ATOMİK YAPI VE ATOMLAR ARASI BAĞLAR Aytekin Hitit
Malzemeler neden farklı özellikler gösterirler? Özellikler Fiziksel Kimyasal Bahsi geçen yapısal etkenlerden elektron düzeni değiştirilemez. Ancak diğer yapısal etkenler, üretim esnasında yapılan işlemlerde kontrol edilebilir. Yapı Elektron Atomik Kristal Mikro Makro Üretim&İşlem Empürüteler Tane yapısı Kinetik ve termodinamık etkenler Isıl işlemler Üretim yöntemi Örneğin, değişik ısıl işlemlerle aynı kompozisyona sahip bir malzemeden farklı kristal yapısına sahip malzemeler elde edilebilir. Değişik ısıl islemlerle,aynı kompozisyona ve kristal yapısına sahip fakat farklı mikroyapıyalarda malzemeler elde edilebilir.
Atomik Yapı Bir atomun yapisi su bilesenlerden olusur Protonlar + yüklü kütlesi=1.67*10-27 kg Nötronlar yüksüz kütlesi=1.67*10-27 kg Elektronlar - yüklü kütlesi=9.11*10-31 kg Atom numarası(z):protonların sayısı Atom ağırlığı(a):proton ve nötronların kütlelerinin toplamı.
Atomik Yapı Hidrojen (H) Atomu Helyum (He) atomu 1 proton: Z=1 Atom agirligi A=6.02*10 23 *1.67*10-27 kg A=1gr/mol 2 proton: Z=2 Atom agirligi A=4*6.02*10 23 *1.67*10-27 A=4gr/mol
Atomik Yapı Hidrojen (H) Atomu H + iyonu H - iyonu Hidrojenin izotoplari Deteryum Atom numarasi(z)=1 Atom agirligi (A)=2 Hidrojen atomu Atom numarasi(z)=1 Atom agirligi (A)=1
Atomik Yapı Lityum (Li) atomu Atom numarası(z)=3 Berilyum(Be) atomu Atom numarası(z)=4 Birinci orbital 2 elektronla doldugu icin, 3. elektron, elektronlar arasindaki itme kuvvetinden dolayi baska bir orbitalde bulunmak zorundadir. İkinci orbitalde 1 elektron daha alacak kapasite oldugu icin 4. elektron ikinci orbitalde yeralir.
Atomik orbitaller Kuantum Numarası Ana Orbital İsmi Alt Orbitaller Alt Orbital Sayısı Elektron Sayısı Alt Orbital Ana Orbital 1 K s 1 2 2 2 L s 1 2 8 p 3 6 3 M s 1 2 18 p 3 6 d 5 10 4 N s 1 2 32 p 3 6 d 5 10 f 7 14
Atomik orbitaller Enerji s p s d p s f d p s 1 2 3 4 5 6 7 Kuantum Numarasi (n) f d p s f d p s d p s Z Element Orbital Konfigurasyonu 1 H 1s 1 2 He 1s 2 3 Li 1s 2 2s 1 4 Be 1s 2 2s 2 5 B 1s 2 2s 2 2p 1 6 C 1s 2 2s 2 2p 2 7 N 1s 2 2s 2 2p 3 8 O 1s 2 2s 2 2p 4 9 F 1s 2 2s 2 2p 5 10 Ne 1s 2 2s 2 2p 6 11 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 12 Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 13 Al 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 14 Si 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 15 P 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 16 S 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 17 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 18 Ar 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 19 K 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 20 Ca 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 21 Sc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 22 Ti 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2
Periyodik Cetvel Metal Atom No Sembol Atom Ağırlığı Ametal Yarımetal
Atomik orbitaller Na (Z=11) P (Z=15) 3p 3p 3s 3s Enerji 2s 2p Enerji 2s 2p 1s 1s
ARA
Atomik Bağlar Metalik Bağ İyonik Bağ Kovalent Bağ Vandervals Bağı Hidrojen Bağı (Metal-Metal) (Metal-Ametal) (Ametal-Ametal)
Metalik Bağ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Valans elektronlari, serbest elektron olarak adlandirilir. Pozitif yuklu atom cekirdekleri ile negatif yuklu serbest elektronlardan olusan elektron bulutu arasindaki cekim kuvveti metalik bagi olusturur. Örnek:Sodyum:1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
Metalik Bağ Serbest elektronlarin sayisi ne kadar artarsa bagin kuvveti de o derece artar. Sodyum: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 T erg = 371 o K, T kay = 1156 o K Magnezyum:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 T erg = 922 o K T kay = 1363 o K Ergimis metallerde hala metalik bag bulunmaktadir. Ancak, buharlasma sonucunda metalik bag bozulur. Bu yuzden, metalin kaynama sıcakliği, ergime sıcaklıgına oranla bağ kuvveti hakkında daha iyi bir fikir vermektedir.
