir atomun
yapabileceği bağ sayısı, sahip olduğu veya az enerji ile sahip olduğu veya az
enerji ile sahip olabileceği yarı dolu orbital sayısına eşittir. Soy gazların bileşik
oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasıdır. Elektron yapıları
farklı olan atomlar değişik biçimlerde bir araya gelerek kimyasal bağ
oluştururlar;
. Bir atomdan diğer bir atoma elektron aktarılmasıyla
. Ġki atomun ortak elektron kullanmasıyla
Not: Elektron alış verişi ya da elektron ortaklaşmasının nedeni; atomların kararlı
hale gelebilmek için elektron düzenlerini, soy gazlarınkine benzetme isteğidir.
Soy gazların 8 değerlik elektronuna sahip oldukları için elektron sayısı 8’e
tamamlanır. Buna oktet kuralı denir.
İYONİK BAĞLAR
Ġyonik bağlar, metaller ile ametaller arasında metallerin elektron vermesi
ametallerin elektron almasıyla oluşan bağlanmadır. Metaller elektron vererek (+)
değerlik, ametaller elektron alarak (-) değerlik alırlar. Bu şekilde oluşan (+) ve () yükler birbirini büyük bir kuvvetle çekerler. Bu çekim iyonik bağın oluşumuna
sebep olur. Onun için iyonik bağlı bileşikleri ayrıştırmak zordur. Elektron
aktarımıyla oluşan bileşiklerde, kaybedilen ve kazanılan elektron sayıları eşit
olmalıdır.
. Ġyonik katılar belirli bir kristal yapı oluştururlar.
. Ġyonik bağlı bileşikler oda sıcaklığında katı halde bulunurlar.
. Ġyonik bileşikler katı halde elektriği iletmez. Sıvı halde ve çözeltileri elektriği
iletirler.
KOVALENT BAĞLAR
Hidrojenin ametallerle ya da ametallerin kendi arlarında elektronlarını ortaklaşa
kullanarak oluşturulan bağa kovalent bağ denir. Değerlik elektronları elementin
simgesi çevresinde noktalarla gösterilerek elektron ortaklaşması gösterilir. Bu tür
formüllere elektron nokta formülleri denir.
. Periyodik cetvelin A gruplarında değerlik elektron sayısı grup numarasına eşit
olduğundan grup numarası, simge çevresine konulacak elektron sayısını gösterir.
. Ġki atom arasına konulan noktalar her iki atom için de sayılır ve kararlı
moleküller de atomların simgeleri çevresinde toplam nokta sayısı 8 ‘dir.
Moleküllerin elektron nokta formülleri yazılırken;
. Molekülü oluşturan atomların değerlik elektronları belirlenir.
. Yapacakları bağ sayıları saptanır, çok bağ yapanlar merkez atomu olarak alınır.
. Merkez atomu birden fazla ise merkez atomları birbirine bağlanacak şekilde
yazılır.
. Değerlik elektronlar, atomların çevresine oktet kuralına uyacak şekilde dağıtılır.
a.Apolar Kovalent Bağ: Kutupsuz bağ, yani (+), (-) kutbu yoktur. Ġki hidrojen
atomu elektronları ortaklaşa kullanarak bağ oluştururlar. Ġki atom arasındaki bağ
H-H şeklinde gösterilir. Flor atomunun son yörüngesinde 7 elektronu vardır ve bir
tane yarı dolu orbitali vardır. 2 flor atomu arasında elektronlar ortaklaşa
kullanılarak bir bağ oluşur. Oksijenin son yörüngesinde 6 elektronu vardır. 2 tane
yarı dolu orbitali vardır. Buna göre 2 tane bağ oluştururlar.
b.Polar Kovalent Bağlar: Farklı ametaller arasında oluşan bağa polar kovalent bağ
denir. Elektronlar iki atom arasında eşit olarak paylaşılmadığından kutuplaşma
oluşur.
Hidrojen ve Flor elektron ortaklığı ile bileşik oluşturmuş durumdadır. Florun
elektron alması yani elektronu kendisine çekme gücü hidrojenden daha fazla
olduğundan elektron kısmen de olsa Flor tarafındadır. Dolayısıyla Flor kısmen (-),
Hidrojen ise kısmen (+) yüklenmiş olur. Bu olaya kutuplaşma denir. Bu tür bağa
polar kovalent bağ denir.
