Kimyasal bağlar

Kimyasal bağlar

Kimyasal bir bağ , kurucu elementlerin ayrı ayrı atomlarının elektronları arasında aralarında kalıcı bir bağlantı oluşturan etkileşimi içerir. Bu, kimyasal bir bileşik oluşumu ile sonuçlanır. Genellikle, bireysel elementler, parçası oldukları molekülün özelliklerinden farklı özelliklere sahiptir. Bağlanma yoluyla kimyasal bileşiklerin oluşumu, elementlerin mümkün olan en düşük enerji durumunu elde etme eğiliminden kaynaklanır. Bu onları kimyasal olarak inert yapar. Elementlerin atomları, periyodik tabloda helyuma (Grup 18) en yakın olan elektron konfigürasyonuna çekilir. Bu, ikili ve sekizli kurallarda ifade edilir . İkili kural, atomların dış kabukta iki değerlik elektronuna sahip olma eğilimini tanımlar. Oktet kuralı, elementlerin sekiz değerlik elektronuna sahip olma eğiliminde olması bakımından benzerdir. İkili ve sekizli kurallar, bir veya daha fazla kimyasal bağ oluşturdukları için kimyasal elementler tarafından yansıtılır. Bir atomun oluşturabileceği bağ sayısına değerlik denir. Yine de, tek bir öğe farklı değerliklerle karakterize edilebilir. Bir kimyasal bağı tam olarak karakterize etmek için, genellikle onun hakkında enerjisi, bağ uzunluğu ve kurucu elementlerin elektronegatiflik farkı gibi başka bilgiler de sağlarız.

Bağ oluşumunda elektronegatifliğin önemi

Elektronegatiflik , belirli bir kimyasal bağı oluşturan elementlerin atomları tarafından paylaşılan elektronların çekimi olgusunu tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Elektronegatiflik doğrudan atomlar arasındaki bağ enerjisini ifade eder. Kimyasal elementlerin periyodik tablodaki en yakın soy gazın elektron konfigürasyonlarını elde etme şekli, başka bir deyişle kimyasal bağları nasıl oluşturdukları, doğrudan kendi bileşenlerinin elektronegatifliğine bağlıdır. Belirli elementler, Linus Pauling ( Pauling Elektronegatiflik Ölçeği ) tarafından oluşturulan bir ölçekte nasıl sıralandıklarına göre, farklı güçlere sahip diğer atomların elektronlarıyla etkileşime girer. Metaller düşük elektronegatiflik değerleri ile karakterize edilir. Sonuç olarak, diğer elektronları zayıf bir şekilde çekerler ve kendi elektronlarını kolayca verirler. Bunlara elektropozitif elementler de denir. Sezyum (veya yapay olarak elde edilen fransiyum) 0,7 ile en düşük elektronegatifliğe sahiptir. Ametaller farklı davranır. Flor , hepsinin en elektronegatif elementidir (4.0). Ametaller, bağlanmak istedikleri atomların değerlik elektronlarını güçlü bir şekilde çekerler.

Kimyasal bağ türleri

İyonik bağlar

Pauling elektronegatifliklerinde önemli ölçüde farklılık gösteren metal atomları ve ametal atomlar arasında iyonik bir bağ oluşur. Daha fazla elektronegatif element, değerlik kabuğuna eklenen elektronları çeker. Bu afinite, elementin fazla elektrona sahip olması ve dolayısıyla negatif bir iyon veya anyon haline gelmesiyle sonuçlanır. Aynı zamanda, elektronlarını kaybetmiş olan (elektropozitif) atom artık elektron eksikliğine sahiptir, bu nedenle pozitif bir iyon veya katyon haline gelir. İyonik bir bağ oluşturmak için elektronegatiflik farkının en az 1,7 olması gerektiği varsayılır. Ortaya çıkan iyonlar (katyon ve anyon), zıt yüklü iyonların elektrostatik çekimi sonucunda birbirlerini çekerler. Bununla birlikte, gerçek hayatta yüzde 100 iyonik bağ bulunmadığına dikkat edilmelidir. Bu bağın yüzde payı, kurucu atomlar arasındaki elektronegatiflik farkına bağlıdır: fark ne kadar büyükse, iyonik bağın yüzde payı o kadar büyük olur.

