ORTAÖĞRETİM 12. SINIF KİMYA 2. ÜNİTE: ORGANİK KİMYAYA GİRİŞ

1. KONU: ORGANİK BİLEŞİKLER

ORGANİK KİMYA HAKKINDA GENEL BİLGİLER

ORGANİK MADDELER HAYATIN GÜCÜ MÜ? Organik maddeler, canlı organizmada bulundukları ve karmaşık yapıda oldukları için eskiden bunlara “hayatın gücü” denilmişti. İnsanlar bu gerçeği uzun yıllar anlayamamışlardı. Organik bileşiklerin sadece canlılarda bulunduğunu ve bu bileşiklerin canlılığa sebep olduğunu zannediyorlardı.

1828 yılında ilk olarak inorganik maddeden elde edilen organik maddenin hayatlı olmadığı görüldü. Böylece organik maddelerin cansızlarda da olduğu ve “hayatın gücü” tabirinin yanlış verildiği açıkça anlaşıldı.

CANLILIK VE HAYATTA MADDİ SEBEP VAR MIDIR CANLILIK VE HAYATTA MADDİ SEBEP VAR MIDIR? (BİYOLOJİK SİSTEMLER İLE HAYAT, CANLILIK, KİMYASAL MADDE İLİŞKİSİ) Biyoloji, ”hayat bilimi” manasına gelir. Biyolojik sistem, hayatlı sistemlerdir.

Biyolojik sistemlerdeki bütün atom, iyon ve moleküller kendilerine düşen görevi hiç aksatmadan yerine getirmektedirler. Bu görev, biyolojik sistemin yapısına, genel düzenine uygun bir uyum ve mükemmellik içinde sürdürülmektedir. Bu uyum ve mükemmellik, milyonlarca seneden beri müthiş bir yardımlaşma zinciri içerisinde devam etmektedir.

İlköğretim, ortaöğretim, üniversite ve lisansüstü seviyesinde biyoloji kitapları incelendiğinde, hayatı açıklamadığı görülecektir. Kısacası biyoloji, canlılık ve ruhun devreye girdiği hayatı açıklamakta aciz kalır. Günümüzde “Canlılık ve hayat nedir?” sorusuna verilen cevapların, canlılık ve hayatı açıklamaktan daha çok canlılık ve hayata görünüşte sebep olan perdeleri tarif etmeye yönelik olduğu görülür.

Havayı teneffüs etmemiz, su içmemiz veyahut beslenmemiz aldığımız gıdalardaki atom, molekül ve iyonların sebep olmasıyla cereyan eder. Böyle olması, canlılığın ve ruhla irtibatlı biyolojik hayatın, perdelere bağlı olarak devam etmesi içindir. Koparılan bir çiçeğin, koparmakla hiçbir maddesi eksilmediği hâlde, çiçek ölmüş, canlılık ve hayatı kalmamıştır. Canlılık ve hayatta, maddi hiçbir sebep yoktur.

Sözgelimi, bir bakteri veya virüsün maddi yapısını oluşturan yapı taşları en ileri laboratuvarda bir araya getirilse bile, bu bir araya getirilen maddelerin canlı ve hayat sahibi olabilmesi; sebeplerin, hatta en büyük sebep olan insanın başarabileceği bir husus değildir. Bu durumda ölü bakteri veya ölü virüs elde etmiş olacağız. Hayat ve hayata ait fonksiyonlar acaba maddenin özelliğinden mi kaynaklanmaktadır?

Hormonlu bir salatalığın bazen koparıldıktan sonra da büyümeye devam etmesi, ölen bir insanın sakalının kısa bir süre daha uzaması canlılığın kısmen devam ettiği anlamına gelebilir; ancak her iki durumda da hayat son bulmuştur. Aslında canlılık ve hayatta var gibi görünen sebepler, perde olması için zahirde sebeptir. Biraz düşünülse bunların sebep olmadığı anlaşılacaktır.

Hayat denilen sırlı durum, bir anda belirtileriyle ortaya çıkmaktadır Hayat denilen sırlı durum, bir anda belirtileriyle ortaya çıkmaktadır. Bu hâl, hayatın hakikatinin açıklamasını, fenlerin ve felsefenin dışında aramaya, bizi mecbur bırakmaktadır. Hayat en büyük nimettir, hayat bütün nimetlerden üstündür. Evrenin en yüksek hakikati hayattır. Kainatın ruhu, mayası, esası, neticesi, özü hayattır.

Hayatın ne derece ince olduğu günümüzde anlaşılmıştır. Hayat ve hayata ait bütün fonksiyonlar, maddenin özelliklerinden başka bir şeydir; çünkü madde, sürekli olarak insan bedeninde değişmesine rağmen, hayatımız ve benliğimiz hiçbir değişikliğe uğramadan devam eder. Bu, maddenin canlı bünyelerdeki ağırlığının derecesinin düşüklüğünün göstergesidir.

Madde, doğrudan doğruya kendini idare edemeyen ve kendi kendine hareket edemeyen âciz, kör, şuursuz ve ölü bir şeydir. Onu meydana getiren parça ve parçacıkların da kendi kendilerine bu harika işleri yapmalarına imkân yoktur. Varlığa erme yolunda, atomlar toplanmakta, zerreler hareket ettirilmektedir. İlim, kudret ve iradeyle her şey var edilmektedir.

Evrendeki en küçük parça ve parçacıktan en büyük sistemlere kadar her şey bir uyum içindedir ve birbiriyle ilişkilidir. Bu düzenlilik, maddenin temel özelliğinden kaynaklanamaz.

“Dünyanın en mükemmel kimya laboratuvarlarında dahi elementlerden canlı hücre yapmak mümkün değildir.” Oparin* *Rusya'da mükemmel bir kimya laboratuvarında canlı hücre meydana getirmek için 20 yıl süreyle çalışma yapan ve sonunda yukarıdaki sözü söyleyen Rus bilim insanı.

CANLILARDA EN ÇOK BULUNAN ELEMENTİN KARBON OLMASI, KARBONUN HANGİ ÖZELLİĞİNDENDİR? Hibritleşmenin her türünü yapar.Tekli, ikili, üçlü bağ ile sigma ve pi bağı yapabilir. Kovalensi en yüksek elementtir; dört bağ yapar. Her bağa farklı gruplar bağlanabilir. C’ların art arda bağlanabilme özelliği vardır.

