9. Sınıf Periyodik Sistem ve Bileşikler — Konu Anlatımı

İki Adresten Bir Formüle

Size yalnız iki adres verelim: "3. periyot 2A" ve "3. periyot 7A". Bu iki elementin bileşiğinin formülünü, bağ türünü ve oda koşullarındaki hâlini söyleyebilir misiniz?

Evet. 2A grubundaki element (magnezyum) iki elektron verip $\mathrm{Mg^{2+}}$, 7A'daki (klor) bir elektron alıp $\mathrm{Cl^-}$ olur. Yükler dengelenince $\mathrm{MgCl_2}$ çıkar. Metal ile ametal arasında olduğu için bağ iyoniktir; iyonik bileşikler oda koşullarında katıdır ve erime noktaları yüksektir ($\mathrm{MgCl_2}$ yaklaşık 714 °C'de erir).

Periyodik sistem bu yüzden bir ezber tablosu değil, bir tahmin aracıdır. Grup numarasından iyon yükü doğrudan okunur:

Bu sayfanın testi, sistemdeki yerden sonra gelen adımları sorar: bağ türü, polarlık, moleküller arası kuvvet ve katı türü. Yarıçap ve iyonlaşma enerjisi gibi periyodik özelliklerin kendisi Periyodik Sistem anlatımında ele alınıyor.

Elektronegatiflik Farkı Bağı Söyler

Elektronegatiflik, bir atomun bağdaki elektronları kendine çekme gücüdür. İki atom arasındaki fark ($\Delta EN$) büyüdükçe elektronlar bir tarafa kayar.

Kaba bir sınır olarak fark yaklaşık 1,7'yi aşınca iyonik karakter baskın sayılır. Keskin bir çizgi yoktur; bağlar tam apolardan tam iyoniğe uzanan bir yelpazedir. H–F'nin iyonik değil kovalent sayılması bu yüzden şaşırtmamalı.

Polar Bağ, Apolar Molekül Olabilir mi?

Olabilir, ve öğrencilerin en çok karıştırdığı yer burasıdır. Molekülün polar olup olmadığını bağların tek tek polarlığı değil, geometrisi belirler.

Halat çekme düşünün. $\mathrm{CO_2}$ doğrusaldır: O=C=O. Her iki oksijen elektronları eşit kuvvetle ve tam zıt yönlere çeker; çekişler birbirini götürür. Bağlar polar, molekül apolardır.

$\mathrm{H_2O}$ ise açısaldır (yaklaşık 104,5°). İki O–H bağının çekişi aynı doğrultuda değildir, birbirini götüremez; oksijen tarafı kısmi negatif kalır. Molekül polardır.

Bu ayrım günlük bir gözlemi açıklar: zeytinyağı suda çözünmez ama benzinde kolayca çözünür. Yağ ve benzin apolar, su polardır; benzer benzeri çözer.

Katıların Dört Ailesi

Kuru buz ile sofra tuzu ikisi de beyaz birer katıdır. Kuru buz −78,5 °C'de doğrudan gaza dönüşür, tuz ise ancak 801 °C'de erir. Aradaki farkı, katıyı bir arada tutan kuvvetin türü açıklar:

Moleküler katıyı eritirken moleküllerin kendi bağları kopmaz; yalnız moleküller arasındaki zayıf çekim yenilir. Kuru buzun bu kadar düşük sıcaklıkta gaza dönüşmesinin nedeni budur. Kovalent ağda ise erimek, gerçek kovalent bağları koparmak demektir.

Bir ayrım daha var: kristal katılarda tanecikler düzenli dizilir ve katı belirli bir sıcaklıkta erir. Amorf katılarda (cam, plastik, mum) düzen yoktur; ısıtıldıkça belirli bir erime noktası göstermeden yavaş yavaş yumuşarlar. Camcının camı eğip bükebilmesi bu yüzdendir.

Çözümlü örnek: Etiketsiz dört beyaz ya da gri katı için şu ölçümler yapılıyor. A: 801 °C'de erir, katıyken iletmez, eriyiği iletir. B: 1538 °C'de erir, katıyken iletir. C: −78 °C'de gaza dönüşür, hiçbir hâlde iletmez. D: yaklaşık 1700 °C'de erir, çok serttir, hiçbir hâlde iletmez. Hangisi hangi türdür?

Önce iletkenliğe bakalım. Katıyken ileten tek madde B: elektron denizi, yani metalik katı. Katıda iletmeyip eriyikte ileten A: iyonlar sabitken iletmiyor, serbest kalınca iletiyor; iyonik katı. C ve D ikisi de iletmez ama erime sıcaklıkları arasında yaklaşık 1800 derece fark var. Çok düşük sıcaklıkta dağılan C'yi yalnız zayıf etkileşimler tutuyor: moleküler katı. D'yi eritmek gerçek kovalent bağları koparmak demek: kovalent ağ katısı.

Büyüdükçe Güçlenen Zayıf Kuvvet

Apolar moleküller arasında yalnız London kuvvetleri vardır. Bu kuvvet elektron sayısı arttıkça güçlenir. Halojenlerde etkisi çıplak gözle görülür: $\mathrm{F_2}$ ve $\mathrm{Cl_2}$ oda sıcaklığında gaz, $\mathrm{Br_2}$ sıvı, $\mathrm{I_2}$ katıdır. Dördü de apolardır; fark yalnızca molekül büyüklüğündedir.

Çözümlü örnek: $\mathrm{H_2S}$ molekülü $\mathrm{H_2O}$'dan daha ağır olduğu hâlde kaynama noktası −60 °C, suyunki 100 °C'dir. Neden? Sudaki H, oksijene bağlıdır ve moleküller arasında hidrojen bağı kurulur; kükürt bu bağı kuracak kadar küçük ve elektronegatif değildir. Burada molekül kütlesinin etkisini hidrojen bağı ezip geçer. Ayrıntılar Moleküller Arası Etkileşimler anlatımında.

Mini soru: Elektriği ve ısıyı iyi ileten, dövülüp tel yapılabilen bir katı hangi bağ türüne sahiptir? Katıda iletkenlik ve dövülebilirlik birlikte yalnız elektron denizinde vardır: metalik bağ.

Yanılgılar ve Sınav İpucu

1. Polar bağ içeren her molekülün polar olduğunu sanmak. $\mathrm{CO_2}$ ve $\mathrm{CH_4}$ polar bağ içerir ama simetrik oldukları için apolardır.

2. Moleküler katı erirken kovalent bağların koptuğunu sanmak. Kopan, moleküller arasındaki zayıf çekimdir.

3. Camı kristal katı sanmak. Günlük dildeki "kristal bardak" kimyasal anlamda amorftur.

Sınav ipucu: Tablo sorularında önce satırın hangi özelliği karşılaştırdığını belirleyin (bağ türü mü, polarlık mı, erime noktası mı), sonra yalnız o özelliğin nedenine bakın. "Simetrik" sözcüğü neredeyse her zaman apolar molekülü işaret eder.

Sık sorulanlar