slaytları indirme linki

http://www.multiupload.com/XMPCHCWI0H

not4

KİMYASAL BAĞLAR

q  Çevremize baktığımız zaman   maddelerin çok çeşitli olduklarını görürüz. Bunun nedeni,  farklı maddelerdeki  atomların türlerinin  farklı olmasının yanında  atom ve moleküllerin farklı bir şekilde birbirlerine bağlanmasıdır. Soy gazlar dışında diğer element atomları kendi aralarında(ametaller)  diğer element atomları arasında  bağlar oluşturabilirler.  Bağlar oluşurken daima ısı açığa çıkar (ekzotermik).  Çünkü bütün sistemler  enerji seviyelerini az seviyede tutmak isterler. Bu amaçla da kararsız tanecikler kararlı hale gelmek için   bağları oluştururken enerjilerini  verirler.  Bağları koparmak için de  enerji verilmesi gerekir.

q  Metalik bağ, İyonik bağ ve Kovalent bağ olmak üzere üç çeşit bağ vardır.

4.1  Metalik Bağlar.

q  Metalik bağ,  bütün metal atomları için  ortak olan iki özellikten faydalanarak açıklanabilir.  Birincisi metallerin iyonlaşma enerjilerinin küçük olması. İkincisi ise   değerlilik orbitalleri sayısının fazla olmasıdır.   Baş kuantum sayısının artmasıyla  değerlilik elektronlarının enerjileri birbirine çok yaklaşır.  Bu sebeple değerlilik elektronları değerlilik orbitallerinin birinden diğerine kolayca  geçebilir ve bir serbestlik kazanırlar. Serbestçe dolaşan elektron kendi çekirdeği tarafından  çekildiği gibi diğer atom çekirdekleri tarafından  da  çekilerek  değerlilik orbitallerine de gidebiliriler ve her yerde  dolaşabiliriler.  Değerlilik elektronlarını elektron denizine vermiş olan metal atomlarını  da pozitif yüklü  metal iyonları olarak elektron denizine  daldırılmış olarak  düşünebiliriz.

q  Böylece pozitif yüklü metal iyonları ile negatif yüklü elektron denizi arasındaki   çekim gücüyle oluşan  bağa    Metalik Bağ   adı verilir.

q  Elektron denizi içindeki metal iyonlarının yükü değerlilikleri kadardır.  (Na’ da +1,  Mg’da +2, Al’ da +3 vb)

q  Periyotlarda soldan sağa gidildikçe  iyonlaşma enerjisi artığından, elektron denizindeki elektronlar daha çok çekileceğinden metalik kuvvet artar. Soldan sağa gidildikçe  değerlilik elektronlarının sayısı artığından elektron denizindeki + yük de artacağından  elektron denizi ile + yük arasında çekimde artar.

q  Örneğin aynı periyotta Na, Mg ve Al metallerinde Na bıçak ile kesilebilecek kadar yumuşak iken Al çok serttir. Erime noktaları da soldan sağa doğru artar. 

q  Gruplarda iyonlaşma enerjisi yukarıdan aşağı doğru azalacağından  elektronlar  çekirdek tarafından daha az çekilir. Bu nedenl e  yukarıdan aşağı metalik kuvvet azalır.  Erime ve kaynama noktaları yukarıdan aşağı düşer.

4.1  Lewis  Yapıları ve  Oktet Kuralı

q  Atomun  sembolünün etrafına değerlilik elektronlarının  yazılmasıyla  oluşan yapılara  Lewis yapıları  veya  elektron nokta  yapıları   denir.

Ø   Nötral atomlarda ve moleküllerde değerlilik elektronu  sayısı kadar

Ø  Tek atomlu ve çok  atomlu pozitif  yüklü iyonlarda  değerlik  elektronu sayısından  pozitif yük sayısı kadar eksik.

Ø  Tek atomlu ve çok  atomlu negatif  yüklü iyonlarda  değerlik  elektronu sayısından  negatif  yük sayısı kadar fazla.

  elektron yazılır

q  Soy gazların asallıkları (reaksiyon verme eğilimlerinin olmayışı) elektron dağılımlarından dolayıdır ve diğer elementlerin atomları, soy gaz atomlarının elektron dağılımlarına benzemek amacıyla bir araya gelmektedir.

q    Bu yapılar incelendiği zaman  nötral atomlardan iyonlar oluştuğunda  elektron  düzenlerinin soy gaz elektron düzeninde olduğu görülür.  He   hariç diğer tüm soy gazların  elektron  düzenleri  s²p⁶  şeklindedir. He ise s² şeklindedir. Atomlar bağ yaparken  elektron alarak veya vererek kendilerine en yakın soy gaz  düzenine benzemek isterler. Bu kurala Oktet  kuralı  denir.  Oktet  kuralı H, Li,  ve Be  hariç  en son  enerji düzeylerinde elektron sayılarının 8  olmasıdır. H, Li,  ve Be  2 olmasıdır.

