Ünite V Ders_2 Lewis Nokta Yapısı ile Kimyasal Bağlar

LEWİS NOKTA YAPISI İLE KİMYASAL BAĞLAR

Arkadaşlar Lewis nokta yapısının mantığı şudur:

• Lewis farketmiştir ki, bir atomun bütün kimyasal özellikleri, son yörüngesindeki elektronlara bağlıdır. (Biliyorsunuz, son yörüngedeki elektronlara değerlik elektronları da denir.) O zaman biz atomun diğer taraflarıyla boş yere uğraşmayalım, değerlik elektron sayılarını verelim, kimya bilene bu yeter diye düşünmüştür.
• Bunu farkettikten sonra da, atomun sembolünün etrafına değerlik elektronlarının sayısı kadar nokta koymuştur. İşte etrafında noktalar olan bu sembollere Lewis nokta yapısı denir.
• Hatırlayınız, bir atomun son yörüngesinde en fazla 8 elektron bulunabiliyordu. Demek ki bir atomun Lewis nokta yapısında da en fazla 8 nokta olur.

Peki bu noktaları nasıl koymamız gerekiyor?

• Şimdi, atomların sembollerinin dört tane kenarı olduğunu hayal edeceğiz ve sembolün her kenarına önce birer nokta koymadan diğer kenarlara ikinci noktayı koymayacağız.
• Yani, ilk dört noktayı kenarlara birer birer yerleştirecez, beşinci nokta ile birlikte kenarlara ikinci noktalarını koymaya devam edeceğiz.
• Yani bir kenar boş boş dururken, diğer kenarlara iki nokta sıkıştırmayacağız.
• Peki kaç tane nokta koyacağımızı nasıl bilecez? Tabi ki atomun son yörüngesinde kaç elektron varsa tam olarak o kadar nokta koyacaz.
• Arkadşlar hangi kenardan başladığınız hiç önemli değildir, yani sıra tamamen size bağlıdır. Yeterki her kenara birer nokta koymadan ikinci noktaları koymayın.
• Son olarak, aynı kenara koyduğunuz iki noktayı bir tane kısa çizgi olarak da gösterme hakkımız vardır, istediğimiz zaman bu hakkımızı kullanabiliriz. Bir çizgi iki elektron demektir.

Biliyorsunuz bir atomun değerlik elektron sayısı kaç ise grup numarası da odur. Mesela 5A grubundaki bir atomun son yörüngesinde 5 elektron vardır.

Aşağıda, tablodaki yerleri ile birlikte atomların lewis yapıları verilmiştir:

1A'dan 8A'ya Kadar Atomların Lewis Nokta Yapıları

Mesela, karbon atomu 4A grubunda olduğu için değerlik elektron sayısı 4'tür. Bu yüzden Lewis yapısında 4 nokta olacaktır. Önce her kenara bir nokta koymak zorunda olduğumuzdan, her kenarda bir nokta olacak demektir:

Değerlik Elektron  Sayısı 4 Olan Karbon Atomunun Lewis Gösterimi

Aynı kenardaki iki noktayı bir çizgi olarak gösterme hakkımızı kullanırsak da bazı atomların Lewis yapıları şöyle olur:

Flor 7A, Azot 5A, Oksijen 6A ve Argon da 8A Grubundadır

• Bir atomun Lewis nokta yapısını bildiğimizde de o atomum kimyasını hemen hemen anlamış oluyoruz. Nasıl mı?

Mesela, temel haldeki bir atomun Lewis nokta yapısında 7 tane nokta varsa:

• o zaman o atomun değerlik elektron sayısı 7 demektir;
• o zaman o atom 7A grubunda bulunan bir atomdur;
• o zaman o atom bileşiklerinde -1 ile +7 arasında yükler alabilir;
• o zaman o atom bir halojendir, o zaman o atom bir ametaldir;
• o zaman o atomun elementi, tabiatta iki atomlu moleküller halinde bulunur;
• o zaman o atom metallerle iyonik, ametallerle kovalent bağ yapar... (Bakınız, sadece Lewis yapısına bakarak ne kadar çok kimya yaptık...) 

İyonik Bağlı Bileşiklerin Lewis Nokta Yapıları

NaCl İyonik Bileşiğinin Lewis Nokta Yapısı ile Oluşum Tepkimesi

• İyonik bağlı bileşiklerde, adı üzerinde iyonlar vardır. Bu iyonlar en az iki tanedir ve mutlaka zıt yüklüdür.
• İyonik bağlı bir bileşiğin Lewis yapısını yazarken, yapmamız gereken şey bu iyonların ayrı ayrı Lewis yapılarını göstermektir.
• Pozitif yüklü bir iyon yani katyon, yükü kadar elektron vermiş demektir.
• O zaman bir katyonun Lewis yapısı, temel halinin Lewis yapısından yükü kadar noktayı silmekle elde edilir. 

Mesela, nötür bir atomun Lewis yapısından bir nokta silersek +1 yüklü halini yazmış oluruz, iki nokta silersek +2 yüklü halini yazmış oluruz.

• Negatif yüklü bir iyon yani anyon, yükü kadar elektron almış demektir.
• O zaman bir anyonun Lewis yapısı, temel halinin Lewis yapısından yükü kadar noktayı eklemekle elde edilir.

Mesela, nötür bir atomun Lewis yapısına bir nokta eklersek -1 yüklü halini yazmış oluruz, iki nokta eklersek -2 yüklü halini yazmış oluruz.

Örneğin, NaCl bileşiği Na⁺¹ ve Cl^-1 iyonlarından oluşmuştur. Bu iyonik bileşiğin Lewis yapısı da şöyle olacaktır:

NaCl İyonik Bileşiğinin Lewis Nokta Yapısı ile Oluşum Tepkimesi

• İyonik bileşiklerde, aynı iyonlardan birden fazla sayıda olabilir. Örneğin MgCl₂ bileşiğinde iki tane Cl^- iyonu vardır.
• Aynı iyonların Lewis yapıları, üşenmeden teker teker yazılır ya da bir kere yazılıp önüne kaç tane olduğu belirtilir.
• Bazen, iyonik bileşiklerin Lewis gösterimlerinde, iyonlar için köşeli parantezler kullanılabilir ama bunlar şart değildir.
• İyonların Lewis yapılarını yazarken, yüklerini de sağ üst köşede belirtmek doğru bir alışkanlık olacaktır.

