Bölüm 2: Atomik Yapı & Atomarası Bağlar

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Bölüm 2: Atomik Yapı & Atomarası Bağlar"

Yavuz Ahmad
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Bölüm 2: Atomik Yapı & Atomarası Bağlar Bağlanmayı ne sağlar? Ne tip bağlar vardır? Bağların sebep olduğu özellikler nelerdir? Chapter 2-1

2 Atomun yapısı (Birinci sınıf kimyası) atom electronlar 9.11 x kg protonlar } neutronlar 1.67 x kg Atom sayısı = atomun çekirdeğindeki proton sayısı = nötral parçacıktaki elektron sayısı A [=] atom kütle birimi = amu = 12 C nin kütlesinin 1/12 si Atomik kütle = x molekülün yada atomun kütlesi 1 amu/atom = 1g/mol C H etc. Chapter 2-2

3 Atomik Yapı Elektronlar, özellikle dış yörüngedekiler, atomun Elektriksel Mekanik Kimyasal Isıl Özeliklerini belirlediğinden atom yapısının bilinmesi mühendislik malzemelerini incelemede önem taşır. Chapter 2-3

4 Electronik Yapı Electronlar dalgabenzeri ve parçacık özellikleri gösterirler Bu demektirki elektonlar orbitallerde bulunma olasılıkları ile tanımlanırlar. Her orbitalin belli bir aralıkta enerji seviyesi vardır ve bunlar kuantum sayıları ile belirtilir. Kuantum sayısı n = temel (enerji seviyesi= kabuk) Gösterimi K, L, M, N, O (1, 2, 3, vb.) l = altseviye (altkabuklar) s, p, d, f (0, 1, 2, 3,, n -1) m l = magnetik (orbitaller) m s = spin ½, -½ 1, 3, 5, 7 (-l den +l ye) Chapter 2-4

5 Electronlar... Elektron Enerji Seviyeleri belli enerji seviyelerine sahiptir en düşük enerji seviyesini doldurma eğilimindedirler. 4d 4p N-kabuk n = 4 3d 4s Enerji 3p M-kabuk n = 3 3s 2p 2s 1s L-kabuk n = 2 K-kabuk n = 1 Chapter 2-5

6 ELEMENTLERE BAKIŞ Çoğu element: Düzensiz elektron konfigürasyonu. Element Hidrojen Helyum Lityum Berilyum Boron Karbon... Neon Sodyum Magnezyum Aluminyum... Argon... Kripton Atomik Sayk Electron konfigürasyonu 1s 1 1s 2 (kararlı) 1s 2 2s 1 1s 2 2s 2 1s 2 2s 2 2p 1 1s 2 2s 2 2p s 2 2s 2 2p 6 (kararlı) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 (kararlı)... 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 (kararlı) Alıntı: Table 2.2, Callister & Rethwisch 8e. Neden kararsız? Valans kabuk (en dış) Genellikle tam dolu değil. Chapter 2-6

7 Elektron Konfigürasyonu Valans elektronlar yarı dolu üst enerji seviyesindeki elektronlar. Tam dolu kabuklar daha kararlıdır. Valans elektronlar bağlanmaya en hazır olanlardır ve kimyasal özellikleri kontrol ederler. örnek: C (atom sayısı = 6) 1s 2 2s 2 2p 2 valans elektronları=4 Chapter 2-7

8 Elektron Konfigürasyonu ör: Fe atom sayısı= 26 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 4d 4p 3d N-kabuk n = 4 valans elektronlr 4s Enerji 3p M-kabuk n = 3 3s 2p 2s Alıntı: Fig. 2.4, Callister & Rethwisch 8e. L-kabuk n = 2 1s K-kabuk n = 1 Chapter 2-8

9 3e - verir 1e - verir 2e - verir 1e - alır 2e - alır soy gazlar Periodik Tablo Sütunlar: benzer Valans yapı H He Li Be O F Ne Na Mg K Ca Sc S Se Cl Br Ar Kr Alıntı: Fig. 2.6, Callister & Rethwisch 8e. Rb Sr Y Te I Xe Cs Ba Po At Rn Fr Ra Elektropositiv elementler: Elektron kaybederek + iyon oluştururlar Elektronegativ elementler: Elektron alarak iyon oluştururlar. Chapter 2-9

10 Elektronegativity 0.7 den 4.0 e değişir Büyük değer: elektron isteğinin fazlalığı. küçük elektronegativity Alıntı:Fig. 2.7, Callister & Rethwisch 8e büyük elektronegativity Chapter 2-10

11 ATOMLARARASI BİRİNCİL BAĞLAR İyonik bağlar metal + ametal electron elektron verir alır Elektronegativiteler farklıdır ex: MgO Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 O 1s 2 2s 2 2p 4 [Ne] 3s 2 Mg 2+ 1s 2 2s 2 2p 6 O 2-1s 2 2s 2 2p 6 [Ne] [Ne] Chapter 2-11

12 İyonik bağlar + ve iyonların birleşimi. Elektron transferi gerekir. Elektronegativitlerde büyük fark olmalı. Örnek: NaCl Na (metal) kararsız elektron Cl (ametal) kararsız Na (katyon) kararlı + - Coulombic Çekim Cl (anyon) kararlı Chapter 2-12

13 İyonik bağlar Enerji minimum enerji daha kararlı Enerji dengesi: çekim ve itici terimleri İtici enerjisi E R E N = E A + E R = A r B r n Atomarası mesafe,r Net enerji E N Alıntı:Fig. 2.8(b), Callister & Rethwisch 8e. Çekim enerjisi E A Chapter 2-13

