Kimyasal Bağlar: İyonik, Kovalent, Hidrojen ve van der Waals Bağları Nasıl Çalışır?

Kimyasal bağlar. İonik, kovalent, hidrojen ve van der Waals bağları nasıl çalışır?

Elementlerin birbirleri nasıl etkileştiği, elektronlarının nasıl sıralandığını ve atomlarda elektronların yerleştiği en dış bölgede kaç elektron için boşluk olduğuna bağlıdır.

Elektronlar çekirdek etrafında katmanları oluşturan enerji seviyelerinde bulunur.

En yakın katman iki taneye kadar elektron tutabilir.

İkinci ve üçüncü enerji seviyeleri sekiz tane kadar elektron tutabilir.

Bu sekiz elektron dörtlü çiftlere halledilir ve herhangi bir çift tamamlanmadan önce Her çiftin bir konumu dolar.

Başka bir katman dolmadan önce her zaman çekirdeği en yakın katman ilk önce dolar.

Hidrojenin bir elektronu vardır.

Bu da demektir ki en düşük katman da tek bir yere doludur.

Eğer pirlik tabloya göz atarsanız hidrojenle helyumun ilk satırdaki tek elementler olduğunu görürsünüz.

Bunun sebebi sadece ilk katmanlarında elektron bulundurmalarıdır.

Hidrojen ile helyum en küçük katman olup başka katman olmayan tek iki elementlerdir.

Periyodik tabloya yeniden bakarsanız 7 satır olduğunu fark edersiniz.

Bu satır numaraları her satırdaki elementlerin katman sayılarına karşılık gelir.

Sütunlar soldan sağa ilerledikçe belirli bir satırın içindeki elementlerin elektron sayıları gittikçe artar.

Her elementin katman sayısı aynı olsa bile her katman tamamıyla elektron ile dolu değildir.

Tablonun ikinci satırına bakarsanız litiyum, berilyum, bor, karbon, azot, oksijen, Flor ve neon elementlerini bulursunuz.

Bunların hepsi yalnızca ilk ve ikinci katmanları dolduran elektronlara sahiptir.

Litiyumun en dış katmanında sadece bir elektron bulunur.

Berylliumun 2, borun 3 ve bütün katman neonda olduğu gibi 8 elektronla dolana kadar böyle devam eder.

Tüm elementler en dış katmanlarını dolduracak kadar elektron sahip değildir ama atomlar en dış katmanlarındaki bütün elektron konumları dolduğunda en kararlı durumlarına ulaşır.

En dış katmandaki bu boşluklardan dolayı kimyasal bağların oluşumunu ya da moleküllerin oluşumu ile sonuçlanıp aynı veya farklı elementlerin iki veya daha fazlası arasında gerçekleşen etkileşimlerini gözlemleriz.

Atomlar kararlılık durumlarını arttırmak için en dış katmanların tamamıyla doldurma eğilimi olacaklardır ve bu amaçlarını gerçekleştirmek için de elektron paylaşarak, başka bir atomdan elektron kabul ederek ya da başka bir atoma elektron vererek başka

elementlerle bağ kuracaklardır.

Düşük atom numarasına sahip elementler yani atom numarası 20 olan kalsiyuma kadar en dış katmanlarında 8 tane elektron bulundukları bildikleri için buna 8'li anlamında oktet kuralı denir.

Bir element dış katmanını doldurmak ve oktet kuralına uymak için diğer elementlerle elektron paylaşabilir, onlara elektron verebilir ya da onlardan elektron kabul edebilir.

Bir atom eşit sayıda proton ve elektron barındırmıyorsa kendisine iyon denir.

Bu tür atomlarda elektron sayısı proton sayısına eşit olmadığından her bir iyonun net bir yükü vardır.

Pozitif iyonlar elektron kaybetmeyle oluşur ve bunlara katyon denir.

Negatif iyonlar elektron edinmeyle oluşur ve bunlara da anyon denir.

Örneğin sodyum en dış katmanında tek bir elektron bulunur.

Sodyumun o bir elektronu vermesi dış katmanını doldurmak için 7 tane daha elektron kabul etmesinden daha az enerji alır.

Eğer sodyum bir elektron kaybederse artık 11 protonu ve yalnızca 10 elektronu olur.

Bu da kendisini toplam artı bir yüküyle bırakır.

Adı artık sodyum yonudur.

Klor dış katmanında 7 elektron bulunur.

Aynı şekilde klorun bir elektron edinmesi 7 elektron kaybetmesinden daha enerji tasarrufudur.

