ORTAÖĞRETİM 12. SINIF KİMYA 2. ÜNİTE: KARBON KİMYASINA GİRİŞ
1
ÜNİTENİN BÖLÜM BAŞLIKLARI • 1.BÖLÜM: ANORGANİK VE ORGANİK BİLEŞİKLER • 2.BÖLÜM: DOĞADA KARBON • 3.BÖLÜM: LEWİS FORMÜLLERİ • 4.BÖLÜM: HİBRİTLEŞME-MOLEKÜL GEOMETRİLERİ
2
1.BÖLÜM: ANORGANİK VE ORGANİK BİLEŞİKLER
3
ORGANİK KİMYA HAKKINDA GENEL BİLGİLER
4
ORGANİK MADDELER HAYATIN GÜCÜ MÜ? • Organik maddeler, canlı organizmada bulundukları ve karmaşık yapıda oldukları için eskiden bunlara “hayatın gücü” denilmişti. • İnsanlar bu gerçeği uzun yıllar anlayamamışlardı. Organik bileşiklerin sadece canlılarda bulunduğunu ve bu bileşiklerin canlılığa sebep olduğunu zannediyorlardı. 5
• 1828 yılında ilk olarak inorganik maddeden elde edilen organik maddenin hayatlı olmadığı görüldü. Böylece organik maddelerin cansızlarda da olduğu ve “hayatın gücü” tabirinin yanlış verildiği açıkça anlaşıldı.
6
CANLILIK VE HAYATTA MADDİ SEBEP VAR MIDIR? (BİYOLOJİK SİSTEMLER İLE HAYAT, CANLILIK, KİMYASAL MADDE İLİŞKİSİ) • Biyoloji, ”hayat bilimi” manasına gelir. • Biyolojik sistem, hayatlı sistemlerdir. 7
• Biyolojik sistemlerdeki bütün atom, iyon ve moleküller kendilerine düşen görevi hiç aksatmadan yerine getirmektedirler. Bu görev, biyolojik sistemin yapısına, genel düzenine uygun bir uyum ve mükemmellik içinde sürdürülmektedir. Bu uyum ve mükemmellik, milyonlarca seneden beri müthiş bir yardımlaşma zinciri içerisinde devam etmektedir.
8
• İlköğretim, ortaöğretim, üniversite ve lisansüstü seviyesinde biyoloji kitapları incelendiğinde, hayatı açıklamadığı görülecektir. Kısacası biyoloji, canlılık ve ruhun devreye girdiği hayatı açıklamakta aciz kalır. • Günümüzde “Canlılık ve hayat nedir?” sorusuna verilen cevapların, canlılık ve hayatı açıklamaktan daha çok canlılık ve hayata görünüşte sebep olan perdeleri tarif etmeye yönelik olduğu görülür. 9
• Havayı teneffüs etmemiz, su içmemiz veyahut beslenmemiz aldığımız gıdalardaki atom, molekül ve iyonların sebep olmasıyla cereyan eder. Böyle olması, canlılığın ve ruhla irtibatlı biyolojik hayatın, perdelere bağlı olarak devam etmesi içindir. • Koparılan bir çiçeğin, koparmakla hiçbir maddesi eksilmediği hâlde, çiçek ölmüş, canlılık ve hayatı kalmamıştır. • Canlılık ve hayatta, maddi hiçbir sebep yoktur. 10
• Sözgelimi, bir bakteri veya virüsün maddi yapısını oluşturan yapı taşları en ileri laboratuvarda bir araya getirilse bile, bu bir araya getirilen maddelerin canlı ve hayat sahibi olabilmesi; sebeplerin, hatta en büyük sebep olan insanın başarabileceği bir husus değildir. Bu durumda ölü bakteri veya ölü virüs elde etmiş olacağız. • Hayat ve hayata ait fonksiyonlar acaba maddenin özelliğinden mi kaynaklanmaktadır? 11
• Hormonlu bir salatalığın bazen koparıldıktan sonra da büyümeye devam etmesi, ölen bir insanın sakalının kısa bir süre daha uzaması canlılığın kısmen devam ettiği anlamına gelebilir; ancak her iki durumda da hayat son bulmuştur. • Aslında canlılık ve hayatta var gibi görünen sebepler, perde olması için zahirde sebeptir. Biraz düşünülse bunların sebep olmadığı anlaşılacaktır. 12
