Atomlar neden birbirine bağlanır?

Kombinasyon reaksiyonları

Kimyasal bileşikler üreten reaksiyonlar atomlara bağlı olarak iki şekilde gerçekleşebilir:

1. Elektron kabuklarının örtüşmesinin ve tek kutuplu yüklerin elektrostatik etkileşiminin bir sonucu olan itici etkileşimler yoluyla .
2. Elektronlar ve atom çekirdeği arasındaki etkileşimler veya yük yoğunluklarının dağılımındaki değişikliklerden kaynaklananlar gibi, farklı yüklerin elektrostatik etkileşiminin neden olduğu çekici kuvvetlerin etkisi yoluyla .

Doğada minimum enerji için çabalama eğilimi olduğu ortaya çıktı. Bu aynı zamanda atomlar için de geçerlidir ve bu durum kimyasal bağların üretiminde doğrudan yansıtılır; atomlar enerji açısından avantajlıysa birleşirler. Çoğu element doğal olarak atomlarını diğerlerine veya birbirlerine bağlar.

Kimyasal bağ

Daha önce de belirtildiği gibi atomlar aynı veya başka bir kimyasal elementin atomlarıyla birleşebilir. Kimyasal bağ, atomların kalıcı olarak birbirine bağlanmasını sağlayan etkileşime denir. Atomların en dış kabuğunda bulunan değerlik elektronları kimyasal bağların oluşumunda rol oynar.

İki atomlu hidrojen _H2’de kimyasal bağlanma

Hidrojen kimyasal bir elementtir ve atomları hiçbir zaman serbest halde bulunmayan bir maddedir. Atomları her zaman belirli bir kimyasal bağla eşleşir . Mevcut hidrojen atomlarının her birinin, paylaşılmak üzere bir değerlik elektronundan vazgeçmesini içerir. Bu, her birinin kendisi için en uygun enerji durumuna ulaşmasını ve periyodik tabloda kendisine en yakın soy gaz olan helyumun elektron konfigürasyonunu elde etmesini sağlar. Bu tür paylaşılan elektronlar, paylaşılan elektron çifti veya elektron bağlama çifti olarak bilinir. Hidrojen atomları arasında oluşan bu tür bağ sembolik olarak H:H olarak temsil edilebilir.

Kovalent bağ

Kovalent bir bağın oluşumunun mükemmel bir örneği, daha önce açıklanan iki atomlu hidrojendir. Bu tür bağa özgü ortak bir elektron çiftini paylaşır. Elektronların ortaklığını ve her iki atoma eşit veya farklı şekilde ait olan bağlayıcı elektron çiftlerinin oluşumunu içerir.

Polar olmayan kovalent bağ

Bağlayıcı elektron çiftinin her iki atoma da eşit olarak ait olduğu bu tür kovalent bağlara atomik veya polar olmayan kovalent bağlar da denir ve esas olarak aynı metal olmayan atomlar arasında oluşur. Polar olmayan kovalent bağların oluşmasıyla oluşan bu tür yapılara homoatomik moleküller denir.

Diatomik klor moleküllerinin elektronları Cl ₂

Polar olmayan bir kovalent bağ aynı zamanda iki klor atomunun her birinin bir değerlik elektronunu paylaştığı ve bir elektron okteti ve bir argon elektron konfigürasyonu sağladığı klor molekülünün karakteristiğidir. Moleküldeki her iki klor atomunda bulunan elektronlar dikkate alındığında, bağlayıcı elektron çiftinin yanı sıra, kimyasal bağın oluşumunda doğrudan rol almayan elektronların da bulunduğu görülebilir. Bu tür elektronlara veya elektron çiftlerine bağ yapmayan elektronlar denir.

Azot molekülü nasıl yapılandırılmıştır?

Metal olmayanların birden fazla elektron çiftini paylaşabildiği ortaya çıktı. Örneğin bir nitrojen molekülü iki nitrojen atomundan oluşur. Her birinin son kabuğunda beş değerlik elektronu vardır, bu da bir oktet oluşturmak için üçe kadar ek elektrona sahip olmayı gerekli kılar. İstenilen elektron konfigürasyonunu elde etmek için her nitrojen atomu paylaşılacak üç elektrondan vazgeçer. Bu, atomlar arasında üç bağ elektron çifti ile sonuçlanır . Böyle özel bir bağın kendi adı vardır – üçlü bağ. Paylaşılan elektron çiftlerine ek olarak, her nitrojen atomunun bir bağ yapmayan elektron çifti vardır. Üçlü bağ atomların oluşması için mümkün olan maksimum değerdir. Doğada, molekülde üçten fazla bağın bulunmasıyla karakterize edilen hiçbir kimyasal bileşik bulunamamıştır.

Peki ya heteroatomik moleküller?

Aynı kimyasal elemente ait atomlar gibi, farklı metal olmayan atomlar da ortak bağlayıcı elektron çiftleri üreterek birbirlerine bağlanabilirler. Böyle bir yapının en yaygın bilinen örneği, hidrojen ve klor atomlarının birleşiminden oluşan kimyasal bir bileşik olan hidrojen klorürdür. Bir molekülü oluşturan atomların her biri, kendisi için en uygun elektron konfigürasyonunu elde etmek için bir elektrona ihtiyaç duyar.

