Kimyasal BağLar (geniş anlatım)

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

. İki 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

İyonik 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.

. İyonik katılar belirli bir kristal yapı oluştururlar.

. İyonik bağlı bileşikler oda sıcaklığında katı halde bulunurlar.

. İyonik 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.

. İki 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. İki
hidrojen atomu elektronları ortaklaşa kullanarak bağ oluştururlar. İki
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.

BİR ATOMUN YAPABİLECEĞİ 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 ENERJİLERİ

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. İki atomlu moleküllerde 1 mol XY’nin ayrışması için gereken
enerjiye molar bağ enerjisi denir.

Molekül Polarlığı, Molekül Geometrisi ve Hibritleşme

İki atomlu bir molekülün polar olup olmadığını tahmin etmek kolaydır.
Molekül aynı cins iki atomdan meydana gelmişse atomlar arasındaki bağ
ve molekül apolardır. İki atomlu molekülde atomlar farklı ise molekül
ve bağlar polardır. İkiden 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:

XY türü moleküller:

( 1A ile 7A, 2A ile 6A, 3A ile 5A)

Moleküller ve bağlar polardır. Molekül biçimi doğrusaldır.

XY 2 türü moleküller:

X: 2A Y: 7A veya hidrojen ise;

Moleküller apolar, bağlar polardır. Molekül biçimi doğrusal, hibritleşme sp dir.

X: 4A Y: 2A veya 6A ise;

Molekül apolar, bağlar polardır. Molekül biçimi doğrusal, hibritleşme sp dir.

X: 6A Y: 1A veya 7A ise;

Molekül ve bağlar polardır. Molekül biçimi kırık doğru, hibritleşme sp ‘tür.

XY 3 türü moleküller:

X: 3A Y:7A veya hidrojen ise;

Moleküller apolar, bağlar polardır. Molekül biçimi düzlem üçgen, hibritleşme sp ‘dir

X:5A Y:7Aveya 1A grubunda ise;

Molekül ve bağlar polardır. Molekül biçimi üçgen piramit, hibritleşme sp ‘tür.

XY 4 türü moleküller:

Molekül apolar, bağlar polardır. Molekül biçimi düzgün dörtyüzlü, hibritleşme sp ‘tür.


İKİLİ VE ÜÇLÜ BAĞLAR

Bazı moleküllerde, iki atom birbirine iki ya da üç bağ ile
bağlanabilirler. İki atom arasındaki ilk oluşan bağ sigma bağıdır.
Diğer bağlar ise pi bağıdır. İki atom arasında ikili bağ varsa biri
sigma, diğeri pi bağıdır. Üçlü bağ varsa bir tanesi sigma, diğerleri pi
bağıdır. İki 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 (H 2 , O 2 , N 2 , F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 , P 4 )

. Apolar olan bileşikler (CH 4 , CO 2 , C 2 H 6 )

Dipol – Dipol Etkileşimi:

Bu tür etkileşim polar moleküller arasında görülür. Polar moleküller
sürekli bir kısmı (+), bir kısmı (-) uca sahiptirler. İki 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.

HİDROJENİN 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. H 2 ile O 2 ‘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.

. İyonları daima artı yüklüdür.

Ametaller;

. Isı ve elektrik akımını iyi iletmezler.

. Erime noktaları düşüktür.

. Metal yumuşaklığına sahip değillerdir. Kırılgandırlar.

. Birbirleriyle ve metallerle birleşirler.

İYON 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. İyonlu katılarda, her
iyonun karşıt yüklü iyonlarla çevrildiği bir örgü bulunduğundan birkaç
atomun bir araya geldiği moleküllerin varlığından söz edilemez. İyon
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. İyonlu katılar eritildiklerinde ya da suda
çözündüklerinde elektrik akımını iletirler. Polar moleküllü maddeler ve
iyon bileşikleri polar çözücülerde, apolar bileşikler apolar
çözücülerde daha kolay çözünürler.