5. kimyasal bağlar

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
NaCl’de, Na bir elektron
vererek Na+ katyonunu
oluşturur
ve
bu
elektron Cl tarafından
alınır ve Cl- anyonunu
oluşturur. Böylelikle iki
zıt yüklü iyon arasındaki
elektrostatik
çekim
nedeniyle iyonik bir bağ
oluşur.
11
12
13
Amerikalı bilim adamı, G.N.LEWİS tarafından bulunan ve onun adı
verilen Lewis sembolü, her elektron bir nokta ile belirtildiğinden
elektron nokta sembolleri olarak da bilinir.
Bir elementin Lewis sembolü, elementin simgesi etrafında değerlik
elektronu kadar nokta koyarak veya çoğunlukta bir çift elektron yerine
bir çizgi çizerek ve tek elektron yerine bir nokta koyarak yazılır.
14
15
16
17
Lewis yapısı
18
19
20
21
22
Hidrojen ile birlikte, 4A, 5A, 6A ve 7A grubu elementleri kovalent bağlı
bileşikleri oluştururlar.
Grubu
C
IV. grup
Örnek
Bileşik
H
H
C
N
V. grup
H
H
Özellikleri
metan(CH4)
renksiz gaz
e.n. -183 oC
k.n. -161 oC
H
N
O
VI. grup
H
H
amonyak(NH3)
renksiz gaz
e.n. - 78 oC
k.n. - 33 oC
H
O
F
VII. grup
H
H
F
su(H2O)
hidrojen
florür(HF)
renksiz sıvı
e.n. 0 oC
k.n. 100 oC
renksiz sıvı
e.n. -83,1 oC
k.n. 19,5 oC
23
24
25
26
27
28
29
Örnek: N2 için Lewis yapısını çiziniz.
N2' da toplam elektron sayısı 2x5=10' dur. N-N bağından sonra
geriye 8 elektron yani 4 elektron çifti kalır. NN üçlü bağı ve her N
üzerinde 1 elektron çifti ile oktet kuralı sağlanır. Her N üzerinde 2
elektron çifti ve N-N bağı ile Oktet kuralı sağlanamaz.
30
31
H+δ → Cl-δ
32
H+δ → F-δ
33
34
H+δ → O-δ
35
metaller
36
Polar, polar olmayan ve iyonik bileşiklerde bağ elektronlarının durumu
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
gaz halde
(London Kuvvetleri)
51
52
53
54
55
izobütan
Bütan
(London Kuvvetleri)
56
57
58
59
60
ÖZET
Metalin iyonlaşma enerjisi ne kadar küçükse, yani ne kadar düşük bir
enerji ile elektron verebiliyorsa, o kadar kolay iyonik bileşik
oluşturabilme yeteneği vardır. Periyodik tabloda soldan sağa gidildikçe
katyonun üzerindeki pozitif yük artacağı için elektronun atomdan
ayrılması güçleşir ve iyonlaşma enerjisi de büyür: Na+, Mg2+ , Al3+,...
sırasında sodyumun tüm bileşikleri iyonikken, magnezyum ve
alüminyum kovalent bağlı bileşikler oluşturabilir.
Ametalin elektron ilgisi ne kadar büyük olursa, iyonik bileşiğin oluşumu
da o derece daha kesin olur. Yine periyodik tabloda soldan sağa doğru
gidildikçe anyon üzerindeki negatif yük sayısı azalır ve elektron ilgisi
artarak iyonik bileşik oluşturmaya eğilimlenir. C4-, N3-, O2-, F- sırasına
göre flor en yüksek iyonik bileşik yapma yeteneğine sahiptir.
Bileşik yapan iki ayrı cins atomun elektronegatiflik değerleri birbirinden
çıkarılır. Eğer bu fark 1.7’den büyükse bağ iyonik bağdır. Atomlar
arasındaki elektronegativite farkı 1.7 ile 0.5 arasında ise bağ polar
kovalent bağ, fark 0.5’den küçük ise bağ apolar kovalent bağ olarak
nitelendirilir. NaF bileşiğinde, Na atomunun elektronegativitesi 0.9,
Florun ise 4.0’dür. Elektronegativite farkı 4.0 - 0.9 = 3.1 Bunun
61
neticesinde NaF bileşiğindeki bağ iyonik bağdır.
62
63
64
65
66
67
68
69
70
Orbital yapısı
71
Kovalent bağlar, orbitallerin örtüşmesi sonucunda gerçekleşirler.
Orbitallerin de örtüşebilmesi için, örtüşmeye katılan orbitallerin
birer elektron içermesi gerekmektedir. Her atom çiftleşmemiş
elektron sayısı kadar bağ yapabilir. İki veya daha fazla atom bağ
yapmak için orbitallerini, birbirleri ile hibritleşmeye uygun simetriye
getirirler. Böylelikle oluşan yeni orbitallere hibrit orbitalleri denir.