İNSANIN VAR EDİLİŞİ İlk insanın meydana geldiği balçık, yeryüzündeki çeşitli elementlerden alınmış bir karışım olmalıdır. Başka bir deyişle, yeryüzü üzerinde farklı yerlerde bulunan elementler bir araya getirilmek suretiyle insan şekillendirilmiştir. İnsanın yapısını oluşturan elementlerin farklı yerlerden alınmış olması nedeniyle de nesillerde farklı ırk, farklı renk, farklı karakter ve farklı tipler oluşur.

İlk insanın iskeleti, şimdi olduğu şekliyle yapılmıştır İlk insanın iskeleti, şimdi olduğu şekliyle yapılmıştır. Daha sonra da insan olarak canlandırılmıştır. İlk insan, derece derece ve yavaş yavaş var edilmemiştir. Bugünkü insanoğlunun şeklinde meydana getirilmiştir. Sonra da ona hayat verilmiştir. Canlılık vesilesiyle, elementler birbirinden ayrılmazlar; böylece hayat devam eder.

İlk insanın meydana gelişi şöyledir: Balçık; önce hamur, sonra belli bir organik madde karışımı şekline gelmiş, sonra katılaştırılmış, en son da hayat verilmiştir. Bu elementlerin hepsi apaçık birer hizmetkar gibi, bizim ve bizden başka tüm canlı–cansız varlıkların ihtiyaçlarına koşmakta ve yaşamlarını sürdürmelerine yardım etmektedirler.

İnsanın yüksek kıymeti olmasaydı, her şey onun yararlanması için hazırlanmazdı. İnsan önemsiz olsaydı, tüm varlıklar onun sebebiyle var edilmezdi. İnsanın konumu çok büyük olduğundan dolayıdır ki âlemi kendisi için değil, insan için; insanı da yüksek görevler için var etmiştir. İnsan ve bazı canavarlardan başka, en büyük yaratıktan en küçük yaratığa kadar her şey görevlerini tam olarak yerine getirmektedir. İnsan seçkindir, hayvanlar gibi değildir. Onun için insan geldiği yere dönecektir.

Hayvan ve bitki türleri için birer âdem ve evvel baba lazımdır; çünkü türlerin teselsülü, yani sonsuz uzanıp gitmeleri batıldır. Bazı türlerin başka türlerden meydana gelmeleri tevehhümü de batıldır; çünkü iki türden doğan tür ekseriyetle ya akimdir veya nesli inkıtaa uğrar; çoğalma ile bir silsilenin başı olamaz. İnsan, hayvan ve bitkiler âleminin teşkil ettikleri silsilelerin başlangıcı, en başta bir babada kesildiği gibi, en nihayeti de son bir oğulda kesilip bitecektir.

Her tür için evvel babanın gerekliliği, maddenin ve maddenin hareketinin ezelî olmadığını göstermektedir. İnsanın esas atomlarından, asıl zerrelerinden söz edilir. İnsanın bu ilk zerreleri, insan vücuduna temel yapılmıştır. İnsan, bu temel zerreler üzerinde var edilmiştir. İkinci var edilişte de o zerreler üzerinde diriltileceği söylenmiştir.

İnsanın çekirdeği diyebileceğimiz bu zerreler acbüzzeneb adıyla bilinir. Acbüzzeneb, kuyruk sokumu kemiğindeki atomlar olarak tahmin edilmektedir; ancak nerede olduğunu tam olarak belirtmek mümkün değildir. İnsana ait özellikleri içeren acbüzzeneb adı verilen bu zerreler, genler de olabilir. DNA, bir emir ve kumanda mekanizmasıdır. Genetik bir bilgi deposu ve kendi kendini bile kopya edebilecek şekilde var edilmiş mükemmel bir irade aynasıdır.

İnsanı yalnız maddeden, atomlardan terkip edilmiş gibi gördüğümüzden onun dışında düşünemiyoruz. Ancak bunların hakikat olduğunu bilmek gerekir. Yine de bu türlü hususlarda fikir beyan etmek, net konuşmak iddia gibi anlaşılabileceğinden iddiada bulunmamak lazımdır, dikkatli konuşmak gerekir.

3 boyutlu (buutlu) bir âlemde yaşamaktayız. 4 3 boyutlu (buutlu) bir âlemde yaşamaktayız. 4. buut, itibari hat dediğimiz zamandır. İçine zamanı da alan 5. buut da vardır. Einstein, hem bu buutlardan hem de 6. buuttan söz etmiştir. Einstein’ın iddia ettiği bu 6. buut, seyr ü seyahat olarak bilinir. Bu 6 buutla gözlem bu dünyadadır. Zaten maddenin dalga karakteriyle ilgili Einstein’ın keşfettiği süper sicim teorisine göre üç buut yeterli değildir, ek buutlar gerekmektedir.

Ek buutlar, dürülmüş bir vaziyettedir ve bildiğimiz bu üç buut içinde gizlenmiştir. Diğer âlemde insanın görmesi ise belki 100 buutlu olacaktır. İnsan öbür dünyada bir şeyi aynı anda 100 buutlu olarak görüp hissedecektir.

MADDİ YAPININ KÜÇÜKLÜĞÜ ORANINDA CANLILIK FAZLALAŞIR İnsan, canlı kısımlardan oluşan bir topluluktur. İnsanın her bir hücresi, beş duyu kuvvetine sahiptir. Her birinin canlılık derecesi ve kuvvetleri cirminin küçüklüğü ile ters orantılı olarak yükselir.

ORGANİK KİMYANIN TANIMI Organik kimya, karbon (C) elementinin kimyasıdır. Organik bileşiklerin yapısında karbondan başka; hidrojen (H), oksijen (O), azot (N), kükürt (S), halojen (F, CI, Br, I) vb. elementler de bulunabilir. Organik kimyaya karbon kimyası veya karbon bileşikleri kimyası da denir.

ORGANİK KİMYANIN SINIFLANDIRILMASI Organik bileşikler hidrokarbonlar ve fonksiyonel gruplar olarak iki kısımda incelenir. 1) HİDROKARBONLAR 2) FONKSİYONEL GRUPLAR

Yapısında temel element olarak C ve H bulunan bileşiklere hidrokarbon denir. Alifatik hidrokarbonlar üçe ayrılır. Bunlar; alkan, alken ve alkinlerdir.

