Kimyasal Bağlar ve Hibritleşme

Kimyasal Bağlar ve Hibritleşme


01. İyonik Bağlar
02. Kovalent Bağlar
03. Polar Kovalent Bağlar
04. Koordine Kovalent Bağlar
05. Hibritleşme
05.01. s (Sigma bağı)
05.02. p (pi Bağı)
05.03. sp Hibritleşmesi
05.04. sp2 Hibritleşmesi
05.05. sp3 Hibritleşmesi
05.06. dsp3 Hibritleşmesi
05.07. d2sp3 Hibritleşmesi


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