Kovalent bağ

Atom Yapısı & Atomlar Arası
Bağlar
Bölüm İçeriği
Atom Bağları
Birincil Bağlar
İyonik
Kovalent
İkincil Bağlar
Metalik
van der
Waals
ATOMLAR ARASI BAĞLAR
Atomlar malzemeyi oluşturmak için bağ
kurarlar. Kurulan bağ yeterli ise gaz, sıvı ve
katılar oluşur.
Atomların bağ kurmalarının sebebi, evrendeki
tüm sistemlerin en düşük enerji seviyesine
ulaşmak istemeleri eğilimidir. Atomların en
düşük enerji seviyesine yani denge durumuna
ulaşmaları, en dış kabukta 8 elektrona sahip
olmaları ile mümkündür (sadece birinci kabuk
2e- la denge durumuna ulaşabilir).
Periyodik tabloya göre, en dış kabuklarında 8eolan elementler asal gazlardır. Kimyasal aktivite
göstermezler.
8e-
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
N
b
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
*
Hf
T
a
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
**
Rf
H
a
Sg
Ns
Hs
Mt
Hafif
Transient Metals
Metaller
Metal
olmayanlar
Elektronegatiflik artar
Elektropozitiflik artar
*
La
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
**
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Atomlarin
Elektronik Yapisi
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Atomlarin
Elektronik Yapisi (devami)
Bazı elementlerin elektronik konfigürasyonları
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Atomlar
Arası Bağ Türleri (devamı)
Bir atomun valens elektron sayısı 8’den az ise,
elektron verebilir veya alabilir.
Periyodik tablonun sol tarafındaki elementlerin
valens elektron sayısı düşüktür. Bu yüzden bunlar
kolaylıkla
elektron
vererek
pozitiv
iyona
(KATYON)
dönüşürler.
Bu
elementler
ELEKTROPOZİTİV element adını alır.
Periyodik tablonun sağ tarafındaki elementlerin
valens elektron sayısı yüksektir. Bu yüzden bunlar
kolaylıkla elektron alarak negativ iyona (ANYON)
dönüşürler. Bu elementler ELEKTRONEGATİV
element adını alır.
Aradaki diğer elementler elektron paylaşabilirler.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Atomlar Arası
Bağ Türleri
• Atomlararasi bağ kuvvetleri atomlari bir
arada tutarak iç yapiyi olustururlar.
• Malzemenin fiziksel ve mekanik özellikleri bag
yapisina baglidir.
• Kuvvetli baglar (iyonik, kovalent, metalsel),
yüksek elastisite modulü, yüksek mukavemet,
yüksek ergime sicakligi ve düsük isil genlesme
verir.
• Zayif baglar ise elektriksel kutuplasma sonucu
ortaya çikar.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Atomlar Arası
Bağ Türleri (devamı)
• Atomlarin en dis kabugundaki elektronlara
valens (degerlik) elektronlari denir. Bunlar
Coulomb çekim kanunlarina göre çekirdege en
az kuvvetle bagli olanlardir.
• Valens elektronlari, bag türlerini, atomlar
arasi uzakligi, mekanik, elektriksel,
kimyasal, isil, optik özellikleri belirler.
• Eger element 8 valens elektronuna sahipse
(s2p6) kararlidir, elektron alisverisi yapmaz.
MALZEMELERİN İÇ YAPISI
Atomlar Arası Bağ Türleri-İyonik Bağlar
• Iyonik bag ;
– Atomlar arasi en basit bag türüdür.
– Iyonik bilesikte iyonlari bir arada tutan
elektrostatik kuvvettir.
– “+” yüklü iyonla (katyon) “-” yüklü iyon
(anyon) arasindaki Coulomb çekme
kuvvetinden dogar.
– Arti ve eksi yüklü iyonlar, küresel
simetriden
ötürü
her
dogrultuda
elektrik
alan
olusturduklari
için,
elektrostatik
çekme
kuvveti
her
dogrultuda aynidir.
