9. Sınıf Kimyasal Türler ve Bağlar — Konu Anlatımı

"Bir Tuz Molekülü" Diye Bir Şey Yok

Çoğu öğrenci $\mathrm{NaCl}$ yazısını görünce onu su molekülü gibi, iki atomdan oluşan küçük bir paket sanıyor. Oysa bir tuz tanesinde sodyum ve klor ayrı ayrı çiftler hâlinde değil, milyarlarca $\mathrm{Na^+}$ ve $\mathrm{Cl^-}$ iyonunun üç boyutlu bir örgüsü olarak bulunur. Her $\mathrm{Na^+}$ iyonunu 6 tane $\mathrm{Cl^-}$ sarar, her $\mathrm{Cl^-}$ iyonunu da 6 tane $\mathrm{Na^+}$. Formüldeki $\mathrm{NaCl}$ yalnızca bir oranı söyler: iyonlar 1'e 1 bulunur.

Bu ayrımı yapabilmek için kimyadaki taneciklere yakından bakalım:

Ayırt edici soru basittir: yükü var mı? Varsa iyondur. Yoksa ve birden çok atom kovalent bağla bağlıysa moleküldür.

Elektron Aktarımı: İyonik Bağ

Sodyumun dizilimi 2, 8, 1; klorunki 2, 8, 7. Sodyum tek dış elektronunu verirse neonun, klor bir elektron alırsa argonun dizilimine ulaşır:

$\mathrm{Na\ (2,8,1)} + \mathrm{Cl\ (2,8,7)} \rightarrow \mathrm{Na^+\ (2,8)} + \mathrm{Cl^-\ (2,8,8)}$

Lewis gösteriminde yalnız değerlik elektronları nokta olarak yazılır: sodyumun yanında bir nokta, klorun çevresinde yedi nokta. Aktarımdan sonra sodyum noktasız $\mathrm{Na^+}$, klor sekiz noktalı $\mathrm{Cl^-}$ olarak gösterilir.

Oluşan zıt yüklü iyonlar birbirini güçlü biçimde çeker. Metal ile ametal arasındaki bu elektrostatik çekime iyonik bağ denir.

Formül yazma: toplam yük sıfır olmalıdır. Yükleri çaprazlayın, sonra sadeleştirin.

• $\mathrm{Mg^{2+}}$ ve $\mathrm{Cl^-}$ → $\mathrm{MgCl_2}$ (bir +2 yükü iki −1 yükü dengeler)
• $\mathrm{Al^{3+}}$ ve $\mathrm{O^{2-}}$ → $\mathrm{Al_2O_3}$ (sağlama: $2 \times 3 = 6$, $3 \times 2 = 6$)
• $\mathrm{Ca^{2+}}$ ve $\mathrm{N^{3-}}$ → $\mathrm{Ca_3N_2}$ (sağlama: $3 \times 2 = 6$, $2 \times 3 = 6$)

Mini soru: Kalsiyum (2A) ile flor (7A) hangi formülü verir? Kalsiyum +2, flor −1 yüklü olur; yükleri dengelemek için iki flor gerekir: $\mathrm{CaF_2}$.

Elektron Ortaklaşması: Kovalent Bağ

İki ametal karşılaştığında ikisi de elektron almak ister, veren olmaz. Çözüm, elektronları ortak kullanmaktır. Her ortak elektron çifti bir kovalent bağdır.

• $\mathrm{H_2}$: H–H, bir ortak çift (tekli bağ).
• $\mathrm{H_2O}$: oksijen iki hidrojenle birer bağ kurar ve 8 elektrona tamamlanır.
• $\mathrm{CO_2}$: O=C=O, karbon her oksijenle iki çift paylaşır (çiftli bağ).
• $\mathrm{N_2}$: N≡N, üç ortak çift (üçlü bağ).

Aynı cins iki atom arasında elektronlar eşit paylaşılır: apolar kovalent bağ ($\mathrm{H_2}$, $\mathrm{Cl_2}$). Farklı iki ametal arasında elektronegatifliği büyük olan atom ortak çifti kendine daha çok çeker: polar kovalent bağ ($\mathrm{HCl}$). Bu farkın molekülün bütününe nasıl yansıdığı, Periyodik Sistem ve Bileşikler anlatımında ayrıntılı.