Hibritleşmenin gerçekleşebilmesi için orbitallerin enerjilerinin de
birbirine yakın olmaları gerekir.
72
s
p p p
4sp3 hibrit orbitali
73
4sp3
3sp2
2sp
74
75
H atomunun elektronegatifliği Li atomundan fazla
elektronlar H atomu tarafından daha çok çekilir ve Li
yüklenirken, H kısmi negatif yükle yüklenir. Böylelikle
oluşur. Dipol momenti olan moleküller polardır.
olduğu için ortak
kısmi pozitif yükle
bir dipol moment
Li+δ → H-δ
Bazı atomlar arasındaki elektronegatiflik sırası:
F>O>N>Cl>Br>C>I>H
76
77
78
79
80
81
82
+ +
+
83
84
+
85
86
87
Bir karbon atomu 4 tane tekli bağ yapıyorsa, bağ yapan
orbitallerinin hepsi de sp3 melezleşmesine uğramıştır.
1
+
s
4
3
p
sp3
%25 s, %75 p karakterli
88
+
Bağa
katılmayan
elektron
çifti
89
90
N üzerindeki bağa katılmayan ortaklanmamış elektronlarda  bağı
gibi sayılacağından, NH3 molekülü sp3 hibritleşmesi yapacaktır.
Ortaklanmamış elektron çifti çekirdeğe daha yakındır. Bu yüzden s
karakteri artar dolayısıyla bağ açısı artar. Bağ elektronları birbirini
iter. Ortaklanmamış elektron çiftinin itme kuvveti, bağ
elektronlarınkinden daha fazladır. Ortaklanmamış elektronların
itme kuvveti fazla olduğu için beklenen 109.5° açıdan sapma
gösterir.
91
Koordine Kovalent Bağlar:
Bağ yapmak için elektronlar tek atom tarafından veriliyorsa, bu tür
kovalent bağlara koordine kovalent bağ denir. N (azot) atomu
üç bağ yapabilir. N atomu üzerinde bulunan ortaklanmamış
elektron çifti hidrojenle dördüncü bağ yapımında kullanılır. Böylece
bu bağın oluşumunda elektronlar azot tarafından sağlanmış olur
(NH4+ gibi).
92
+
Bağa
katılmayan
2 elektron
çifti
93
94
+
H+δ → F-δ
95
96
97
98
99
Polar kovalent bağ
 bağı
 bağı
100
100
101
çubuk modeli
top-çubuk modeli
uzay-dolgu modeli
102
 bağı
Örnek (bağ sayısı)
Hibrit Şekli
Geometrisi
Bağ açısı(°)
NY2
sp
doğrusal
180
NY3
sp2
üçgen düzlem
120
NY4
sp3
düzgün dörtyüzlü (tetra hedral)
109.5
NY5
sp3d
üçgen piramit (üçgen çiftpiramit)
120-90
NY6
sp3d2
sekiz yüzlü (okta hedral)
90
103
 bağı, p orbitallerinin dikey olarak örtüşmesi ile oluşur.
104
 bağı
 bağı
105
dsp3 Hibritleşmesi:
PCl5 örneği verilerek dsp3 hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların
elektron dizilimleri yazılır.
2
2
6
2
3
5P: 1s 2s 2p 3s 3p
2 2s22p63s23p5
Cl:
1s
17
P’nin 5 tane bağ yapabilmesi için 5 tane yarı dolu orbitalinin olması
gerekiyor. Bu nedenle 3s2’deki 2 elektronundan biri bir sonraki kabuğa
uyarılır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 5 tane yarı dolu orbital oluşur.
Cl atomunun da çiftleşmemiş elektronları bu orbitallere yerleşerek sp3d
hibritleşmesini gerçekleştirirler. PCl5 üçgen çift piramit geometrisindeki
hibritleşmeyi gerçekleştirir.
106
d2sp3 Hibritleşmesi:
SF6 örneği verilerek d2sp3 hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların
elektron dizilimleri yazılır.
2
2
6
2
4
16S: 1s 2s 2p 3s 3p
9F:
1s22s2 2p5
S’ nin 6 tane bağ yapabilmesi için 6 tane yarı dolu orbitalinin
olması gerekiyor . Bu nedenle 3s2’deki 2 elektronundan biri bir
sonraki kabuğa uyarılır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 6 tane
yarı dolu orbital oluşturur.
F atomunun da çiftleşmemiş elektronları bu orbitallere yerleşerek, sp3d2
hibritleşmesini gerçekleştirirler. SF6 oktahedral geometrisindeki sp3d2
hibritleşmesini gerçekleştirir.
107