MALZEMELERİN İÇ YAPISI
İyonik Bağlar (devam)
• Iyonik bilesiklerde ;
– katyonlari olusturan elementler ► IA grubu
IIA grubu
– anyonlari olusturan elementler ► VIA grubu
VIIA grubu
• Katyonlar ► dis kabuktaki elektronlarini
vererek
• Anyonlar ► verilen elektronlari alarak,
oktetlerini tamamlar, asal gaz yapisi alirlar.
MALZEMELERİN İÇ YAPISI
İyonik Bağlar (devam)
En yaygın İyonik Bağlar metaller ile metal
olmayan atomlar arsındaki elektron transferi
ile oluşmaktadır. (CaF2, CaO, NaCl, KCl)
Örnek: NaCl
• Na 11 elektronu var, dolu dış kabuk için 1 enu verme ihtiyacı var.
• Cl 17 elektronu var, dolu dış kabuk için 1 ena ihtiyacı var
İyonik Bileşikler (NaCl örneği) :
İyonik Bileşikler (NaCl örneği)
İyonik Bileşikler (NaCl örneği)
Elektron transferi ile sistemdeki enerji azalmıştır.
• Atomlara göre iyonların ebatları: Na daralır and Cl genişler
MALZEMELERİN İÇ YAPISI İyonik Bağlar
(devam)
Bu tür katilarda elektronlar iyonlar tarafindan
gayet siki bir sekilde tutulduklari için ;
1. Bag kuvvetlidir.
2. Yüksek ergime sicakligi vardir.
3. Elektriksel iletkenlik düsüktür (ergitildikleri
veya uygun bir sivi içinde çözündükleri zaman
elektrigi iletmeleri elektronlarin akimindan
degil iyonlarin hareketinden kaynaklanir).
4. Sekil degistirme kabiliyeti düsüktür (iyonlarin
bir kismi ötelenirse karsi karsiya gelen ayni
isaretli yükler birbirini iter, kristal yapi
bozulur.
5. Saydamdir.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI
Atomlar Arasi Bag Türleri-Kovalent Baglar
Kovalent bağ ;
1. Bazi atomlarin diger atomlarlarla elektronlarini
paylasarak son yörüngelerini 8’e tamamlamasi ile
olusur.
2. Periyodik tablonun sagindaki, elektronegativiteleri
arasinda küçük farklar bununan elementler arasinda
görülür.
3. Elektron çifti bagi olarak da adlandirilir. Kovalent
bag sayisi en fazla 4 olabilir (8/2).
4. Bag belirli iki atom arasinda yönlenmek zorundadir
(yönlü bag niteligindedir), bag uzunluklari ve açilari
sabittir ve kütle boyunca esittir.
5. Gaz molekülleri arasinda, elmasta, yari iletkenlerde,
polimer moleküllerinde görülen bag türüdür.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI-Kovalent Bağlar
(devam)
Hidrojen disindaki atomlar 8 valens elektronu ile
çevreleninceye kadar bag olusturma
egilimindedirler. Hidrojen için gerekli olan helyum
elektron konfigürasyonuna ulasmak (1s2), yani
toplam 2 elektrona sahip olmaktir.
Atomlar farkli tiplerde kovalent baglar
yapabilirler ;
•Tek bagda ► Iki atom bir elektron çifti ile bir
arada tutulmaktadir.
•Çoklu bagda ► Iki atom iki veya daha fazla
elektron çifti ile bir arada tutulmaktadir.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI-Kovalent Bağlar
(devam)
Karbonun kovalent bag yapisi.
Her karbon atomu diger dört karbon atomu ile
birer elektron paylasarak esit uzunlukta
kovalent baglar olustururlar.
Karbonun kovalent bag yapisi.
Örnek: Karbon. C (Z = 6) (1S2 2S2 2P2) N’ = 4,
8-N’ = 4 → 4 kovalent bağ oluşturabilir.