Not: Bazı hallerde ortaklaşılan her iki elektron da bir atom tarafından verilir.
Böyle bağlara koordine kovalent bağ denir.
BĠR ATOMUN YAPABĠLECEĞĠ BAĞ SAYISI
Bir atomu yapabileceği bağ sayısı; o atomun sahip olduğu veya çok az enerji ile
sahip olabileceği yarı dolu orbital sayısı kadardır. Bir alt yörüngeden bir üst
yörüngeye elektron uyarılarak yarı dolu orbital oluşturma çok enerji istediğinden
bağ yapmaya elverişli olamaz.
BAĞ ENERJĠLERĠ
Kimyasal bağ oluşurken açığa çıkan enerji, bu bağları kırmak için moleküle
verilmesi gereken enerjiye eşittir. Bu enerjiye bağ enerjisi denir. Bağ enerjisi ne
kadar büyükse oluşan bileşik o kadar sağlamdır. Moleküllerde iki atom arasındaki
bağ sayısı arttıkça bağ uzunlukları azalır ve bağ enerjileri artar. Bağın iyon
karakteri arttıkça, iyonlar arasındaki çekme kuvvetleri artacağından bağı
koparmak daha çok enerji ister. Ġki atomlu moleküllerde 1 mol XY’nin ayrışması
için gereken enerjiye molar bağ enerjisi denir.
Molekül Polarlığı, Molekül Geometrisi ve Hibritleşme
Ġki atomlu bir molekülün polar olup olmadığını tahmin etmek kolaydır. Molekül
aynı cins iki atomdan meydana gelmişse atomlar arasındaki bağ ve molekül
apolardır. Ġki atomlu molekülde atomlar farklı ise molekül ve bağlar polardır.
Ġkiden fazla atom ihtiva eden moleküllerinin polarlığını tahmin etmek oldukça
zordur. Molekülün içindeki bağlar polar olmasına rağmen, molekülün kendisi
polar olmayabilir.
Hibritleşme (melezleşme):
Bir atomun son periyodundaki dolu ve yarı dolu orbitallerin kaynaşarak özdeş
yeni orbitaller oluşturması olayına hibritleşme denir. yeni oluşan orbitallere hibrit
orbitalleri denir. Elektronlar merkez atoma en uzakta bulunacak şekilde
yerleşirler.
Not:Hibritleşme yalnız yarı dolmuş orbitallerin değil, dolu ve yarı dolu bütün
değerlik orbitalleri arasında olur. Ancak merkezi atomun yapabileceği bağ sayısı
onun sahip olabileceği yarı dolu orbital sayısı kadardır. Hibritleşme, kimyasal bağ
sırasında gerçekleşir. Serbest haldeki atomlarda söz konusu değildir. Hibrit
orbitalleri uzayda belirli şekilde yönlenirler ve bu durum molekülün geometrik
biçimini belirler.
ÖZETLERSEK:
1. XY türü moleküller:
( 1A ile 7A, 2A ile 6A, 3A ile 5A)
Moleküller ve bağlar polardır. Molekül biçimi doğrusaldır.
2. XY2 türü moleküller:
a) X: 2A Y: 7A veya hidrojen ise;
Moleküller apolar, bağlar polardır. Molekül biçimi doğrusal, hibritleşme sp dir.
b) X: 4A Y: 2A veya 6A ise;
Molekül apolar, bağlar polardır. Molekül biçimi doğrusal, hibritleşme sp dir.
c) X: 6A Y: 1A veya 7A ise;
Molekül ve bağlar polardır. Molekül biçimi kırık doğru, hibritleşme sp ‘tür.
3. XY3 türü moleküller:
a) X: 3A Y:7A veya hidrojen ise;
Moleküller apolar, bağlar polardır. Molekül biçimi düzlem üçgen, hibritleşme sp
‘dir
b) X:5A Y:7Aveya 1A grubunda ise;
Molekül ve bağlar polardır. Molekül biçimi üçgen piramit, hibritleşme sp ‘tür.
4. XY4 türü moleküller:
Molekül apolar, bağlar polardır. Molekül biçimi düzgün dörtyüzlü, hibritleşme sp
‘tür.
