Kimyasal Bağlar ve Hibritleşme 1

Kimyasal Bağlar ve Hibritleşme 1

01. Iyonik Baglar

Elektronegatiflikleri farkli olan iki atom arasindaki elektron alis verisi sonucunda olusan (+) ve (-) yüklü iyonlar birbirlerine iyonik baglarla baglanir. Bu iyonlar arasindaki bag elektrostatik çekim kuvvetidir. Örnek olarak NaCl verecek olursak Na (sodyum) bir elektron vererek Na+ katyonunu olusturur ve bu elektron Cl (klor) tarafindan alinir ve Cl- anyonunu olusturur. Iki zit yüklü iyon arasindaki elektrostatik çekim nedeniyle iyonik bir bag olusur. Bu kuvvetli çekim kuvvetinden dolayi erime noktalari yüksektir. Iyonik bilesik olusturma kurallari
Iki farkli cins atomun iyonik bir bilesik olusturup olusturamayacagi iyonlasma enerjisi, elektron ilgisi, elektronegatiftik gibi özelliklerinden yararlanilarak anlasilir.Iyonlasma enerjisi: Metalin iyonlasma enerjisi ne kadar küçükse, yani ne kadar düsük bir enerji ile elektron verebiliyorsa o kadar kolay iyonik bilesik olusturabilme yetenegi vardir. Periyodik tabloda soldan saga gidildikçe katyonun üzerindeki pozitif yük artacagi için elektronun atomdan ayrilmasi güçlesir iyonlasma enerjisi de büyür: Na+, Mg2+ , Al3+,… sirasinda sodyumun tüm bilesikleri iyonikken magnezyum ve alüminyum kovalent bagli bilesikler olusturabilir.Elektron ilgisi: Ametalin elektron ilgisi ne kadar büyük olursa iyonik bilesigin olusumu da o derece daha kesin olur. Yine periyodik tabloda soldan saga gidildikçe anyon üzerindeki negatif yük sayisi azalir ve elektron ilgisi artarak iyonik bilesik olusturmaya egilimlenir. C 4-, N3-, O 2-, F – sirasina göre flor en yüksek iyonik bilesik yapma yetegine sahiptir.Kristal yapiyi olusturma enerjisi: Elektron alis verisi ile katyon ve anyon olustuktan sonra bu iki iyon birbirlerini çekerek kristal yapiyi meydana getirir. Kristal yapiyi meydana getirme esnasinda bir enerji açiga çikar. Meydana gelen bu enerjiyle kristal yapiyi olusturma sansida artar.Elektronegatiflik: Bilesik yapan iki ayri cins atomun elektronegatiflik degerleri birbirinden çikarilir. Eger bu fark 1.7 den büyükse bag iyonik bagdir. Atomlar arasindaki elektronegativite farki 1.7 ile 0.5 arasinda ise bag polar kovalent bag, 0.5 den küçük ise bag apolar kovalent bag olarak nitelendirilir.NaF bilesiginde, Na atomunun elektronegativitesi 0.9, Florun ise 4.0 dir.Elektronegativite farki 4.0- 0.9 = 3.1 Bunun neticesinde NaF bilesigindeki bag iyonik bagdir.

02. Kovalent Baglar

Elektronegatiflikleri birbirine yakin veya ayni olan atomlarin elektronlarini ortaklasa kullanmalari sonucunda olusan baga kovalent bag denir. H2, F2, Cl2, O2, P4 , S8 kovalent bagli moleküllerdir.