• Hayat denilen sırlı durum, bir anda belirtileriyle ortaya çıkmaktadır. Bu hâl, hayatın hakikatinin açıklamasını, fenlerin ve felsefenin dışında aramaya, bizi mecbur bırakmaktadır. • Hayat en büyük nimettir, hayat bütün nimetlerden üstündür. • Evrenin en yüksek hakikati hayattır. • Kainatın ruhu, mayası, esası, neticesi, özü hayattır. 13
• Hayatın ne derece ince olduğu günümüzde anlaşılmıştır. • Hayat ve hayata ait bütün fonksiyonlar, maddenin özelliklerinden başka bir şeydir; çünkü madde, sürekli olarak insan bedeninde değişmesine rağmen, hayatımız ve benliğimiz hiçbir değişikliğe uğramadan devam eder. Bu, maddenin canlı bünyelerdeki ağırlığının derecesinin düşüklüğünün göstergesidir. 14
• Madde, doğrudan doğruya kendini idare edemeyen ve kendi kendine hareket edemeyen âciz, kör, şuursuz ve ölü bir şeydir. Onu meydana getiren parça ve parçacıkların da kendi kendilerine bu harika işleri yapmalarına imkân yoktur. Varlığa erme yolunda, atomlar toplanmakta, zerreler hareket ettirilmektedir. İlim, kudret ve iradeyle her şey var edilmektedir. 15
• Evrendeki en küçük parça ve parçacıktan en büyük sistemlere kadar her şey bir uyum içindedir ve birbiriyle ilişkilidir. Bu düzenlilik, maddenin temel özelliğinden kaynaklanamaz.
16
“Dünyanın en mükemmel kimya laboratuvarlarında dahi elementlerden canlı hücre yapmak mümkün değildir.” Oparin*
*Rusya'da mükemmel bir kimya laboratuvarında canlı hücre meydana getirmek için 20 yıl süreyle çalışma yapan ve sonunda yukarıdaki sözü söyleyen Rus bilim insanı. 17
CANLILARDA EN ÇOK BULUNAN ELEMENTİN KARBON OLMASI, KARBONUN HANGİ ÖZELLİĞİNDENDİR?
• Hibritleşmenin her türünü yapar.Tekli, ikili, üçlü bağ ile sigma ve pi bağı yapabilir. • Kovalensi en yüksek elementtir; dört bağ yapar. Her bağa farklı gruplar bağlanabilir. • C’ların art arda bağlanabilme özelliği vardır. 18
İNSANIN VAR EDİLİŞİ • İlk insanın meydana geldiği balçık, yeryüzündeki çeşitli elementlerden alınmış bir karışım olmalıdır. Başka bir deyişle, yeryüzü üzerinde farklı yerlerde bulunan elementler bir araya getirilmek suretiyle insan şekillendirilmiştir. İnsanın yapısını oluşturan elementlerin farklı yerlerden alınmış olması nedeniyle de nesillerde farklı ırk, farklı renk, farklı karakter ve farklı tipler oluşur. 19
• İlk insanın iskeleti, şimdi olduğu şekliyle yapılmıştır. Daha sonra da insan olarak canlandırılmıştır. İlk insan, derece derece ve yavaş yavaş var edilmemiştir. Bugünkü insanoğlunun şeklinde meydana getirilmiştir. Sonra da ona hayat verilmiştir. • Canlılık vesilesiyle, elementler birbirinden ayrılmazlar; böylece hayat devam eder.
20
• İlk insanın meydana gelişi şöyledir: Balçık; önce hamur, sonra belli bir organik madde karışımı şekline gelmiş, sonra katılaştırılmış, en son da hayat verilmiştir. • Bu elementlerin hepsi apaçık birer hizmetkar gibi, bizim ve bizden başka tüm canlı–cansız varlıkların ihtiyaçlarına koşmakta ve yaşamlarını sürdürmelerine yardım etmektedirler.