Dolayısıyla 17 proton ve 18 elektronu sahip net eksi bir yüklü bir yon oluşturmak için bir elektron edinmeye yatkındır.

Adı artık klorur yonudur.

Bir elementten diğerine olan bu elektron hareketine elektron transferi denir.

Bir klor atomu en dış katmanında 7 elektron bulundururken bir sodyum atomu en dış katmanında B elektronu bulundurur.

Bir sodyum atomu katmanında boşaltmak için B elektronunu verecektir ve bir klor atomu o elektronun katmanını doldurmak için kabul ederek kloral dönüşecektir.

Artık iki iyonda oktet kuralına uyudur ve tamamlanmış en dış katmanlara sahiptir.

Bundan böyle elektron sayısı proton sayısına eşit olmadığından ikisi de iyondur ve artı bir sodyum ile eksi bir klorur yüklerine sahiptir.

Güçlü kimyasal bağlar.

İonik bağlar. Dört çeşit bağ ya da etkileşim türü vardır.

İonik, kovalent, hidrojen bağları ve van der Waals etkileşimleri.

İonik ve kovalent bağlar kırılmaları için daha büyük bir enerjik girişi gerektiren güçlü etkileşimlerdir.

Az önceki sodyum atomu örneği gibi bir element dış katmanından bir elektron verirse pozitif bir iyon oluşur.

Elektronu kabul eden element artık negatif yüklüdür.

Pozitif ve negatif yüklüler birbirini çektiğinden bu iyonlar beraber kalır ve bir iyonik bağ ya da iyonlar arası bir bağ oluşturur.

Elementler bağlanır ve genellikle bir elementin elektronu diğer elementle birlikte kalır.

Na artı ve Cl eksi iyonları NaCl üretmek için birleştiklerinde bir sodyum atomundaki bir elektron, klor atomundaki diğer 7 elektron ile kalır ve sodyumla klor yolları net sıfır yüklü bir iyon

kafesine birbirini çekerler. Kısa

Kovalent bağlar. İki ya da daha fazla atom arasındaki başka güçlü bağ çeşidi ise kovalent bağdır.

Bu bağlar iki element arasında bir elektron paylaşıldığında oluşur ve yaşayan organizmalardaki en güçlü ile en yaygın kimyasal bağ şeklidir.

Kovalent bağlar hücrelerimizdeki bir ölçü molekülleri meydana getiren elementler arasında oluşur.

Kovalent bağlar iyonik bağlarının aksine genellikle suda çözülmez.

Peki hangisi daha güçlü?

İyonik bağ mı, kovalent bağ mı?

İlginç olarak kimyagerler ve biyologlar bağ kuvvetini farklı yollarla ölçer.

Kimyagerliler bir bağın mutlak gücünü yani teorik gücünü ölçerken biyologlar bağların biyolojik bir sistemde nasıl davrandığı ile daha ilgilidir.

Biyolojik sistemlerde bağlar genelde suda çözme biçimindedir.

Su içerisinde iyonik bağlar kovalent bağlardan daha kolay parçalanır.

Bu yüzden de biyologlar iyonik bağların kovalent bağlardan daha zayıf olduğunu söyler.

Eğer bir kimya ders kitabına bakarsanız bunun tam aksini görürsünüz.

İyonik bağların ayrışma enerjisi daha yüksektir ve bu nedenle kovalent bağlardan daha güçlüdürler.

Bu, incelediğiniz bakış açısına göre aynı bilginin nasıl farklı cevapları yol açabileceğinin harika bir örneğidir.

Su moleküllerini oluşturmak için birleşen hidrojenle oksijen atomları birbirlerine kovalent bağlarla bağlıdır.

Hidrojen atomundaki elektron, Nitrojen atomunun dış katmanı ile oksijen atomunun tamamlanmamış dış katmanı arasında bölüştürür.

Bir oksijen atomunun dış katmanını tamamen doldurmak için 2 hidrojen atomundan 2 elektron ihtiyaç duyulur.

Bundan dolayı H2O'da alt simge 2'dir.

Elektronlar atomlar arasında paylaşılır.

Vakitleri her birinin dış katmanını doldurmak için bölüştürülür.

Bu paylaşım durumu dahil olan tüm atomlar için dış katmanları doğmadan durdukları durumlarına kıyasla daha düşük enerjili bir haldir.

Apolar kovalent bağlar. İki çeşitli kovalent bağ bulunur.

Polar ve apolar. Apolar kovalent bağlar ya aynı elementin iki atomu arasında ya da elektronları eşit olarak paylaşan farklı elementler arasında oluşur.

