KIMYA BIR SANATTIR

KİMYASAL BAGLAR MOLEKÜLLER ARASI BAĞLAR MOLEKÜL İÇİ BAĞLAR METALİK BAĞLAR AĞ ÖRGÜLÜ KATILARDA BAĞ İYONİK KATILI BAĞLAR DİPOL – DİPOL ETKİLEŞİMİ VAN DER WALLS BAĞLARI HİDROJEN BAĞLARI İYONİK BAG KOVALENT BAG

ATOMLAR ARASI BAGLAR (MOLEKÜL ICI BAGLAR)

Atomları birarada tutan Coulomb çekme kuvvetleri sayesinde atomlararası baglar meydana gelir. Coulomb çekme kuvvetlerinin gücüne göre, kuvvetli ve zayıf baglar olmak üzere 2 grup atomsal bag vardır. Atomlararası kuvvetli baglar dıs elektron kabuguna ait olan elektronların (valans elektronları) sayısının degismesiyle saglanır. Atomlar böyle bir degisimle daha dengeli duruma yani asal gazlara özgü duruma gelmeye çalısırlar. Bu sırada elektron alma veya verme söz konusuysa, elektriksel toplam yükü sıfır olan atom, negatif veya pozitif iyon haline geçer. Her iyonun bir elektrostatik alanı ve dolayısıyla çevresi üzerine bir kuvvet etkisi vardır.

1. IYONIK BAGLAR NaCl, MgO gibi pozitif ve negatif yüklü iyonların birbirini çekme-siyle olusan baglardır. Ametal-lerle metaller arasında olan bag-lardır. yonik bag için gerekli bag enerjisi 150-370 kcal/mol dür. Seramiklerin çogu ve mineraller iyonik baga sahiptir.

Magnezyum atomunun son yörüngesinde iki, Flor atomunun son yörüngesinde yedi elektron vardır. Magnezyum Florür bilesigi olusurken, magnezyum a-tomu son yörüngesindeki iki elektronunu verir. Oktet kuralına uyarak son yörüngesindeki elektron sayısını sekize tamamlar. Bu iki elektronun her bi-rini bir flor atomu alır. Flor atomları da oktet kuralına uyarak son yörün-gelerindeki elektron sayılarını sekize tamamlarlar. Elektron alısverisinden sonra magnezyum atomu (+2) iyon, flor atomları (– 1) iyon haline geçerler. Zıt elektrikle yüklenen magnezyum ve flor atomları birbirlerini çekerler. Böylece aralarında iyonik bag olusur.

2. KOVALENT BAGLAR Ametallerin kendi aralarında yaptıkları baglardır. Atomlar arasında elektronların ortak kullanılması ile moleküller olus-turulur. H2, O2, CH4 molekül-leri gibi. Kovalent bag komsu atomlar arasında elektronlar ortaklasa kullanılarak, ikiser elektronlardan olusan köprüler yardımıyla saglanır. Özellikle gaz moleküllerinin atomları a-rasında görülen bu bag türü ayrıca 4 valans elektronlu yarı iletkenlere de özgüdür.Apolar ve polar kovalent bağ diye ikiye ayrılırlar.

POLAR KOVALENT BAG APOLAR KOVALENT BAG H2O, CS2, HF CO2, F2, O2

ATOMLAR ARASI BAGLAR (MOLEKÜLLER ARASI BAGLAR)‏

1. DIPOL DIPOL ETKILESIMI Polar kovalent bağlı molekülleri oluşturan atomların elektronegatiflik farkından dolayı, moleküllerin bir ucu kısmen negatif diğer ucu kısmen pozitif yüklüdür. Yani polar moleküller zıt yüklü iki kutup taşımaktadır. Bu iki kutup dipol ( di;iki pol;kutup) olarak tanımlanır.

Bu tür polar moleküller arasında zıt yüklü kutuplardan dolayı bir çekim oluşur. Bu çekim dipol-dipol etkileşimidir. Mesela HCl molekülünde hidrojen kısmen pozitif yüklü klor ise kısmen negatif yüklüdür HCl molekülleri arasında bir moekülün pozitif yüklü kutbu olan H+ ile diğer molekülün negatif yüklü kutubu olan Cl- arasında dipol-dipol çekim kuvvetleri vardır.