2. KONU: ORGANİK BİLEŞİKLERİN FORMÜLLERİ

REZONANS Rezonans, birleşim demektir. SO3’ün açık formülünün gösteriminde S ile O arasında bir adet ikili kimyasal bağ, iki adet de tekli kimyasal bağ vardır. Ancak sinyallerde buna dair farklı bir sinyal alınmamıştır. Şu bağ teklidir, şu bağ ikilidir diye bir sinyal yakalanmadığından “SO3 üçünün de birleşimidir.” diye düşünülmektedir.

Deneysel olarak bağ uzunlukları tespit edilebilmektedir Deneysel olarak bağ uzunlukları tespit edilebilmektedir. S–O ve S=O uzunlukları bellidir ve farklı uzunluktadırlar. Burada ise sinyallerde görülen bağ uzunlukları eşittir. Kimyasal bağların üçü de özdeştir. Bağ açıları 120°’dir. Ne oluyor da bu özdeşlik ortaya çıkıyor? SO3’ün açık formülünün üç farklı gösterimi vardır. Rezonans, maddelerin karakteristik özelliğidir.

REZONANS YAPILAR VE KARARLILIK Rezonansı yazılabilen organik bileşikler yazılamayanlara göre daha kararlıdır. Rezonans yapıya sahip en önemli madde benzen halkasıdır. Doğada binlerce benzen ve benzen türevi bulunur.

KARBOKATYON Karbokatyon, karbonun hem üç bağ yapıp hem de artı yük aldığı durumda oluşan katyona verilen genel bir isimdir. Kararsız bir ara üründür. Karbokatyon, George A. Olah tarafından spektroskopik olarak tespit edebilecek kadar kararlı olarak elde edilmiştir ve bu çalışmayla Olah 1994 yılında Kimya Nobel Ödülünü kazanmıştır.

George A. Olah, 1927 doğumlu Macar kimya bilim adamıdır.

KARBOKATYON ÇEŞİTLERİ Birinci derece (1°) karbokatyon: Karbokatyonun artı (+) kısmına bir adet alkil (–R) bağlanmışsa 1° karbokatyondur. İkinci derece (2°) karbokatyon: Karbokatyonun artı (+) kısmına iki adet alkil (–R) bağlanmışsa 2° karbokatyondur. Üçüncü derece (3°) karbokatyon: Karbokatyonun artı (+) kısmına üç adet alkil (–R) bağlanmışsa 3° karbokatyondur.

KARBOKATYON KARARLILIĞI En kararlı karbokatyon 3. derece (3°) karbokatyondur. En kararsız karbokatyon 1. derece (1°) karbokatyon olarak bilinir. 2. derece (2°) karbokatyonun kararlılığı ikisinin arasındadır. İki karbokatyon aynı derecedense rezonansı yazılabilen karbokatyon daha kararlıdır.

Benzen halkası içeren karbokatyonlara, benzilik karbokatyon denir Benzen halkası içeren karbokatyonlara, benzilik karbokatyon denir. Benzilik karbokatyonlar, 1. dereceden de olsa en kararlı karbokatyondur.

FORMAL YÜK Molekülün içindeki yüke denir. Formal yük = Grup numarası – (Ortaklanmamış elektron sayısı + Bağ sayısı) Formal yük = Grup numarası –Ortaklanmamış elektron sayısı – Bağ sayısı Grup numarası olarak merkez atomunun grup numarası alınır.

FORMAL YÜK HESAPLAMALARI ÖRNEK: SO3’ün formal yükünü bulunuz. ÇÖZÜM: Formal yük = Grup numarası – Ortaklanmamış elektron sayısı – Bağ sayısı Formal yük (S) = 6 – 0 – 4 = 2 Formal yük (O tek bağlı) = 6 – 6 – 1 = –1 Formal yük (O çift bağlı) = 6 – 4 – 2 = 0

ÖRNEK: C3H7+’nın formal yükünü bulunuz. ÇÖZÜM: Formal yük = Grup numarası – (Ortaklanmamış elektron sayısı + Bağ sayısı) Formal yük = 4 – (0 + 3) = 4 – 3 = +1 ÖRNEK: CH3H2O–’nin formal yükünü bulunuz. Formal yük = 6 – (6 + 1) = 6 – 7 = –1

FORMAL YÜK–KARARLILIK İLİŞKİSİ Molekül veya kök iyonların en kararlı formunu bulabilmek için önce farklı Lewis yapıları yazılır. Hangi Lewis yapısının en kararlı yapı olduğunu belirleyen kriterler de şunlardır: 1. Düşük formal yük tercih edilir. 2. Negatifler yan yana gelmez. 3. Merkez atomu C olmalıdır, N merkez atomu olmaz.

VSEPR (DEĞERLİK KABUĞU ELEKTRON ÇİFTLERİ İTMESİ) KURAMI Değerlik kabuğu elektron çiftlerinin birbirini itmesidir. İngiliz kimyacı Nevil Vincent Sidgwick (1873–1952) 1940 yılında bu teoriyi ortaya koymuştur.

ELEKTRON ÇİFTLERİNİN İTME KUVVETİ KRİTERLERİ OEÇ: Ortaklanmamış elektron çifti BEÇ: Bağ yapan elektron çifti (Ortaklanmış elektron çifti) OEÇ–OEÇ > OEÇ–BEÇ > BEÇ–BEÇ Çift bağlar arasındaki itme, tekli bağlar arasındaki itmeden daha kuvvetlidir. Üçlü bağlar arasındaki itme, ikili bağlar arasındaki itmeden daha kuvvetlidir.

BAĞ AÇILARI Düzgün dörtyüzlü diyebilmek için bütün bağların eşit açıda olması lazımdır. Aynı geometride olsa da her bir molekülün bağ açıları farklıdır. NH3’te bağ açıları 107° iken PH3’te bağ açısı değişir. Her bir molekülün bağ açısı kendisine özeldir, molekülün karakteristik ayırt edici özelliğidir.