ELMAS:
Her karbon (C) atomu,
komuşu 4 diğer karbon
atomu ile 4 kovalent
bağ kurar.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI-Kovalent Bağlar
(devam)
Örnek: Cl2 molekülü. ZCl =17 (1S2 2S2 2P6 3S2 3P5)
N’ = 7, 8 - N’ = 1 → Sadece bir kovalent bağ oluşturabilir.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI-Kovalent Bağlar
(devam)
Kovalent Bağ katıların Özelikleri:
1. Çekme kuvveti elektron ortak paylaşımı
ile oluşmaktadır. Bağ kuvvetli ve
dengededir
2. Plastik sekil degistirmez..
3. Kovalent bağ malzemelerinin ergime,
buharlasma sıcakliklari yüksektir.
4. Kovalent bağ malzemeleri elektrik
iletmezler.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI
Atomlar Arasi Bag Türleri-Metalsel Baglar
•
Metalsel Baglar ;
1. Metallerde görülen bag türüdür. Metal bagi veya
metalik bag diye de adlandirilir.
2. Saf metallerde elektron alabilecek türden atomlar
olmadigi için serbest kalan bu elektronlara
elektron bulutu denir.
3. Bu elektron bulutu ile pozitif yüklü iyonlar
arasinda elektrostatik kuvvetler metalsel bagin
olusumunu saglar.
Metalsel Bağın Yapısı
Metalsel Bağın Yapısı
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Metalsel Baglar
(devami)
Metalsel bagli katiların Özelikleri;
• Valens elektronlarinin serbest hareketliligi ile
elektrik ve isiyi iyi iletir.
• Metal iyonlarinin yer degistirmesi, bunlar ile
elektron bulutu arasindaki elektrostatik
kuvvetlerde
önemli
degisiklik
meydana
getirmez. Yani metalsel bag bozulmaksizin
atomlar birbirine göre ötelenebilir. Bu da
metallerin plastik sekil degistirme kabiliyetini
meydana getirir.
• Opak olurlar (isigi geçirmez, yansitir).
MALZEMELERIN IÇ YAPISI
Atomlar Arasi Bag Türleri-Zayif Baglar
Zayif baglar (van der Waals kuvvetleri);
• Bazi hallerde atomlar veya moleküller
arasinda bagi saglayan tek kuvvettir.
• Atomlar veya moleküller içinde elektronlar
asimetrik dagilirsa, arti ve eksi yük
merkezleri çakismaz. Bunun sonucu
elektriksel kutuplasma (dipol olusumu,
polarizasyon) meydana gelir.
• Elektriksel kutuplasma süreki veya geçicidir.
• Zayif baglar, zit isaretli iki kutup arasindaki
çekme kuvvetinden kaynaklanir . Mekanizma
iyonik baga benzer.
Kovalent Baglarda Polarite
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Zayif Baglar (devami)
Sürekli Kutuplasma ;
1. Eger molekül asimetrik ise, elektron dagilimi
asimetriktir.
2. Baglar olusurken elektron dagilimi degisir,
eksi yük merkezi elektron yogunlugunun
arttigi yöne, arti yük merkezi azaldigi yöne
kayar.
3. Elektriksel yük merkezlerinin
çakismamasindan dogan bu tür kutuplasma
süreklidir.
4. Sonuç olarak bir molekülün pozitif kismi diger
molekülün negatif kismi tarafindan çekilir.
Böylece moleküller arasinda bag olusur.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Zayif Baglar (devami)
Sürekli Kutuplasma – Hidrojen Baglari;
1. Su molekülü olusurken H atomlarinin elektronlari O
atomuna dogru çekilir, bu durumda arti yük
merkezleri H çekirdeklerine dogru, eksi yük
merkezi daha çok elektronla kusatilan O atomuna
dogru kayar.
2. Eksi kutuplu O diger bir komsu su molekülündeki
arti kutuplu hidrojeni çeker.
3. Bu sekilde olusan zayif baga hidrojen bagi veya
hidrojen köprüsü denir.
4. Hidrojen köprüsünün bag enerjisi diger zayif
baglardan daha fazladir, çünkü “+” ve “-” yük
merkezi ayrismasi yani kutuplasma daha büyüktür.
MALZEMELERIN IÇ YAPISI Zayif Baglar (devami)
Geçici Kutuplaşma)