2. VAN DER WALLS BAGLARI (LONDON KUVVETLERI)‏ Van der Walls bagları atom veya moleküllerdeki pozitif veya negatif elektron yüklerinin merkezlerinin aynı noktaya düsmemesi neticesinde ortaya çıkan kutuplasmadan dogarlar. Van der waals bagları moleküller veya atom gruplarını zayıf elektrostatik çekimlerle birbirine baglar. Birçok plastik, seramik, su ve diger moleküller sürekli kutuplasır (polarize edilir), bu moleküllerin bazı kısımları pozitif olarak yüklenme egiliminde iken diger kısımlar negatif olarak yüklenirler. Simetrik olmayan her molekül bir çift kutup teskil eder ve bu kutuplasma moleküllerin birbirine baglanmasına sebep olur. Van der waals bagı ikincil bir bagdır, ancak molekül içindeki atomlar veya atom grupları kuvvetli kovalent veya iyonik bag ile baglanırlar. Suyu kaynama noktasına ısıtmak van der waals baglarını kırar ve suyu buhara dönüstürür, ancak oksijen ve hidrojen atomlarını birlestiren kovalent bagı kırmak için çok yüksek sıcaklıklar gerekir.

Wan der walls bağları simetrik olan moleküller ( apolar moleküller ) arasındaki elektrostatik etkileşimden doğar. Moleküller simetrik olduğu için polarlaşma asimetrik olana göre daha az olur bu da van der walls bağlarının ne derece zayıf olduğunu gösterir. Asimetrik moleküller arasında olan dipol dipol etkileşimin bir özel durumu da diyebiliriz van der walls kuvvetlerine. Fakat bu van der walls kuvvetleri dipol dipol etkileşiminden daha zayıftır. Van der walls baglarının kuvveti atom kütlesi arttıkça artar. Yani halojenler grubunda aşagıya dogru gidildikçe bag kuvveti artacagı için erime ve kaynama noktaları da artar.

3. METALIK BAGLAR Bir metal atomu dıs kabugunda bulunan elektronlardan 1, 2 ya da 3 elektronu kolayca vererek pozitif yüklü iyonlara dönüsürler. Saf metallerde elektron alabilecek türden atomlar bulunmadıgı için serbest kalan bu valans elektronlarına toplu olarak elektron bulutu adı verilir. Pozitif yüklü iyonlar ile elektron bulutu arasındaki elektrostatik kuvvetler metalik bagolusumunu saglar. Son kabuktaki elektronlar ise çekirdek etrafına sıkıca tutunurlar. Bu olay neticesinde serbest elektronlar ve bunların arasında pozitif iyon adacıkları olusması metalik bagın temelini olusturur. Serbest elektronlar elektron bulutu olustururlar. Pozitif iyon adacıkları da bu bulutun içinde yer alır. Negatif elektron bulutu ile pozitif iyonlar arasındaki çekim kuvveti metalik bagı olusturur. Pozitif iyonlar metalin kristalini teskil eder ve metale mekanik özelliklerini kazandırır. Serbest elektronlar ise metale ısı ve elektrik iletkenligi özellikleri kazandırır. Metalikbag için gerekli bag enerjisi 25-200 kcal/mol dür.

Metal içinde valans elektronları serbest olarak hareket edebilir-ler Metal içinde valans elektronları serbest olarak hareket edebilir-ler. Metallerin elektriksel ve ısıl İletkenliklerinin iyi olmasının ana nedeni budur. Yarı ilet-kenlerde ise iletkenlik, farklı mekanizma-lar yardı-mıyla açıklanır. Metal iyonlarının yer degistirmesi bunlar ile elektron bulutu arasındaki elektrostatik kuvvetlerde önemli bir degisiklik yaratmaz. Yani metalik bag bozulmaksızın atomlar bir-birine göre ötelenebilir. Metallerin plastik sekil degistirme kabi-liyetinin temelinde bu özellik yatar.

4. HIDROJEN BAGLARI Hidrojen atomunun elektron alma özelligi fazla olan N, O ve F gibi atomlarla yaptıgı moleküller arası baglardır. Hidrojen bagı yapabilen bilesikler suda iyi çözünür. Örnegin; NH3, HF, H2O.. Aynı zamanda hidrojen bağı yapan bileşiklerde bağ kuvvetinden dolayı erime ve kaynama noktalarındada değişmeler meydana geliyor.

H- bağı oluşumunda, H atomunun kovalent olarak bağlandığı yüksek elektronegatiflikteki atom, bağ elektronlarını kendine doğru çekerek, hidrojen çekirdeğini yalnız bırakır. Elektronsuz kalan bu çekirdek (proton) komşu moleküldeki elektronegatif atomun ortaklanmamış elektron çifti tarafından çekilir. Böylece H atomu, iki molekül arasında köprü görevi görerek moleküller arası etkileşmeyi arttırır.

Hidrojen bağının kendine özgü durumunu kavrayabilmek için, bir dizi benzer bileşiğin kaynama noktalarını içeren grafiği inceleyelim. Grafikten de görüleceği üzere, 4A grubu elementlerinin hidrürleri CH4 'dan SnH4 'e doğru beklenen davranışı gösterirler ve kaynama noktaları molekül kütleleriyle düzenli olarak artar. Ancak 5A, 6A ve 7A gruplarındaki NH3 H2O ve HF farklı davranış gösterirler.