ÇOKLU BAĞLAR POCl3 molekülünün açık formülü yazıldığında P ile O arasında ikili bağ, P ile Cl arasında tekli bağ olduğu görülür. Molekülün geometrisi yaklaşık düzgün dörtyüzlüdür. VSEPR kuramında çift bağın itmesi, tekli bağın itmesine göre daha kuvvetlidir. Bu nedenle mevcut iki çeşit açının büyüklük karşılaştırması şöyledir: Cl–P=Cl>Cl–P–Cl

3. KONU: HİBRİTLEŞME VE MOLEKÜL GEOMETRİSİ

İDEAL GEOMETRİ Merkez atom çevresinde ortaklanmamış elektron çifti yoksa ideal geometridir.

İDEAL GEOMETRİDEN SAPMA Merkez atom çevresinde ortaklanmamış elektron çifti varsa ideal geometriden sapmıştır.

MOLEKÜL GEOMETRİSİ Düzlem üçgen geometri: BF3’teki gibi molekül ortaklanmamış elektron çifti içermiyorsa geometri üçgendir. Açısal (V şeklinde) geometri: H2O’daki gibi molekül ortaklanmamış elektron çifti içeriyorsa geometri açısaldır. Düzgün dörtyüzlü geometri: XY4 kapalı formülünde olup bütün bağlar eşit açıda ise molekül geometrisi düzgün dörtyüzlüdür.

Üçgen piramit: XY3 kapalı molekül formülünde olan, NH3 ve PH3 örneğinde olduğu gibi ortaklanmamış elektron çifti içeren moleküllerde geometri üçgen piramittir. NH3’te bağ açıları 107° iken PH3’te bağ açısı değişir. Her bir molekülün bağ açısı kendisine özeldir, molekülün karakteristik ayırt edici özelliğidir. Üçgen çift piramit: PF5 molekülü, bağ açıları farklı olan iki adet üçgen piramitten oluşmuştur.

SF4 molekülünün geometrisi: S atomu 1 çift ortaklanmamış elektron içerir. Ortaklanmamış elektron çifti, elektron itmesine neden olur. Elektron itmesinin olduğu, ortaklanmamış elektron çiftinin bulunduğu yere geniş alan bırakılır. PF3Cl2 molekülünün geometrisini Bent kuralı açıklar: Cl’un elektron ilgisi F’dan azdır. Cl elektronları daha az çeker. Cl’un elektron yoğunluğu daha az olur. Elektron yoğunluğu çok olan F’a çizimde geniş alan bırakılır.

SF6 molekülünün geometrisi: S ile F arasındaki bağların uzunlukları eşittir. Bağ açılarının hepsi 90°’dir. Düzgün sekizyüzlüdür. TeF5 molekülünün geometrisi: Kare piramittir. XeF4 molekülünün geometrisi: Kare düzlemdir. P4 molekülünün geometrisi: Tetrahedral geometriye sahiptir.

XY7 molekülünün geometrisi: Beşgen çift piramittir.

PERYODİK CETVELDEKİ II PERYODİK CETVELDEKİ II. PERİYOT ELEMENTLERİNİN HİDROJENLE YAPTIĞI BAĞLAR VE MOLEKÜL ŞEKİLLERİ Periyodik cetveldeki II. periyottaki elementler Li, Be, B, C, N, O, F ve Ne’dur. Bunların hidrojenle oluşturdukları molekülün şeklini, bağın polarlığını ve molekülün polarlığını inceleyelim: Hidrojenin; 1 elektronu ve 1 yarı dolu orbitali vardır ve 1 tane bağ yapabilir.

1A grubu Lityumun elektronlarının dizilişi 3Li:1s2 2s1 şeklinde olup 1 tane yarı dolu orbitali vardır. 1 tane bağ yapar. LiH bileşiği oluşur. Molekülün elektron nokta yapısı Li..H şeklindedir. Li—H şeklinde de gösterilir. Molekülün geometrisi doğrusaldır. Hidrojenin elektron severliği Li’dan fazla olmasından dolayı molekül polardır.

2A grubu Berilyumun elektronlarının dizilişi 4Be: 1s2 2s2 şeklindedir. Berilyumun 2s orbitali enerji düzeyi ile 2p orbitali enerji düzeyinin birbirine çok yakın olmasından dolayı 2s orbitalindeki elektronlardan biri 2px orbitali enerji düzeyine uyarılır. Böylece 2 tane yarı dolu orbital oluşur. Yani 4Be: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz0 şeklinde olmak üzere s ve p orbitallerinden farklı iki tane sp orbitali meydana gelir.

Bunlara hibrit orbitalleri, olaya da hibritleşme (melezleşme) denir. Be. + 2H. → H..Be..H elektron nokta yapısının oluşumudur. H — Be — H açık formüldür. BeH2 molekül formülüdür. Berilyumun 2 tane sp orbitali ile iki tane hidrojenin s orbitallerinin girişiminden sigma bağları oluşur. Oluşan bağlar polardır.

BeH2 molekülü doğrusaldır BeH2 molekülü doğrusaldır. BeH2 molekülündeki sp hibrit orbitallerinin özdeş olmasından ve bir doğru boyunca berilyumun iki tarafında aynı elektron severliğe sahip iki tane hidrojen atomunun bulunmasından molekül apolar özellik gösterir.

3A grubu Borun elektron dizilişi 5B: 1s2 2s2 2p1 şeklindedir. 2s orbitalindeki 1 elektron, 2p orbitaline uyarılır. Uyarılmış hâlin elektron dizilişi 5B: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz0 şeklindedir. Böylece 3 tane sp2 hibrit orbitalleri oluşur. Bu 3 tane sp2 hibrit orbitalleri ile 3 tane hidrojenin s orbitallerinin girişiminden 3 tane sigma bağı oluşur.

BH3 molekülünün şekli düzlem üçgendir. Bağ açısı 120°’dir. Bağlar polardır. BH3 molekülü apolardır.

4A grubu Karbonun elektron dizilişi 6C: 1s2 2s2 2p2 şeklindedir. 6C: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0 şeklinde de gösterilebilir. 2s’deki 1elektron 2pz orbitaline uyarılır. Böylece 6C: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1 olur. Bu orbitaller kendi aralarında melezleşir (hibritleşir). Böylece 4 tane sp3 hibrit orbitali oluşur. 4 tane hidrojenin s orbitali ile 4 tane sp3 orbitalinin girişiminden 4 tane sigma bağı oluşur.

CH4 molekülü meydana gelmiştir. Molekül şekli düzgün dörtyüzlüdür. Hidrojen atomları düzgün dörtyüzlünün köşelerine yerleşmiştir. H—C—H açısı 109,5 derecedir. Molekül apolardır.

