Kimyasal Bağlar ve Hibritleşme
Kimyasal Bağlar ve Hibritleşme
01. İyonik Bağlar
Elektronegatiflikleri farklı olan iki atom arasındaki elektron alış
verişi sonucunda oluşan (+) ve (-) yüklü iyonlar birbirlerine iyonik
bağlarla bağlanır. Bu iyonlar arasındaki bağ elektrostatik çekim
kuvvetidir.
Örnek olarak NaCl verecek olursak Na (sodyum) bir elektron vererek Na+
katyonunu oluşturur ve bu elektron Cl (klor) tarafından alınır ve Cl-
anyonunu oluşturur. İki zıt yüklü iyon arasındaki elektrostatik çekim
nedeniyle iyonik bir bağ oluşur. Bu kuvvetli çekim kuvvetinden dolayı
erime noktaları yüksektir.
İyonik bileşik oluşturma kuralları
İki farklı cins atomun iyonik bir bileşik oluşturup oluşturamayacağı
iyonlaşma enerjisi, elektron ilgisi, elektronegatiftik gibi
özelliklerinden yararlanılarak anlaşılır.
İyonlaşma enerjisi: 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 iyonlaşma enerjisi de büyür: Na+,
Mg2+ , Al3+,... sırasında sodyumun tüm bileşikleri iyonikken magnezyum
ve alüminyum kovalent bağlı bileşikler oluşturabilir.
Elektron ilgisi: Ametalin elektron ilgisi ne kadar büyük olursa iyonik
bileşiğin oluşumu da o derece daha kesin olur. Yine periyodik tabloda
soldan sağa gidildikçe anyon üzerindeki negatif yük sayısı azalır ve
elektron ilgisi artarak iyonik bileşik oluşturmaya eğilimlenir. C 4-,
N3-, O 2-, F - sırasına göre flor en yüksek iyonik bileşik yapma
yeteğine sahiptir.
Kristal yapıyı oluşturma enerjisi: Elektron alış verişi ile katyon ve
anyon oluştuktan sonra bu iki iyon birbirlerini çekerek kristal yapıyı
meydana getirir. Kristal yapıyı meydana getirme esnasında bir enerji
açığa çıkar. Meydana gelen bu enerjiyle kristal yapıyı oluşturma
şansıda artar.
Elektronegatiflik: 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, 0.5 den küçük ise bağ apolar
kovalent bağ olarak nitelendirilir.
NaF bileşiğinde, Na atomunun elektronegativitesi 0.9, Florun ise 4.0 dır.
Elektronegativite farkı 4.0- 0.9 = 3.1 Bunun neticesinde NaF bileşiğindeki bağ iyonik bağdır.
02. Kovalent Bağlar
Elektronegatiflikleri birbirine yakın veya aynı olan atomların
elektronlarını ortaklaşa kullanmaları sonucunda oluşan bağa kovalent
bağ denir. H2, F2, Cl2, O2, P4 , S8 kovalent bağlı moleküllerdir.
Lewis kuralına göre
Cl ile Cl birer elektronlarını ortaklaşa kullanarak kovalent bağ
oluşturur. Bu elektron çifti bağ olarak çizgi şeklinde gösterilir.
Cl-Cl
Aynı iki atom arasında bir elektron çiftinden daha fazla elektron
ortaklaşa kullanılabilir. Buna çoklu kovalent bağ ismi verilir. Çift
bağda, iki atom arasında iki elektron çifti, üç bağda ise üç elektron
çifti bulunur.
Kovalent Bağlı Moleküllerden Oluşan Maddelerin Özellikleri
Kovalent bağlı moleküllerden oluşan maddeler, iyonik ve metalik bağlı
maddelere nazaran daha düşük kaynama ve erime noktasına ve ayrıca daha
düşük erime ve buharlaşma ısılarına sahiptirler. Çünkü bir iyonik
bileşiği eritirken çok kuvvetli olan iyonik bağları kırmak için yüksek
sıcaklığa ısıtmak gereklidir. Halbuki moleküllerden oluşan bir katı
maddeyi eritmek için iyonik bağa göre çok daha zayıf olan moleküller
arası çekim kuvvetlerini yenmek, gerekeceğinden daha düşük bir
sıcaklığa ısıtmak kafi olacaktır. Düşük yoğunlukludurlar, gaz sıvı ve
katı haldedirler. Katı halde iken kırılgan ve zayıf yumuşak veya mumsu
bir yapıları vardır. Elektrik ve ısıyı çok az iletirler. Genellikle
organik çözücülerle çözünebilirler.
03. Polar kovalent Bağlar
Elektronegatiflikleri birbirinden farklı iki atomun oluşturduğu
kovalent bağlarda ortak kullanılan elektron çifti eşit olarak
paylaşılmaz. Daha elektronegatif olan atom tarafından bu elektron çifti
daha fazla çekilir ve böylece polar kovalent bağ oluşur.
Bazı atomlar arasındaki elektronegatiflik sırası aşağıda verilmiştir.
F>O>N>Cl>Br>C>I>H
Cl (klor) atomunun elektronegatifliği H (hidrojen) atomundan çok fazla
olduğu için ortak elektronlar klor atomu tarafından daha çok çekilir ve
hidrojen kısmi pozitif yükle yüklenirken, klor kısmi negatif yükle
yüklenir. Böylelikle dipol moment oluşur.
Dipol momenti olan moleküller polardır.
H+δ Cl-δ
04. 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.
05. HİBRİTLEŞME
Kovalent bağlar, orbitallerin örtüşmesi sonucunda gerçekleşirler.