      Molekülün toplam değerlik elektron sayısı tespit edilir.

      2.    Molekülün tek bağlı iskelet yapısı yazılır. 

             Genellikle, molekülde en elektropozitif atom, merkez atomudur.

      Geri kalan değerlik elektronlar atomların etrafına yalın çift olarak yerleştirilir.

            a) Toplam değerlik elektronları eksik ise,

                tek bağ yerine ikili veya üçlü bağlar oluşturulur

            b) Toplam değerlik elektronları fazla ise,

                merkez atom çevresine yerleştirilir.

q  Bir  atomun  değerlilik elektronları sayısından  bağ sayısının  ve bağ yapmamış değerlilik elektronları sayısının  çıkarılmasıyla elde edilen değere   formal yük (FY) denir.

q  FY= değerlilik e sayısı-(bağ sayısı+bağ yapmamış değerlilik e sayısı)

4.3 İyonik Bağ

      Bir atomdan diğerine elektron aktarılması ile oluşan bağlara iyonik bağ denir.

      İyonik bağ, daha çok metalik özellik gösteren elementlerle ametaller arasında meydana gelir.

      Metaller, iyonlaşma enerjileri düşük olup elektron vermeye ve pozitif iyonlar oluşturmaya eğilimlidirler.

      Ametallerin ise elektron ilgileri yüksek olup, negatif iyonlar oluşturmaya meyillidirler.

      Böylece elektron alışverişi sonucu oluşan bu küresel yapılı pozitif ve negatif iyonlar, birbirlerini elektrostatik çekim kuvvetleri ile çekerek iyonik bağı oluştururlar.

İyonik Bileşiklerin Özellikleri

      İyonik bileşiklerin moleküler (kovalent) bileşiklerden farklı birçok özellikleri olup, bu özellikler şu şekilde sıralanabilir:

      İyonik bileşikler katı halde iken son derece düşük elektriksel iletkenlik gösterirler. Oysa bu bileşikler eritildiklerinde yada suda çözüldüklerinde, oldukça iyi elektriksel iletkenlik gösterirler.

      İyonik bileşikler, yüksek erime ve kaynama noktalarına sahiptirler.

      İyonik bileşikler çok sert fakat kırılgandırlar.

      İyonik bileşikler, genellikle su gibi polar çözücüler içerisinde çözünürler.

4.4 Kovalent Bağ

      Kovalent bağlar iki aynı veya farklı ametal atomları arasında meydana gelen bağlardır.  Ametal atomlarının elektronegatiflikleri birbirlerine yakın olması nedeniyle, bağı oluşturan atomlar   bağ elektronlarını hemen hemen aynı kuvvetle çekerler. Bu nedenle atomlar arasında elektron aktarımı olmaz. Bağ elektronları  atomlar tarafından ortak  olarak kullanılırlar. Bu  şekilde elektron ortaklığı esasına dayalı olan bu çeşit bağlara  kovalent bağ  denir. Atomların kovalent bağla bağlanması sonucu oluşan yapıya  molekül denir.

      Aynı ametaller arasında gerçekleşen (Elektonegatiflikleri aynı) kovalent bağa

      APOLAR KOVALENT BAĞ denir.

       ÖR: H₂, O₂, N₂... gibi

      Farklı ametaller arasında gerçekleşen  kovalent bağa  POLAR KOVALENT BAĞ denir.

      ÖR: HCl, AlCl₃, BH₃... gibi.

Koordine Kovalent Bağ
Coordinate Covalent Bond :

Kovalent bağı oluşturan iki elektron aynı atom tarafından sağlanır.

4.4 Kovalent Bağ

      Kovalent bağlar iki aynı veya farklı ametal atomları arasında meydana gelen bağlardır.  Ametal atomlarının elektronegatiflikleri birbirlerine yakın olması nedeniyle, bağı oluşturan atomlar   bağ elektronlarını hemen hemen aynı kuvvetle çekerler. Bu nedenle atomlar arasında elektron aktarımı olmaz. Bağ elektronları  atomlar tarafından ortak  olarak kullanılırlar. Bu  şekilde elektron ortaklığı esasına dayalı olan bu çeşit bağlara  kovalent bağ  denir. Atomların kovalent bağla bağlanması sonucu oluşan yapıya  molekül denir.

      Atomlar arasında  kovalent bağ miktarı artıkça, atomlar birbirlerine daha çok yaklaşırlar ve bağ uzunlukları kısalır. Bağ uzunluğunu kısalmaları  birbirlerini daha fazla çekmelerinden dolayıdır.