Elektron Denizi: Metalik Bağ

Metal atomlarının değerlik elektronları tek bir atoma ait değildir; kristal boyunca serbestçe dolaşan bir "deniz" oluşturur. Pozitif metal iyonları bu denizin içinde dizilir ve denizle aralarındaki çekim onları bir arada tutar.

Bu model metallerin üç özelliğini birden açıklar. Katı hâlde iletkenlik: serbest elektronlar yük taşır. Dövülebilirlik: katmanlar kaydığında elektron denizi hâlâ her iyonu sarar, bağ kopmaz. Parlaklık: serbest elektronlar gelen ışığı geri yansıtır.

İyonik bir katıda ise kayma, aynı yüklü iyonları karşı karşıya getirir ($\mathrm{Na^+}$ karşısına $\mathrm{Na^+}$). Doğan itme kristali çatlatır. Çekiçle vurulan bakır levha incelir, tuz kristali ise parçalanır.

Bağ Kurmak Enerji Verir

İki hidrojen atomu birleşip 1 mol $\mathrm{H_2}$ oluşturduğunda 436 kJ enerji açığa çıkar. Aynı bağı koparmak için de 436 kJ gerekir. Bağ oluşumu ekzotermik, bağ kırılması endotermiktir; atomlar, bağlı hâlde daha düşük enerjili ve daha kararlı oldukları için bağlanır.

Havanın yaklaşık %78'i azot olduğu hâlde soluduğumuz azot neden tepkimeye girmiyor? Cevap tablodadır: üçlü bağı koparmak çok enerji ister. Yıldırım gibi yüksek enerjili olaylar ya da özel katalizörler gerekir.

Bu sayılar bir tepkimenin enerjisini de tahmin ettirir. $\mathrm{H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl}$ tepkimesinde 1 mol H–H (436 kJ) ve 1 mol Cl–Cl (242 kJ) bağı kırılır: toplam 678 kJ harcanır. Oluşan 2 mol H–Cl bağının her biri 431 kJ verir: $2 \times 431 = 862$ kJ. Verilen enerji harcanandan $862 - 678 = 184$ kJ fazla olduğu için tepkime dışarı ısı verir. Kırılan bağlar zayıf, kurulan bağlar güçlüyse tepkime ekzotermiktir.

Tuz Suda Nasıl Kaybolur?

Tuz örgüsündeki iyonik bağlar güçlü olduğu hâlde tuz suda kolayca çözünür. Sırrı suyun polar yapısıdır. Su molekülünün oksijen ucu kısmi negatif, hidrojen uçları kısmi pozitiftir. Oksijen uçları $\mathrm{Na^+}$ iyonlarını, hidrojen uçları $\mathrm{Cl^-}$ iyonlarını sarar ve örgüden tek tek koparır:

$\mathrm{NaCl(k) \rightarrow Na^+(suda) + Cl^-(suda)}$

İyonlarla su molekülleri arasındaki bu çekime iyon-dipol etkileşimi denir. Bu yüzden katı tuz elektriği iletmez, tuzlu su iletir: iyonlar artık hareketlidir.

Sık Yapılan Hata

1. Her formüle "molekül" demek. Molekül yüksüzdür ve kovalent bağlıdır. $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{MgO}$ gibi iyonik bileşiklerde molekül yoktur, örgü vardır.

2. Katı tuzun iletmemesini "iyon yok" diye açıklamak. İyonlar vardır ama örgüde sabittir. Erittiğinizde ya da suda çözdüğünüzde iletir.

3. Bağ oluşumunun enerji istediğini sanmak. Oluşum enerji verir, kırılma enerji ister.

4. Formül yazarken yükleri sadeleştirmeyi unutmak. $\mathrm{Mg^{2+}}$ ve $\mathrm{O^{2-}}$ çaprazlanınca $\mathrm{Mg_2O_2}$ çıkar; doğrusu sadeleştirilmiş $\mathrm{MgO}$'dur, çünkü iyonik formül en küçük tam sayı oranını gösterir.

Sınav ipucu: "Metal + ametal" gördüğünüzde iyonik, "ametal + ametal" gördüğünüzde kovalent, "yalnız metal" gördüğünüzde metalik bağı düşünün. Hidrojen ametal sayılır: $\mathrm{HCl}$ kovalenttir.

Sık sorulanlar