21
• İnsanın yüksek kıymeti olmasaydı, her şey onun yararlanması için hazırlanmazdı. İnsan önemsiz olsaydı, tüm varlıklar onun sebebiyle var edilmezdi. İnsanın konumu çok büyük olduğundan dolayıdır ki âlemi kendisi için değil, insan için; insanı da yüksek görevler için var etmiştir. İnsan ve bazı canavarlardan başka, en büyük yaratıktan en küçük yaratığa kadar her şey görevlerini tam olarak yerine getirmektedir. İnsan seçkindir, hayvanlar gibi değildir. Onun için insan geldiği yere dönecektir. 22
• Hayvan ve bitki türleri için birer âdem ve evvel baba lazımdır; çünkü türlerin teselsülü, yani sonsuz uzanıp gitmeleri batıldır. Bazı türlerin başka türlerden meydana gelmeleri tevehhümü de batıldır; çünkü iki türden doğan tür ekseriyetle ya akimdir veya nesli inkıtaa uğrar; çoğalma ile bir silsilenin başı olamaz. İnsan, hayvan ve bitkiler âleminin teşkil ettikleri silsilelerin başlangıcı, en başta bir babada kesildiği gibi, en nihayeti de son bir oğulda kesilip bitecektir. 23
• Her tür için evvel babanın gerekliliği, maddenin ve maddenin hareketinin ezelî olmadığını göstermektedir. • İnsanın esas atomlarından, asıl zerrelerinden söz edilir. İnsanın bu ilk zerreleri, insan vücuduna temel yapılmıştır. İnsan, bu temel zerreler üzerinde var edilmiştir. İkinci var edilişte de o zerreler üzerinde diriltileceği söylenmiştir. 24
• İnsanın çekirdeği diyebileceğimiz bu zerreler acbüzzeneb adıyla bilinir. Acbüzzeneb, kuyruk sokumu kemiğindeki atomlar olarak tahmin edilmektedir; ancak nerede olduğunu tam olarak belirtmek mümkün değildir. İnsana ait özellikleri içeren acbüzzeneb adı verilen bu zerreler, genler de olabilir. DNA, bir emir ve kumanda mekanizmasıdır. Genetik bir bilgi deposu ve kendi kendini bile kopya edebilecek şekilde var edilmiş mükemmel bir irade aynasıdır. 25
• İnsanı yalnız maddeden, atomlardan terkip edilmiş gibi gördüğümüzden onun dışında düşünemiyoruz. Ancak bunların hakikat olduğunu bilmek gerekir. • Yine de bu türlü hususlarda fikir beyan etmek, net konuşmak iddia gibi anlaşılabileceğinden iddiada bulunmamak lazımdır, dikkatli konuşmak gerekir.
26
• 3 boyutlu (buutlu) bir âlemde yaşamaktayız. 4. buut, itibari hat dediğimiz zamandır. İçine zamanı da alan 5. buut da vardır. • Einstein, hem bu buutlardan hem de 6. buuttan söz etmiştir. Einstein’ın iddia ettiği bu 6. buut, seyr ü seyahat olarak bilinir. Bu 6 buutla gözlem bu dünyadadır. Zaten maddenin dalga karakteriyle ilgili Einstein’ın keşfettiği süper sicim teorisine göre üç buut yeterli değildir, ek buutlar gerekmektedir. 27
• Ek buutlar, dürülmüş bir vaziyettedir ve bildiğimiz bu üç buut içinde gizlenmiştir. • Diğer âlemde insanın görmesi ise belki 100 buutlu olacaktır. İnsan öbür dünyada bir şeyi aynı anda 100 buutlu olarak görüp hissedecektir.
28
MADDİ YAPININ KÜÇÜKLÜĞÜ ORANINDA CANLILIK FAZLALAŞIR • İnsan, canlı kısımlardan oluşan bir topluluktur. İnsanın her bir hücresi, beş duyu kuvvetine sahiptir. Her birinin canlılık derecesi ve kuvvetleri cirminin küçüklüğü ile ters orantılı olarak yükselir.
29
ORGANİK BİLEŞİKLERDEKİ ELEMENTLER • Organik kimya, karbon (C) elementinin kimyasıdır. • Organik bileşiklerin yapısında karbondan başka; hidrojen (H), oksijen (O), azot (N), kükürt (S), halojen (F, CI, Br, I) vb. elementler de bulunabilir. • Organik kimyaya karbon kimyası veya karbon bileşikleri kimyası da denir. 30
ORGANİK KİMYANIN TANIMI • Organik kimya, karbon (C) elementinin kimyasıdır. • Organik bileşiklerin yapısında karbondan başka; hidrojen (H), oksijen (O), azot (N), kükürt (S), halojen (F, CI, Br, I) vb. elementler de bulunabilir. • Organik kimyaya karbon kimyası veya karbon bileşikleri kimyası da denir. 31
ORGANİK KİMYANIN SINIFLANDIRILMASI • Organik bileşikler hidrokarbonlar ve fonksiyonel gruplar olarak iki kısımda incelenir. • 1) HİDROKARBONLAR • 2) FONKSİYONEL GRUPLAR
32
• Yapısında temel element olarak C ve H bulunan bileşiklere hidrokarbon denir. Alifatik hidrokarbonlar üçe ayrılır. Bunlar; alkan, alken ve alkinlerdir.