Aşağıda KBr ve MgCl₂ iyonik bileşiklernin Lewis yapıları verilmiştr:

KBr ve MgCl₂ İyonik Bileşiklerinin Lewis Nokta Yapısı ile Oluşum Tepkimeleri

Aşağıda da bazı iyonik bileşik örnekleri verilmiştir:

Bazı İyonik Bileşiklerin Lewis Nokta Gösterimleri

Kovalent Bağlı Bileşiklerin Lewis Nokta Yapıları

• Kovalent bileşiklerin Lewis gösterimi iyonik bileşiklerden farklıdır.
• Bir kere kovalent bileşikleri kuran atomlar arasında elektron alış-verişi olmadığı için, iyonlar yoktur. Bu yüzden artı ve eksi yükler ile hiç işimiz olmayacak.
• Kovalent bileşiklerin molekülleri olur. Bu moleküllerin Lewis yapılarında ortaklaşa kullanılan ve kullanılmayan değerlik elektronlarını görürüz.

Aşağıda CH₄ ve SiF₄ meloküllerinin Lewis yapıları verilmiştir:

CH₄ Molekülünün Lewis Nokta Yapısı

SiF₄ Molekülünün Lewis Nokta Yapısı

Kovalent bir bileşiğin (molekülün) Lewis nokta yapısını yazarken nelere dikkat etmeliyiz?

• Arkadaşlar önce ametalleri tanımalıyız. Çünkü kovalent bağlı bileşikler ametaller arasında kurulan bileşiklerdir.
• Siz kovalent bağlı bileşik dediğimize bakmayın, aslına o bileşiklerin moleküllerinin Lewis nokta yapısını kastediyoruz.
• Biliyorsunuz ki her kovalent bağ bir molekül meyadana getirir.

• Atomun, Lewis nokta yapısına baktığımızda, bir kenarında sadece bir tane elektronu varsa o elektron yalnız kalmıştır ve eşleşmek için bağ yapmaya hazırdır. (Yalnız noktalar kovalent yapar.)
• Aynı kenarda iki tane nokta varsa, atom o elektronlar ile bağ kurmayacak demektir. Çünkü onlar zaten kendi aralarında bir çift oluşturmuş ve yalnızlıktan kurtulmuştur.

Karbon Atomunun Lewis Nokta Yapısı

Mesela yukarıda gördüğümüz yapı karbon atomunun Lewis nokta yapısıdır. Görüyoruz ki karbon atomunun Lewis yapısındaki 4 elektronu da yalnızdır. Bu yüzden karbonun 4 tane kovalent bağa ihtiyacı vardır.

Flor 7A, Azot 5A, Oksijen 6A ve Argon da 8A Grubundadır

Mesela; yukarıda Lewis yapılarını gördüğümüz:

• Flor (F) atomunda 1 tane yalnız nokta var, 1 tane kovalent bağ yapar.
• Azot (N) atomunda 3 tane yalnız nokta var, 3 tane kovalent bağ yapar.
• Oksijen (O) atomunda 2 tane yalnız nokta var, 2 tane kovalent bağ yapar.
• Argon (Ar) atomunda hiç yalnız nokta olmadığı için Argon bağ kurmaz.

• Molekülün Lewis yapısını yazmak için, atomların Lewis yapılarındaki yalnız noktaları karşılıklı eşleştireceğiz yani yanyana koyacağız. Bu işi de kimsede yalnız nokta kalmayacak şekilde yapacağız.
• İki atomun, birer elektronu ortaklaşa kullanılınca 1 tane kovalent bağ oluşur. Yani her kovalent bağ, ortaklaşa kullanılan iki elektron demektir.

Mesela; C atomunda 4 tane yalnız nokta vardır, H atomunda ise 1 tane vardır. Bu yüzden 1 tane karbona 4 tane H bağlarsak, karbonun da hidrojenin de yalnız elektronu kalmamış olur.

CH₄ Molekülünün Lewis Nokta Yapısı (Aradaki ikişer elektronu bir çizgi olarak da gösterebiliriz.)

Aşağıdaki incelemeniz için baz moleküllerin Lewis yapıları verilmiştir:

CO2 molekülünün Lewis Nokta Yapısı

CO2 molekülünün Lewis Nokta Yapısı

H2O molekülünün Lewis Nokta Yapısı

H₂O molekülünün Lewis yapısına dikkat edersek:

• Molekülde iki tane kovalent bağ vardır, yani kovalent bağa katılan 2 çift elektron vardır. Bu da kovalent bağa katılan 4 tane elektron var demektir.
• Oksijene dikkat edersek, dört tane elektronunun bağ katılmadığını (ortaklanmadığını) görürüz. Yani su molekülünde, yine 4 tane veya 2 çift ortaklanmamış elektron vardır.

sonraki ders için tıklayınız

Ünite V Ders_1 Kimyasal Bağlar

KİMYASAL BAĞLAR

Kimyasal bağlardan daha önce, kimyasal bağ kavramının tarihsel gelişimi başlığında bahsetmiştik. Tekrar incelemeniz faydalı olacaktır.

• Kimyasal bağlar atomları bağlar ve bileşiklerin oluşmasını sağlar.
• Kimyasal bağlar atomlardaki artı ve eksi yüklerin birbirini çekmesi sonucu oluşur. Fiziksel bağlar da (moleküller arası etkileşimler) aynı sebeple oluşur.
• Kimyasal bağlarda çekim gücü daha küvvetlidir, fiziksel bağlarda daha zayıftır. (Fiziksel bağlar, başka bir ünitenin konusudur. Bu yüzden şimdilik, fiziksel bağları es geçiyoruz.)

Arkadaşlar iki çeşit kimyasal bağ vardır ve bu bağlar şunlardır:

1. İyonik bağ
2. Kovalent bağ

Arkadaşlar, her iki kimyasal bağ da metal ve ametal atomlarının elektorn düzenlerini soygaz atomlarınınkine benzetme çabaları sonucu oluşur. İki atom bu amaçla ya iyonik bağ ya da kovalent bağ kurar.