Örneğin bir oksijen atomu dış katmanlarını doldurmak için başka bir oksijen atomu ile bağlanabilir.

Bu ortaklık apolardır.

Çünkü elektronlar her bir oksijen atomu arasında eşit olarak dağılır.

İki oksijen atomu arasındaki iki kovalent bağ oluşur.

Çünkü oksijen en dış katmanını doldurmak için paylaşılan iki elektrona gereksinim duyar.

Azot atomları. Her azot atomu en dış katmanını doldurmak için 3 elektron ihtiyaç duyduğundan dolayı 2 azot atomu arasında 3 tane kovalent bağ oluşturacaktır.

Başka bir apolar kovalent bağ örneği metan molekülünde bulunur.

Karbon atomu en dış katmanında 4 elektron bulundurur ve katmanını doldurmak için 4 tane daha gereklidir.

Bu 4 taneyi her atom bir tanesini karşılayacak şekilde 4 ilacı yönteminden alır.

Bu elementlerin hepsi elektronla eşit paylaşarak 4 apolar kovalent bağ oluşturur.

Polar kovalent bağlar. Bir polar kovalent bağda atomlar tarafından ortaklaşan elektronlar bir çekirdeğe diğerinden daha yakın olarak daha çok etki içerir.

Farklı çekirdekler arasında eşit olmayan elektron dağılımından dolayı kısmi pozitif ya da kısmi negatif yükler ortaya çıkar.

Sudaki hidrojen ile oksijen arasındaki kovalent bağlar polar kovalent bağlardır.

Ortak elektronlar oksijen çekirdeği yakınında daha çok etki içererek ona küçük bir negatif yük, hidrojen çekirdekleri yakınında daha az vakit geçirerek bu molekülleri de küçük bir pozitif yük verir.

Daha zayıf bağlar. İyonik ve kovalent bağlar kırılmaları için kalite değer ve enerji gerektiren kuvvetli bağlardır.

Lakin elementler arası bağların hepsi iyonik ya da kovalent değildir.

Daha zayıf bağlar da oluşabilir.

Bunlar kırılmak için çok enerji gerektirmeyen, pozitif ve negatif yükler arasında gerçekleşen çekimlerdir.

Sıkça meydana gelen iki zayıf bağ, hidrojen bağları ve Van der Waals etkileşimleridir.

Bu bağlar suyun kendine mahsus özelliklerine ve DNA ile proteinlerine eşsiz yapılana yol açar.

Hidrojen bağları. Bir hidrojen atomu bulunduran polar kovalent bağlar oluştuğunda o bağdaki hidrojen atomu kısmi pozitif yüke sahip olur.

Bunun nedeni paylaşılan elektronun diğer elemente doğru ve hidrojen çekirdeğinden uzağa daha güçlü çekilmesidir.

Hidrojen atomu kısmi pozitif olduğundan komşu negatif kısmi yüklere çekilecektir.

Bu gerçekleştiğinde bir molekül hidrojen atomunun kısmi pozitif yükü ile diğer molekülün kısmi negatif yükü arasında zayıf bir etkileşim oluşur.

Bu etkileşime hidrojen bağ adı verilir.

Bu bağ çeşidi yaygındır. Örneğin suyun yapısı su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarından kaynaklanır.

Hidrojen bağları suya yaşama ayak tutan eşit özellikler verir.

Hidrojen bağları olmasaydı su oda sıcaklığında sıvı yerine gaz olurdu.

Hidrojen bağları farklı moleküller arasında oluşabilir ve her zaman bir su molekülü içermek zorunda değildir.

Herhangi bir molekül içindeki polar bağlardaki hidrojen atomları başka komşu moleküller ile bağ oluşturabilir.

Örneğin hidrojen bağları DNA molekülünün ayırt edici özelliği olan çift sarmallı yapısını vermek için iki uzun DNA sarmalını bir arada tutar.

Hidrojen bağları aynı zamanda bazı üç boyutlu protein yapılarından da sorumludur.

Van der Waals etkileşimleri.

Aynı hidrojen bağları gibi Van der Waals etkileşimleri de moleküller arası zayıf çekim ya da etkileşimleridir.

Farklı moleküller depolar ve kovalente olarak bağlı atomlar arasında gerçekleşirler.

Bu zayıf çekimlerden bazıları elektron çekirdekli tarafın hareket ettiklerinde oluşan geçici kısmi yüklerden kaynaklanır.

Bu moleküller arası zayıf etkileşimler biyolojik sistemlerde önemlidir.