Güçlü etkileşimlerde atomlar son katmandaki elektronlarıyla üç şeyden birini yapar: alıp verir (iyonik), ortaklaşa kullanır (kovalent) veya ortak bir havuza bırakır (metalik). Üçünü de tek tek kuracağız.
Güçlü etkileşimlerde atomların son katmanındaki elektronlar (değerlik elektronları) kullanılır. Bunun için,
Bağ oluşumunun değerlik elektronları ile gösterildiği yapılara Lewis yapısı denir. Lewis yapısı, bir element sembolü ile son katman (değerlik) elektronlarının sayısını gösteren noktalardan oluşur.
Element sembolünün çevresine değerlik elektron sayısı kadar nokta, sembolün dört tarafına önce teker teker yerleştirilir; dörtten fazla elektronu varsa sekize ulaşıncaya kadar noktalar ikişerli olacak şekilde eşleştirilir.
İyonik bağ, zıt yüklü iyonların birbirini elektrostatik çekim kuvveti ile çekmesi sonucunda oluşur.
Mantığı basit: yük ne kadar büyükse çekim o kadar kuvvetli, iyonlar ne kadar irileşirse merkezleri o kadar uzaklaşır ve çekim zayıflar.
Elektrik akımı yük taşıyıcıların hareket edebilmesini gerektirir. Katı tuzda iyonlar kristal içinde kilitlidir — yüklüdürler ama kıpırdayamazlar. Suda çözündüğünde ya da eritildiğinde iyonlar serbest kalır ve akımı taşıyabilir. Bu yüzden ıslak elle prize dokunmak tehlikelidir: sudaki çözünmüş iyonlar akımı iletir.
| +1 | +2 | +3 |
|---|---|---|
| H⁺ Hidrojen | Be²⁺ Berilyum | Al³⁺ Alüminyum |
| Li⁺ Lityum | Mg²⁺ Magnezyum | |
| Na⁺ Sodyum | Ca²⁺ Kalsiyum | |
| K⁺ Potasyum | Ba²⁺ Baryum | |
| Ag⁺ Gümüş | Zn²⁺ Çinko | |
| NH₄⁺ Amonyum |
| −1 | −2 | −3 |
|---|---|---|
| F⁻ Florür | O²⁻ Oksit | N³⁻ Nitrür |
| Cl⁻ Klorür | S²⁻ Sülfür | P³⁻ Fosfür |
| Br⁻ Bromür | CO₃²⁻ Karbonat | PO₄³⁻ Fosfat |
| I⁻ İyodür | SO₄²⁻ Sülfat | |
| OH⁻ Hidroksit | ||
| CN⁻ Siyanür | ||
| NO₃⁻ Nitrat | ||
| CH₃COO⁻ Asetat |
| Metal | Alabileceği Değerlikler | İyon Adı |
|---|---|---|
| Cu | Cu⁺ | Bakır(I) |
| Cu²⁺ | Bakır(II) | |
| Hg | Hg⁺ | Cıva(I) |
| Hg²⁺ | Cıva(II) | |
| Fe | Fe²⁺ | Demir(II) |
| Fe³⁺ | Demir(III) | |
| Sn | Sn²⁺ | Kalay(II) |
| Sn⁴⁺ | Kalay(IV) | |
| Pb | Pb²⁺ | Kurşun(II) |
| Pb⁴⁺ | Kurşun(IV) |
Bu metallerin bileşiklerinde katyon adından sonra parantez içerisinde Romen rakamıyla metal değerliği yazılır: FeO → Demir(II) oksit, Fe₂O₃ → Demir(III) oksit, CuCl → Bakır(I) klorür, CuCl₂ → Bakır(II) klorür.
Kovalent bağ, ametal-ametal atomları arasında iki veya daha fazla elektronun ortaklaşa kullanılması ile oluşur.
Molekülde elektron yük dağılımı homojen değil de bir atom üzerine yoğunlaşmışsa elektron yoğunluğu çok olan uç kısmi negatif (−δ), diğer uç kısmi pozitif (+δ) olur. Böylece kalıcı olarak (+) ve (−) iki kutup oluşur. Bu tür bağa polar (kutuplu) kovalent bağ denir.
Aynı tür atomların elektronegatiflik değerleri aynı olduğundan ortak kullanılan elektronlar her iki atom tarafından eşit çekilir. Elektron yük yoğunluğu eşit dağıldığı için kutup oluşmaz. Bu tür bağa apolar (kutupsuz) kovalent bağ denir.
Örnek: H₂O'da merkez atom oksijenin üzerinde ortaklanmamış çiftler var → polar. BH₃'te merkez atom borun üzerinde ortaklanmamış çift yok → apolar.
| Sayı | Latince | Sayı | Latince |
|---|---|---|---|
| 1 | mono | 6 | hekza |
| 2 | di | 7 | hepta |
| 3 | tri | 8 | okta |
| 4 | tetra | 9 | nona |
| 5 | penta | 10 | deka |
| Formül | Bileşik Adı |
|---|---|
| CO | Karbon monoksit |
| CO₂ | Karbon dioksit |
| N₂O₅ | Diazot pentaoksit |
| N₂O | Diazot monoksit |
| P₂O₃ | Difosfor trioksit |
| NBr₃ | Azot tribromür |
Birinci ametal için "mono" kullanılmaz; bu yüzden CO "monokarbon monoksit" değil, sadece "karbon monoksit"tir.