Soygazların elektron düzenlerinde özel olan şey son yörüngeleridir. Atlı tane soygazdan He'un elektron düzeni diğerlerinden farklıdır. Çünkü He soygazının çok az elektronu vardır, sadece 2 elektrona sahiptir. Bu yüzden He dubletini tamamlamış ve kararlı bir soygazdır. Elektron dağılımı da şöyledir:

Helyum Soygazının 2 Elektronu 1 Tane Yörüngesi Vardır

Arkadaşlar metal ya da ametal atomlarının da bi şekilde elektron sayıları 2 olursa, bu atomlar dubletini tamamlamış olur.

Diğer soygazların, değerlik tabakalarında (son yörüngelerinde) ise 8 elektron bulunur. Bu yüzden diğer soygazlar oktetlerini tamamlamıştır. Metal ya da ametal atomlarının da bir şekilde değerlik elektron sayısı 8 olursa, bu atomlar da oktetini tamamlamış olur.

• Metal atomları oktet ya da dublet tamamlamak için elektron verirler.

• Ametal atomları ise oktet ya da dublet tamamlamak için elektron alır ya da ortaklaşırlar.

İyonik Bağ

• İyonik bağ; bir metal atomu ile bir ametal atomu arasında kurulur.
• İyonik bağda, metal ve ametal atomları elektron alış-verişi yaplar. Bu sayede dublet ya da oktetlerini tamamlayıp kararlı olurlar.
• Metal atomlarının son yörüngelerinde 1, 2 veya 3 tane elektron vardır. (Hidrojen burada bir istisnadır. Sadece 1 tane elektronu olmasına rağmen bir amtaldir.)
• Ametal atomlarının son yörüngelerinde 5, 6 veya 7 tane elektron vardır. (Soygazları dikkate almazsak tabi ki de)
• Metaller, iyonik bağ yapmak için son yörüngelerindeki elektronların genellikle hepsin vererek oktet ya da dublet tamamlarlar.
• Ametaller ise, iyonik bağ yapmak için metallerin verdiği elektronları alarak oktetlerini tamamlar. (Sadece hidrojen ametali, elektron alıp dublet tamamlar)
• Arkadaşlar; iyonik bağ kurulmadan önce, metal atomu da ametal atomu da nötürdür. Yani elektron sayıları, proton sayılarına eşittir.
• İyonik bağ kurmak için metal atomu, elektron verdiğinden, + yüklenir ve katyon olur.
• İyonik bağ kurmak için ametal atomu da elektron aldığından, - yüklenir ve anyon olur.
• Biri artı diğeri eksi ise birbirlerini çekmeleri de tabi ki kaçınılmazdır. İşte bu iki zıt yüklü iyon arasındaki çekim kuvvetine iyonik bağ denir. 

Haydi, sodyum (Na) metali ile klor (Cl) ametalinin aralarında kurdukları iyonik bağı yakından izleyelim:

İyonik Bağlı Bileşiklerin Özellikleri:

• İyonik bağ, bütün bağların en kuvvetlisidir. Bu yüzden iyonik bileşikler tabiatta hep katıdır, erime ve kaynama noktaları genellikle çok yüksektir.
• İyonik bağ, kristal yapıları oluşturur. Bu yüzden iyonik bağlı bileşikler, kristallerden oluşur, moleküllerden değil. Arkadaşlar kristal yapı demek, iyonik bileşikteki metal katyonu (+ iyon) ile ametal anyonunun (- iyon) sırayla dizilimesi demektir:

Aşağıda yemek tuzu bileşiğinin (NaCl), kristal yapısı verilmiştir:

Yemek Tuzunun Kristal Yapısı

• İyonik bileşikler, suda iyonlarına ayrışarak çözünürler. Bu yüzden, iyonal çözeltiler oluştururlar. Yani çözeltileri elektrik akımını iletir.
• İyonik bileşikler, kırılgandır, ufalanırlar ve toz haline gelirler. Tel veya levha olamazlar.
• Katı halde iken elektriği iletmezler ama sıvı halde iken ya da sulu çözelti iken elektrik akımını iletirler. 

Mesela; NaCl iyonik bir bileşiktir:

• NaCl(k) : Katı tuz demektir ve elektriği iletmez.
• NaCl(s) : Sıvı tuz demektir ve elektriği iletir.
• NaCl(suda) : Suda çözünmüş tuz demektir ve elektriği iletir.
• NaCl(g) : Gaz halinde tuz demektir ve elektriği iletmez.

Aşağıda, asit, baz, tuz ve şeker çözeltileri ile saf suyun elektrik iletkenliğin deneyi verilmiştir. Keyifli seyirler:

Kovalent Bağ

• Kovalent bağ, aynı ya da farklı iki ametal atomunun aralarında kurduğu kimyasal bağdır.
• Metallerin kovalent bağ yetenekleri yoktur.
• Kovalent bağ kurmak için ametal atomları, değerlik elektronlarıdan birer tanesini karşısındaki atom ile ortaklaşa kullanır. Yani ortaya konulmuş iki elektron bir kovalent bağ oluşması demektir.
• Ortaya konulan elektronlar her iki atomun protonları tarafından da çekilir ve atomlar birbirine bağlanmış olur.
• Bir ametal, oktet ya da dublet tamamlamak için kaç elektron lazımsa o kadar elektronunu ortaklaşa kullanılır.
• Elektronlarını ortaklaşa kullanmak demek, genellikle atomların son yörüngelerini kesiştirip, bu kesişim bölgesine birer, ikişe ya da üçer elektron koymaları demektir.
• İki atom birer elektronlarını ortaklaşa kullanırsa 1 kovalent bağ, ikişer elektronlarını ortaklaşa kullanırsa 2 kovalent bağ, üçer elektronlarını ortaklaşa kullanırsa 3 kovalent bağ kurmuş olurlar.

Mesela; oksijen atomuna bakalım:

Görüldüğü gibi değerlik tabakasında 6 elektron var. 8'e tamamlamak için iki tane daha lazım... Bu yüzden oksijen iki elektronunu ortaya atar ve iki tane kovalent bağ yapar.

Hidrojen ise bir kovalent bağ yaptığında dubletini tamalamış olur.

Oksijen atomu iki tane hidrojen atomu da bir tane kovalent bağa ihtiyaç duyduğundan, bu iki ametalin oluşturacağı molekülün formülü H2O olacaktır. Biz bu moleküle su diyoruz :)

Şimdi, hidrojen ve oksjienin oktet ve dubletlerini, kovalent bağ sayesinde nasıl tamamlayıp su molekülünü oluşturduklarını görelim:

Karbon atomu (C), değerlik elektron sayısı 4 olan bir ametal atomudur. Oktet için 4 elektrona ihtiyacı olduğundan, 4 elektronunu ortaklaşa kullanır ve 4 kovalent bağ yapmış olur.