      Kovalent bir bağda iki atom arasında ortaklaşa kullanılan  elektronlar  çoğu zaman yeniden oluşan  orbital elektronlarıdır. Bağ yapan atomun elektronları enerji düzeylerini yeniden değiştirerek düzenlenirler ve yeni orbitaller  oluşur. Bu olaya melezleşme veya hibritleşme  denir.

      Atom orbitallerinin (girişimi) örtüşmesiyle kovalent bağlar oluşur. Bunun için örtüşen atom sayısı kadar yarı dolu HİBRİT orbitali oluşur. Bazan dolu orbitallerde bu Hibritleşmeye katılır fakat o zaman düzgün geometrik yapılar bozulur.

      Üste BeH₂ molekülünde   temel halde Be bağ yapacağı zaman  dışarıdan alacağı enerji ile uyarılır ve 2s  elektronlarından biri  2 p ye geçer (1s² 2s¹ 2p¹ ) sonra 2s ve 2p orbitalleri yeniden düzenlenerek her iki orbitalin karakterini taşıyan  (% 50 S ve % 50 p)  ve enerjisi 2s ile 2p arasında olan  yeni özelliklere sahip  iki tane yarı orbital oluşur.  Bu orbitallere sp melez orbital denir.

      Periyodik tabloda 3A grubu elementlerinin oluşturabileceği bir  melezleşme türüdür. Örneğin BH₃’ deki  B atomunun temel halde  1s² 2s² 2p¹ olan elektron dizilişinde üç adet değerlilik elektronu vardır. Buna  göre borun  bir bağ oluşturması beklenirken bor hidrojen ile üç bağ oluşturur. Oluşan bu bağların  hepsi özdeştir. Bu durum  melezleşme ile açıklanabilir.

      Temel haldeki B bağ yapacağı zaman  dışarıdan alacağı enerji ile uyarılır  ve 2s  orbitallerinden  bir elektron 2p orbitallerine geçer. Böylece 1s² 2s¹ 2p²  şeklinde  olur. Her iki orbitalin karakterini taşıyan 1/3 s ve 2/3 p ve  2s ile 2p arasında bir enerji düzeyine sahip olurlar. Yeni özelliklere sahip üç adet yarı dolu orbital oluşur. Bunlara sp² melez orbitaller  denir

      sp³  melez orbitallerini  üç farklı molekülde inceleyelim

      Birinci yapıda  CH₄ molekülüne bakalım.  Merkez atomu olan c atomunda 4 adet değerlilik elektronu vardır (1s² 2s² 2p²).  Bu temel hale  göre C ‘ un  p orbitallerindeki iki elektronu ile iki adet bağ yapması beklenir. Fakat C atomu  metanda yaptığı bağların  4 adet olduğu bir birlerine eşdeğer oldukları ve aralarında 109,5 derecelik açı olduğunu göstermektedir.

      Bu durumda C  atomu dışarıdan aldığı enerji ile  2s orbitallerindeki bir  elektron 2p orbitallerine geçer ve  elektronik dizilişi 1s² 2s¹ 2p³   şeklinde olur. Oluşan   yeni orbital % 25 s % 75 p karakterini taşır. Böylece C 4 adet yarı dolu orbitale sahip olur. Bu tür orbitallere sp³ melez orbitaller  denir.

      NH₃  yapısını incelediğimizde  N’ nin  5 adet değerlilik elektronu vardır (1s² 2s² 2p³ ). Amonyak molekülü oluşurken 2s ve 2p orbitalleri yeniden düzenlenerek 2s ile 2p arasında  yeni özelliklere sahip sp³ melez orbitali oluştururlar.

      Yarı dolu üç adet sp³ melez orbitali üç adet hidrojenin s orbitalleri ile örtüşerek NH₃  molekülünü oluştururlar. Burada  bağ açılarının 109,5⁰ olması beklenirken  ortaklamamış elektron çifti baskısı sebebiyle bu açı 107⁰  dir.

      Üçüncü yapı için  H₂O molekülünü inceleyelim. Merkez atomu olan  O atomu 1s² 2s² 2p⁴  şeklinde elektronik dizilişe sahiptir. Su molekülü oluşurken 2s ve 2p orbitalleri yeniden düzenlenerek 2s ve 2p orbitalleri arasında  yeni özelliklere sahip  dört adet  2p³ melez orbitalleri oluştururlar. 

      Yarı dolu iki tane melez orbital ile  H’ in  s orbitalleri girişim yaparak H₂O  oluşur.  Bu molekülde bağ açıları 104⁰ dir.

4.5 Bağların Polarlığı

      Elektronegatiflikleri eşit olan  atomlar arasında  oluşan kovalent bağların elektronları her iki atom tarafından  eşit oranda çekilirler.  Bu  tür bağlara apolar  kovalent bağ  denir  H-H, F-F gibi).

