Lewis Formülleri ve Bağlar

1. Lewis formüllerinde gösterilen elektronlar sorulmaktadır. Bu gösterimde hangi elektronlar yer alır?

Lewis: değerlik elektronları noktayla

• A) Yalnız son katmandaki değerlik elektronları
• B) Atomun bütün elektronları
• C) Yalnız çekirdekteki tanecikler
• D) Yalnız nötronlar
• E) Yalnız protonlar

Doğru cevap: A — Lewis gösteriminde yalnız son katmandaki değerlik elektronları nokta olarak çizilir; bağa katılan elektronlar bunlardır.

1. Önce Lewis gösteriminin amacını hatırlayalım: atomun bağ kurma davranışını göstermek.
2. Bağ kurarken paylaşılan ya da aktarılan elektronlar en dış katmandadır; iç katman elektronları çekirdeğe sıkı bağlıdır ve bağa katılmaz.
3. Örnek: oksijenin 8 elektronu vardır ama dizilimi 2-6 olduğundan simgesinin çevresine yalnız 6 nokta konur.
4. Denetleyelim: azot (2-5) için 5 nokta, klor (2-8-7) için 7 nokta çizilir ✓ — hep son katmandaki sayı kadar.

2. Lewis yapısı çizilirken atomların çevresindeki elektron sayısına bir kural uygulanmaktadır. Bu kural nedir?

• A) Her atom iki elektron edinmelidir
• B) Her atom dört elektron edinmelidir
• C) Hidrojen dışındaki atomlar son katmanlarında sekiz elektron edinmeye eğilimlidir
• D) Elektron sayısı önemli değildir
• E) Her atom on elektron edinmelidir

Doğru cevap: C — Oktet kuralı: hidrojen dışındaki atomlar bağ yaparak son katmanlarında sekiz elektrona ulaşmaya eğilimlidir.

1. Atomların hedefi, en kararlı yapı olan soy gaz elektron dizilimine benzemektir.
2. Helyum dışındaki soy gazların son katmanında 8 elektron vardır; bu yüzden kurala "oktet" (sekizli) denir.
3. Hidrojenin tek katmanı en fazla 2 elektron alır; o, helyuma benzeyerek iki elektronla (dublet) kararlı olur.
4. Denetleyelim: $\text{CH}_4$ molekülünde karbonun çevresinde 4 bağ × 2 = 8 elektron, her hidrojenin çevresinde 2 elektron vardır ✓.

3. Su molekülünün Lewis yapısında oksijen atomu üzerinde bağ kurmayan elektron çiftleri bulunmaktadır. Bu çiftlerin adı ve önemi nedir?

• A) Bağ elektronları; bağ sayısını artırır
• B) Serbest elektronlar; akımı iletir
• C) Çekirdek elektronları; kütleyi belirler
• D) Ortaklanmamış elektron çiftleri; molekülün geometrisini ve polarlığını etkiler
• E) Değersiz elektronlar; hiçbir etkisi yoktur

Doğru cevap: D — Oksijendeki bağ kurmayan iki çift, ortaklanmamış elektron çiftidir; bağ elektronlarını iterek suyun açısal geometrisini ve polarlığını belirler.

1. Suyun Lewis yapısını kuralım: oksijenin 6 değerlik elektronundan 2’si iki H ile bağ yapar, geriye 4 elektron yani 2 çift kalır.
2. Bu iki çift hiçbir atomla paylaşılmadığı için "ortaklanmamış elektron çifti" adını alır.
3. Ortaklanmamış çiftler oksijenin çevresinde bağ çiftlerinden daha çok yer kaplar ve onları iter; bu yüzden H–O–H açısı yaklaşık 104,5° olur, molekül doğrusal değil açısaldır.
4. Denetleyelim: açısal yapıda iki O–H bağ momenti birbirini götürmez, su polar çıkar ✓ — geometri ve polarlık aynı çiftlerden kaynaklanır.

