Atomlar birleştiği zaman elektron dağılımındaki değişmelerin bir sonucu
olarak kimyasal bağlar meydana gelir. Üç çeşit temel bağ vardır.1-İyonik bağlar, elektronlar bir atomdan diğerine aktarıldığı zaman meydana
gelir. Tepkimeye giren elementlerden birinin atomları,elektron kaybedip pozitif
yüklü iyonlara dönüşürken,diğer elementin atomları elektron kazanıp negatif
yüklü iyon oluştururlar. Böylece zıt(artı-eksi) bir şekilde yüklenmiş iyonlar
arasındaki elektrostatik çekim kuvveti,söz konusu iyonları bir kristal içinde
tutar.2- Kovalent bağlarda elektronlar, bir atomdan diğerine aktarılmaksızın
ortaklaşa kullanılır. Tek kovalent bağ,iki atom tarafından bölünmüş yani
ortaklaşa kullanılan bir elektron çiftinden ibarettir. Moleküller birbirlerine
kovalent bağlarla bağlanmış atomlardan meydana gelir.3-:-):-):-):-)lik bağlar, :-):-):-):-)l ve alaşımlarda bulunur. :-):-):-):-)l
atomları üç boyutlu bir yapı içinde düzenlenirler. Bu atomların en dış
elektronları, yapının her tarafında serbestçe dolaşır ve atomların birbirlerine
bağlanmasını sağlarlar. 1 - İYONİK BAĞBir :-):-):-):-)l bir a:-):-):-):-)lle etkileştiği zaman elektronlar
:-):-):-):-)l atomundan a:-):-):-):-)l atomuna aktarılır ve bunun sonucunda bir
iyonik(veya elektrovalent) bileşik meydana gelir. Atomlardan elektron kaybıyla
oluşan pozitif iyonlara katyon denir. Atomların elektron kazanarak
oluşturdukları negatif iyonlar da anyon olarak isimlendirilir. Bu iyonlar bir
araya getirildiklerinde bir kristal oluşturmak üzere birbirlerini çekerler.A gruplarındaki elementlerin bileşikleri çoğu kez elementlerin simgeleri ile
birlikte değerlik elektronlarını gösteren noktalar kullanılarak ifade edilir.
Değerlik elektronları baş grup(A grubu) elementlerinin kimyasal tepkimelerinde
kullanılan elektronlardır.Örnek olarak bir sodyum atomu ile bir klor atomu arasındaki tepkimeyi ele
alalım. (Şekil 1)Sodyum 1A grubunda olup sadece bir değerlik elektronuna sahiptir. Klor atomu
ise 7A grubunun bir üyesi olduğundan 7 değerlik elektronuna sahiptir. Bu iki
atom arasındaki tepkimede sodyum atomu 1 elektron kaybeder. Sodyum atomunun
kaybetmiş olduğu elektron klor atomu tarafından kazanılır.Sodyum çekirdeği 11 proton (11+ yük) ve sodyum iyonu da yalnız 10 elektron
(bir elektron kaybetmiş oluyor) içerdiğinden sodyum atomunun bir elektron
kaybetmesiyle 1+ yüklü sodyum iyonu oluşur. Diğer taraftan,klor çekirdeği 17
proton (17+ yük) ve klor iyonu da 18 elektron (bir elektron kazanılmış oluyor)
içerdiğinden klor atomunun bir elektron kazanmasıyla da 1- yüklü bir klorür
iyonu meydana gelir.Şekil 1 : İyonik Bağ Bu tepkimede, sodyum tarafından kaybedilen elektronların
toplam sayısı klor tarafından kazanılan elektronların toplam sayısına eşit
olmalıdır. Böylece oluşan sodyum iyonlarının sayısı ile meydana gelen klorür
iyonlarının sayısı aynı olduğundan NaCl formülü bileşikte bulunan iyonların en
basit oranını (1:1) verir.Bu iyonlar bir kristal oluşturmak üzere birbirini
çekerler.Sodyum klorür kristalinde bir iyonun tümüyle diğer bir iyona ait olduğu
söylenemez. Aksine, kristal yapıda her bir sodyum iyonu altı klorür iyonu ile
her bir klorür iyonu da altı sodyum iyonu ile çevrilmiştir. Kristal içerisinde
iyonların bu şekilde düzenlenmesiyle benzer yüklü iyonların birbirlerini
itmeleri, zıt yüklü iyonların birbirlerini çekmeleri tarafından bastırıldığı
için net çekim kristalibir arada tutar.2 - KOVALENT BAĞElektronları bağlamak için girilen yarışma, iyon bağında olduğu kadar
şiddetli değilse atomların var olan dış elektronlar paylaşılır ve bir ortaklaşma