5A grubu Azotun elektron dizilişi 7N: 1s2 2s2 2p3 şeklindedir. 3 tane p orbitallerindeki birer elektron hidrojenin s orbitalindeki elektronlarla 3 tane sigma bağı oluşturur. Azotun 2s orbitalindeki elektron çifti bağ yapımına katılmaz. NH3 molekülü oluşur.

Molekül üçgen piramit şeklindedir. N—H bağları polardır. Azotun elektron severliği hidrojenden büyük olduğundan azot kısmen negatif, hidrojenler kısmen pozitif yüklüdür. Molekül polardır.

6A grubu Oksijenin elektron dizilişi 8O: 1s2 2s2 2p4 şeklindedir. 2p orbitallerinde 2 tane yarı dolu orbital bulunduğundan 2 tane bağ yapar. Oksijenin p orbitalleri ile 2 tane hidrojenin s orbitalleri arasında 2 tane sigma bağı oluşur. Oksijenin bağ yapmamış elektronlarından dolayı molekül kırık doğrudur.

Bağ açısı 104,5 derecedir. Molekül polardır.

7A grubu Florun elektron dizilişi 9F: 1s2 2s2 2p5 şeklindedir. 1 tane yarı dolu orbitali vardır. 1 tane bağ yapar. Hidrojenle HF molekülünü oluşturur. H..F veya H—F şeklinde gösterilir. Molekül doğrusaldır. Moleküldeki vektörel kuvvetlerin farklı olmasından dolayı molekül polardır.

8A grubu Neonun elektron dizilişi 10Ne: 1s2 2s2 2p6 şeklindedir. Bütün değerlik orbitalleri doludur. Yarı dolu orbitali bulunmadığından Ne bileşik oluşturamaz.

KARBONUN HİBRİTLEŞMESİ CH4 MOLEKÜLÜNÜN HİBRİTLEŞMESİ Karbonun elektron dizilişi 6C: 1s2 2s2 2p2 şeklindedir. 6C: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0 şeklinde de gösterilebilir. 2s’deki 1elektron 2pz orbitaline uyarılır. Böylece 6C: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1 olur. Bu orbitallerden s ve p’nin enerjileri birbirinden farklıdır. Dolayısıyla bu orbitallerin oluşturacağı bağların enerjileri de farklı olmalıdır.

Ancak yapılan deneylerde CH4 molekülündeki tüm bağların enerjilerinin eşit olduğu bulunmuştur. Ayrıca bu bağların enerjileri hem s orbitali ile yapılan hem de p orbitali ile yapılan bağlarınkinden farklıdır. Her ikisinin arasında bir değerdir. Bu durumda s orbitalinin enerjisinin arttırılıp, p orbitallerinin enerjilerinin azaltılıp ortak bir enerjide bu 4 orbitalin melezleştiği kabul edilir. Bu olaya melezleşme (hibritleşme) adı verilir.

Böylece 4 tane sp3 (1 tane s 3 tane p orbitalinin hibritleştirildiğini anlatır.) hibrit orbitali oluşur. Hidrojenin 4 tane s orbitali ile karbonun 4 tane sp3 orbitalinin girişiminden 4 tane sigma bağı oluşur. Böylece CH4 molekülü meydana gelir. Molekül şekli düzgün dörtyüzlüdür. Molekül simetrik (vektörel kuvvetler birbirini sıfırlar) olduğundan apolardır.

Hidrojen atomları düzgün dörtyüzlünün köşelerine yerleşmiştir Hidrojen atomları düzgün dörtyüzlünün köşelerine yerleşmiştir. H—C—H açısı 109,5 derecedir. C2H4 MOLEKÜLÜNÜN HİBRİTLEŞMESİ Karbonun 2s orbitali ile 2 tane p orbitali hibritleşerek üç tane özdeş sp2 orbitali oluşturur. Bu sp2 orbitalleri aynı düzlemde bulunup aradaki açı 120 derecedir. Hibritleşmeye katılmamış diğer p orbitali sp2 hibrit orbitallerinden farklıdır. Bu orbital p bağlarının oluşumunda kullanılır.

C2H2 MOLEKÜLÜNÜN BAĞ YAPISI Karbon atomunda 1 tane 2s orbitali ile 1 tane 2p orbitali hibritleşerek iki tane sp orbitalini meydana getirir. Diğer iki tane p orbitali hibritleşmeye katılmaz. Hibritleşmeye katılmayan bu p orbitalleri iki tane pi bağını oluşturur. Asetilenin molekülü doğrusal olup apolardır. C’lar arasındaki 3 bağın 1 tanesi sigma diğer 2’si pi bağıdır. C – H bağları sigma bağıdır.

4. KONU: ORGANİK BİLEŞİKLERDE FONKSİYONEL GRUPLAR VE ADLANDIRMA

ORGANİK BİLEŞİKLERDE FONKSİYONEL GRUPLAR

ORGANİK KİMYANIN SINIFLANDIRILMASI Organik bileşikler hidrokarbonlar ve fonksiyonel gruplar olarak iki kısımda incelenir. 1) HİDROKARBONLAR 2) FONKSİYONEL GRUPLAR

ALKOLLERDE FONKSİYONEL GRUP – OH grubu fonksiyonel gruptur. C atomunda bir tane OH grubu olmalıdır. Bir karbon atomuna birden fazla OH grubu bağlı olan maddeler kararsızdır. Bunlara alkol denmez.

ALKOLLERİN FONKSİYONEL GRUP SAYISINA GÖRE SINIFLANDIRILMASI a) Mono alkoller: Yapısında 1 tane – OH grubu içeren alkollerdir. b) Poli alkoller: Farklı karbonlarda 1’den fazla – OH grubu içeren alkollerdir. 2 tane – OH grubu içeren alkollere diol denir. 3 tane – OH grubu içeren alkoller ise triol olarak adlandırılır.

ETERLERDE FONKSİYONEL GRUP Suyun hidrojenlerinin ikisinin de yerine alkil gruplarının gelmesiyle eterler oluşur. Fonksiyonel gruba bağlı alkile göre eterler ikiye ayrılır. 1. BASİT ETERLER (SİMETRİK ETERLER): Alkil grupları aynıdır. 2. KARIŞIK ETERLER (ASİMETRİK ETERLER): Alkil grupları farklıdır.