4. Sigma bağının nasıl oluştuğu sorulmaktadır. Doğru açıklama hangisidir?

\sigma: baş başa örtüşme

• A) Orbitallerin yan yana örtüşmesiyle
• B) Orbitallerin baş başa, çekirdekleri birleştiren eksen boyunca örtüşmesiyle
• C) Elektron aktarımıyla
• D) Çekirdeklerin birleşmesiyle
• E) Hiçbir örtüşme olmadan

Doğru cevap: B — Sigma bağı, orbitallerin iki çekirdeği birleştiren eksen boyunca baş başa (uç uca) örtüşmesiyle oluşur.

1. Kovalent bağ, iki atomun orbitallerinin örtüşüp elektron çiftini paylaşmasıdır; soru örtüşmenin biçimini soruyor.
2. Sigma bağında orbitaller birbirine doğrudan, uç uca yaklaşır: s–s, s–p ya da p–p uçları çekirdekler arasındaki eksen üzerinde karşılaşır.
3. Elektron yoğunluğu en çok iki çekirdeğin tam arasında toplanır; bu, güçlü ve eksen çevresinde simetrik bir bağ verir.
4. Denetleyelim: $\text{H}_2$ molekülünde iki s orbitali eksen üzerinde örtüşür, oluşan tek bağ sigmadır ✓.

5. Pi bağının sigma bağından daha zayıf olduğu bilinmektedir. Bu zayıflığın nedeni nedir?

\pi: yan yana ortusme

• A) Pi bağında elektron bulunmaması
• B) Pi bağının kısa olması
• C) Pi bağında yan yana örtüşmenin daha küçük olması ve elektron yoğunluğunun eksenin dışında kalması
• D) Pi bağının sıcak olması
• E) Pi bağının iyonik olması

Doğru cevap: C — Pi bağında p orbitalleri yan yana örtüştüğü için örtüşme alanı küçüktür ve elektron yoğunluğu eksenin dışında kalır; bu yüzden sigmadan zayıftır.

1. Pi bağı, sigma bağı kurulduktan sonra birbirine paralel duran p orbitallerinin yanlardan örtüşmesiyle oluşur.
2. Yan yana duran orbitaller uç uca gelenler kadar iç içe geçemez; örtüşen bölge küçüktür.
3. Elektron yoğunluğu iki çekirdeği birleştiren eksenin üstünde ve altında toplanır; çekirdekler bu elektronları daha zayıf çeker.
4. Denetleyelim: C=C bağı (≈614 kJ/mol) C–C bağının (≈348 kJ/mol) iki katına ulaşmaz; eklenen pi bağı yalnız ≈266 kJ/mol katar ✓.

6. Tabloda bağ türlerinin sigma ve pi sayıları verilmiş, biri boş bırakılmıştır. Tabloda eksik kalan değer kaçtır?

• A) 0
• B) 1
• C) 2
• D) 3
• E) 4

Doğru cevap: C — Üçlü bağ 1 sigma ve 2 pi bağından oluşur; tablodaki eksik pi sayısı 2’dir.

1. Kuralı yazalım: iki atom arasındaki ilk bağ daima sigmadır, ondan sonra eklenen her bağ pidir.
2. Tabloyu kuralla sınayalım: tek bağ → 1 sigma, 0 pi; çift bağ → 1 sigma, 1 pi. Tablo kurala uyuyor.
3. Üçlü bağda toplam 3 bağ var: ilki sigma, kalan $3 - 1 = 2$ bağ pidir.
4. Denetleyelim: sigma + pi = $1 + 2 = 3$ ✓ — bağ sayısıyla aynı.

7. İki atom arasındaki ilk bağın daima sigma olmasının nedeni sorulmaktadır. Doğru açıklama hangisidir?

• A) Baş başa örtüşmenin en büyük ve en kararlı örtüşmeyi vermesi; atomlar önce en güçlü bağı kurar
• B) Pi bağının oluşamaması
• C) Sigmanın daha uzun olması
• D) Atomların yan yana gelememesi
• E) Rastgele olması

Doğru cevap: A — Atomlar yaklaşırken en büyük örtüşmeyi veren yönelim en kararlı olandır. Baş başa örtüşme bunu sağlar; ancak eksen üzerindeki bu bağ kurulduktan sonra kalan orbitaller yan yana örtüşebilir.