bağı ya da Kovalent Bağ oluşur. A:-):-):-):-)l atomları etkileştiği zaman kovalent bağlarda bir arada tutulan
moleküller oluşur. Bu atomlar elektron çekimi bakımından birbirlerine
benzediklerinden, kovalent bağların oluşması sırasında herhangi bir elektron
aktarımı olmaz.Bunun yerine elektronlar ortaklaşa kullanılırlar. Kovalent bir bağ genellikle
iki atom tarafından parçalanmış ters spinli bir elektron çifti içerir. Kovalent bağlar yapısına göre ikiye ayrılır:2.a -Apolar Kovalent Bağ:Aynı cins iki a:-):-):-):-)l atomunun birleşmesiyle oluşur. Apolar kovalent
bağa en iyi örneklerden biri, iki oksijen atomunun elektronlarını ortaklaşa
kullanarak oluşturdukları bağıdır. (Şekil 2) Bu bağlarda ortaklaşa kullanılan
elektronlar eşit paylaşıldığından dolayı molekülün pozitif veya negatif kutbu
yoktur.(hidrojen), (oksijen), (klor)…Şekil 2 : Apolar Kovalent Bağ2.b -Polar Kovalent Bağlar: İki farklı cins atomun bir araya gelmesiyle oluşur. Bu bağlarda
a:-):-):-):-)llerden biri ortaklaşa kullanıldığından dolayı molekülün bir ucu
pozitif (+), diğer ucu negatif (-) yüklenir. Suyu oluşturan Hidrojen ve Oksijen
moleküllerinin son orbitallerindeki elektronların ortak kullanılmasıyla oluşan
Polar Kovalent bağ şekil 3’de görülmektedir. (su), , (karbondioksit)…Şekil 3 : Polar Kovalent BağŞekil 4 : MolekülüÖrnek olarak iki hidrojen atomundan oluşan bir bağ düşünülebilir. Her bir
hidrojen atomu 1s orbitalinde çekirdek etrafında simetrik bir dağılım gösteren
tek bir elektrona sahiptir.İki hidrojen atomu bir kovalent bağ oluşturduğu zaman
atomik orbitaller öyle bir şekilde üst üste binerler ki çekirdekler arasındaki
bölgede elektron bulutları birbirlerini destekleyip bu bölgedeki elektronun
bulunma olasılığını arttırırlar. Pauli dışlama ilkesine göre bağı oluşturan iki
elektron mutlaka ters spinli olmalıdır. Bir kovalent bağın kuvveti,pozitif yüklü
çekirdek ile bağa ilişkin negatif elektron bulutu arasındaki çekimden gelir.
3 - :-):-):-):-)LİK BAĞLAR:-):-):-):-)llerin iyonlaşma enerjileri ile elektronegatiflikleri oldukça
düşüktür. Bunun sonucu olarak :-):-):-):-)l atomlarının en dış elektronları
nispeten gevşek tutulur. :-):-):-):-)lik bir kristalde, en dış elektronları
çıkarılmış atomlardan ibaret olan pozitif iyonlar kristal örgüde ilgili yerlerde
bulunur ve en dış elektronların örgünün her tarafında serbestçe hareket
etmesiyle de kristaldeki atomlar bir arada tutulur. Diğer bir deyişle örgü
içersinde dağılan ve kristalin bütününe ait olan elektron bulutu ile pozitif
iyonlar arasındaki elektrostatik çekim :-):-):-):-)lik bağı oluşturmaktadır.Bant kuramı bu bağlanma şeklini, tüm kristalin her tarafını kapsayan
moleküler orbitaller cinsinden açıklar.:-):-):-):-)lik katıların çoğunda hareketlidirler. Bunun sonucu olan artı
iyonlar,genişlemiş bir üçboyutlu diziliş içinde yer alırlar;ama elektronlar
yöresizleşir. Bu maddelerin yüksek ısı, iletkenliği, dayanıklılık, yüksek
kaynama noktası, yüksek yoğunluk, renk ve elektrik iletkenliği gibi
özelliklerinin bir çoğu, hareketli elktronlardan kaynaklanır. Yalnızca birkaç
iyon yığışması şeması uygulanabilir ve X ışını çözümlemesi,:-):-):-):-)l
iyonlarının genişlemiş örgülü yapı içinde kazandığı bağ uzunlukları ve geometrik
şekiller konusunda ayrıntılı bilgi sağlar. Basit küp biçimi şekiller, ortada
başka bir iyonun bulunduğu küp biçimi şekiller ve altıgen yığışma, en sık
rastlanan şekillerdir. :-):-):-):-)l alaşımları,erimiş haldeki
:-):-):-):-)llerin karıştırıldıktan sonra dikkatlice soğutulmasıyla elde edilir.