Hidrojen ise 1 elektronu olan ve dublet için 1 elektrona ihtiyaç duyan bir ametaldir. Bu yüzden 1 tane elektron ortaklaşır, yani 1 tane kovalent bağ yapar.

Karbon 4 tane bağ, hidrojen 1 tane bağ yaptığı için, bir karbona dört hidrojen gerekecektir. Bu yüzden bu iki ametalin oluşturacağı molekülün fürmülü CH4 olacaktır.

Şimidi CH₄ melekülündeki kovalent bağlara yakından bakalım:

Karbon ve Hidrojen Ametalleri Arasında Kovalent Bağlar ile Kurulan CH4 Molekülü

Aşağıda CO2 molekülünü görüyorsunuz:

Karbondioksit Molekülünün Kovalent Bağları

Yukarıda, karbondioksit molekülünün bağ yapısı vardır. Dikkat edersek, karbon 4 bağ ihtiyacının ikisini bir oksijenle, ikisini de diğer oksijenle karşılamıştır. Oksijenlere zaten iki bağ yetiyordu. 

Yukarıda görüldüğü gibi, iki atom arasında iki tane kovalent bağ da kururlabilir. Bunun için atomların ikiler elektronlarını ortaklaşması gerekir.

Azotun, değerlik elektron sayısı 5'tir. Oktet için 3 tane daha elektron gerekmektedir. Bu da azot ametalinin 3 kovalent bağ kuracağı anlamına gelir.

Aşağıda iki azot atomunun (N2 molekülünün) kovalent bağ yapısı verilmiştir:

İki Azot Atomu, Üçer Elektron Ortaklaşır ve 3 Tane Kovalent Bağ Kurmuş Olur

İki oksijen atomu da kendi aralarında oktet tamalayabilir ve bunun için iki kovalent bağ kurmaları yeterli olur. Aşağıda O2 molekülünün kovalent yapısı:

İki Oksijen Atomu İkişer Elektronunu Ortaklaşa Kullanıp İki Kovalent Bağ Kurar

Klor atomunun değerlik elektron sayısı 7'dir. Bunun anlamı da oktet için 1 elektrona ihtiyacının olmasıdır. Bu yüzden klor atomları 1 kovalent bağ kurmak ister. Aşağıda iki klor atomunun (Cl₂) kovalent bağ yapısı verilmiştir:

Klor Atomları 1 Tane Kovalent Bağ Kurarak Oktetlerini Tamamlarlar

Aşağıdaki animasyonda, H ametalinin dubletini tamamlamak için kardeşi ile yaptığı kovalent bağ gösterilmiştir. H₂ molekülü böyle oluşmaktadır:

Kovalent Bağlı Bileşiklerin Özellikleri:

• İki ya da daha fazla atom, aralarında kovalent bağ kurunca bir molekül oluşturmuş olurlar.
• Bu yüzden, kovalent bağlı bileşiklerin tanecikleri moleküllerdir. Bir başka ifadeyle, kovalent bileşikler moleküllerden oluşur.
• Tabiatta, katı, sıvı ya da gaz halinde kovalent bileşikler vardır.
• Bazıları iyonlarına ayrışarak (kuvvetli asitler mesela) bazıları da moleküler halde (şeker bileşiği mesela) çözünürler.

Kovalent Bağda Polarlık ve Apolarlık

• Arkadaşlar, kovalent bağ genellikle bir tire (-) işaretiyle gösterilir.
• Aynı iki ametal atomu arasındaki kovalent bağ apolardır.

Mesela;

H-H arasındaki kovalent bağ
Cl-Cl arasındaki kovalent bağ
O=O arasındaki kovalent bağların ikisi de
C≡C arasındaki kovalent bağların üçü de

aporlar kovalent bağdır. Çünkü kovalent bağları kuran atom çiftleri birbirinin aynısıdır.

• Farklı iki ametal atomu arasındaki kovalent bağ polardır.

Mesela;

H-Cl arasındaki kovalent bağ
C=O arasındaki kovalent bağların ikisi de
C≡N arasındaki kovalent bağların üçü de

porlar kovalent bağlıdır. Çünkü kovalent bağları kuran atom çiftleri birbirinden farklıdır.

• Arkadaşlar polar kelimesi kutuplu anlamında bir kelimedir.
• Bu yüzden polar kovalent bağların artı ve eksi kutupları vardır. Şöyle düşünün: Polar kovalent bağlar, iyonik bağları taklit etmeye çalışırlar. Ama bir iyonik bağda olduğu gibi net artı ve eksi yükler oluşturamazlar.
• Polar bir kovalent bağın bir ucunadaki atom kısmi negatif (δ^-), diğer ucundaki atom da kısmi pozitif (δ⁺) yüklüdür.
• Peki, kovalent bağın hangi tarafı kısmi negatif, hangi tarafı kısmi pozitif kutuptur? Bunun cevabı da basittir: Daha aktif olan ametalin olduğu uç kısmi negatif, diğer taraf da kısmi pozitif kutuptur.
• En aktif ametal flor (F) ametalidir. Periyodik tabloda flora daha yakın olan ametal de uzak olanlardan daha aktirftir.
• Aktif olan ametal demek elektronegativite kuvveti fazla olan ametal demektir.
• Elektronegativite kuvveti ise, bir atomum bağ elektronlarını kendine doğru çekme kuvvetidir.
• Tabi ki bağ elektronları, daha kuvvetli çeken ametale daha yakın olacaktır. Bu durum, o ametalde, tam değil de kısmen eksi yük oluşmasına sebep olacaklardır. Diğer ametal de elektronu kendisinden uzaklaştığı için kısmen pozitif yüklü olacaktır.

Sigma (σ) ve Pi (Π) Bağları

• Arkadaşlar iki ametal atomu arasında, bazen 1 tane, bazen iki tane, en fazla da 3 tane kovalent bağ kurulabilir.
• İşte, iki ametal arasında kurulan ilk kovalent bağ sigma bağıdır.
• İki ametal arasında kurulan ikinci ve üçüncü kovalent bağlar ise pi bağlarıdır.
• Kısaca, iki atom arasında önce bi tane sigma bağı kurulur. Varsa ikinci ve üçüncü kovalent bağların her biri pi bağıdır. 

