Güçlü Etkileşimler

Bir iyon, elektron alarak veya vererek yük kazanan atomdur. Bu yük bilgisi, bağ oluşumunu anlamanın anahtarıdır.

Metal katyonu ile ametal anyonu arasında elektron alışverişi sonucu oluşan elektrostatik çekim ve NaCl 3 boyutlu dev kristal örgü birim hücresi.

Bir sodyum parçası ile klor gazı karşılaştığında, ortaya kristal yapılı ve sofra tuzunda bulunan $NaCl$ çıkar. Sodyum elektron verdiğinde kararlı hâle gelirken klor aynı elektronu alır. Peki bu tanecikler elektronu nasıl gösterir ve hangi bağ türü oluşur?

İyonik bağda elektron alışverişi

Metaller elektron vermeye, ametaller elektron almaya yatkındır. Sodyumun son katmanında 1 elektron, klorun son katmanında 7 elektron bulunur. Sodyum bu elektronu klora aktarınca $Na^+$ ve $Cl^-$ iyonları oluşur.

Zıt yüklü iyonların birbirini çekmesi iyonik bağ olarak adlandırılır. Bu bağ, tek bir $NaCl$ molekülü oluşturmaz. İyonlar, kristal örgü içinde çok sayıda komşusuyla düzenli biçimde çekişir.

Lewis gösteriminde değerlik elektronları noktalarla yazılır. Elektron alışverişinden sonra sodyumun çevresinde nokta kalmaz, klorun çevresinde 8 elektron bulunur.

Sodyum ve klordan iyon oluşumu

Değerlik elektronlarını belirle

Sodyumun 1, klorun 7 değerlik elektronu vardır. Elektron alışverişini yaz

Sodyum elektron verir, klor aynı elektronu alır. İyonik çekimi göster

Zıt yüklü iyonlar çekilerek iyonik yapıyı oluşturur.

İyonik bileşikte yük dengesi

• $Na^+$: Pozitif sodyum iyonu (yok)
• $Cl^-$: Negatif klorür iyonu (yok)
• $NaCl$: İyonik bileşik birimi (yok)

Kovalent bağda elektron ortaklaşması

İki ametal karşılaştığında elektron tamamen aktarılmak yerine ortak kullanılabilir. Ortaklaşa kullanılan elektron çifti iki atomu bir arada tutar ve kovalent bağ oluşur.

Örneğin iki hidrojen atomu birer elektronunu ortak kullanır. Böylece her hidrojen, çevresinde iki elektron varmış gibi kararlı hâle gelir. Lewis gösterimi $H:H$ veya $H-H$ biçimindedir.

Elektronlar eşit çekiliyorsa bağ apolar kovalent bağ, bir atom tarafından daha güçlü çekiliyorsa polar kovalent bağ olur. Aynı ametal atomları arasındaki $Cl-Cl$ bağı apolardır. Farklı ametaller arasındaki $H-Cl$ bağında klor elektronları daha güçlü çektiği için bağ polardır.

Metallerde elektron denizi

Metallerde değerlik elektronları tek bir atoma sıkıca bağlı kalmaz. Bu elektronlar, pozitif metal iyonları arasında hareket eden ortak bir elektron denizi oluşturur.

Bu model, metallerin elektrik ve ısıyı iletmesini açıklar. Elektronlar hareket edebildiği için metal telden elektrik akımı geçer. Katmanlar birbirinin üzerinden kaydığında bağ tamamen kopmadığı için metaller tel hâline getirilebilir ve levha şeklinde dövülebilir.

İyonik bağda elektron aktarımı, kovalent bağda elektron ortaklaşması, metalik bağda ise hareketli elektronlar temel fikirdir. Bir sonraki adımda Lewis noktalarını kullanarak bu bağ türünü verilen taneciklerden ayırt edebilirsin.

• İyonik bağda elektron veren tanecik negatif iyon olur. Elektron veren tanecik elektron kaybettiği için pozitif iyon, elektron alan tanecik ise negatif iyon olur.
• Aşağıdaki bağlardan hangisi elektron ortaklaşmasıyla oluşan polar kovalent bağdır? H-Cl bağında elektronlar klor tarafından daha güçlü çekilir. Bu nedenle bağ polar kovalenttir.
• Metallerin elektrik iletmesini açıklayan modelde hareketli elektronlara elektron ___ adı verilir. Metalik bağda değerlik elektronları metal iyonları arasında hareket eder ve bu yapı elektron denizi olarak adlandırılır.