5. AG ÖRGÜLÜ KATILARDA BAGLAR Bazı katılarda katıyı oluşturan birimler arasında kuvvetli kovalent bağlar bulunur. Kovalent bağların doğrultuları atomların elektron yapılarına göre belirlenir. Örneğin; karbon sp3 hibrit orbitallerini kullanarak oluşturduğu dörtlü bağ ile diğer karbon atomlarına bağlanır. Hibrit orbitalleriile yapılan bağlar sigma bağlarıdır ve oldukça kuvvetlidir. Karbon sayısı arttıkça adeta ağ örgüsü oluşur. Atomlar arasından kuvvetli kovalnet bağlar oluştuğu için ağ örgülü katılar çok serttir. Oldukça yüksek sıcaklıklarda sıvı hale geçerler.

ELMAS Elmas doğada en kuvvetli ağ ürgülü bağ yapısına sahip maddedir. Kaynama noktası yaklaşık 3000 derecelere denk gelir. Çok serttir. GRAFIT Grafit öğ örgülü yapıdan biraz sapmalar gösterir. Yumuşaktır. Ve elmasa göre daha düşük sıcaklıklarda ergir.

İyonik bağda elektron veren metal pozitif, elektron alan ametal ise negatif yüklenmektedir. Oluşan pozitif ve negatif yükler arasında elestrostatik çekim kuvveti oluşmaktadır. Bu çekim kuvvetleri her yönde elektrik alanı oluşturur. Böylece, yalnız bir doğrultuda değil, farklı doğrultularda da çekim oluşur ve iyonik bağlı katılar meydana gelir.

Molekül Geometrisi

DEĞERLİK ELEKTRON ÇİFTİ İTME TEORİSİ (VALENCE SHELL EECTRON PAİR REPULSİON THEORY - VSEPR)‏ Bir çok molekül bir merkez atom ve bu atoma bağlı atomlar içermektedir. O halde molekülleri ABn şeklinde gösterebiliriz. Bu yapıya göre; Merkez atom = A ile Bağlı atomlar ise = B ile ifade edilmektedir. n bağlı atom sayısına göre değişir.

VSEPR Teorisi 1. Merkez atom çevresindeki iki bölgede elektron yoğunluğu AB2 Cl .. Be

VSEPR Teorisi 2. Merkez atom çevresindeki üç bölgede elektron yoğunluğu AB3

VSEPR Teorisi 3. Merkez atom çevresindeki dört bölgede elektron yoğunluğu AB4

VSEPR Teorisi 4. Merkez atom çevresindeki beş bölgede elektron yoğunluğu AB5

VSEPR Teorisi 5. Merkez atom çevresindeki altı bölgede elektron yoğunluğu AB6

Molekül geometrileri ve Bağ açıları

H2O iki bağlı atom içeren bir moleküldür, öyleyse molekül şekli doğrusal mıdır? NH3 üç bağlı atom içeren bir moleküldür, öyleyse molekül şekli üçgen düzlemsel midir?

Ortaklanmamış elektron çifti içeren VSEPR Teorisi Ortaklanmamış elektron çifti içeren moleküler yapılar AB2 Doğrusal AB2E2 Açısal

Ortaklanmamış elektron çifti içeren VSEPR Teorisi Ortaklanmamış elektron çifti içeren moleküler yapılar AB2E Açısal AB3 Üçgen düzlem

Ortaklanmamış elektron çifti içeren VSEPR Teorisi Ortaklanmamış elektron çifti içeren moleküler yapılar AB4 Tetrahedral AB3E Üçgen piramit

Ortaklanmamış elektron çifti içeren VSEPR Teorisi Ortaklanmamış elektron çifti içeren moleküler yapılar AB5 Üçgen bipiramit AB3E2 T-şekli AB4E Bozulmuş Tetrahedral AB2E3 Doğrusal

Ortaklanmamış elektron çifti içeren VSEPR Teorisi Ortaklanmamış elektron çifti içeren moleküler yapılar AB6 Oktahedral AB5E Kare piramit AB4E2 Kare düzlem

VSEPR Teorisi

VSEPR Teorisi

VSEPR Teorisi

VSEPR Teorisi

Bağ yapmayan elektronların bağ açılarına olan etkisi Aşağıdaki moleküllerde H atomları arasındaki bağ üç molekülde de birbirinden farklıdır: Bağlı atomlar iki atomun çekirdeği tarafından etkilendiği için yalnız elektron çiftleri gibi özgür değildirler. Fakat bağ yapmayan elektron çiftleri bu atomlara etki ederek atomlar arsındaki bağ açısını düşürür. Bağ yapmamış elektron çifti sayısı arttıkça açı küçülür.

Makbule ESEN 2-A 76