Mesela;

H-H molekülünde hidrojen atomları arasında bir tane kovalent bağ vardır o da sigma bağıdır.

O=O melkülünde ise iki oksijen atomu arasında 2 tane kovalent bağ vardır. Bunlardan biri sigma diğeri pi bağıdır. Arkadaşlar, hangisinin sigma hangisinin pi bağı olduğu önemli değildir.

N≡N molekülünde ise iki azot atomu arasında 3 tane kovalent bağ kurulmuştur. Birincisi tabi ki de sigma, ikinci ve üçüncüsü de pi bağlarıdır.

Mesela;

H-C≡C-H molekülünde toplam 3 tane sigma bağı 2 tane pi bağı vardır. 

Kimya Basittir: Arkadaşlar genellikle moleküldeki atomların sayısından bir eksik sayda sigma bağı vardır. Mesela yukarıdaki örnekte verdiğimiz H-C≡C-H molekülünde 4 tane atom vardır, bu yüzden sigma bağı sayısı 3 tanedir.

• Pi bağları, sigma bağlarından daha zayıftır.
• Tek kovalent bağ ikili kovalent bağdan daha kolay, ikili kovalent bağ da üçlü kovalent bağdan daha kolay kopar. En sağlam bağ üçlü kovalent bağdır. Yani; C≡C en sağlam, C=C daha zayıf ve C-C en zayıf bağlı karbon çiftleridir.

Arkadaşlar, kimyasal bağları öğrenmiş olduk. Derslerimiz, Lewis Nokta Yapısı ile Kimyasal Bağlar başlığı ile devam edecektir. Bir sonraki derste görüşmek üzere hoşçakalın...

sonraki ders için tıklayınız

Ünite I Ders_3 Kimyasal Bağ Kavramının Tarihsel Gelişimi

KİMYASAL BAĞ KAVRAMININ TARİHSEL GELİŞİMİ

• Arkadaşlar çeveremizde gördüğümüz çeşit çeşit maddeler, kimyasal bağlar sayesinde oluşmaktadır.
• Kimyasal bağlar olmasaydı, sadece elementler olurdu, bileşikler oluşamazdı ve etrafımızda 111 tane olan elementten başka bir madde türü göremezdik.
• Kimyasal bağlar, iyonik ve kovalent bağlardır.
• Kimyasal bağlar, kimyasal tepkimelerde oluşur ve yeni maddelerin meydana gelmesini sağlar.
• Fakat, simya döneminde ve daha öncesinde, kimyasal bağlar farklı şekillerde düşünülmüştür. Aşağıda, bazı filozflar ve kimyasal bağlar hakkındaki düşünceleri verilmiştir:

EMPEDOKLES'in KİMYASAL BAĞ AÇIKLAMASI: 

• Empedokles, maddelerin bir araya gelmesini sağlağan sebebin aralarındaki sevgi, birbirinden ayrılmasının sebebinin de aralarındaki nefret olduğunu söylemiştir.
• Sevgi, maddeler arasında bir çekim kuvveti, nefret de maddeler arasında bir itme kuvveti meydana getirir.

Empedokles Sevgi (çekme) ve Nefret (İtme)'den Bahsetmiştir

Empedokles, aslında pek de haksız sayılmaz. Kimyasal bağlar, gerçekten de çekme ve itme kuvvetlerinin etkisiyle oluşur ya da ayrışır.

DEMOKRİTOS'un KİMYASAL BAĞ AÇIKLAMASI: 

• Atom kavramını ilk defa ortaya atan filozftur.
• Bütün maddelerin aynı atomlardan oluştuğunu söylemiştir, farklı olanın atomların kendisi değil, yüzeyleri olduğunu savunmuştur.
• Su gibi, akışkan maddelerin atomları pürüzsüz yüzeylere sahipken, demir gibi akmayan katıların yüzeylerinin pürüzlü olduğunu söylemiştir.
• Pürüzlü yüzeyleri olan atomlar, birbirinin üzerinden kayıp geçememekte bu yüzden de böyle atomları olan maddeler akışkan özellik göstermemektedir, demiştir.

Yüzeyleri Düzgün  ve Pürüzlü Atomlar

Arkadaşlar, Demokritos'un dediklerinin hiç bir gerçeklik payı yoktur. Atomların yüzeyleri böyle değildir.

ARİSTO'nun KİMYASAL BAĞ AÇIKLAMASI: 

• Aristo, daha basit bir mantık yürütmüş ve atomların tıpkı oltalar gibi çengelleri olduğunu söylemiştir.
• Çengelleri birbirine takılınca atomlar bağlanmış olur, ayrılınca atomların bağları kopmuş olur.

Ariston'un Kancalı Atomları

Arkadaşlar, Aristo'nun da dediklerinin hiç bir gerçeklik payı yoktur. Atomların kancaları yoktur.

Bunların dışında; NEWTON, atomların tıpkı yer çekimi kuvveti gibi bir çekme kuvveti sayesinde birbirlerini çektiklerini ve böylece aralarında bir bağ olduğunu söylemiştir.

DALTON ATOM MODELİ

Bilimsen anlamda, atom ile ilgili ilk modeli ortaya atan kimyacı, atomu bilimsel olarak ilk tanımlayan kişi John Dalton'dur.

Dalton yaptığı çalışmalar sonucunda atomu şöyle tarif etmiştir:

• Elementler atom adı verilen, son derece küçük taneciklerden oluşmuştur. (Doğru)
• Maddenin en küçük yaptaşı atomlardır. (Yanlış)
• Atom parçalanamaz. (Yanlış, Çekirdek reaksiyonları ile parçanabilir.)
• Bir elementin bütün atomları birbirinin ikizidir. (Yanlış, birçok elementin izotop atomları vardır.)
• Bir elementin atomları diğer bütün elementlerin atomlarından farklıdır. (Doğru)
• Bileşikler, birden çok elementin atomlarından oluşmuştur. Herhangi bir bileşikteki iki elementin atom sayılarının oranı tam sayılı bir kesirdir. (Burası sabit oranlar kanununa işaret etmektedir ve doğrudur.)
• Kimyasal tepkimeler yalnızca; atomların birbirinden ayrılması, birbirleri ile birleşmesi ya da yeniden düzenlenmesinden ibarettir. (Doğru)  

Arkadaşlar, Dalton atom modeli deyince hayalimizde çok sağlam ve çok çok küçük bir bilardo topu canlansın. Çünkü; Dalton, atomu içi dolu ve sağlam bir kürecik olarak tarif ediyor...