Metaller düşük iyonlaşma enerjilerine sahip olduğu için değerlik elektronları çekirdek tarafından zayıf çekilir. Bu nedenle metal atomları bir arada bulunduğunda değerlik elektronları hem kendi orbitallerinde hem de komşu atomların boş değerlik orbitallerinde dolaşabilir. Serbest dolaşan bu elektronların oluşturduğu elektron denizi ile pozitif metal iyonları arasındaki elektrostatik çekime metalik bağ denir.
Tuz (NaCl) iyonik bağlıdır: erime noktası 801 °C. Bu yüzden ocakta erimez, sadece çözünür. Tencerenin kendisi ise metalik bağlıdır ve ısıyı hızla iletir.
İyonik yapılar sert ama kırılgandır. Tabak yere düşünce esnemek yerine çatlar; çünkü katmanlar kayınca aynı yükler karşı karşıya gelir ve iterek yapıyı parçalar. Aynı çarpma metal bir kaseyi sadece göçertir.
İyonik bileşikler katı hâlde iletmez, sıvı ve çözelti hâlleri iletir. Terdeki ve musluk suyundaki çözünmüş tuzlar akımı taşır — ıslak elle elektrikli alete dokunmanın tehlikesi tam olarak budur.
İyonik bileşikler elektroliz ile ayrıştırılır. İçecek kutusundaki alüminyum, boksit cevherinin eritilip elektrolizinden elde ediliyor. Bu yüzden alüminyum üretimi çok elektrik tüketir ve geri dönüşümü bu kadar değerlidir.
Su polar bir moleküldür — bir ucu kısmi artı, diğer ucu kısmi eksi. Bu kutuplar tuzun iyonlarını sarıp kristalden söker. "Benzer benzeri çözer" kuralının kaynağı bu.
Yağ molekülleri apolar, su ise polar. Kutupsuz olan, kutuplu olanla etkileşemediği için yağ suyun üstünde ayrı bir tabaka hâlinde kalır. Salata sosunun çalkalanmadan durmaması bu yüzden.
Soba zehirlenmelerinin sebebi CO (karbon monoksit). Adındaki "mono" tek oksijeni gösterir; tam yanma ürünü olan CO₂ ise "karbon dioksit"tir. Bir harflik fark, hayati bir fark.
Diş hekimlerinin kullandığı N₂O, sistematik adıyla diazot monoksit. İki azot olduğu için "di", tek oksijen olduğu için "monoksit".
Demir(II) ve demir(III) bileşikleri farklı maddelerdir; pas Fe₂O₃, yani demir(III) oksittir. Romen rakamı ile yazılması bu yüzden zorunlu — hangi demir olduğunu söylemeden bileşik belirsiz kalır.
22 sorudan oluşan bu test ile "Güçlü Etkileşimler" ünitesini ne kadar kavradığını gör.
Güçlü etkileşimlerde değerlik elektronları kullanılır: alınıp verilir (iyonik bağ), ortaklaşa kullanılır (kovalent bağ), elektron denizi oluşturur (metalik bağ).
Değerlik elektronları sembolün dört tarafına önce teker teker, dörtten fazlaysa sekize ulaşana kadar ikişerli yerleştirilir. Bağ yapan çift çizgiyle gösterilir; bağa katılanlar bağlayıcı (ortaklanmış), katılmayanlar ortaklanmamış elektron çiftidir.
Zıt yüklü iyonların elektrostatik çekimiyle, metal-ametal arasında oluşur. Katıdır, erime-kaynama noktası yüksektir, sert ve kırılgandır, suda iyi çözünür, elektrolizle ayrışır. Katı hâlde iletmez; sıvı ve çözeltisi iletir. En küçük birim molekül değil, birim hücredir.
İyon yükü arttıkça bağ güçlenir; aynı yükte yarıçap arttıkça zayıflar ve erime noktası düşer. Formülde önce katyon yazılır, yüklerin mutlak değerleri çapraz yazılır, yükler eşitse sadeleştirilir.
Ametal-ametal arasında elektronların ortaklaşa kullanılmasıyla oluşur. Aynı tür atomlarda apolar (F–F, O=O, N≡N), yük dağılımı bir atomda yoğunlaşırsa polardır (H₂O, BH₃, NH₃). Merkez atomda ortaklanmamış elektron çifti varsa molekül polar, yoksa apolardır.
Metallerin iyonlaşma enerjisi düşük olduğundan değerlik elektronları komşu atomların boş orbitallerinde de dolaşır. Bu elektron denizi ile pozitif metal iyonları arasındaki çekimdir. Metallere ısı-elektrik iletkenliği, parlaklık ve tel-levha hâline gelebilme kazandırır.