Lewis kuralina göre
Cl ile Cl birer elektronlarini ortaklasa kullanarak kovalent bag olusturur. Bu elektron çifti bag olarak çizgi seklinde gösterilir. Cl-Cl
Ayni iki atom arasinda bir elektron çiftinden daha fazla elektron ortaklasa kullanilabilir. Buna çoklu kovalent bag ismi verilir. Çift bagda, iki atom arasinda iki elektron çifti, üç bagda ise üç elektron çifti bulunur.
Kovalent Bagli Moleküllerden Olusan Maddelerin Özellikleri
Kovalent bagli moleküllerden olusan maddeler, iyonik ve metalik bagli maddelere nazaran daha düsük kaynama ve erime noktasina ve ayrica daha düsük erime ve buharlasma isilarina sahiptirler. Çünkü bir iyonik bilesigi eritirken çok kuvvetli olan iyonik baglari kirmak için yüksek sicakliga isitmak gereklidir. Halbuki moleküllerden olusan bir kati maddeyi eritmek için iyonik baga göre çok daha zayif olan moleküller arasi çekim kuvvetlerini yenmek, gerekeceginden daha düsük bir sicakliga isitmak kafi olacaktir. Düsük yogunlukludurlar, gaz sivi ve kati haldedirler. Kati halde iken kirilganve zayif yumusak veya mumsu bir yapilari vardir. Elektrik ve isiyi çok az iletirler. Genellikle organik çözücülerle çözünebilirler.
03. Polar kovalent Baglar Elektronegatiflikleri birbirinden farkli iki atomun olusturdugu kovalent baglarda ortak kullanilan elektron çifti esit olarak paylasilmaz. Daha elektronegatif olan atom tarafindan bu elektron çifti daha fazla çekilir ve böylece polar kovalent bag olusur. Bazi atomlar arasindaki elektronegatiflik sirasi asagida verilmistir. F>O>N>Cl>Br>C>I>H Cl (klor) atomunun elektronegatifligi H (hidrojen) atomundan çok fazla oldugu için ortak elektronlar klor atomu tarafindan daha çok çekilir ve hidrojen kismi pozitif yükle yüklenirken, klor kismi negatif yükle yüklenir. Böylelikle dipol moment olusur.Dipol momenti olan moleküller polardir.H+δ à Cl-δ
04. Koordine Kovalent Baglar

Bag yapmak için elektronlar tek atom tarafindan veriliyorsa, bu tür kovalent baglara koordine kovalent bag denir.

N (azot) atomu üç bag yapabilir. N atomu üzerinde bulunan ortaklanmamis elektron çifti hidrojenle dördüncü bag yapiminda kullanilir. Böylece bu bagin olusumunda elektronlar azot tarafindan saglanmis olur.05. HIBRITLESME Kovalent baglar, orbitallerin örtüsmesi sonucunda gerçeklesirler. Orbitallerinde örtüsebilmesi için, örtüsmeye katilan orbitallerin birer elektron içermesi gerekmektedir.Her atom çiftlesmemis elektron sayisi kadar bag yapabilir. Iki veya daha fazla atom orbitallerini, birbirleri ile hibritlesmeye uygun simetriye getiriler. Böylelikle olusan yeni orbitallere hibrit orbitalleri denir. Hibirtlesmenin gerçeklesebilmesi için orbitallerin enerjileri birbirine yakin olmalidir.05.01. s (Sigma bagi) 05.02. p (pi Bagi) P orbitallerinin dikey olarak örtüsmesi ile olur.05.03. sp HibritlesmesiBeF2 örnegi verilerek sp hibritlesmesi açiklanabilir. Öncelikle atomlarin elektron dizilimleri yazilir. 4Be 1s22s2 9F 1s22s2 2p5 Be’ nin 2 tane bag yapabilmesi için 2 tane yari dolu orbitalinin olmasi gerekiyor . Bu nedenle 2s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki kabuga uyarir. Asagidaki gibi bag yapmaya hazir 2 tane yari dolu orbital olusturur.
2 tane F atomunun 2pz deki elektronlari bu orbitallere yerleserek sp hibritlesmesi gerçeklestirirler.
BeCl2 bag açilari 180° olan dogrusal sp hibriti yapar. 05.04. sp2 HibritlesmesiBH3 örnegi verilerek sp2 hibritlesmesi açiklanabilir. Öncelikle atomlarin elektron dizilimleri yazilir5B 1s2 2s22p1 1H 1s1 B nin 3 tane bag yapabilmesi için 3 tane yari dolu orbitalinin olmasi gerekiyor . Bu nedenle 2s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki kabuga uyarir. Asagidaki gibi bag yapmaya hazir 3 tane yari dolu orbital olusturur. 3 tane H atomunun da 1s1 deki elektronlari bu orbitallere yerleserek sp2 hibritlesmesini gerçeklestirirler.