      Farklı iki ametal atom tarafından kovalent bağ oluşturulduğu zaman  bağ elektronları  atomlar tarafından ortaklaşa kullanılmaz. Farklı atomların elektronegatiflikleri farklı olduğundan bağ elektronları da atomlar tarafından farklı oranda kullanılırlar.  Elektronlar daha elektronegatif atom tarafından daha fazla kullanılır. Böyle paylaşım sonucunda molekülün  bir kısmı  kısmi negatif diğer taraf kısmı pozitif olur. Bu tür kovalent bağlara polar kovalent  bağ  denir.

4.5 Bağların Polarlığı

4.6  Moleküller Arası Bağlar

      Sıvı ve katı moleküllerini  bir arada tutan bağlara molkeküller arası bağlar denir. Bu kuvvetler  maddenin  erime noktası, kaynama noktası gibi fiziksel halini etkiler.  Sıvı ve katıların arasında üç adet moleküler arası çekim kuvveti vardır.

      Dipol-dipol kuvveti

      Van der waals  kuvveti

      Hidrojen kuvveti

a)dipol-dipol etkileşimi:

      Polar moleküller birbirlerini dipol - dipol kuvveti ile çekerler. Polar kelimesi, elektronegatiflikleri farklı olan ya da daha basit bir ifade ile (+) ve (-) kutuplaşması gözlenen moleküller için kullanılır.

      Polar bağlar daima bir kısmi artı bir kısmi eksi uca sahiptirler. İki polar molekülleri birbirine yakınlaştırırken birinin pozitif ucu diğerinin eksi ucuna yönelir. Böylece bir molekülün artı ucu ile diğer molekülün eksi ucu arasında bir elektrostatik bir çekme oluşur. Buna dipol-dipol etkileşimi denir.

b) Van der Waals Kuvvetleri

Apolar moleküllerde dipol – dipol kuvvetlerinden söz edemeyiz. Ancak London kuvveti (1930’da Fritz London isimli bilim adamı tarafından bulunmuştur) apolar olan moleküllerdeki atomların kısa bir süre için hatta anlık olarak polarize olması ile oluşur. Atom çekirdeği etrafında dönen elektronlar bir anlık ta olsa, çekirdeğin belirli bir bölümünde daha fazla bulunur. Böylece atom kendi içinde kısmen polarize olur. Bu atoma komşu olan atomun ise, bu durumdan dolayı kendi elektronlarının dağılımı değişir ve o da polarize olur. Bu durum zincirleme halinde bütün molekülü etkiler. Böylece atomlar arsındaki etkileşmeden doğan bir çekim kuvveti meydana gelir. İşte moleküller arasında, atomların elektronlarının anlık pozisyon değişimlerine bağlı olarak oluşan çekime London kuvveti diyoruz. London kuvveti, moleküler ağırlığı fazla olan moleküllerde daha fazla hissedilir. Çünkü bu moleküller daha fazla elektrona sahiptir. Fazla elektron da, olası pozisyon değişiklikleri ihtimalini artırır.

b) Van der Waals Kuvvetleri

      Molekül büyüklüğü: Büyük molekülde  elektronlar çekirdekten uzaklaştığı için çekirdek tarafından daha gevşek tutulurlar. Bu nedenle  elektronlar kolay hareket ederler ve anlık dipol oluşumunu kolaylaştırırlar. Anlık dipol arttıkça  wan dere waals kuvvetleri artar. Örneğin F₂, Cl₂, Br₂ ve I₂ molekül büyüklükleri artmaktadır.

      Molekül şeklinin etkisi:  moleküllerin şekli van der waals kuvvetlerine etkiler. Düz bir zincirde elektronlar, küçük sıkı ve simetrik moleküldeki elektronlardan daha kolay hareket eder ve molekül daha çok kutuplanabilir. Bu nedenle dipolu daha fazla artan molekül birbirlerini daha fazla çeker.  Örneğin  n-pentan  36,1 ⁰C de kaynarken  neopentan  9,5 ⁰C de kaynar.

c) Hidrojen Bağları

      Bir hidrojen (H) atomunun oksijen (O) ve azot (N) gibi bir elektronegatif atoma kovalent bağlanması halinde, elektronların oksijen ve azot atomuna hidrojenden daha yakın bulunmaları nedeniyle elektropozitif hale gelen hidrojenin başka bir elektronegatif atom tarafından çekilmesi sonucu meydana gelir.

      Hidrojen bağlarında, hidrojen bağı donörleri (vericileri) diye bilinen -OH, ñNH, -SH gruplarının hidrojen atomları, O, N, S gibi akseptör ( alıcı) atomların serbest elektronları ile etkileşirler.

      Hidrojen bağları, aynı cins moleküller arasında, farklı cins moleküller arasında, bir molekül içinde oluşabilir.

4.7 Rezonas

 (içerik resim olduğu için eklenmemiştir.)