Kimyasal türleri atom, molekül ve iyon olarak ayırabildiğinde, bağın oluşum biçimini elektronların davranışı üzerinden çözebilirsin.

Aynı ametal atomları arasında eşit paylaşılan elektronlar (Apolar kovalent) ile farklı ametaller arasında elektronegatifliği yüksek olana kayan polar kovalent bağ gösterimi.

Elektronların bağ oluşturmadaki rolü

Bir bağın türünü anlamak için önce şu soruyu sor: Elektronlar aktarılıyor mu, ortak kullanılıyor mu, yoksa metal atomları arasında geniş bir elektron topluluğu mu oluşuyor?

• İyonik bağda elektron bir atomdan diğerine aktarılır.
• Kovalent bağda elektron çifti atomlar tarafından ortaklaşa kullanılır.
• Metalik bağda değerlik elektronları birçok metal atomu arasında hareket eder.

Bu ayrım, maddenin gözlenen özelliklerini de açıklar. İyonik katılar genellikle sert ve kırılgandır. Kovalent moleküller, yapısına göre gaz, sıvı veya katı olabilir. Metaller ise elektrik akımını iletir ve tel hâline getirilebilir.

İyonik bileşiklerde Lewis gösterimi

Önceki elektron alışverişi bilgisini Lewis noktalarıyla uygularken işlem sırası önemlidir:

1. Metalin verdiği elektron sayısını belirle.
2. Ametalın aldığı elektron sayısını belirle.
3. Oluşan iyonları yükleriyle yaz.
4. Toplam yükü sıfırlayacak en küçük iyon oranını bul.
5. İyonik bileşiği molekül gibi değil, düzenli bir iyon örgüsü olarak düşün.

Örneğin magnezyum iki elektron verir ve $Mg^{2+}$ olur. Klor atomlarının her biri bir elektron alarak $Cl^-$ hâline gelir. Bir magnezyum iyonunun yükünü dengelemek için iki klor iyonu gerekir. Bu nedenle bileşik formülü $MgCl_2$ olur.…

Kimyasal türler atom, molekül ve iyon olarak ayrıldığında, aralarındaki bağın elektronlarla nasıl kurulduğu daha kolay karşılaştırılır.

Pozitif metal katyonları arasında serbestçe hareket eden değerlik elektronları denizi, metallerin tel ve levha olabilmesini ve elektrik iletkenliğini sağlar.

Elektronların üç farklı düzeni

Bir metal parçası elektrik akımını iletir, dövüldüğünde kırılmak yerine şekil değiştirir ve yüzeyi parlak görünebilir. Bu özelliklerin ortak nedeni, metal atomlarının değerlik elektronlarını tek bir atoma sıkıca bağlamaması ve bu elektronların kristal yapı boyunca hareket edebilmesidir.

Metalik bağ, pozitif yüklü metal iyonları ile yapı içinde hareket eden değerlik elektronları arasındaki çekimdir. Bu elektronlar belirli bir atoma ait değildir. Bu nedenle model, pozitif iyonların çevresinde dolaşan ortak bir elektron denizi olarak düşünülür.

Bir bakır telde gerilim uygulandığında elektronlar tel boyunca ilerler. Pozitif metal iyonlarının düzeni büyük ölçüde korunur. Isı iletimi de hareketli elektronların enerjiyi bir bölgeden diğerine taşımasıyla açıklanır.

Bu tabloyu kullanırken yalnızca “metal varsa metalik bağ vardır” demek yeterli değildir. Bir metal ile ametal arasında genellikle iyonik bağ, ametaller arasında ise genellikle kovalent bağ incelenir. Saf metal atomları arasında ise metalik bağ modeli kullanılır.

Aynı elektron fikrinin farklı sonuçları

İyonik bağda elektron aktarımı sonucunda oluşan zıt yüklü iyonlar birbirini çeker. Örneğin magnezyum iki elektron verdiğinde $Mg^{2+}$, klor atomu bir elektron aldığında $Cl^-$ hâline gelir. Yüklerin toplamı sıfır olacağı için bir magnezyum iyonu iki klor iyonuyla eşleşir:

Burada $MgCl_2$ bağımsız bir “magnezyum klor molekülü” gibi düşünülmez. Formül, kristaldeki iyonların en basit tam sayı oranını gösterir. İyonik katılar bu yüzden genellikle moleküllerden değil, düzenli iyon örgülerinden oluşur.

