Atomların bir arada tutulmalarını sağlayan kuvvetlerdir Atomlar daha düşük enerjili duruma erişmek (daha kararlı olmak) için bir araya gelirler

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Atomların bir arada tutulmalarını sağlayan kuvvetlerdir Atomlar daha düşük enerjili duruma erişmek (daha kararlı olmak) için bir araya gelirler"

Iskender Kayyali
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Kimyasal Bağlar; Atomların bir arada tutulmalarını sağlayan kuvvetlerdir Atomlar daha düşük enerjili duruma erişmek (daha kararlı olmak) için bir araya gelirler İki ana gruba ayrılır Kuvvetli (birincil, primer) Metalik Kovalent İyonik Zayıf (sekonder, ikincil) Van der Waals Bağları

Metalik Bağ Elektronların atomlardan bağımsız olarak paylaşılması ile oluşur Pozitif yüklü iyon özü ya da çekirdek (değerlik elektronları olmayan atomlar) ve negatif yüklü elektron

2 Metalik Bağ Elektronların atomlardan bağımsız olarak paylaşılması ile oluşur Pozitif yüklü iyon özü ya da çekirdek (değerlik elektronları olmayan atomlar) ve negatif yüklü elektron bulutu arasındaki çekim kuvveti ile meydana gelir Atomların değerlik (valans) elektronları çevredeki bir çok atom tarafından paylaşılır ve bu nedenle yönsüzdür Sıkı paket yapılar oluştururlar

4 Kovalent bağ Atomlar arasında elektronların ortak kullanılması ile oluşur Periyodik tabloda elektronegatiflik değerleri arasında küçük farklar bulunan atomlar arasında oluşur (aynı tür atomlar arasında da geçekleşebilir)

Kovalent bağlar malzemeye bağlı olarak belirli açılarda oluşurlar, bu nedenle yönlü ve açılı bağlardır Yönlü bağ yapısı, sıkı paket yapıların oluşumuna engeldir, bu nedenle

5 Kovalent bağlar malzemeye bağlı olarak belirli açılarda oluşurlar, bu nedenle yönlü ve açılı bağlardır Yönlü bağ yapısı, sıkı paket yapıların oluşumuna engeldir, bu nedenle daha düşük yoğunluk ve termal genleşmeye sahiptirler Si Kovalent bağların oluşturulması için silisyum atomları birbirleriyle sabit yön ilişkisine sahip olacak şekilde dizilirler

6 Covalent Bond The sharing of a pair of electrons between 2 atoms. Li2

İyonik bağ Elektropozitif atomdan elektronegatif atoma bir ya da daha fazla elektron transferi ile oluşur. İyonlar kuvvetli elektrostatik (Coulombic) kuvvetlerle bağlıdır.

7 İyonik bağ Elektropozitif atomdan elektronegatif atoma bir ya da daha fazla elektron transferi ile oluşur. İyonlar kuvvetli elektrostatik (Coulombic) kuvvetlerle bağlıdır. Elektriksel olarak nötr olmalıdırlar, Na + Cl -, CaF 2 (Ca 2+ F -) Bir iyonun yükü atomun yüzeyinde her tarafa dağılmış vaziyettedir. Yani zıt yüklü iyonlara olan çekim her istikamette aynı şiddette olur. Böylece her bir pozitif iyon birçok negatif iyon ve her negatif iyon birçok pozitif iyon tarafından çekilir. Bu nedenle iyonik bağlar yönsüzdür ve pozitif ile negatif iyonların düzgün yerleşimi sağlanır

8 Na Cl

9 F F Shared pair (bonding pair) Her iki atom eşit çekime sahiptir, Bağ çifti eşit olarak paylaşılır

10 H Cl İki farklı atom bir bağı paylaşır ise bir atom bağ elektronları üzerinde daha güçlü çekime sahip olacaktır

Van der Waals bağı Atom gruplarını ya da molekülleri zayıf elektrostatik çekimlerle birbirlerine bağlar. İkincil bağ olarak da adlandırılır ve birincil bağlara kıyasla zayıf bağlardır.

11 Van der Waals bağı Atom gruplarını ya da molekülleri zayıf elektrostatik çekimlerle birbirlerine bağlar. İkincil bağ olarak da adlandırılır ve birincil bağlara kıyasla zayıf bağlardır. Birincil bağlar değerlik elektronlarının girişimleri ile, ikincil bağlar ise atom ve moleküllerdeki elektriksel kutuplaşma ile oluşur. Kalıcı ve geçici dipol (kutuplaşma) bağları olmak üzere iki gruba ayrılır. Geçici dipol bağı: Atom çekirdeği etrafında elektron yoğunluğunun asimetrik dağılımı ile oluşan çok zayıf elektrik dipol bağıdır. Bu tür bağlanmada elektron yoğunluğu sürekli olarak değiştiği için geçici olarak adlandırılmaktadır. Soygazların düşük sıcaklık ve yüksek basınçlarda sıvılaşma ve katılaşmaları bu bağa atfedilmektedir.

Kalıcı dipol bağı: Elektron yoğunluğundaki asimetriden kaynaklanan kalıcı kutuplaşmaya sahip moleküller arasında oluşur. Su ve polivinilklorür örnek olarak verilebilir.