1. En kararlı bağ en büyük örtüşmeyle kurulur.
2. Baş başa örtüşme en büyüğüdür.
3. İlk bağ bu yüzden sigmadır.

8. Formülü $\text{C}_2\text{H}_4$ olan molekülde karbonlar arasında çift bağ bulunmaktadır. Molekülde toplam kaç sigma bağı vardır?

C_2H_4: 5 sigma + 1 pi

• A) 3
• B) 4
• C) 6
• D) 7
• E) 5

Doğru cevap: E — $\text{C}_2\text{H}_4$ molekülünde dört C–H bağı ve C=C bağındaki bir bağ sigmadır: toplam 5 sigma bağı vardır.

1. Yapıyı kuralım: $\text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2$; her karbon iki hidrojene ve diğer karbona bağlıdır.
2. Dört C–H bağının her biri tek bağdır, yani her biri 1 sigma: 4 sigma.
3. C=C çift bağı 1 sigma + 1 pi içerir: buradan 1 sigma daha gelir.
4. Toplam sigma: $4 + 1 = 5$; pi sayısı 1.
5. Denetleyelim: toplam bağ $5 + 1 = 6$; C–H (4) + C=C’deki 2 bağ = 6 ✓.

9. Formülü $\text{C}_2\text{H}_2$ olan molekülde karbonlar arasında üçlü bağ bulunmaktadır. Molekülde toplam kaç pi bağı vardır?

C_2H_2: 3 sigma + 2 pi

• A) 0
• B) 1
• C) 3
• D) 2
• E) 4

Doğru cevap: D — $\text{C}_2\text{H}_2$ molekülünde pi bağları yalnız C≡C üçlü bağındadır: toplam 2 pi bağı vardır.

1. Yapıyı kuralım: H–C≡C–H; molekül doğrusaldır.
2. İki C–H bağı tek bağdır; tek bağlar yalnız sigmadan oluşur, pi katkısı 0.
3. C≡C üçlü bağı 1 sigma + 2 pi içerir: pi sayısı 2.
4. Denetleyelim: sigma $2 + 1 = 3$, pi 2; toplam $3 + 2 = 5$ bağ, yapıdaki 2 C–H + 3 C–C bağıyla uyuşuyor ✓.

10. Tabloda karbon-karbon bağları karşılaştırılmış, biri boş bırakılmıştır. Tabloda eksik kalan değerlendirme hangisidir?

• A) En uzun
• B) Yine orta
• C) En kısa
• D) Belirlenemez
• E) C–C ile aynı

Doğru cevap: C — Bağ sayısı arttıkça çekirdekler arasındaki paylaşılan elektron artar ve atomlar birbirine yaklaşır; C≡C en kısa karbon-karbon bağıdır.

1. Tablodaki eğilimi okuyalım: C–C (1 bağ) en uzun, C=C (2 bağ) orta.
2. Neden kısalıyor? İki çekirdek arasında paylaşılan elektron çifti sayısı arttıkça çekirdekleri bir arada tutan çekim güçlenir.
3. Üçlü bağda üç çift paylaşılır; çekim en güçlü olduğundan uzunluk en kısadır. Yaklaşık değerler: 154 pm, 134 pm, 120 pm.
4. Denetleyelim: sıralama 154 > 134 > 120 pm ✓ — tablodaki "en uzun, orta" eğilimini sürdürüyor.

11. Tek bağ çevresinde serbest dönme mümkünken çift bağ çevresinde dönmenin engellendiği bilinmektedir. Bu farkın nedeni nedir?

• A) Çift bağın kısa olması
• B) Çift bağın ağır olması
• C) Çift bağın soğuk olması
• D) Dönmenin pi bağındaki yan yana örtüşmeyi bozacak olması; bu ise bağın kopması demektir
• E) Tek bağın zayıf olması

Doğru cevap: D — Çift bağda dönme, p orbitallerinin paralelliğini bozarak pi örtüşmesini yok eder; bu bağın kopması demek olduğundan dönme engellenir.