Kovalent bağda elektronlar tamamen aktarılmaz. İki ametal, elektron çiftini ortak kullanır. Ortak elektron çifti atomlardan birine daha yakınsa bağ polar, çekim yaklaşık eşitse bağ apolar kabul edilir. Ancak bağın polar olması, molekülün kesinlikle polar olduğu anlamına gelmez. Molekülün geometrisi ve bağ dipollerinin yönleri de birlikte değerlendirilir.

Metalik bağda ise belirli bir metal atomunun elektronunu tamamen kaybetmiş tekil iyon gibi davranması yerine, çok sayıda atomun değerlik elektronlarını ortaklaştırdığı düşünülür. Bu yüzden metal kristalinde elektron hareketi mümkündür. İyonik kristalde iyonlar yer değiştirmekte zorlanırken metal katmanları, elektron denizi sayesinde birbirinin üzerinden kayabilir.

[!WARNING] Dikkat

İyonik bileşiklerde “molekül” kelimesini gelişigüzel kullanmak sık yapılan bir hatadır. $NaCl$ için doğru ifade, iyonik kristal örgüsü veya formül birimidir. Kovalent maddelerde ise $H_2O$ ve $CO_2$ gibi bağımsız moleküllerden söz edilebilir.

Bağ türünü özellikten tahmin etmek

Bir madde katı hâlde elektrik akımını iletiyorsa metalik bağ olma olasılığı yüksektir. İyonik katılar, iyonları kristal içinde sabit kaldığı için katı hâlde akımı iletmez. Eridiklerinde veya suda iyonlarına ayrıldıklarında hareketli iyonlar oluştuğu için iletken olabilirler.

Metallerin tel hâline çekilebilmesi, iyonik kristallerden önemli bir farktır. İyonik kristalde katmanlar zorlandığında aynı yüklü iyonlar yan yana gelebilir. İtme artar ve kristal kırılır. Metalde ise katmanlar kayarken elektron denizi çekimi sürdürür.

Elektron paylaşımı bulunan kovalent maddelerde iletkenlik genellikle düşüktür. Bunun istisnaları, yapı boyunca hareket edebilen elektronların bulunduğu bazı atomik ağ yapılardır. TYT sorularında ilk karar için element türleri, taneciklerin düzeni ve maddenin fiziksel özelliği birlikte okunmalıdır.

İyonik formülün kurulması

Bir bileşiğin formülünü yazarken amaç, elektron alışverişini tekrar anlatmak değil, oluşan iyon yüklerini nötr bir oranda birleştirmektir. Magnezyumun yükü $2+$, klorun yükü $1-$ olduğundan iki klor iyonu gerekir.…

Bir bağın türünü belirlerken önce taneciklerin metal mi, ametal mi olduğunu ve elektronların nasıl düzenlendiğini kullanırsın.

Bağ türünü taneciklerden çıkarma

Aşağıdaki karşılaştırma, verilen bir çift element için hızlı karar vermeyi sağlar:

Bu tablo yalnızca ezberlenecek bir sınıflandırma değildir. Elektron düzeni, maddenin gözlenen özelliklerini de açıklar. İyonik katılar genellikle kristal yapılı ve yüksek erime noktalıdır. Kovalent yapılı maddelerin özellikleri molekülün biçimine ve elektronların eşit ya da eşit olmayan paylaşımına bağlıdır. Metaller ise elektrik iletir, parlaktır ve dövülerek şekillendirilebilir.

Sodyumun son katmanında bir elektron bulunması, bu elektronu verme eğilimini açıklar. Klorun son katmanında yedi elektron vardır ve bir elektron alarak kararlı düzene yaklaşır. Bu iki davranış karşılaştığında elektron ortaklaşmaz, sodyum elektronu klora aktarır. Böylece oluşan zıt yüklü iyonlar arasındaki çekim iyonik bağı oluşturur.

Lewis noktalarını bağ türüne uygulama

Bir bileşiğin Lewis gösterimini kurarken elementlerin yalnızca değerlik elektronlarını dikkate alırsın. İyonik yapıda önce elektron aktarımını gösterirsin, sonra oluşan iyonları yükleriyle birlikte yazarsın. Kovalent yapıda ise ortaklaşan elektron çiftlerini bağ çizgisiyle gösterirsin.