ALDEHİTLERİN VE KETONLARIN FONKSİYONEL GRUBU Aldehitlerin fonksiyonel grubu formildir. Formil grubu, karbonil grubu da içerir. Karbonil grubuna bir tane hidrojen atomu bağlanmışsa formil grubu olur. Aldehit ve ketonlar yapılarında karbonil grubu bulunduran bileşiklerdir. Ketonların fonksiyonel grubu karbonildir.

KARBOKSİLİK ASİTLERDE FONKSİYONEL GRUP Yapılarındaki fonksiyonel grup; karboksil grubudur (–COOH). R – COOH yapısındadırlar (R yerine hidrojen atomu da gelebilir). Genel formülleri CnH2nO2’dir. Karboksilli asitler; yapılarındaki fonksiyonel grup sayısına göre, mono karboksilli asitler ve poli karboksilli asitler olarak sınıflandırılabilir.

ESTERLERİN FONKSİYONEL GRUBU Karboksilli asidin karboksilindeki H’in yerine alkil grubu gelmesiyle oluşurlar. Esterlerin fonksiyonel grubu: (–COOR)

ORGANİK BİLEŞİKLERDE ADLANDIRMA

ALKANLARIN ADLANDIRILMALARI n = 1 CH4 (Metan) n = 2 C2H6 (Etan) n = 3 C3H8 (Propan) n = 4 C4H10 (Bütan) n = 5 C5H12 (Pentan) n = 6 C6H14 (Heksan) n = 7 C7H16 (Heptan) n = 8 C8H18 (Oktan)

n = 9 C9H20 (Nonan) n = 10 C10H22 (Dekan)

ALKİL Alkanlardan bir hidrojen çıktıktan sonra kalan gruba alkil denir. –R harfiyle gösterilir. Alkillerin genel formülü –CnH2n+1’dir. Alkanlardan –an eki kaldırılarak yerine –il eki getirilir.

ALKİLLERİN ADLANDIRILMALARI n = 1 –CH3 (Metil) n = 2 –C2H5 (Etil) n = 3 –C3H7 (Propil) n = 4 –C4H9 (Bütil) n = 5 –C5H11 (Pentil) n = 6 –C6H13 (Heksil) n = 7 –C7H15 (Heptil) n = 8 –C8H17 (Oktil)

n = 9 –C9H19 (Nonil) n = 10 –C10H21 (Dekil)

IUPAC Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği The International Union of Pure and Applied Chemistry

ALKANLARIN ADLANDIRILMASI Alkanların adlandırılması iki farklı şekilde olur: IUPAC Sistemine Göre Adlandırma (Sistematik Adlandırma) Özel Adlandırma

Alkanların IUPAC Sistemine Göre Adlandırılması (Sistematik Adlandırma) 1) Hidrokarbondaki en uzun C zinciri bulunarak dallanmanın yakın olduğu uçtan itibaren C atomlarına numara verilir. 2) En uzun karbon zincirine bağlanan alkil, atom ya da gruplar her iki uçtan eşit uzaklıkta ise alfabetik sıralamada adının ilk harfi önce gelen alkil, atom ya da grubun yakın olduğu uçtan numaralandırılır.

3) En uzun karbon zincirine bağlanan alkil, atom ya da grupların karbon numarası yazılarak kısa çizgi (tire) konulur. Sonra atom, grup ya da alkilin adı yazılır. 4) Aynı cins alkil, atom ya da grup; aynı veya farklı C atomuna bağlanmışsa ilgili C atomunun numarası (her bir bağlanan için ayrı ayrı olmak kaydı ile), arasında virgül olan rakamlar şeklinde yan yana yazılarak belirtilir. Rakamdan sonra da tire konup birden fazla olan bağlanan sayısı Grekçe rakamla belirtilir (di, tri, tetra, penta vb.).

5) Alkil, atom ya da gruplar baş harflerine göre alfabetik sırayla okunur. 6) En son en uzun C zincirindeki alkanın adı okunur. 7) Adlandırma tek bir kelime olarak yazılır. 8) İlk üç alkandan sonraki izomeri olan alkanlar şayet dallanmamışlarsa, adının başına “normal” ön eki getirilerek okunur. “Normal”, n– kısaltmasıyla da yazılabilir.

ADLANDIRMADA KARIŞTIRILAN NOKTALAR 1) En uzun karbon zincirine bağlanan alkil ile atom her iki uçtan eşit uzaklıkta ise alfabetik sıralamada adının ilk harfi önce gelenin yakın olduğu uçtan numaralandırılır. Bu durumda örneğin, alkil ile klor arasında öncelik sırası yoktur, alfabetik sıraya bakılır. 2) Türkçe alfabe ve Türkçe okuma esastır. Cl atomu c harfi değil, k harfi kabul edilir.

3) Adlandırmanın en uzun zincirdeki en küçük numara ile başlaması gerekir, “numaraların toplamı küçük olmalı” diye bir kural yoktur. 4) Aynı C zincir sayısı birden fazlaysa (iki tane 7 C’lu zincir olsun) hem doğru zincir seçilmeli hem de doğru taraftan numaralamaya başlanmalıdır. Bununla da iş bitmez; devamında da 7 C’lu zincirlerden en fazla dallanmanın olduğu 7 C’lu zincir seçilmelidir.

ADLANDIRMA SORUSU ÖRNEK: Verilen bir açık formül yanlış olarak 4–sekonderbütil–2,3–dimetilheptan şeklinde okunmuştur. Yanlış nerededir ve doğru adlandırma ne olmalıdır? ÇÖZÜM: 4 dallanmanın olduğu 7 C’lu zincir değil de, 3 dallanmanın olduğu 7 C’lu zincir seçilmiştir. Doğrusu 2,3,5–trimetil–4–n–propilheptan olmalıydı.

Alkanların Özel Adlandırma Kuralına Göre Adlandırılması İZO: En uzun zincirdeki ikinci karbona bir metil grubu bağlanmışsa izo ön eki kullanılır. NEO: En uzun zincirdeki ikinci karbona iki metil grubu bağlanmışsa neo ön eki kullanılır.