33
2.BÖLÜM: DOĞADA KARBON
34
KOVALENT KRİSTALLER VEYA AĞ ÖRGÜLÜ KATILAR • Allotropu olan metal ve yarı metallerde atomlar arasında kovalent kristal oluşturan kovalent bağ vardır. Bu kovalent bağ, molekül içi kovalent bağdan farklıdır. • Bunlara kovalent kristaller veya ağ örgülü katılar denir. Kristal yapıları farklı farklıdır. Bu farklılık atomların dizilişinden kaynaklanır. 35
• IV A grubu elementlerinden C (karbon), Si (silisyum), Ge (germanyum) ve Sn (kalay) elementlerinde bu tür kimyasal bağ vardır. • SiC (silisyum karbür) ve SiO2 (silisyum dioksit) gibi bileşikler de ağ örgülü katıdır. • Allotrop konusunu daha iyi anlamak için karbonun allotroplarını inceleyelim.
36
KARBONUN ALLOTROPLARI: KÖMÜR, ELMAS, GRAFİT • Üç çeşit C vardır: Kömür, elmas ve grafit. • Kömür amorf yapıdadır. Amorf yapı; opak (saydamın zıddı), şekilsiz ve düzensizdir. • Elmas ve grafit ise kristal yapıdadır. Karbonun grafit ve elmas yapısı ağ örgüsü bağına örnektir.
37
ELMAS • Elmasta her C atomu, düzgün dört yüzlünün köşelerinde ve ağırlık merkezinde yer alır. C atomları arasındaki her kimyasal bağ sp3 hibrit orbitalleri ile oluşur. Her bir C atomu 4 tane sigma bağı yaparak, diğer 4 C atomuna bağlanmıştır. • Bir zincir oluşturacak şekilde ağ örgüsüne sahiptir. • Elmas elektrik akımını iletmez. 38
GRAFİT • C elementinin kristal şekillerinden biri de grafittir. • Grafitte C atomları sp2 hibrit orbitalleri ile 3 tane sigma bağı yaparak, diğer 3 C atomuna bağlanmıştır. • Hibritleşmeye katılmayan p orbitalleri, pi bağlarını yapar. • C atomları böylece altıgen oluşturur; altıgende C atomları arasında sırasıyla bir tek bağ, bir çift bağ vardır. 39
• Grafitteki C atomları, bu nedenle polardır. Grafitin elektriği iletmesi bundan dolayıdır. • Bağların 120 0’lik açı yapacak şekilde yönlenmiş olması ağ örgüsünün bir düzlemde kalmasını sağlar. • Grafit az da olsa elektrik akımını iletir. • Ağ örgüsü içeren maddelerin erime ve kaynama noktaları genellikle çok yüksektir.
40
HÜSNÜNİYET ÖYLE BİR KİMYADIR Kİ; KÖMÜRÜ ELMAS YAPAR • HÜSNÜNİYET ÖYLE BİR KİMYADIR Kİ; KÖMÜRÜ ELMAS YAPAR (Kömür ile elmas allotroptur. Aralarındaki fark kitaptaki bilgilere göre fizikseldir. Ancak iç yapıda kovalent ağ örgü bağından dolayı değişiklik olmaktadır. Bu nedenle olaya kimyasal olarak bakabiliriz). 41
KÖMÜR İLE ELMAS • Madenlerin en düşüğü kömürdür; en kıymetlisi ise elmastır. • Kömür ile elmas arasında tek basamaklı çok basit bir fark vardır. • Bu konuya dikkat etmek lazımdır.