14 Örnekler: İyonik Bağlar Seramiklerdeki baskın bağlar NaCl MgO CaF 2 CsCl Elektrondan vazgeçer Alıntı:Fig. 2.7, Callister & Rethwisch 8e. Elektron ister Chapter 2-14

15 Kovalent Bağlar Kovalent Bağlar (Elmas, Silisyum, Germanyum, v.b.) Kovalent Bağ- yaşamın anahtarı Kovalent Bağ: altkabuklardaki elektron boşluklarını tamamlamak için atomların valans elektronlarının paylaşılmasıyla oluşup, net potansiyel enerji azalır. ör. İki H atomu arasında oluşan kovalent bağ sonucunda H 2 molekülü oluşur. Elektronlar zamanlarının çoğunu iki çekirdek arasında geçirirler, bu iki çekirdek ve elektronlar arasında net bir çekim doğurur ki bu çekim kovalent bağın kökenidir. Chapter 2-15

16 Kovalent Bağlar benzer elektronegativite elektronların paylaşımı Bağlar valence elektronlarla belirlenir s & p orbitalleri bağda baskındır. Örnek: CH 4 Carbon atomundan C: 4 valans e -, H paylaşılan electronlar 4 tane daha ister CH 4 H: 1 valans e -, 1 tane daha ister H C H H hidrojen atomundan paylaşılan electronlar - Paylaşılan elektronlar ve çekirdek arasındaki yüksek Coulomb çekimi sayesinde, bütün bağlar arasnda en yüksek enerjiye Kovalent bağ sahiptir. - Çok yüksek erime noktasına sahiptirler, en sert katılar (ör. Elmas) - Yönlü ve güçlü bağ yüzünden sünek değildir. (Kırılgandır) - Krisalde serbest elektron olmadığı için zayıf elektrisel iletkendir. Chapter 2-16

17 Metalik Bağlar Bakır, altın, gümüş, bronz, pirinç, v.b. Metal atomlarının az sayıda valans elektronları vardır; bunlar her bir atomdan verilip (yönsüzdürler ve elektron bulutu veya gazı oluşturlar) oluşan tüm iyonlarca paylaşılarak metal katısını oluştururlar. elektronlar ve iyonlar arasındaki yapıştırcı etkiyle olabilecek en sıkı şekilde bağlıdırlar. Özellikleri: Yönsüz bağ (toplu olarak elektron paylaşımı) sünek Serbest valans elektronlar yüksek elektrik ve termal iletkenlik Chapter 2-17

18 Metalik Bağlar İyonik Bağlar Kovalent Bağlar Birincil Bağlar İyonik-Kovalent Karışık bağlar % iyonik karakter = 1 e (X A X B ) 2 4 x ( 100 %) X A & X B Pauling elektronegativiteleri Ör: MgO X Mg = 1.2 X O = 3.5 (3.5 4 % iyonik karakter 1 e 1.2) 2 x (100%) 73.4%iyonik Chapter 2-18

19 Dipollerin birbirleriyle etkileşimiyle oluşurlar Uyarılmış anlık dipoller asimetrik elektron ör: sıvı H 2 bulutları H 2 H 2 Kalıcı dipoller-molekülün oluşturduğu -genel durum: -ör: liquid HCl İKİNCİL BAĞLAR ikincil bağlar H Adapted from Fig. 2.13, Callister & Rethwisch 8e. H ikincil bağlar H Cl ikincil bağlar H Cl ikincil bağlar H H Adapted from Fig. 2.15, Callister & Rethwisch 8e. -ör: polymer İkincil bağlar Chapter 2-19

20 Tip İyonik Özet: Bağlar Bağ Enerjisi Yorumlar Büyük! Yönsüz (seramikler) Kovalent Metalik İkincil Değişken büyük-elmas küçük-bizmut Değişken büyük-tungsten küçük-civa küçük Yönlü (yarıiletkenler, seramikler polymer zincirler) Yönsüz (metaller) Yönlü (polymerler, moleküllerarası) Chapter 2-20

21 Bağlardan gelen bazı özellikler: T m bağ uzunluğu, r r Erime Sıcaklığı, T m Enerji Bağlanma enerjisi, E o Energy r o küçük T m r denge mesafesi r o r E o = Bağlanma enerjisi büyük T m Eğer E o büyükse T m de büyüktü Chapter 2-21

22 Bağlardan gelen bazı özellikler: Termal genleşme katsayısı, Uzunluk,, L o termal genleşme katsayısı ısıtılmamış, T 1 ısıtılmış, T 2 L L L o = ( T 2 - T 1 ) Enerji E denge mesafesi r o büyük r E o küçükse, büyüktür o E küçük o Chapter 2-22

23 Özet: Birincil bağlar seramikler (İyonik & kovalent bağ): Metaller (Metalik bağ): Yüksek bağlanma enerjisi yüksek T m yüksek E düşük Değişken bağlanma enerjisi orta T m orta E orta Polymerler (kovalent & ikincil): İkincil bağlar baskın düşük T m düşük E yüksek Chapter 2-23

Benzer belgeler

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0 ATOMİK YAPI Atom, birkaç türü birleştiğinde çeşitli molekülleri, bir tek türü ise bir kimyasal öğeyi oluşturan parçacıktır. Atom, elementlerin özelliklerini taşıyan en küçük yapı birimi olup çekirdekteki