ĠKĠLĠ VE ÜÇLÜ BAĞLAR
Bazı moleküllerde, iki atom birbirine iki ya da üç bağ ile bağlanabilirler. Ġki atom
arasındaki ilk oluşan bağ sigma bağıdır. Diğer bağlar ise pi bağıdır. Ġki atom
arasında ikili bağ varsa biri sigma, diğeri pi bağıdır. Üçlü bağ varsa bir tanesi
sigma, diğerleri pi bağıdır. Ġki atom arasında sigma bağı olmadan pi bağı
oluşamaz.
Karbon Atomunun Hibritleşmesi:
Karbon atomu 4 bağın tamamını tek bağ olarak yapmışsa, hiritleşmesi sp ‘tür.
Karbon atomuna bir tane ikili bağ varsa, hibritleşmesi sp ‘dir. Yani bir pi bağı ise
hibritleşme sp ‘dir. Karbon atomu üçlü bağ yapmışsa ya da her iki tarafında ikili
bağ varsa hibritleşmesi sp dir. Yani iki tane pi bağı bağlı ise hibritleşme sp’dir.
Sp hibritleşmesi: Eğer karbon atomu, yalnız iki atoma bağlı ve kararlı molekül
oluşturmuşsa, bu durumda karbon atomu sp hibritleşmesine uğramıştır.
Sp2 hiritleşmesi: Eğer karbon atomu başka bir atoma bir çift bağ ile bağlanmış
ise karbon atomu sp2 hibritleşmesine uğramıştır.
MOLEKÜL ARASI BAĞLAR
Maddeler gaz halinde iken moleküller hemen hemen birbirinden bağımsız hareket
ederler ve moleküller arasında herhangi bir itme ve çekme kuvveti yok denecek
kadar azdır. Maddeler sıvı hale getirildiklerinde ya da katı halde bulunduklarında
moleküller birbirine yaklaşacağından moleküller arasında bir itme ve çekme
kuvveti oluşacaktır. Bu etkileşmeye molekül arası bağ denir. Maddelerin erime ve
kaynama noktalarının yüksek ya da düşük olması molekül arasında oluşan
bağların kuvvetiyle ilişkilidir.
Van Der Waals Çekimleri:
Kovalent bağlı apolar moleküllerde ve soygazlarda yoğun fazlarda sadece
kütlelerinden kaynaklanan bir çekim kuvveti oluşmaktadır. Bu kuvvete van der
waals bağları denir. Yoğun fazda sadece van der vaals bağı bulunan maddelere
moleküler maddeler denir. Moleküler maddelerin mol ağırlıkları arttıkça kaynama
ve erime noktaları yükselir. Sıvı ve katı halde yalnızca Van Der Waals bağları
bulunduran maddeler;
. Soygazlar (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)
. Moleküller halinde bulunan ametaller (H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2, I2, P4)
. Apolar olan bileşikler (CH4, CO2, C2 H6)
Dipol – Dipol Etkileşimi:
Bu tür etkileşim polar moleküller arasında görülür. Polar moleküller sürekli bir
kısmı (+), bir kısmı (-) uca sahiptirler. Ġki polar molekül birbirine yaklaşırken
birinin pozitif ucu diğerinin negatif ucuna yönelir. Böylece bir molekülün (+) ucu
ile diğerinin (-) ucu arasında bir elektrostatik çekme oluşur. Ancak bu çekme zıt
yüklü iyonlar arasındaki çekmeden çok zayıftır.
. Polar moleküller arasındaki bu kuvvetler, van der Walls kuvvetlerinden daha
büyüktür. Bu nedenle aynı molekül kütlesine sahip iki maddeden polar olanının
erime ve kaynama noktası daha yüksektir.
. Polar moleküllerin oluşturduğu katılar, su gibi polar çözücülerde iyi çözünürler.
Bu çözünme polar etkileşimle sağlanır.