42
3.BÖLÜM: LEWİS FORMÜLLERİ
43
ORGANİK BİLEŞİKLERİN FORMÜLLERİ
44
REZONANS • Rezonans, birleşim demektir. • SO3’ün açık formülünün gösteriminde S ile O arasında bir adet ikili kimyasal bağ, iki adet de tekli kimyasal bağ vardır. Ancak sinyallerde buna dair farklı bir sinyal alınmamıştır. Şu bağ teklidir, şu bağ ikilidir diye bir sinyal yakalanmadığından “SO 3 üçünün de birleşimidir.” diye düşünülmektedir. 45
• Deneysel olarak bağ uzunlukları tespit edilebilmektedir. S–O ve S=O uzunlukları bellidir ve farklı uzunluktadırlar. • Burada ise sinyallerde görülen bağ uzunlukları eşittir. Kimyasal bağların üçü de özdeştir. Bağ açıları 120°’dir. Ne oluyor da bu özdeşlik ortaya çıkıyor? • SO3’ün açık formülünün üç farklı gösterimi vardır. • Rezonans, maddelerin karakteristik özelliğidir. 46
REZONANS YAPILAR VE KARARLILIK • Rezonansı yazılabilen organik bileşikler yazılamayanlara göre daha kararlıdır. • Rezonans yapıya sahip en önemli madde benzen halkasıdır. • Doğada binlerce benzen ve benzen türevi bulunur.
47
FORMAL YÜK • Molekülün içindeki yüke denir. • Formal yük = Grup numarası – (Ortaklanmamış elektron sayısı + Bağ sayısı) • Formal yük = Grup numarası – Ortaklanmamış elektron sayısı – Bağ sayısı • Grup numarası olarak merkez atomunun grup numarası alınır. 48
FORMAL YÜK HESAPLAMALARI • ÖRNEK: SO3’ün formal yükünü bulunuz. • ÇÖZÜM: Formal yük = Grup numarası – Ortaklanmamış elektron sayısı – Bağ sayısı Formal yük (S) = 6 – 0 – 4 = 2 Formal yük (O tek bağlı) = 6 – 6 – 1 = –1 Formal yük (O çift bağlı) = 6 – 4 – 2 = 0 49
• ÖRNEK: C3H7+’nın formal yükünü bulunuz. • ÇÖZÜM: Formal yük = Grup numarası – (Ortaklanmamış elektron sayısı + Bağ sayısı) Formal yük = 4 – (0 + 3) = 4 – 3 = +1 • ÖRNEK: CH3H2O–’nin formal yükünü bulunuz. • ÇÖZÜM: Formal yük = Grup numarası – (Ortaklanmamış elektron sayısı + Bağ sayısı) Formal yük = 6 – (6 + 1) = 6 – 7 = –1 50
FORMAL YÜK–KARARLILIK İLİŞKİSİ • Molekül veya kök iyonların en kararlı formunu bulabilmek için önce farklı Lewis yapıları yazılır. Hangi Lewis yapısının en kararlı yapı olduğunu belirleyen kriterler de şunlardır: • 1. Düşük formal yük tercih edilir. • 2. Negatifler yan yana gelmez. • 3. Merkez atomu C olmalıdır, N merkez atomu olmaz. 51
4.BÖLÜM: HİBRİTLEŞMEMOLEKÜL GEOMETRİLERİ
52
VSEPR (DEĞERLİK KABUĞU ELEKTRON ÇİFTLERİ İTMESİ) KURAMI • Değerlik kabuğu elektron çiftlerinin birbirini itmesidir. • Bu teoriyi 1940 yılında İngiliz kimyacı Nevil Vincent Sidgwick (1873–1952) ortaya koymuştur.
53
ELEKTRON ÇİFTLERİNİN İTME KUVVETİ KRİTERLERİ • OEÇ: Ortaklanmamış elektron çifti • BEÇ: Bağ yapan elektron çifti (Ortaklanmış elektron çifti) • OEÇ–OEÇ > OEÇ–BEÇ > BEÇ–BEÇ • Çift bağlar arasındaki itme, tekli bağlar arasındaki itmeden daha kuvvetlidir. • Üçlü bağlar arasındaki itme, ikili bağlar arasındaki itmeden daha kuvvetlidir. 54
BAĞ AÇILARI • Düzgün dörtyüzlü diyebilmek için bütün bağların eşit açıda olması lazımdır. • Aynı geometride olsa da her bir molekülün bağ açıları farklıdır. NH3’te bağ açıları 107° iken PH3’te bağ açısı değişir. Her bir molekülün bağ açısı kendisine özeldir, molekülün karakteristik ayırt edici özelliğidir. 55
ÇOKLU BAĞLAR • POCl3 molekülünün açık formülü yazıldığında P ile O arasında ikili bağ, P ile Cl arasında tekli bağ olduğu görülür. • Molekülün geometrisi yaklaşık düzgün dörtyüzlüdür. • VSEPR kuramında çift bağın itmesi, tekli bağın itmesine göre daha kuvvetlidir. Bu nedenle mevcut iki çeşit açının büyüklük karşılaştırması şöyledir: Cl–P=O>Cl–P–Cl 56
İDEAL GEOMETRİ • Merkez atom çevresinde ortaklanmamış elektron çifti yoksa ideal geometridir.