SİKLOALKANLARIN ADLANDIRILMASI Siklo ön eki aromatik hidrokarbonlar dışındaki halkalı hidrokarbonlar için kullanılır. Karbon zinciri halka şeklinde olan alkanlar sikloalkanlardır. Sikloalkanların isimlendirilmesinde düz zincirli alkanların isimlendirilmesindeki kurallar geçerlidir, farklı olarak alkanın halkalı yapıda bulunduğunu ifade etmek için siklo ön eki kullanılır.

ALKENLERİN ADLANDIRILMALARI Aynı sayıda karbon atomu içeren alkanların sonundaki –an eki kaldırılarak yerine –en ya da –ilen eki getirilir. C2H4 Eten (Etilen) C3H6 Propen (Propilen) C4H8 Büten (Bütilen) C5H10 Penten (Pentilen) C6H12 Heksen (Heksilen)

C7H14 Hepten (Heptilen) C8H16 Okten (Oktilen) C9H18 Nonen (Nonilen) C10H20 Deken (Dekilen) DALLANMIŞ ALKENLERİN ADLANDIRILMASI (IUPAC’a göre adlandırma) (Sistematik adlandırma) 1) Çift bağın yakın olduğu uçtan başlanarak ana zincirde bulunan karbonlar numaralandırılır.

2) Ana zincire bağlı başka grupların ismi ve bağlı bulunduğu karbon belirtilir. 3) Moleküldeki çift bağların başlangıç karbon atomunun numarası belirtilir. 4) Molekülde bir çift bağ varsa –en, iki çift bağ varsa –dien, üç çift bağ varsa –trien eki getirilir. 5) Çift bağ taşıyan en uzun karbon zincirine (ana zincir) karşılık gelen alkenin ismi yazılır.

SİKLOALKENLERİN ADLANDIRILMASI Sikloalkenlerin (halkalı alkenler) genel formülleri CnH2n–2’dir. İsimlendirilmelerinde alkenin isminin önüne siklo ön eki getirilir.

SİKLOALKENLERİN ADLANDIRILMASI Sikloalkenlerin (halkalı alkenler) genel formülleri CnH2n–2’dir. İsimlendirilmelerinde alkenin isminin önüne siklo ön eki getirilir.

ALKİNLERİN ADLANDIRILMALARI Aynı sayıda C taşıyan alkanların sonundaki –an eki kaldırılarak yerine –in eki getirilir. Alkinlerde karbonlar numaralanırken üçlü bağın yakın olduğu uçtan itibaren numaralamaya başlanır. C2H2 Etin (Asetilen) C3H4 Propin C4H6 Bütin

C5H8 Pentin C6H10 Heksin C7H12 Heptin C8H14 Oktin C9H16 Nonin C10H18 Dekin

HEM İKİLİ VE HEM DE ÜÇLÜ BAĞ İÇEREN BİLEŞİKLERDE ADLANDIRMA Hem ikili hem de üçlü bağ içeren en karbon uzun zinciri seçilir. Hangi bağ uca yakınsa o taraftan numaralamaya başlanır. Bileşik her iki yönden de aynı numara ikili ve üçlü bağ içeriyorsa öncelik ikili bağındır.

ALKOLLERİN ADLANDIRILMALARI Aynı sayıda C taşıyan alkanların adının sonuna –ol eki getirilir ya da alkilin sonuna "alkol" sözcüğü getirilir. CH3OH Metanol ya da metil alkol C2H5OH Etanol (Etil alkol) C3H7OH Propanol (Propil alkol) C4H9OH Bütanol (Bütil alkol) C5H11OH Pentanol (Pentil alkol)

IUPAC sistemine göre – OH grubu içeren en uzun karbon zinciri seçilir ve zincir – OH grubunun yakın olduğu uçtan başlayarak numaralandırılır.

ETERLERİN ADLANDIRILMALARI ÖZEL ADLANDIRMA: Alkil grupları okunduktan sonra eter kelimesi getirilir (“Dialkil eter” veya “alkil alkil eter”). SİSTEMATİK ADLANDIRMA: “Alkoksi alkan” kalıbına göre adlandırılır.

ALDEHİTLERİN ADLANDIRILMALARI Aynı C sayılı alkanların sistematik adının sonuna –al eki getirilerek adlandırılırlar. Ya da kendilerinden türeyen aynı C sayılı organik asitlerin özel adlarının sonundaki ik asit sözcüğü yerine aldehit kelimesi getirilerek okunur.

KETONLARIN ADLANDIRILMALARI Aynı sayıda karbon taşıyan alkanların sistematik adının sonuna –on eki getirilir (sistematik adlandırma). Ya da alkil grupları okunduktan sonra sonuna keton kelimesi getirilir (özel adlandırma).

KARBOKSİLLİ ASİTLERİN ADLANDIRILMALARI SİSTEMATİK ADLANDIRMA (IUPAC SİSTEMİNE GÖRE ADLANDIRMA) Aynı sayıda karbon taşıyan alkanların adının sonuna "– oik asit" eki getirilir. IUPAC sistemine göre adlandırmada karbon zincirine herhangi bir grup bağlanmışsa – COOH grubundaki karbon birinci karbon olarak alınır, karbonlar numaralanarak bağlı gruplar belirtilir.

ÖZEL ADLANDIRMA – COOH grubundan sonraki karbonlara sırasıyla alfa, beta, gama karbonları denir. Bağlı gruplar hangi karbonda ise belirtilerek okunur. Bu adlandırmada asidin özel ismi söylenmelidir.

Bazı asitlerin özel adları vardır. PİYASA ADI Bazı asitlerin özel adları vardır.

ESTERLERİN ADLANDIRILMALARI 1) Asit adı, alkolden gelen alkil adı ve “esteri” son sözcüğü okunarak adlandırılırlar (Asetik asidin metil esteri). Bu tür adlandırmaya tanımlama da denebilir. 2) Alkolden gelen alkil kökünden sonra türediği asidin özel adının kökü okunur, son olarak da –at eki eklenir (Metil asetat).

KARBONHİDRATLARIN ADLANDIRILMALARI Aldehit grubu taşıyanlara aldoz, keton grubu taşıyanlara da ketoz adı verilir. Başa aldo veya keto ön eki araya karbon sayısının Latincesi, sonlarına –oz eki getirilerek okunurlar. İki karbonlu olana bioz, üç karbonlu olana trioz, dört karbonlu olana tetroz, beş karbonlu olana pentoz, altı karbonlu olana heksoz denir.

