Kimyasal Bağlar - Eğitim Mekani

**Zayim** · 18-03-2009, 08:08 PM

Hidrojen bağı

Hidrojen bağı, kimyada zıt kutuplu bazı kimyasal gruplar arasında olan, çekim etkileşiminin özel bir türüdür.

Van der waals kuvvetinden güçlü olmasına karşın, tipik hidrojen bağı iyonik bağ ve kovalent bağdan daha güçsüzdür. Proteinler ve nükleik asitler gibi makromoleküller içinde, aynı molekülün iki parçası arasında var olabilir.

Hidrojen bağı ismi, bağın bir hidrojen atomunu kapsamasından gelir. Genelde bağ, hidrojenin flor, oksijen ve nitrojen gibi elektronegatifliği yüksek atomlarla yapmış olduğu kuvvetli bir etkileşim türüdür. Eğer hidrojen bağı atomu iki atom arasında ortak kullanılıyorsa meydana gelen iki molekül arasındaki zayıf bir bağdır. Hidrojen bağları genellikle oksijen ve azot gibi negatif elektrik yüklü atomlarla diğer bir negatif yüklü atomlara kovalent olarak bağlanmış hidrojen atomları arasında oluşan bağlardır.

Su molekülü; yeşil çizgilerle birleştirilmiş moleküller hidrojen bağını temsil ediyor.

Kovalent bağ

Kovalent bağ, iki atom arasında, bir veya daha fazla elektronun paylaşılmasıyla karakterize edilen kimyasal bağ'ın bir tanımıdır. Genellikle bağ, ortaya çıkan molekülü bir arada tutan ortak çekim gücü olarak tanımlanabilir. Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu bölgede (-) yüklü bir alan yaratacaklardır. Bu alan, her iki çekirdeğe bir çekme kuvveti uygulayarak bir bağ yaratır.

Kovalent bağ, söz konusu atomların dış yörüngelerinin dolması ile meydana gelir. Bu tür bağlar, moleküller arası hidrojen bağından daima daha güçlü, iyonik bağ ile ise ya aynı güçte ya da daha güçlüdür.

Bazı inorganik maddelerin -hidrojen, amonyak, klor, su ve azot molekülleri ile tüm organik maddelerin molekülleri kovalent bağ ile bir arada tutulmaktadır.

Kovalent bağ (iyonik ve metalik bağın tersine) yönlüdür; bağ açılarının etkileşimin gücü üzerinde etkisi büyüktür. Bu etkinin kaynağı, kovalent bağların, atomik yörüngelerin üst üste binmesiyle oluşmasından ileri gelir. Atomik yörüngeler (p, d, ve f orbitalleri) hepsi yönlü karakterde olup, bağlanma esnasında önemli ölçüde yöne bağlı etkileşime neden olurlar.

Kovalent bağ, genellikle benzer elektronegatifliğe sahip atomlar arasında gerçekleşir. Bu nedenle ametaller, daha kolaylıkla kovalent bağı tercih eder ve metaller de kolayca yerlerinden oynatılabilen elektronların daha serbestçe dolaşabildiği metalik bağ yaparlar. Ametallerde bir elektronun serbest kalması daha zordur, dolayısıyla benzer elektronegatifliğe sahip bir madde ile birleşme söz konusu olduğunda o elektronun paylaşılması tek seçenek haline gelir.

Metan molekülünde kovalent bağlı haldeki hidrojen ve karbon

Tarihçesi :

Kovalent bağ kavramı, ilk olarak 1916'da Gilbert N. Lewis tarafından, atomlar arasında elektron çiftlerinin paylaşılması şeklinde ortaya atılmıştır. Buna göre, dış yörüngedeki valans elektronları, atomik semboller etrafında birer nokta ile temsil edildiği Lewis notasyonu veya elektron nokta notasyonu ile gösterilmektedir. Atomlar arasındaki elektron çiftleri kovalent bağları göstermekte, çoklu çiftler ise çoklu bağlara karşı gelmektedir.

Her ne kadar, paylaşılmış elektron çiftleri fikri, kovalent bağlanmanın etkin ve miktarsal tanımını yapıyor olsa da, bu bağların doğasını anlamak ve basit moleküllerin yapısını ve özelliklerini tahmin edebilmek için kuantum mekaniği bilgisine ihtiyaç vardır. Kimyasal bağlanmanın, kuantum mekaniği açısından ilk başarılı açıklamasını 1927'de Walter Heitler ve Fritz London yapmıştır.

Bağ Polaritesi :

İki tür kovalent bağ vardır: polar ve polar olmayan veya saf. Saf kovalent bağlar ki genellikle çözünür değildirler, elektrik iletkenlikleri yoktur ve bireysel molekül formundadırlar ve iyonik bağlar çözünürdürler, ergimiş ve çözünmüş haldeyken elektrik iletirler, ve genellikle kristal formundadırlar spektrumun iki ucunda yer alırlar ve farklı özelliklere sahiptirler. Polar kovalent bağlar ise ortada yer alır ve her ikisinin de özelliklerini gösterirler.

=== En son teori === Günümüzde valans bağ modeli, moleküler yörünge modeliyle desteklenmektedir. Bu modele göre, atomlar bir araya getirildikçe atomik yörüngeler, moleküler yörüngeler oluşturmak üzere etkileşirler. Kuantum mekaniği kullanılarak elektronik yapının, enerji seviyelerinin, bağ açılarının, ve bağ mesafelerinin yüksek bir hassasiyetle hesaplanması mümkündür.

İyonik bağ

İyonik bağ, zıt ve eş yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik kuvvetlere dayanan bir kimyasal bağ türüdür.