12 Kalıcı dipol bağı: Elektron yoğunluğundaki asimetriden kaynaklanan kalıcı kutuplaşmaya sahip moleküller arasında oluşur. Su ve polivinilklorür örnek olarak verilebilir. Su molekülünün hidrojen atomlu bölgesi (+), oksijen atomlu bölgesi ise (-) yüklü merkezlere sahiptir ve su molekülleri bir molekülün (-) yüklü bölgesinin diğer bir molekülün (+) yüklü bölgesine Coulombic kuvvetler ile çekilmesi ile oluşur.

13 Van der Waals bağı a) (a) In Polivinilklorürde polyvinyl chloride (PVC), theclchlorine atomları atoms negatif attachedyük, to Hthe atomları polymer ise chain pozitif have a negative yüklüdür. charge Zincirler and the hydrogen van deratoms Waals are bağları positively charged. ile zayıf The chains are weakly bonded by bağlıdırlar van der Waals bonds. This b) additional Polimere bonding birmakes kuvvet PVC uygulandığı stiffer, (b) When zaman a force Vanis applied to the polymer, the der Waals bağları kırılır van der Waals bonds are ve broken zincirler and the chains birbiri slide üzerinde past one another kayar, bu şekilde polimer malzemeye şekil verilebilir.

14 Atomlararası mesafe: Denge durumunda bulunan bir atom çiftinin merkezleri arasındaki uzaklıktır Denge durumunda, atom çiftinin çekme ve itme kuvvetleri birbirine eşittir. Atomlararası mesafe; saf katı bir metal için atom çapına ya da yarıçapın iki katına, iyonik bir malzemede ise iki farklı iyonun yarıçaplarının toplamına eşittir. Bir atom çiftinin enerjisi denge durumunda en küçük değerine ulaşır.

15 F N = F A +F R F A = çekme kuvveti (attractive force) F R = itme kuvveti (repulsive force) F N = Net kuvvet

16 İyonik bir malzemede bağ kuvveti ve bağ enerjisi F A F R F N (Z 1 e)(z 2 e) 4πε 2 o a nb a n 1 Z 2 1 Z 2 e 4πε 2 o a Z 2 1 Z 2 e 4πε 2 o a nb a n 1 Bağ enerjisi; bağ kuvvetinin mesafeye bağlı integralinin alınması ile hesaplanır E N Z 2 1 Z 2 e 4πεoa Çekme enerjisi Z 1 ve Z 2 = iyonik bağ oluşumunda verilen ya da alınan elektron sayısı e= elektron yükü a= iyonlararası mesafe e o = vakumun elektriksel geçirgenliği, 8, C 2 /(N.m 2 ) b ve n= sabit b a n İtme enerjisi

17 Bağ enerjisi Bağ enerjisi: iki atomun (ya da iki iyonun ya da iki molekülün) bağ oluşturduğu zaman açığa çıkan enerji miktarı demektir. Bu noktada itme ve çekme kuvvetleri birbirine eşittir, FN=0 dır. Açığa çıkan enerjinin miktarı yani büyüklüğü bize oluşan kimyasal bağın kuvvetine yönelik de bilgi verir. Kimyasal bağ sonucu açığa çıkan enerji ne kadar fazla ise oluşan bağ da o kadar kuvvetli olmuş demektir. Tersinden düşünecek olursak da, oluşan bir kimyasal bağı kırmak için gerekli olan en az enerji, bağ enerjisi kadar olmalıdır.

19 Bağ kuvvetleri ile özellikler arasındaki ilişki Ergime sıcaklığı: Bağ enerjisi arttıkça ergime sıcaklığı artar Termal Genleşme: Bağ enerjisi yüksek malzemelerin potansiyel enerji çukuru daha derin ve asimetrikliği daha azdır, bu nedenle termal genleşme daha azdır. Mukavemet: Mukavemet genel anlamda bir malzemeyi koparmak için birim alana uygulanan kuvvet olarak tanımlanır. Mukavemetin kaynağı atomlararası bağ kuvvetleridir. Elektriksel iletkenlik: Malzemelerde elektrik iletimi serbest elektronlar ile sağlanır. Metallerde valans elektronları serbest halde bulunduklarından yüksek elektrik iletkenliği gösterirler. Termal iletkenlik: Termal iletim malzemelerde serbest elektron ve atomların termal titreşimleri ile sağlanır. Serbest elektronların termal iletimi titreşimlere oranla daha fazladır ve bu nedenle metallerin iyonik ve kovalent bağlı malzemelere oranla termal iletimleri daha yüksektir. Optik özellikler: Metallerde serbest elektronlar ışık dalgasını yansıtırlar ve bu nedenle metaller saydam değil, opaktırlar. İyonik ve kovalent bağlı malzemelerde serbest elektron bulunmadığından ışık malzeme içerisinden geçebilir ve saydam olabilirler. Ancak katkı maddeleri ve iç yapı kusurları saydamlığı azaltır, yarı saydam ya da opak olabilirler.

21 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning Figure 2.25 The inter-atomic energy (IAE)-separation curve for two atoms. Materials that display a steep curve with a deep trough have low linear coefficients of thermal expansion

22 Karışık Bağlar İyonik-kovalent, seramik ve yarı iletkenler % İyonik karakter= 1 ( e 1/4)(X A X B ) Metalik-kovalent, geçiş metalleri Metalik-iyonik, Al 9 Co 3, Fe 5 Zn 21

Benzer belgeler

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş FZM 220 Yapı Karakterizasyon Özellikler İşleme Performans Prof. Dr. İlker DİNÇER Fakültesi, Fizik Mühendisliği Bölümü 1 Atomsal Yapı ve Atomlararası Bağ1 Ders Hakkında FZM 220 Dersinin Amacı Bu dersin