Dalton, bu atom modeli ile birlikte katlı oranlar yasasını da ortaya atmıştır.

Kimyasal Bağların Temel Mantığı

• Arkadaşlar, biliyorsunuz ki kimyasal bağlar atomları bağlar. Atomlarda da artı ve eksi yükler vardır.
• İşte bütün olay atomlardaki bu artı ve eksi yüklerin birbirini çekmesidir. İşte kimyasal bağ dediğimiz de budur, başka birşey değil...
• Sadece kimyasal bağların değil, fiziksel bağlarında sebebi, bu artı ve eksi yükler arasındaki çekim kuvvetidir. 

Kimyasal Bağların ve Fiziksel Bağların Sebebi ARTI - EKSİ Çekim Kuvvetidir

• Arkadaşlar, atomların aralarında kimyasal bağ kurabilmeleri için, öncelikle birbirlerine yeterince yaklaşmaları gerkir.
• Birbirlerine yeterince yaklaşan atomlar ya elektron alış-verişi yaparlar ya da elektron ortaklaşması yaparlar, böylece aralarında bir kimyasal bağ oluşur.
• Elektron alış-verişi yapan atomlar iyonik bağ kurmuş olur, elektron ortaklaşması yapan atomlar da kovalent bağ kurmuş olur.
• İki atom biribirine yaklaştığında, birinin artı yükleri, değerinin eksi yüklerini nasıl çekiyorsa, birinin artıları da diğerinin artılarını iter, aynı şekilde her iki atomun eksi yükleri de birbirini iter ve böylece itme kuvvetleri de oluşur.
• İki atom arasında oluşan itme ve çekme kuvvetlerinden, çekme kuvvetleri daha baskın gelirse atomlar bağ kurar; itme kuvvetleri daha baskın gelirse atomlar bağlanmadan yollarına devam eder.  

Peki atomlar niye kimyasal bağ kurma ihtiyacı hisseder?

• Arkadaşlar, atomların yaşam gayesi kararlı olmaktır. Kararlı olmak için kimyasal bağ kurarlar.
• Soygaz elementlerinin atomları kimyasal bağ kurmazlar. Çünkü, elektron dizilişleri sayesinde çok kararlı bir yapıya sahiptirler. Soygazlar şunlardır: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn 

Hatta şunlardır: 

Elektrik Verildiğinde Soygazların Işıkları

• Diğer atomlar, soygazlar gibi doğuştan şanslı değildir. Onlar, kararlı olmak için elektron almak, vermek veya ortaklaşmak zorundadır. İşte bütün bu zahmetten sonra bu atomlar hem karalı olurlar hem de aralarında bir çekim kuvveti oluşur hem de kimyasal bağ kurmuş olurlar.

Peki bir atomu kararlı yapan şey nedir?

• Arkadaşlar bir atomun kimyası son yörüngesindedir.
• Aşağıda soygaz atomlarının elektron dağılımlarına dikkat edelim:

İlk 3 Soygaz Atomunun Elektronlarının Yörüngelerine Dağılımı

Dikkat ettiysek, Helyumun (He) sadece iki elektronu vardır. En kararlı soygaz da Helyumdur. Yani bir atomun iki elktronunun olması ona süper bir kararlılık kazandırır. Buna dubleti tamamlanmış denir.

Ama diğer soygazların birden fazla yörüngesi vardır ve son yörüngelerinde hep 8 elektronları vardır. Buna okteti tamamlanmış denir.

İşte, metal ve amataller oktet ya da dublet tamamlamak için kimyasal bağ kurarlar. 

Hatırlarlayalım; metal atomlarının son yörüngelerinde 1,2 veya 3 tane elektron vardır, ametal atomlarının son yörüngelerinde 5, 6 veya 7 tane elektron vardır. Ametaller elektron alıp dublet veya oktet tamamlamak, metaller de elektorn verip dublet veya oktet tamamlamak isterler.

Aşağıdaki atomlara dikkat edelim:

Metal ve Ametel Atomları Arasında Elektron Alış-Verişi Olur ve Kimyasal Bağ Kurulur

Yukarıda, Na metali ve F ametalinin atomları verilmiştir. Elektron dağılımlarına baktığımızda Na bir metal, F ise bir ametaldir. Na atomu, oktet tamamlamak için son yörüngesinde 1 elektrondan kurtulmak ister, F atomuda son yörüngesinde eksik olan 1 elektronu bulup son yörüngesine dahil etmek ister.

Bu yüzden Na atomu son yörüngesindeki 1 elektronu F atomuna verir.

Elektron veren atom verdiği elektron sayısı kadar artı yüklenir, elektron alan atom da aldığı elektron sayısı kadar eksi yüklenir.

Bu yüzden alış-veriş bittikten sonra Na atomu +1,  F atomu da -1 yüklü olur. Biz yüklü atomlara iyon deriz. Yani elektron alış-verişinden sonra Na atomu +1 yüklü iyon, F atomu da -1 yüklü iyon olmuştur.

Hani artı ve eksiler birbirini çekiyordu ya işte artık Na⁺¹ ile F^-1 birbirini çekeceklerdir. İşte bu çekim gücüne iyonik bağ denir.