1. Tek bağ yalnız sigmadır; sigma örtüşmesi eksen çevresinde simetrik olduğundan bir atom döndüğünde örtüşme değişmez.
2. Çift bağ sigma + pi’dir. Pi bağı, iki karbondaki p orbitallerinin birbirine paralel durmasıyla var olur.
3. Bir karbon 90° döndürülürse p orbitalleri birbirine dik gelir, yan yana örtüşme kaybolur; yani pi bağı kırılır. Oda sıcaklığında buna yetecek enerji yoktur.
4. Denetleyelim: bu yüzden çift bağın iki yanındaki gruplar yerine kilitlenir ve cis-trans izomerleri ayrı bileşikler olarak var olur ✓.

12. Bir kovalent bağın polar olup olmadığı belirlenmektedir. Bu belirlemede kullanılan ölçüt nedir?

• A) Bağ yapan atomların elektronegatiflik farkı
• B) Bağ uzunluğu
• C) Atomların kütlesi
• D) Molekülün büyüklüğü
• E) Bağ sayısı

Doğru cevap: A — Bir kovalent bağın polarlığı, bağ yapan atomların elektronegatiflik farkıyla belirlenir; fark varsa bağ polardır.

1. Kovalent bağda iki atom bir elektron çiftini paylaşır; soru bu paylaşımın eşit olup olmadığını neyin belirlediğini soruyor.
2. Elektronegatiflik, bir atomun bağ elektronlarını kendine çekme gücüdür. Güçler farklıysa ortak çift daha elektronegatif atoma kayar ve kısmi yükler ($\delta^+$, $\delta^-$) oluşur.
3. Aynı iki atom arasında (H–H, Cl–Cl) fark sıfırdır; bağ apolardır. Farklı atomlar arasında (H–Cl) bağ polardır.
4. Denetleyelim: H–Cl bağında klor daha elektronegatif, uçta $\delta^-$ yükü taşır ✓.

13. Karbon dioksit molekülünde iki polar bağ bulunmasına karşın molekülün apolar olduğu bilinmektedir. Bu durumun açıklaması nedir?

• A) Bağların apolar olması
• B) Molekülün doğrusal olması nedeniyle iki bağ momentinin birbirini götürmesi
• C) Karbonun elektronegatif olmaması
• D) Molekülün büyük olması
• E) Oksijenin apolar olması

Doğru cevap: B — CO₂ doğrusal olduğu için eşit büyüklükte ve zıt yönlü iki bağ momenti birbirini götürür; bağlar polar olsa da molekül apolardır.

1. Bağlara bakalım: C ile O’nun elektronegatiflikleri farklıdır, her C=O bağı polardır ve momenti O’ya doğrudur.
2. Geometriye bakalım: karbonun çevresinde ortaklanmamış çift yoktur, O=C=O açısı 180°; molekül doğrusaldır.
3. Bağ momentleri vektördür: aynı büyüklükte, tam zıt yönde iki vektörün toplamı sıfırdır.
4. Denetleyelim: suda açı 180° değil (≈104,5°) ve momentler toplanıyor, su polar ✓; CO₂’de toplam sıfır, molekül apolar ✓.

14. Bazı bağlarda ortak elektron çiftinin tamamının tek bir atomdan geldiği bilinmektedir. Bu bağ türünün adı nedir?

• A) İyonik bağ
• B) Metalik bağ
• C) Hidrojen bağı
• D) Koordine kovalent bağ
• E) Apolar bağ

Doğru cevap: D — Ortak elektron çiftinin tamamı tek bir atomdan geliyorsa bağ koordine kovalent bağdır.

1. Olağan kovalent bağda her atom çifte birer elektron katar.
2. Bazı durumlarda bir atomun ortaklanmamış çifti vardır, diğerinin ise boş orbitali; çiftin iki elektronu da ilk atomdan gelir. Bu bağa koordine kovalent bağ denir.
3. Örnek: $\text{NH}_3 + \text{H}^+ \rightarrow \text{NH}_4^+$ tepkimesinde azotun ortaklanmamış çifti boş orbitali olan $\text{H}^+$ ile paylaşılır.
4. Denetleyelim: oluşan $\text{NH}_4^+$ iyonunda dört N–H bağı birbirinden ayırt edilemez ✓ — bağ kurulduktan sonra normal kovalent bağ gibidir.