Örneğin magnezyumun iki değerlik elektronu, oksijenin ise altı değerlik elektronu vardır. Magnezyum iki elektron verdiğinde $Mg^{2+}$, oksijen iki elektron aldığında $O^{2-}$ olur. Yüklerin toplamı sıfır olacağı için formül $MgO$ şeklindedir.

Magnezyum oksidin Lewis gösterimini kurma

Değerlik elektronlarını belirleme

Magnezyumun iki, oksijenin altı değerlik elektronu vardır. Elektron aktarımını yazma

Magnezyum iki elektron vererek pozitif iyon hâline gelir. Oksijen iyonunu oluşturma

Oksijen iki elektron alarak negatif iyon oluşturur. Formülü ve yük dengesini kurma

Bir magnezyum iyonu ile bir oksit iyonunun yükleri birbirini dengeler.

Buradaki kritik nokta, $MgO$ içinde ayrı ayrı $Mg$ ve $O$ molekülleri bulunmamasıdır. Katı yapı, düzenli bir iyon örgüsündeki $Mg^{2+}$ ve $O^{2-}$ taneciklerinden oluşur. Bu nedenle “iyonik molekül” ifadesi TYT düzeyinde yanılgıya yol açar. İyonik bileşikler formül birimleriyle ifade edilir.

Kovalent bağda ortak elektron çiftleri

İki ametal karşılaştığında elektronlardan biri tamamen aktarılmak yerine ortak kullanılabilir. Hidrojen klorürde hidrojen ve klor birer elektronunu ortaklaştırır. Ortak elektron çifti klorun çekirdeğine daha yakın bulunduğu için bağ polardır, fakat bu ayrıntı bağın oluşum biçimini değiştirmez.

Karbon dioksitte karbon ile oksijen arasında ikişer elektron çifti ortaklaşır. Bu yüzden yapıdaki her karbon oksijen bağlantısı çift bağ olarak gösterilir:

Molekülün bağları polar olsa da doğrusal düzen nedeniyle toplam çekim yönleri birbirini götürür. Bu nedenle molekül apolardır. Burada bağ polarlığı ile molekül polarlığını aynı sanmamak gerekir. Bağın elektronları eşit paylaşmaması, bütün molekülün mutlaka polar olacağı anlamına gelmez.

Metallerde elektronların hareketi

Bakır telin elektrik iletmesinin nedeni, metal atomları arasındaki elektronların yalnızca tek bir atoma bağlı kalmamasıdır. Metal kristalinde pozitif iyon çekirdekleri düzenli bir yapı oluşturur, değerlik elektronları ise bu yapı boyunca hareket edebilir. Bu hareketli elektron düzenine elektron denizi modeli denir.

Bir metal tel gerildiğinde katmanlar küçük ölçekte kayabilir, fakat elektronların ortak düzeni tamamen kopmaz. Bu nedenle metaller kırılmak yerine tel hâline çekilebilir veya levha hâline dövülebilir. İyonik kristalde ise katmanlar kaydığında aynı yüklü iyonlar yan yana gelir ve güçlü itme oluşur. Kristal bu yüzden kırılgan davranır.

Bir soruda önce elektron alışverişi mi, ortaklaşması mı, yoksa metal içindeki hareketli elektronlar mı olduğunu seç. Sonra Lewis nokta düzeniyle bu seçimini kontrol et. Örneğin $CaF_2$ için kalsiyumun verdiği iki elektronun iki flor atomuna birer tane aktarılması gerekir. Böylece $Ca^{2+}$ ve iki $F^-$ oluşur, toplam yük sıfırlanır. Bu, iyonik bağın hem elektron düzeniyle hem de formül oranıyla doğrulandığı bir uygulamadır.

• Metal ve ametal arasında elektron alışverişi gerçekleşirse iyonik bağ oluşur. Metal elektron verir, ametal elektron alır ve oluşan zıt yüklü iyonlar arasındaki çekim iyonik bağı oluşturur.
• Aşağıdakilerden hangisinde atomlar elektronlarını ortaklaşa kullanır? Karbon ve oksijen ametal olduğu için elektron çiftlerini ortaklaşa kullanarak kovalent bağ oluşturur. Diğer seçeneklerde metal ve ametal arasında iyonik bağ vardır.
• CaF2 bileşiğinde kalsiyum iyonunun yükü ___ olur. Kalsiyum iki değerlik elektronu verdiği için $Ca^{2+}$ iyonuna dönüşür ve bu elektronlar iki flor atomuna aktarılır.