En dıştaki elektron kabukları tamamen dolu olan atomlar oldukça kararlı durumdadırlar, başka atomlarla bileşik oluşturma eğilimi göstermezler. Sadece soy gazların en dış elektron kabukları tamamen doludur, diğer tüm elementlerin dış kabuklarında eksik elektron bulunmaktadır. Oysa atom, tüm elektron kabuklarının dolu olması yönelimindedir ve eğer dolu değilse bunu sağlamaya yönelecektir. Bu konumda atomun başına iki farklı olay gelebilir, dış kabuktaki elektronlardan kurtularak zaten dolu olan bir alttaki kabuğu son kabuk haline getirmek ya da dış kabuğu dışarıdan elektron alarak tamamlamak.

Elektron verme eğiliminde olan bir atomla elektron alma eğilimindeki bir atom reaksiyon alanına girdiklerinde, aralarında bir elektron alış-verişi olur. Bunun sonucunda elektron alan atom negatif iyon (anyon), elektron veren atom ise pozitif iyon (katyon) haline gelecektir. Bu şekilde aralarında elektrostatik çekme kuvveti yaratılan atomlar iyonik bağla bir bileşik oluştururlar. İyon bağına elektro valans bağ da denilmektedir.

İyonik bağla oluşan bileşiklerin bir ortak özelliği, elektroliz edilebilmeleridir. Yani iyonik yapıdaki sıvı ve katı çözeltiler elektriği iletirler. İyonik yapılı katılar ise iletken değildirler. Bir diğer özellik de elektronların kuvvetle tutulması nedeniyle iyonik kristallerin ısıyı ve elektriği iletmemesi, diğer bir deyişle yalıtkan olmalarıdır.

İyonik bağ oluşumunda, metal, düşük elektronegatifliği nedeniyle bir elektron vererek pozitif bir iyon (katyon) oluşturur. Normal sofra tuzunda, sodyum ile klor iyonları birbirlerine iyonik bağ ile bağlıdır. İyonik bağ genellikle metallerle ametaller arasında gerçekleşir. Ametal atomlarının elektronegatifliği yüksektir ve kolayca elektron alıp negatif iyon (anyon) oluşturabilirler. Dolayısıyla, iki veya daha fazla iyon, elektrostatik kuvvetlerin etkisiyle birbirlerini çekerler. Bu tür bağlar, hidrojen bağından daha kuvvetli fakat kovalent bağ ile hemen hemen aynı kuvvettedir.

Li + F\ \ \ \to\ \ \ Li^+F^-\,\!

3Na + P\ \ \ \to\ \ \ (Na^+)_3P^{3-}

İyonik bağlanma yalnızca, bağlanmış atomlar serbest olanlardan daha düşük enerjiye sahip olduklarında ve reaksiyonun toplam enerji değişimi, reaksiyonun gerçekleşmesi yönünde ise meydana gelir. Toplam enerji değişimi ne kadar büyükse, bağ o kadar güçlüdür. Tüm iyonik bağlar bir tür kovalent ya da metalik bağ özelliği taşırlar. İki atom arasındaki elektronegatiflik farkı ne kadar büyükse bağ da o kadar iyoniktir. İyonik bileşikler, ergidiklerinde veya suda çözündüklerinde elektrik iletebilirler. Genellikle yüksek ergime sıcaklığına sahip olup suda çözünmeye meyillidirler.

Polarizasyon etkisi:

İyonik bileşiklerin kristal latisi içindeki iyonlar küreseldir fakat eğer pozitif iyon küçük, ve/veya yüksek oranda yüklüyse, negatif iyonun elektron bulutunu bozar. Negatif iyonun bu şekilde polarize olması, iki atomun çekirdekleri arasında ilave yük birikimine yol açar ki bu da kısmi kovalent bağ demektir. Boyutça büyük negatif iyonlar daha kolaylıkla polarize olurlar. Fakat bu durum, yalnızca 3+ değerlikli pozitif iyon (örneğin, Al3+) söz konusu olduğunda önemlidir (örneğin, saf AlCl3 kovalent bir moleküldür). Öte yandan, 2+ yüklü iyonlar (Be2+) hatta 1+ yüklü iyonlar (Li+) dahi, boyutları çok küçük olduğu için bir miktar polarize etme gücüne sahiptirler (örneğin, LiI iyoniktir fakat bazı kovalent özellikler gösterir). "Polarize etme gücü", iyonun yükü ile boyutu arasındaki orana bağlı olup yük yoğunluğu olarak adlandırılır.

İyonik yapı:

İyonik bileşikler katı haldeyken, iyonik kristal içinde sürekli iyonik latis yapısına sahiptirler. Tüm iyonlar yaklaşık olarak aynı boyutta ise, yüzey merkezli kübik bir yapı oluşturabilirler, fakat iyonlar farklı boyutta ise, yapı genellikle hacim merkezli kübiktir. İyonik latislerde koordinasyon sayısı, herbirinin bağlı olduğu iyon sayısını verir.

İyonik bağ - kovalent bağ :İyonik bir bağ durumunda atomlar, zıt yüklü iyonların çekimi ile birbirine bağlı iken, kovalent bağ durumunda atomlar, elektron paylaşımı yoluyla bağlanırlar. Kovalent bağ durumunda, her atomun etrafındaki moleküler geometri, VSEPR kuralları[1] ile belirlenirken, iyonik malzemelerde geometri, maksimum sıkı-paket kurallarını takip eder. Dolayısıyla bir bileşiğin iyonik ya da kovalent olarak sınıflandırılması "atomların geometrisi"ne bağlıdır.