15. Bir öğrenci Lewis yapısı çizerken izlemesi gereken sırayı öğrenmek istemektedir. Doğru sıra hangisidir?

• A) Önce bağları rastgele çizmek
• B) Önce toplam değerlik elektron sayısını bulmak, iskeleti kurmak, bağları yerleştirmek ve kalan elektronlarla oktetleri tamamlamak
• C) Önce molekül kütlesini hesaplamak
• D) Önce geometriyi çizmek
• E) Önce polarlığı belirlemek

Doğru cevap: B — Doğru sıra: toplam değerlik elektronunu bul, iskeleti kur, bağları yerleştir, kalan elektronlarla oktetleri tamamla.

1. Toplam değerlik elektronu bir bütçedir; çizimin sonunda bu sayı eksiksiz dağıtılmış olmalı, bu yüzden ilk iş sayımdır.
2. Sonra iskelet kurulur: genellikle en az elektronegatif atom (H hariç) merkeze konur, diğerleri tek bağla ona bağlanır.
3. Her tek bağ 2 elektron harcar; kalan elektronlar önce dış atomlara, sonra merkez atoma çift olarak dağıtılır. Oktet tamamlanmıyorsa ortaklanmamış çiftlerle çift ya da üçlü bağ kurulur.
4. Denetleyelim: CO₂ için $4 + 2 \cdot 6 = 16$ elektron; O=C=O yapısında 4 bağ çifti (8) + oksijenlerde 4 ortaklanmamış çift (8) = 16 ✓, her atomun okteti tam.

16. Azot gazının ($\text{N}_2$) çok kararlı ve tepkimeye girmeye isteksiz olduğu bilinmektedir. Bu kararlılığın nedeni nedir?

• A) Azotun ağır olması
• B) Azotun apolar olması
• C) Azotun hafif olması
• D) Azotun renksiz olması
• E) İki azot arasındaki üçlü bağın çok güçlü olması ve kopması için büyük enerji gerekmesi

Doğru cevap: E — N₂’nin kararlılığı, iki azot arasındaki çok güçlü üçlü bağdan gelir; bağı kırmak büyük enerji ister.

1. Lewis yapısını kuralım: her azotun 5 değerlik elektronu vardır; oktet için üç çift paylaşmaları gerekir, :N≡N: yapısı oluşur.
2. Üçlü bağ 1 sigma + 2 pi’dir ve bilinen en güçlü bağlardan biridir; bağ enerjisi yaklaşık 945 kJ/mol’dür.
3. Bir tepkimenin başlaması için önce bu bağın kırılması gerekir; bu enerji engeli azotu tepkimeye isteksiz yapar.
4. Denetleyelim: azot gübresi üreten Haber yönteminde yüksek sıcaklık, basınç ve katalizör gerekmesi bu yüksek bağ enerjisini doğruluyor ✓.

17. Grafikte karbon-karbon bağlarının enerjileri bağ sayısına göre verilmiştir. Grafiğin artışının giderek yavaşlamasının nedeni nedir?

• A) Ölçüm hatası
• B) İlk bağın güçlü sigma, sonrakilerin daha zayıf pi bağı olması
• C) Bağların uzaması
• D) Karbonun değişmesi
• E) Sıcaklığın artması

Doğru cevap: B — İlk bağ güçlü sigma, sonra eklenenler daha zayıf pi bağları olduğu için bağ enerjisi her ek bağda daha az artar.

1. Grafikten okuyalım: 1 bağ ≈ 348, 2 bağ ≈ 614, 3 bağ ≈ 839 kJ/mol.
2. Artışları hesaplayalım: $614 - 348 = 266$, $839 - 614 = 225$ kJ/mol. Her ek bağ ilk bağdan daha az enerji katıyor.
3. Nedeni: ilk bağ, eksen üzerinde baş başa örtüşen sigmadır; ikinci ve üçüncü bağlar yan yana örtüşen, daha zayıf pi bağlarıdır.
4. Denetleyelim: artış sabit olsaydı çift bağ $2 \cdot 348 = 696$ kJ/mol çıkardı; ölçülen 614 daha küçük ✓ — eğrinin yataylaşması budur.

18. Bir molekül için birden çok Lewis yapısı çizilebildiğinde hangisinin daha uygun olduğuna karar verilmektedir. Bu kararda kullanılan ölçüt nedir?