Orbitallerinde örtüşebilmesi için, örtüşmeye katılan orbitallerin birer
elektron içermesi gerekmektedir.Her atom çiftleşmemiş elektron sayısı
kadar bağ yapabilir. İki veya daha fazla atom orbitallerini, birbirleri
ile hibritleşmeye uygun simetriye getiriler. Böylelikle oluşan yeni
orbitallere hibrit orbitalleri denir. Hibirtleşmenin gerçekleşebilmesi
için orbitallerin enerjileri birbirine yakın olmalıdır.
05.01. (Sigma bağı)
05.02. (pi Bağı)
P orbitallerinin dikey olarak örtüşmesi ile olur.
05.03. sp Hibritleşmesi
BeF2 örneği verilerek sp hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların elektron dizilimleri yazılır.
4Be 1s22s2
9F 1s22s2 2p5
Be’ nin 2 tane bağ yapabilmesi için 2 tane yarı dolu orbitalinin olması
gerekiyor . Bu nedenle 2s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki
kabuğa uyarır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 2 tane yarı dolu
orbital oluşturur.
2 tane F atomunun 2pz deki elektronları bu orbitallere yerleşerek sp hibritleşmesi gerçekleştirirler.
BeCl2 bağ açıları 180 olan doğrusal sp hibriti yapar.
05.04. sp2 Hibritleşmesi
BH3 örneği verilerek sp2 hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların elektron dizilimleri yazılır
5B 1s2 2s22p1
1H 1s1
B nin 3 tane bağ yapabilmesi için 3 tane yarı dolu orbitalinin olması
gerekiyor . Bu nedenle 2s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki
kabuğa uyarır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 3 tane yarı dolu
orbital oluşturur.
3 tane H atomunun da 1s1 deki elektronları bu orbitallere yerleşerek sp2 hibritleşmesini gerçekleştirirler.
BH3 molekülü bağ açıları 120 olan üçgen düzlem yapıya sahip sp2 hibritini oluştururlar.
05.05. sp3 Hibritleşmesi
H atomunu elektron dağılımı
1H 1s1
Karbon atomunun elektron dağılımı
6C 1s2 2s22p2 şeklindedir.
Bu durumda karbon atomunun bağ yapabilecek 2 tane eşleşmemiş elektronu
gözüküyor. Fakat 4 hidrojen atomu ile bağ yapması bekleniyor. Bu
durumda 2s2 deki iki elektrondan biri 2pz orbitaline uyarılır. Böylece
karbon atomunu 4 tane bağ yapabilecek yarı dolu orbitali oluşur.
Böylelikle hidrojen atomu 4 tane yarı dolu orbitale birer elektronunu vererek bağlanma yapar.
C bir tane s ve 3 tane p orbitalini kullanarak bağ açıları 109.5 olan tetrahedral sp3 hibritleşmesini gerçekleştirdi.
Bu örnekle karbon atomunun her zaman 4 bağ yaptığını gördük. Diğer bir
gösteriş şekliyle C değerlik bağ elektron sayısı 4 tür (2s22p2)
Buradaki 4 tane elektron C atomu üzerine tek tek yerleştirilir. H
atomunun değerlik elektron sayısı 1 (1s1) olduğundan ve 4 tane H atomu
bulunduğu için her bir H atomunun elektronu C atomunun elektronu ile
eşleşir.
Ortaklanmamış elektronlarda sigma bağı gibi düşünülür.
Buna da örnek olarak NH3 (amonyak) verebiliriz.
7N 1s2 2s22p3
Normalde N (azot) H (hidrojen) ile 3 bağ yapıyor gibi gözüküyor ama eğer lewis yapısını çizecek olursak,
7N 1s2 2s22p3
N’ un 3 tane bağ yapabilecek elektronu bulunmaktadır. Buda H atomunun 1
s1 orbitalindeki bir elektron ile 3 tane bağ yapabileceğini gösteriyor.
N üzerindeki bağa katılmayan ortaklanmamış elektronlarda bağ gibi
sayılacağından 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.
05.06. dsp3 Hibritleşmesi
PCl5 örneği verilerek dsp3 hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların elektron dizilimleri yazılır.
15P 1s2 2s22p63s23p3
17 Cl 1s2 2s22p63s23p5
P’ nin 5 tane bağ yapabilmesi için 5 tane yarı dolu orbitalinin olması
gerekiyor . Bu nedenle 3s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki
kabuğa uyarır. Aşağıdaki gibi bağ yapmaya hazır 5 tane yarı dolu
orbital oluşturur.
Cl atomunun da çiftleşmemiş elektronları bu orbitallere yerleşerek sp3d hibritleşmesini gerçekleştirirler.
PCl5 üçgen çiftpiramit geometrisindeki hibritleşmeyi gerçekleştirir.
05.07. d2sp3 Hibritleşmesi
SF6 örneği verilerek d2sp3 hibritleşmesi açıklanabilir. Öncelikle atomların elektron dizilimleri yazılır.
16S 1s2 2s22p63s23p4
S’ nin 6 tane bağ yapabilmesi için 6 tane yarı dolu orbitalinin olması
gerekiyor . Bu nedenle 3s2 deki 2 elektronundan birini bir sonraki
kabuğa uyarır. 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.
Örnek (bağ sayısı) Hibrit Şekli Geometrisi Bağ açısı()
NY2 sp doğrusal 180
NY3 sp2 üçgen düzlem 120
NY4 sp3 düzgün dörtyüzlü 109.5
NY5 sp3d üçgen piramit 120-90
NY6 sp3d2 sekiz yüzlü (octahedral) 90