İyonik Bağ Sodyum(Na):1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Klor(Cl):1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 Na + iyon: 1s 2 2s 2 2p 6 (Ne) Cl - iyon: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 (Ar)
İyonik Bağ-Elektronegativite Elektronegativite
Kovalent Bağ H:1s 1 H:1s 2 C:1s 2 2s 2 2p 6 (He) (Ne) C:1s 2 2s 2 2p 2 Kovalent bağ sonucunda, CH 4 molekulunde, H nin 1 valans elektronu ile C nin 4 valans elektronu Hidrojen ve Carbon atomlari tarafindan ortak kullanilir.
Kovalent Bağ Eger herhangi iki elementin elektron afinitesi (elektron alma egilimi) birbirine yakınsa, bu elementler iyonik bağ yerine kovalent bag yaparlar. Ametallerin elektron alma egilimi oldugundan dolayi, kovalent bag ametaller arasinda gorulur.
Kovalent Bağ H 2 H 2 O (O:1s 2 2s 2 2p 4 ) + + - Polar olmayan kovalent bag: Her iki H atomunun elektron afinitesi ayni oldugu icin, paylasilan elektronlar uzerinde uygulanan cekim kuvvetleri ayni olur. Bu yuzden polarizasyon sozkonusu degildir. Polar kovalent bag: H 2 O molekulunde, H atomlarinin valans elektronlarina, O atomu tarafindan uygulanan cekim kuvveti H atomlari tarafindan uygulanan cekim kuvvetlerinden gore daha yuksek oldugu icin paylasilan elektronlan O atomuna daha yakin bulunur ve bu yuzden de polarizasyon meydana gelir.
İkincil Bağlar İkincil baglar atomik veya moleküler dipollerden dolayı meydana gelir. + _ + _ Atomlarin veya moleküllerin polarizasyonu Kalıcı olabilir. (HF,H 2 O ) Anlik olabilir. Diger bir deyişle polarizasyon kalıcı degildir. Bu tip baglar soy gazlarda gorülür. Moleküller arasinda görülür.
İyonik Bağ-Elektronegativite Elektronegativite
Hidrojen Bağı + H 2 O molekulu + + _ + + + Hidrojen bağı, Hidrojen atomunun kovalent bağla Florine (örneğin HF), Oksijene ( örnegin H 2 O) ve azota (ornegin NH 3 ) baglandığı molekuller arasinda olusur. Bu molekullerdeki polarizasyon kalıcıdır. Hidrojen bağı: kutuplar arasindaki elektrostatik çekim kuvvetinden dolayı meydana gelmektedir. Kutuplarda ki elektrik yükünün büyüklüğü, bir tek elektronun sahip oldugu elektrik yükünden küçüktür. İyonik bağda, bağ, iyonlar arasında oluşurken, Hidrojen bağında bağ moleküller arasında oluşur.
Hidrojen Bağı H Kati H 2 O H O H O H H H O O H H H O H O H H
VanderVals Bagi + Ne:1s 2 2s 2 2p 6 + Çok kısa bir zaman dilimi için, elektron dağılımından meydana gelen düzensizlik, geçici bir polarizasyona yol açar. Bu anlık polarizasyon sonucunda oluşan kutuplar, atomlar arasında bir elektrostatik çekim kuvveti meydana getirir.
Bağlar-Özet İyonik Kovalent Metalik Bağ Madde Bağlanma Enerjisi NaCl MgO Si C(elmas) Al Fe W Hidrojen NH 3 H 2 O Van der Waals (kj/mol) 640 1000 450 713 324 406 849 35 51 Ar 7.7 Cl 2 31 Ergime Sıcaklığı ( o C) 801 2800 1410 3550 660 1538 3410-78 0-189 -101
Karbon çeligi:6-8 Bağlar-Özet Sertlik Madde Formül Kırılan Bağ Bağ tipi 1 Talk Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 O-O Van der Waals 2 Jips CaSO 4.2H 2 O OH-O Hidrojen 3 Kalsit CaCO 3 Ca-O Iyonik 4 Florite CaF 2 Ca-F Iyonik 5 Apetit Ca 5 (PO 4 ) 3 F Ca-O Ca-F 6 Ortoklaz KAlSi 3 O 8 Al-O Al-Si K-O Iyonik %50 Iyonik 7 Kuartz SiO 2 Si-O %50 Iyonik 8 Topaz Al 2 SiO 4 F 2 Al-O Al-F %50 Iyonik 9 Korondum Al 2 O 3 Al-O %50 Kovalent %50 Iyonik 10 Elmas C C-C Kovalent
THE END