• A) Atomların formal yüklerinin sıfıra en yakın olduğu yapının tercih edilmesi
• B) En çok bağ içeren yapı
• C) En az atom içeren yapı
• D) En büyük yapı
• E) Rastgele seçim

Doğru cevap: A — Birden çok Lewis yapısı arasında, atomların formal yükleri sıfıra en yakın olan yapı tercih edilir.

1. Formal yük şöyle hesaplanır: değerlik elektronu − ortaklanmamış elektron sayısı − bağ sayısı.
2. Her aday yapı için bu hesap her atoma uygulanır; yükler ne kadar küçükse elektronlar atomlar arasında o kadar dengeli dağılmıştır.
3. Yüklerin hepsi sıfırsa ya da sıfıra en yakınsa o yapı en kararlıdır; zorunlu olarak negatif yük kalıyorsa o yük daha elektronegatif atomda olmalıdır.
4. Denetleyelim: CO₂’nin O=C=O yapısında C için $4 - 0 - 4 = 0$, her O için $6 - 4 - 2 = 0$ ✓; bütün yükler sıfır, yapı tercih edilir.

19. Bir öğrenci molekülün polar olup olmadığını basit bir gözlemle sınamak istemektedir. En uygun yöntem hangisidir?

• A) Sıvıyı tartmak
• B) Sıvıyı ısıtmak
• C) Sıvıyı dondurmak
• D) Sıvının rengine bakmak
• E) İnce sıvı akıntısına elektriklenmiş bir çubuk yaklaştırıp sapma olup olmadığını gözlemek

Doğru cevap: E — Polar moleküller elektrik alanda yönelir: ince sıvı akıntısına elektriklenmiş çubuk yaklaştırılır, akıntı saparsa sıvı polardır.

1. Polar molekülün iki ucunda kalıcı kısmi yükler ($\delta^+$, $\delta^-$) vardır; ayırt edici özellik budur.
2. Elektriklenmiş çubuk bir elektrik alanı oluşturur; polar moleküller zıt yüklü uçlarını çubuğa çevirir ve çubuğa doğru çekilir.
3. İnce bir akıntı kolay saptığı için etki gözle görülür: su akıntısı çubuğa doğru eğilir, apolar bir sıvı (ör. hekzan) doğrultusunu korur.
4. Denetleyelim: su polar, akıntı sapıyor ✓; hekzan apolar, sapmıyor ✓ — yöntem iki durumu ayırt ediyor.

20. İki atom arasındaki ilk bağ sigma, sonraki bağlar pidir; sigma pi’den güçlüdür ve bağ sayısı arttıkça bağ kısalıp güçlenir. Bu bilgiye dayanarak aşağıdakilerden hangisi söylenemez?

• A) Üçlü bağ bir sigma ve iki pi içerir.
• B) Üçlü bağ tek bağdan kısadır.
• C) Çift bağ çevresinde serbest dönme yoktur.
• D) Tek bağların hepsi sigmadır.
• E) Çift bağın enerjisi tek bağın tam iki katıdır.

Doğru cevap: E — Pi bağı sigmadan zayıf olduğu için çift bağın enerjisi tek bağın tam iki katı olamaz; bu yargı söylenemez.

1. Verilen bilgi üç kural içeriyor: ilk bağ sigma, sonrakiler pi; sigma pi’den güçlü; bağ sayısı arttıkça bağ kısalıp güçlenir.
2. Seçenekleri kurala koyalım: üçlü bağ 1 sigma + 2 pi ✓; üçlü bağ tek bağdan kısa ✓; çift bağda serbest dönme yok ✓ (pi bağı dönmeye izin vermez); tek bağlar sigma ✓.
3. Çift bağ = sigma + pi. Pi, sigmadan zayıf olduğuna göre toplam enerji $2 \times$ sigmadan küçük olur: C–C ≈ 348, C=C ≈ 614 kJ/mol; 696 değil.
4. Denetleyelim: "tam iki katı" demek pi’yi sigmaya eşit saymaktır ✓ — bu, verilen "sigma pi’den güçlüdür" bilgisiyle çelişir.