Maddenin Halleri ve Fiziksel Bağlar

• Arkadaşlar, kimyasal bağlar vardır bir de fiziksel bağlar vardır.
• Fiziksel bağlar da yine artı eksi çekim kuvvetleri sayesinde kurulur.
• Fiziksel bağlar; maddelerin taneciklerini birbirine bağlar, taneciklerin bir arada durbilmelerini sağlar. Bu da maddenin katı ve sıvı halde olmasını sağlar. Gaz halindeki maddelerde, tanecikler arasında bir bağ yoktur.
• Fiziksel bağlara, moleküller arası bağlar veya zayıf etkileşimler de denir.
• Fiziksel bağlar, kimyasal bağlardan daha zayıftır ve önce koparlar.
• Fiziksel bağların kuvveti arttıkça maddelerin molekülleri arasındaki bağlar kuvvetlenmiş olur. Bu da maddenin erime ve kaynama noktasının yüksek olması demektir. 
• Fiziksel bağlar, genellikle nokta nokta şeklinde çizilir.
• Aşağıdaki resimde, kırmızı ve gri atomlar (H₂O) su moleküllerini ve dizilmiş küçük mavi boncuklara benzeyen çizimler de aralarındaki fiziksel bağları temsil etmektedir:

• Kimyasal bağlar ise genellikle atomlar arasına çizilen bir çizgi ile gösterilir.
• Eğer atomlar birbirine yapışık ise (yukarıdaki resimde olduğu gibi), bu da atomların kimyasal bağ kurduklarını anlatmaya yeter.
• Aşağıda, gaz halindeki bir maddenin moleküllerinin birbirinden tamamen bağımsız oluduğu görülmektedir:

Gaz Tanecikleri (Molekülleri) Birbirinden Bağımsızdır

Gaz moleküllerinin ne kadar özgür olduğunu gösteren bir animasyon:

Gaz Tanecikleri Arasında Fiziksel Bağlar Olmadığından Moleküller Özgürce Hareket Edebilir

UNUTMAYIN!!! Fiziksel ve kimyasal bağlar birer çekim kuvvetidir. İki mıknasıtısın zıt kutupları arasındaki çekim kuvveti gibi düşünün.

UNUTMAYIN!!! Moleküller arası bağları/etkileşimleri daha güçlü olan maddelerin erime ve kaynama noktaları daha yüksek, uçuculukları daha düşüktür.

Yukarıda analttıklarımızı, bir de izlemek isterseniz, sizin için bulduğum, aşağıdaki videoları izleyebilirsiniz:

Aynı şeyleri anlatan bir başka video daha:

sonraki ders için tıklayınız

Ünite II Ders_7 Isı ve Sıcaklık

ISI VE SICAKLIK

Arkadaşlar, ısı ve sıcaklık konusu fizik ve kimyanın ortak konusudur. Fizik dersinde biraz daha detaylıca göreceğiniz bir konudur.

Önce, ısı ve sıcaklığın tanımları ile başlayalım:

Isı (Q): 

Tanımı: Sıcaklık farkı ile aktarılan enerjidir. Arkadaşlar ısı bir çeşit enerjidir. Hani şu madde olmayan; kütlesi, hacmi ve tanecikli yapısı olmayan şeydir.

Nasıl Ölçülür: Arkadaşlar, ısıyı doğrudan ölçebilecek ve sonucu da ekranında bize gösterebilecek bir cihaz yoktur. Isıyı ölçmek için kalorimetre kabı kullanılır ama kalorimetre kabı da bize ısıyı hesaplamak için gerekli verileri sunar. Sonuçta formül kullanarak ısıyı yine biz hesaplarız. Formülleri ise şunlardı:

Q=m.c.Δt

Q=m.L

Şekli biraz karışık gibi görünebilir ama bunu sorun etmeyin. Çünkü biz kabın kendisi ile ilgilenmeyeceğiz. Daha çok, termometredeki artış ya da azalma ile ilgileneceğiz. Bir kalorimetre kabı kabaca şöyledir:

Kalorimetre Kabı

Birimi: Kalori (cal ve kal diye kısaltılır) veya Joule (J)'dür.

Sembolü: Q harfidir.

Sıcaklık (T veya t):

Bir Gazın Tanecikleri (Molekülleri-Atomları) Devamlı Hareket Halindedir. Sıcaklık Arttıkça Hızları da Artar.
Kaynak: Greg L from en.wikipedia.org

Tanımı: Maddelerin, moleküllerinin ortamala kinetik enerjilerinin bir ölçüsüdür. Yani, bir maddenin meleküllerinin hareket hızı arttıkça o maddenin sıcaklığı da artar.

Nasıl Ölçülür: Sıcaklık termometre ile ölçülür.

Birimi: Kelvin (K), Santigrad Derece (⁰C), Römür (R), Fahrenheit (F)

Sembolü: T harfi Kelvin cinsinden sıcaklık, t harfi de derece cinsinden sıcaklığın sembolüdür.

Isı ve sıcaklık çok karışıtırabiliyor. Aşağıdaki cümlelere dikkat ediniz:

• Yanlış: Suyun ısısı 30 derecedir. (ısının birimi derece değildir)
• Yanlış: Hava sıcaklığı, 10 kaloridir. (sıcaklığın birimi kalori değildir.)

DİKKAT: Tabi ki de bir madde ısıtılırsa; ısı alır, ısısı artar.

DİKKAT: Isı alan bir maddenin ya sıcaklığı artar ya da hal değiştirir (erir ya da kaynar).

DİKKAT: Bir madde soğutulursa; ısı verir, ısısı azalır.

DİKKAT: Isı veren bir maddenin ya sıcaklığı düşer ya da hal değiştirir (donar ya da yoğunlaşır).

DİKKAT: Bir maddenin, sıcaklığı artarsa ortalama kinetik enerjisi de artar, sıcaklığı azalırsa ortalama kinetik enerjisi de azalır. (Sıcaklık nereye, ortalama kinetik enerji oraya...)

Isı Hesapları

Arkadaşlar, yukarıda belirttiğimiz iki ısı formülü bütün sorularda işimizi görecektir. Bu formülleri yakından bir daha görelim:

1) Q=m.c.Δt

• m : maddenin kütlesidir (g veya kg olarak alınır)
• c : maddenin özısısı veya ısınma ısısı (her maddenin özısısı farklıdır ve sabittir, sorunun sonunda verilir.) Tanımı şöyledir: Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 derece arttırmak için verilmesi gereken ısıdır.
• Δt : sıcaklık farkıdır, maddenin sıcaklığındaki değişimdir.
• Q : Maddenin aldığı veya verdiği ısıdır.

Arkadaşım burda birimler önemldir. Isıyı kalori mi bulacaz joule mü bulacaz, kütleyi gram mı alacaz kilgram mı alacaz bütün bunlara dikkat etmemiz çok önemlidir. Ama şükür ki, özısının birimi bütün sorunumuzu halledecektir. Özısının birimide kütle ve enerjinin birimi de vardır, uyanık olup oraya bakacaz. 

Dikkat: Bu ısı formülü, maddenin sıcaklığı değişiyorsa (Δt varsa) kullanılır.