Bu yolla oluşan gereçlerin özellikleri bileşenlerinin özelliklerinden genellikle
çok farklıdır. 4 - VAN DER WAALS BAĞLARIKapalı kabuklu iki kararlı molekülde ‘Van Der Waals’ güçleri ve ‘London’
güçleri adı verilen zayıf güçler aracılığıyla etkileşmeye girebilir. İki
molekülün elktron bulutları etkileştiğinde zayıf bir itme ortaya çıkar; ‘Van Der
Waals gücü’ adı verilen bu dengesizleştirici etkileşme sonucunda,elektron
dağılımı kısa süre bozulabilir ve anlık(kalıcı olmayan) bir çift kutup momenti
oluşabilir. Bu geçici çift kutuplar(London güçleri) etkileştiğinde, ‘Van Der Waals’
itmesine alt edebilen küçük çaplı bir dengesizleşme gerçekleşir ve
zayıf,kimyasal olmayan bir bağ oluşur. Bu bağlanma biçimi en çok,kapalı kabuklu
ender gaz atomlarının etkileşmelerinde ve küçük moleküllerin düşük sıcaklıklarda
birleşimsel bağlanmasında önem taşır. Bu bağ zayıftır (gücü genellikle
ortaklaşma bağının binde biri kadardır). Sıvı azot ve helyum gibi düşük
sıcaklıklı kriyojenik maddelerin yada bunların daha da düşük sıcaklıktaki kat
hallerinin özellikleri, bu tür zayıf etkileşmelerden kaynaklanır.5 - HİDROJEN BAĞLARI Bazı hidrojen içeren bileşiklerde moleküller arası çekim kuvvetleri olağan
üstü yüksektir. Bu çekim kuvvetleri, hidrojenin atom çapı küçük ve çok
elektronegatif olan elementlere kovalent bağlı olduğu bileşiklerde görülür. Bu
bileşiklerde elektronegatif element bağı elektronlarını öyle kuvvetlice çeker ki
hidrojen önemli miktarda kısmi + yük kazanır. Aslında,hidrojen elementinin
perdeleyici elektronları olmadığından burada hidrojen hemen hemen çıplak bir
protondur. Bir molekülün hidrojen atomu ve diğer bir molekülün elektronegatif
elementinde bulunan paylaşılmamış elektron çifti birbirini çekerek bir hidrojen
bağı oluşturur. Her hidrojen atomu küçük boyutlu olduğundan ancak bir hidrojen
bağı yapabilir.Bir çok ortaklaşma molekülünde bulunan çift kutup momentlerinin
etkileşmesinin yol açtığı zayıf çekim güçleri, kararlılaşmaya ve birleşimsel
bağlanmaya neden olabilir. Su(H O) yada amonyak(NH ) gibi moleküllerdeki hidrojen atomları ikinci bir
bileşikte bulunan oksijen yada azot atomlarının üstündeki yalnız elektron
çiftleri gibi eksi yüklü bir merkezle etkileşmeye girebilirler. Etkileşme
enerjileri,tipik olarak,bir ortaklaşma bağının enerjisinin yalnızca %5’i
kadardır;ama bir çok fiziksel ve kimyasal süreç açısından çok önemlidir. Söz
gelimi,suyun ve buzun yapısı ‘hidrojen bağı’ denilen bu bağların karışık
etkileşmelerin sonucudur. Buz, gerçekte sıcaklığa ve uygulanan basınca bağlı
olarak bir çok farklı billur yapısı oluşturur; bu çeşitlilik karmaşık hidrojen
bağı şekillerinin farklı biçimlerde düzenlenebilmesinden ileri gelir. Çoğunlukla biokimyasal sistemlerin yapıları da kısmen hidrojen bağı
etkileşmelerinin sonucu olarak belirlenir; bu, DNA’da özellikle belirgindir.
Ortaklaşma bağıyla bağlanmış bir çok kutupsal bileşiğin erime ve kaynama
noktaları hidrojen bağlarını kırmak için ek enerji gerektiğinden anormal
derecede yüksektir.
|