Kovalent bağlar (atomik)

Pauling elektronegatifliklerinde küçük bir fark olan metal olmayan atomlar arasında bir kovalent bağ oluşur. Bir kovalent bağ oluşturan elementler, değerlik elektronlarını, her biri mümkün olan en düşük enerji durumuna ulaşabilecek şekilde "paylaşır". Ortaya çıkan elektron çifti, paylaşılan bir çift olarak bilinir. Atomlar arasında bir elektron bulutu şeklinde bulunur. Kurucu elementler arasında elektronegatiflikte bir fark varsa, kovalent bağ polarize olur ve paylaşılan elektron çifti, elektronegatifliği daha yüksek olan (elektronları daha güçlü çeken) elemente doğru kaydırılır. Molekül daha sonra bir dipol haline gelir, yani pozitif ve negatif kutuplara sahiptir. Kovalent bağda yer alan iki atom aynıysa, polar olmayan bir kovalent bağ oluştururlar. Pauling ölçeğindeki elektronegatiflik farkı 0 olduğu için elektron çifti herhangi bir yöne kaydırılmaz.

Koordinat kovalent bağlar

Bu, atomlardan birinin elektron çiftinden sözde donör haline geldiği bir bağ türüdür. Bir moleküldeki veya tamamlanmamış bir değerlik kabuğuna sahip bir iyondaki atom, sözde alıcı haline gelir. Bu bağın bir diğer adı datif bağdır. Koordinat kovalent bağı, bir anlamda kovalent bağa benzer. Ancak bu durumda elektron paylaşımı, yalnızca bir atomun elektron çiftini bağışlaması sonucunda gerçekleşir.

metalik bağlar

Metalik bağlar, metallerde ve alaşımlarında bulunan özel bağ türleridir. Metallerdeki katyonlar, belirli bir kristal kafes oluşturur ve pozitif yüklüdür. Elektronlar, metal atomlarının değerlik kabukları üzerinde hareket eder. Bir elektron bulutu oluştururlar ve kristal kafesteki metal katyonları arasında serbestçe hareket ederler. Bunlara delokalize elektronlar denir. Negatif yüklü oldukları için pozitif yüklü katyonları dengeleyerek metalleri elektriksel olarak nötr hale getirirler.

Moleküller arası etkileşimler

Gerçek dünyada atomları kimyasal bağlarla bağlı olmayan birçok bileşik vardır. Van der Waals kuvvetleri olarak adlandırılan çok daha zayıf, kısa menzilli kuvvetlerin ve hidrojen bağlarının bir sonucu olarak birbirleriyle etkileşime girerler.

Van der Waals kuvvetleri

Bunlar polar olmayan moleküller arasında meydana gelen kısa menzilli etkileşimlerdir. Polimerler gibi makromoleküllerde önemli bir rol oynarlar. Dahası, maddenin belirli elementlerinin fiziksel durumunu da etkilerler. Van der Waals cazibe merkezlerinin en yaygın örneği kurşun kalemlerdeki grafit kurşundur. Kaleminizi kağıda bastırdığınızda, (birbirlerine zayıf bir şekilde bağlı olan) grafit katmanları birbiri üzerinde kayar ve kendilerini bir sayfada biriktirir.

Hidrojen bağları

Hidrojen bağları, kovalent bağlara kıyasla yaklaşık 10 kat daha zayıftır. Tek bir molekül içinde veya farklı moleküller arasında oluşabilirler. Elektronegatif kimyasal elementlerin atomlarına bağlı hidrojen atomları ile yalnız elektron çiftlerine sahip yüksek elektronegatif elementlerin atomları arasında oluşurlar. Bu tür kimyasal çekim, -OH, -SH ve _-NH2 gruplarının karakteristiğidir. Hidrojen bağları tüm biyolojik sistemlerde önemli bir rol oynar. Bu birleşmeye, yani kaynama noktası, yoğunluk veya çözünürlük gibi özelliklerini değiştiren daha büyük molekül kümelerini bir arada tutmaya yol açar.