Örnek:

10 gram suyun sıcaklığını 30 ⁰C arttırmak için bu suya verilmesi gereken ısı kaç kaloridir? (c_su=1 kal/g.⁰C)

Çözüm: 

Arkadaşlar özısının birimine bakarsak, orada kütleyi gram almamız gerektiğini, ısıyı da kalori olarak bulacağımızı anlarız. Zaten soruda da kütle gram verilmiş, ısı kalori olarak sorulmaktadır.

Şimdi yapmamız gereken, verilenleri formülde yerine koymaktan ibarettir:

Q=m.c.Δt

Q=10.1.30=300 cal

2) Q=m.L 

• m : maddenin kütlesidir (gram ve kilogram alınır)
• L : maddenin erime ya da buharlaşma ısısıdır. Her madde için farklı ve sabit bir değer alır. Sorunun sonunda verilir.

DİKKAT: Arkadaşlar, bu formül, madde hal değiştirirken aldığı ya da verdiği ısıyı hesaplamak için kullanılr.

Katı bir madde erirken ısı alır ve aldığı ısı miktarı:

Q=m.Le 

formülü ile hesaplanır. Bu formülde Le, erime ısısıdır.

Le : Erime sıcaklığındaki bir katının, 1 gramının tamamen erimesi için o maddeye verilen ısıdır.

Sıvı bir madde donarken ısı verir ve verdiği ısı miktarı yine:

Q=m.Le 

formülü ile hesaplanır. 

Sıvı bir madde kaynarken ısı alır ve aldığı ısı miktarı:

Q=m.Lb

formülü ile hesaplanır. Bur formüldeki Lb, buharlaşma ısısıdır. 

Lb : Kaynama sıcaklığındaki bir sıvının, 1 gramının tamamen kaynaması için o maddeye verilen ısıdır.

Gaz halindeki bir madde yoğunlaşırken ısı verir ve verdiği ısı miktarı yine:

Q=m.Lb 

formülü ile hesaplanır.

• Arkadaşlar erime ve buharlaşma ısıs, maddenin molekül ağırlığı (M_A) ile çarpılırsa molar erime ısısı ve molar buharlaşma ısısı adını alır.

Molar erime ısısı=Le.M_A

Molar buharlaşma ısısı=Lb.M_A

• Bir maddenin özısısı (c) ile kütlesi (m) çarpılırsa, o maddenin ısı kapasitesi ya da ısı sığası bulunur.

Isı sığası=m.c

Karışımların Son Sıcaklığı

• Arkadaşlar iki madde birbirine karıştığında, aralarında bir ısı alış-verişinin olması için öncelikle sıcaklıklarının farklı olması gerekir.
• Aynı sıcaklıktaki maddeler karıştırıldığında, bu maddeler arasında ısı alış-verişi olmaz, dolayısıyla da işlem yapacak bir durum olmaz, soru orda biter.
• Farklı sıcaklıklardaki maddeler karıştırıldığında ise, sıcaklığı yüksek olan madde ısı verir, soğur ve sıcaklığı düşer; sıcaklığı düşük madde de verilen o ısıyı alır, ısınır, sıcaklığı yükselir. Sonuçta, sıcaklıkları arada bir yerde buluşur.
• Her ikisi de aynı sıcaklığa geldiğinde, karışımdaki maddeler arasında, ısı alış-verişi durur.

Başlangıçta sıcaklıkları farklı ise, her zaman, karışımdaki maddelerden biri ısı verir, diğeri de onun verdiği ısıyı alır. Bu yüzden hep; alınan ısı, verilen ısıya eşit olmak zorundadır. 

yani

Q_alınan = Q_verilen

eşitliği vardır.

• İster alınan olsun ister verilen olsun ısıyı yine Q=m.c.Δt veya Q=m.L  formülleriyle hesaplıyoruz.

Arkadaşlar, şimdi konuyu toparlayalım ve bir madde katı iken gaz haline kadar ısıtılsın. Bu esnada bu maddenin aldığı ısıyı, nasıl hesaplarız, bunu bir grafik üzerinde gösterelim:

Katı halde iken özısı Ck, sıvı halde iken Cs ve gaz halde iken Cg olur

• Bir maddenin katı, sıvı ve gaz hallerinin özısıları (c) farklıdır.

Arkadaşlar, bu formülleri ve kuralları kavradığımızda, soruların hiç de zor olmadığını göreceğiz.


Örnek:

24 gram saf buzun, standart koşullarda, -10 dereceden 60 dereceye getirilimesi için verilmesi gereken ısı toplam kaç kaloridir. (c_buz=0,5 kal/g.⁰C, c_su=1 kal/g.⁰C, c_buhar=0,5 kal/g.⁰C, Le=80 kal/g )

Çözüm:

Arkadaşlar, suyun standart koşullarda erime noktası 0 derece, kaynama noktası da 100 derecedir. Bunu soruda vermez, bizim bilmemizi ister.

Önce buz 0 dereceye getirmemiz lazım. -10'dan 0 dereceye gelene kadar suyun sıcaklığı artacağı 10 derece artacağı için alacağı ısı:

Q=m.cbuz.Δt

formülü ile hesaplanır. Buna göre 0 dereceye kadar buzun aldığı ısı: 

Q=24.0,5.10
Q=120 kalori olur.

Buz 0 dereceye geldiğinde erimeye başlayacaktır. Erirken aldığı ısı:

Q=m.Le

formülü ile hesaplanır. Buna göre 24 gram buzun erirken aldığı ısı:

Q=24.80
Q=1920 kalori olur.

Artık buz sıvı hale geçmiştir. Sıra 80 dereceye kadar ısıtmaya gelmiştir. Yine sıcaklık artacağı için fomülümüz:

Q=m.csu.Δt

olacaktır. Buna göre 0 derecedeki 24 gram suyun 80 dereceye kada ısınması için gereken ısı:

Q=24.1.60
Q=1440 kalori olur.

Şimdiye kada verdiğimiz ısıları toplarsak:

Q_toplam=120 + 1920 + 1440 = 3480 kalori olur.

Arkadaşlar, bazen de soruda, ısıyı verir özısı veya erime ısısı gibi sabitleri sorar. Böyle sorularda da yine aynı formüllerle, basit bir şekilde verilenleri yerine yazıp, sabitleri hesaplayacağız.

sonraki ders için tıklayınız