Hidrojen klorür molekülündeki kovalent bağ

En yakın soy gazların elektron konfigürasyonunu elde etmek için hem hidrojen hem de klor, bir bağ elektron çifti oluşturmak üzere birer değerlik elektronu bağışlar. Bu işlem, hidrojenin helyum konfigürasyonunu ve klor atomunun argon konfigürasyonunu benimsediği iki kalıcı elektron konfigürasyonuyla sonuçlanır. Dolayısıyla değerlik kabuklarında sırasıyla bir ikili ve bir elektron okteti bulunur. Ancak burada hidrojen molekülünde olduğundan biraz farklı bir etkileşim gözlemleyebiliriz; hidrojen ve klor atomları arasında üretilen elektron çiftinin onlara eşit derecede ait olmadığı ortaya çıktı. Elektronları çekme yeteneği daha fazla olana, bu durumda klor atomuna doğru kaydırılır, böylece bağlayıcı elektron çifti ona doğru kaydırılır. Bu tür bağ aynı zamanda kovalent bir bağdır ancak ayrıca ‘polar’ olarak da adlandırılır.

Polar kovalent bağ

Böyle bir bağ, farklı metal olmayanlara ait atomlar arasında oluşur. Kovalent bir bağın karakteristik hareketini gerçekleştirirler – elektronlarının bir kısmını paylaşırlar, ancak polar olmayan bir kovalent bağla karşılaştırıldığında, bu durumda üretilen elektron çiftleri atomlardan birine doğru kaydırılır. Elektronları daha güçlü çeken. Genellikle değerlik kabuğunda daha fazla sayıda elektrona sahip olan atomdur. Elektronegatifliği yüksek olan her zaman atomdur.

Amonyak molekülünün elektron yapısı

Amonyak, bir nitrojen atomu ve üç hidrojen atomundan oluşan bir moleküldür. Polar kovalent bağa sahiptir. Azotun periyodik element tablosunun 15. grubuna ait olduğunu bilerek, onun beş değerlik elektronuna sahip olduğunu biliyoruz. Buna karşılık her hidrojen atomunun yalnızca bir elektronu vardır. Kalıcı bir elektron konfigürasyonu için nitrojenin, hidrojen atomlarının varlığıyla sağlanabilen üç elektrona ihtiyacı vardır. Her biri bir nitrojen atomuyla bir bağ elektron çifti üretir. Bu, mevcut her atomun kendisi için en uygun elektron konfigürasyonuna sahip olmasını sağlar. Nitrojen atomunun elektronları çekme kapasitesi hidrojen atomundan daha büyük olduğundan, üç bağlayıcı elektron çifti de ona doğru kayar.

Karbondioksit molekülünün elektron yapısı

Karbon atomu periyodik tablonun 14. grubunda yer alır ve bu nedenle değerlik kabuğunda dört değerlik elektronu bulunur. Buna karşılık, iki oksijen atomunun her birinin altı değerlik elektronu vardır. Mevcut atomlar yalnızca oktetler için çabaladığından, oksijen atomları paylaşılacak iki elektrondan vazgeçer ve karbon atomu her biriyle iki elektron paylaşır, böylece toplam dört değerlik elektronu da paylaşılır. Bu, karbon atomu ile her oksijen atomu arasında iki tane olmak üzere dört taneye kadar bağlayıcı elektron çifti ile sonuçlanır. Karbon ve oksijen atomlarının elektronegatiflik değerlerini karşılaştırarak, elektronları çekmeye daha fazla yatkınlığın oksijen olduğunu biliyoruz. Bu nedenle, dört bağlayıcı elektron çiftinin tümü oksijen atomlarına doğru kaydırılır.

Bir molekülde bulunan bağın türü nasıl kontrol edilir?

Bir molekülde bulunan bağın tipini belirlemede anahtar faktör, atomik bileşenlerinin elektronegatifliğidir. Bu, atomların elektronları çekme yeteneğidir ve dolayısıyla kovalent bağlanma durumunda da bağlayıcı elektron çiftlerini birbirine çekme yeteneğidir. Elektronegatifliğin değeri ne kadar büyük olursa, atom elektronları o kadar güçlü çeker. Ayrıca molekülde bulunan atomların elektronegatiflikleri arasındaki fark bize ne tür bir kimyasal bağla karşı karşıya olduğumuzu anlatır. Bir molekülde, onu oluşturan atomların elektronegatifliğindeki fark (ΔE olarak gösterilir) 0,0’a eşitse veya 0,4’ten büyük değilse, bağ kovalent olarak polarize değildir. ΔE 0,4 ila 1,6 arasındaysa molekülde polar bir kovalent bağ vardır. Öte yandan atomların elektronegatiflik farkı 1,6’yı aşarsa bu, iyonik bir bağın varlığını gösterir.