Karbonhidratların en önemlisi aldo heksoz olan glikoz ile keto heksoz olan früktozdur. Aynı sayıda karbon içeren aldozlar ve ketozlar birbirinin izomeridir.

AMİNLERİN ADLANDIRILMASI Aminler isimlendirilirken alkil gruplarından sonra amin kelimesi getirilir.

AMİTLERİN ADLANDIRILMASI Primer amitler karboksilli asitler gibi isimlendirilir. Karboksilli asidin özel adının sonundaki –ik asit eki yerine –amit kelimesi getirilir (formamit, asetamit). Sekonder ve tersiyer amitler primer amit gibi isimlendirilir. Azota bağlı gruplar N– yazılıp belirtilir (N–metilformamit, N–metilasetamit, N,N–dimetilpropiyonamit vb.).

AMİNOASİTLERİN ADLANDIRILMALARI Karboksilden sonraki karbonlar sırasıyla alfa, beta, gama karbonu olarak adlandırılır ve amino (–NH2) grubunun yeri alfa, beta, gama olarak belirtilir. Son olarak asidin özel adı söylenir. Doğal aminoasitlerin kendilerine has özel adları da vardır (serin, triptofan, valin vb.).

5. KONU: ORGANİK BİLEŞİKLERDE İZOMERLİK

İZOMERİ Kapalı formülleri aynı açık formülleri farklı maddeler birbirinin izomeridir. İzomerlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirinden farklıdır. Örneğin; C5H12 (pentan) bileşiğinin üç izomeri vardır.

PENTANIN İZOMERLERİ n–pentan (normal pentan) 2–metilbütan (izopentan) 2,2–dimetilpropan (neopentan) ALKİL GRUPLARININ İZOMERLERİ Alkil gruplarının da izomerisi vardır. Örneğin; propil alkilinin iki izomeri vardır. izopropil n–propil

SİKLOALKANLAR İLE ALKENLER İZOMERDİR Karbon zinciri halka şeklinde olan alkanlar sikloalkanlardır. Bu hidrokarbonların kapalı formülleri alkenlerin formüllerine benzer fakat kimyasal özellikleri doymuş hidrokarbonlarınkine benzer.

Sikloalkanların isimlendirilmesinde düz zincirli alkanların isimlendirilmesindeki kurallar geçerlidir, farklı olarak alkanın halkalı yapıda bulunduğunu ifade etmek için siklo ön eki kullanılır.

ALKENLERDE İZOMERİ Alkenlerde yapı ve geometrik olmak üzere 2 tür izomeri vardır. Yapı izomeri çift bağın yerinin farklı olmasından kaynaklanan izomeridir. Örneğin: 1–penten, 2–penten.

Geometrik izomeri çift bağlı karbon atomuna bağlı atom veya atom gruplarının konumlarından kaynaklanan izomeridir. Bir alken molekülünde geometrik izomeri olabilmesi için çift bağlı karbon atomlarına bağlı olan atom veya atom gruplarının birbirinden farklı olması gerekir. Çift bağla bağlanmış karbonlarda belirlenen gruplar aynı taraftaysa cis farklı taraftaysa trans olarak isimlendirilir.

ALKOLLER İLE ETERLER İZOMERDİR Mono alkoller aynı sayıda karbon içeren eterlerle izomerdirler.

KETONLAR İLE ALDEHİTLER İZOMERDİR Aynı sayıda karbon taşıyan ketonlar aldehitlerle izomerdir. En küçük keton 3 karbonlu olduğundan metanal ve etanal izomeri olan keton yoktur.

KARBOKSİLİK ASİTLER İLE ESTERLER BİRBİRİNİN İZOMERİDİR Aynı sayıda karbon içeren karboksilli asitler ve esterler birbirinin izomeridir. En küçük ester iki karbonlu olduğundan formik asidin izomeri olan bir ester yoktur.

OPTİKÇE AKTİFLİK VE OPTİK İZOMERİ Yapısında asimetrik karbon atomu taşıyan organik bileşikler, polarize ışığı çevirme özelliği gösterir. Bu maddelere optikçe aktif madde, bu izomeri çeşidine de optik izomeri denir. Üst üste çakışmazlık dışında optik izomerlerin yapı ve özellikleri aynıdır. Örneğin, saf optik izomerlerin erime ve kaynama noktaları aynıdır.

ASİMETRİK KARBON ATOMU Karbon atomunun 4 bağında da farklı gruplar varsa bu karbon asimetriktir ve polarize ışığa etki eder. Asimetrik karbon atomu, sağ üst köşede bir yıldız işaretiyle gösterilir.

POLARİZE IŞIK Polarize ışık, tek düzlemde titreşen ışıktır. Asimetrik karbon atomu içeren moleküller kiral (asimetrik) moleküller olarak adlandırılır. Kiral bir molekül ve ayna görüntüsüne, ikisine beraber enantiyomeri denir. Polarize ışığı sağa çevirenlere sağ (+) ya da D (dekstro), sola çevirenlere de sol (–) ya da L (levo) denir.

RASEMİK KARIŞIM Optikçe aktif bir bileşiğin D ve L şeklini eşit miktarda bulunduran karışımlar polarize ışığa etki etmezler. Bu karışıma rasemik karışım denir. Optikçe aktif bir bileşiğin D ve L şekilleri birbirinin ayna görüntüsü gibidir. Ya da sağ elle sol el gibidir. Birbirleri üzerine çakışmazlar.

SOSYAL ALANDA KULLANILAN KİMYA KELİME VE DEYİMLERİ Polar görüş ve polarize bakış: Çevresinde olup itenleri iyi algılamama, değerlendirmeme, sabit fikirli olma hâlidir. Atgözlülükten farkı; atgözlülüğün gayriiradi, polar görüşün ise iradi olmasıdır.

KARBONHİDRATLARDA İZOMERİ Aynı sayıda karbon içeren aldozlar ve ketozlar birbirinin izomeridir. Karbonhidratlardan aldehit grubu taşıyanlara aldoz, keton grubu taşıyanlara da ketoz adı verilir.

BENZEN HALKASINDA İZOMERİ Benzen halkasına iki grup bağlanırsa üç değişik izomer oluşur. Bağlanan iki grup en yakın konumdaysa (ardışık karbonlara bağlı ise) orto, iki grup arasında bir karbonluk ara varsa meta, iki grup arasında iki karbonluk fark varsa para izomerleri olarak adlandırılır.