HĠDROJENĠN BAĞLARI
Hidrojen atomu, elektronları kuvvetli çeken N, O ve F atomları ile kimyasal bağ
oluşturduğunda, elektronunu büyük ölçüde yitirir ve diğer polar moleküllerdekine
göre daha etkin ir artı yük kazanır. Bu yük nedeniyle hidrojen komşu moleküllerin
eksi ucuyla moleküller arası bir bağ oluşur. Bu bağa hidrojen bağı denir. Hidrojen
bağı, diğer polar moleküllerdeki dipol dipol etkileşiminden farklı ve güçlüdür.
. Hidrojen bağlarını koparmak için gereken enerji, 5 ile 10 kkal/mol
dolaylarındadır. Hidrojen bağları kovalent bağlara göre çok zayıftır. Bu nedenle
su ısıtılınca öncelikle hidrojen bağları kopar, gaz haline gelir. H2 ile O2 ‘ye
ayrışmaz.
. Hidrojen bağları, polar etkileşiminden çok daha güçlüdür. Moleküller arası yalnız
van der Walls kuvvetlerine sahip olduğundan kaynama noktası çok düşüktür.
Suda Çözünme:
Hidrojen bağı oluşturabilen iki farklı molekül birbirleriyle de hidrojen bağı
oluştururlar. Bu durum hidrojen bağı oluşturabilen maddelerin suda iyi
çözünmelerini sağlar. Hangi tür kuvvetle bağlanırsa bağlansın oluşan katılara
moleküllü katı denir. Genelde moleküllü katıların erime noktaları, katılara göre
daha düşüktür.
METAL BAĞI
Metal atomlarını katı ve sıvı halde bir arada tutan kuvvetlere metal bağı denir.
Değerlik elektronlarının serbest hareketleri nedeniyle metaller, elektrik akımı ve
ısıyı iyi iletirler. Metal kristalinde basınç etkisiyle kristalin bir kısmının kayması
asıl yapıyı bozmaz. Bu nedenle metaller dövülerek, tel ve levha haline
getirilebilirler. Metallerin erime noktaları genelde moleküllü katılardan yüksektir.
Oda koşullarında hemen tümü katıdır. Periyodik cetvelde;
. Bir grupta yukarıdan aşağıya doğru atom çapı büyüdükçe genel olarak metal
bağı zayıflar, dolayısıyla erime noktası düşer.
. Bir sırada soldan sağa doğru atom çapı küçülüp, değerlik elektron sayısı arttıkça
metal bağı kuvvetlenir, erime noktası yükselir.
Moleküllü katı grubuna giren ametallerle metallerin özellikleri;
Metaller;
. Elektrik akımını ve ısıyı iyi iletirler.
. Erime noktaları yüksektir.
. Ametallere göre değerlik elektronları çok daha hareketlidir.
. Dövülebilme, çekilebilme özelliğine sahiptirler ve şekil verilebilirler.
. Ametallerle birleşirler.
. Ġyonları daima artı yüklüdür.
Ametaller;
. Isı ve elektrik akımını iyi iletmezler.
. Erime noktaları düşüktür.
. Metal yumuşaklığına sahip değillerdir. Kırılgandırlar.
. Birbirleriyle ve metallerle birleşirler.
ĠYON BAĞI:
Elektronlarını kolay kaybeden atomlarla, kolay elektron alabilen atomlar arasında
oluşan bağa iyon bağı denir. Artı ve eksi yüklü iyonlardan oluşan katılara iyonlu
katı denir. Ġyonlu katılarda, her iyonun karşıt yüklü iyonlarla çevrildiği bir örgü
bulunduğundan birkaç atomun bir araya geldiği moleküllerin varlığından söz
edilemez. Ġyon kristallerinde elektronlar, iyonların çekirdekleri tarafından kuvvetli
çekildiklerinden serbest halde bulunmazlar. Bir iyon kristalinin bir kısmının basınç
etkisinde kalması durumunda iyonlar kayar ve aynı adlı elektrik yükleri
birbirlerinin yanına gelir. Aynı yüklü iyonların birbirlerini itmesiyle kristal ikiye
ayrılır. Buna göre metalik katılarda olduğu gibi iyonlu katılar dövülüp, tel ve levha
haline getirilemezler. Ġyonlu katılar eritildiklerinde ya da suda çözündüklerinde
elektrik akımını iletirler. Polar moleküllü maddeler ve iyon bileşikleri polar
çözücülerde, apolar bileşikler apolar çözücülerde daha kolay çözünürler.