BH3 molekülü bag açilari 120° olan üçgen düzlem yapiya sahip sp2 hibritini olustururlar. 05.05. sp3 HibritlesmesiH atomunu elektron dagilimi1H 1s1 Karbon atomunun elektron dagilimi6C 1s2 2s22p2 seklindedir. Bu durumda karbon atomunun bag yapabilecek 2 tane eslesmemis elektronu gözüküyor. Fakat 4 hidrojen atomu ile bag yapmasi bekleniyor. Bu durumda 2s2 deki iki elektrondan biri 2pz orbitaline uyarilir. Böylece karbon atomunu 4 tane bag yapabilecek yari dolu orbitali olusur. Böylelikle hidrojen atomu 4 tane yari dolu orbitale birer elektronunu vererek baglanma yapar. C bir tane s ve 3 tane p orbitalini kullanarak bag açilari 109.5° olan tetrahedral sp3 hibritlesmesini gerçeklestirdi.

Bu örnekle karbon atomunun her zaman 4 bag yaptigini gördük. Diger bir gösteris sekliyle C degerlik bag elektron sayisi 4 tür (2s22p2) Buradaki4 tane elektron C atomu üzerine tek tek yerlestirilir. H atomunun degerlik elektron sayisi 1 (1s1) oldugundan ve 4 tane H atomu bulundugu için her bir H atomunun elektronu C atomunun elektronu ile eslesir. Ortaklanmamis elektronlarda sigma bagi gibi düsünülür.Buna da örnek olarak NH3 (amonyak) verebiliriz. 7N 1s2 2s22p3Normalde N (azot) H (hidrojen) ile 3 bag yapiyor gibi gözüküyor ama eger lewis yapisini çizecek olursak, 7N 1s2 2s22p3 N� un 3 tane bag yapabilecek elektronu bulunmaktadir. Buda H atomunun 1 s1 orbitalindeki bir elektron ile 3 tane bag yapabilecegini gösteriyor.

N üzerindeki baga katilmayan ortaklanmamis elektronlarda bag gibi sayilacagindan sp3 hibritlesmesi yapacaktir. Ortaklanmamis elektron çifti çekirdege daha yakindir. Bu yüzden s karakteri artar dolayisiyla bag açisi artar. Bag elektronlari birbirini iter. Ortaklanmamis elektron çiftinin itme kuvveti bag elektronlarinkinden daha fazladir. Ortaklanmamis elektronlarin itme kuvveti fazla oldugu için beklenen 109.5° açidan sapma gösterir. 05.06. dsp3 HibritlesmesiPCl5 örnegi verilerek dsp3 hibritlesmesi açiklanabilir. Öncelikle atomlarin elektron dizilimleri yazilir.15P 1s2 2s22p63s23p3 17 Cl 1s2 2s22p63s23p5P’ nin 5 tane bag yapabilmesi için 5 tane yari dolu orbitalinin olmasi gerekiyor . Bu nedenle 3s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki kabuga uyarir. Asagidaki gibi bag yapmaya hazir 5 tane yari dolu orbital olusturur. Cl atomunun da çiftlesmemis elektronlari bu orbitallere yerleserek sp3d hibritlesmesini gerçeklestirirler. PCl5 üçgen çiftpiramit geometrisindeki hibritlesmeyi gerçeklestirir.05.07. d2sp3 HibritlesmesiSF6 örnegi verilerek d2sp3 hibritlesmesi açiklanabilir. Öncelikle atomlarin elektron dizilimleri yazilir.16S 1s2 2s22p63s23p4 S’ nin 6 tane bag yapabilmesi için 6 tane yari dolu orbitalinin olmasi gerekiyor . Bu nedenle 3s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki kabuga uyarir. Asagidaki gibi bag yapmaya hazir 6 tane yari dolu orbital olusturur.
F atomunun da çiftlesmemis elektronlari bu orbitallere yerleserek sp3d2 hibritlesmesini gerçeklestirirler.

SF6 oktahedral geometrisindeki sp3d2 hibritlesmesini gerçeklestirir. Örnek (bag sayisi) Hibrit Sekli Geometrisi Bag açisi(°) NY2sp dogrusal 180 NY3sp2üçgen düzlem 120 NY4sp3düzgün dörtyüzlü 109.5 NY5sp3d üçgen piramit 120-90 NY6sp3d2sekiz yüzlü (octahedral) 90

alıntıdır.