57
İDEAL GEOMETRİDEN SAPMA • Merkez atom çevresinde ortaklanmamış elektron çifti varsa ideal geometriden sapmıştır.
58
MOLEKÜL GEOMETRİSİ • Düzlem üçgen geometri: BF3’teki gibi molekül ortaklanmamış elektron çifti içermiyorsa geometri üçgendir. • Açısal (V şeklinde, kırık doğru) geometri: H2O’daki gibi molekül ortaklanmamış elektron çifti içeriyorsa geometri açısaldır. • Düzgün dörtyüzlü geometri: XY4 kapalı formülünde olup bütün bağlar eşit açıda ise molekül geometrisi düzgün dörtyüzlüdür. 59
• Üçgen piramit: XY3 kapalı molekül formülünde olan, NH3 ve PH3 örneğinde olduğu gibi ortaklanmamış elektron çifti içeren moleküllerde geometri üçgen piramittir. NH3’te bağ açıları 107° iken PH3’te bağ açısı değişir. Her bir molekülün bağ açısı kendisine özeldir, molekülün karakteristik ayırt edici özelliğidir. • Üçgen çift piramit: PF5 molekülü, bağ açıları farklı olan iki adet üçgen piramitten oluşmuştur. 60
• SF4 molekülünün geometrisi: S atomu 1 çift ortaklanmamış elektron içerir. Ortaklanmamış elektron çifti, elektron itmesine neden olur. Elektron itmesinin olduğu, ortaklanmamış elektron çiftinin bulunduğu yere geniş alan bırakılır. • PF3Cl2 molekülünün geometrisini Bent kuralı açıklar: Cl’un elektronegatifliği F’dan azdır. Cl elektronları daha az çeker. Cl’un elektron yoğunluğu daha az olur. Elektron yoğunluğu çok olan F’a çizimde geniş alan bırakılır. 61
• SF6 molekülünün geometrisi: S ile F arasındaki bağların uzunlukları eşittir. Bağ açılarının hepsi 90°’dir. Düzgün sekizyüzlüdür. • TeF5 molekülünün geometrisi: Kare piramittir. • XeF4 molekülünün geometrisi: Kare düzlemdir. • P4 molekülünün geometrisi: Tetrahedral geometriye sahiptir. 62
• XY7 molekülünün geometrisi: Beşgen çift piramittir.
63
PERYODİK CETVELDEKİ II. PERİYOT ELEMENTLERİNİN HİDROJENLE YAPTIĞI BAĞLAR VE MOLEKÜL ŞEKİLLERİ • II. periyottaki elementlerin (Li, Be, B, C, N, O, F ve Ne) hidrojenle olan molekülünün şeklini, bağın ve molekülün polarlığını inceleyelim: Hidrojenin 1 elektronu ve 1 yarı dolu orbitali olup 1 bağ yapabilir. 64
•
• • •
1A grubu Lityumun elektronlarının dizilişi 3Li:1s2 2s1 şeklinde olup 1 tane yarı dolu orbitali vardır. 1 tane bağ yapar. LiH bileşiği oluşur. Molekülün elektron nokta yapısı Li..H şeklindedir. Li—H şeklinde de gösterilir. Molekülün geometrisi doğrusaldır. Hidrojenin elektron severliği Li’dan fazla olmasından dolayı molekül polardır. 65
2A grubu • Berilyumun elektronlarının dizilişi 4Be: 1s2 2s2 şeklindedir. Berilyumun 2s orbitali enerji düzeyi ile 2p orbitali enerji düzeyinin birbirine çok yakın olmasından dolayı 2s orbitalindeki elektronlardan biri 2p x orbitali enerji düzeyine uyarılır. Böylece 2 tane yarı dolu orbital oluşur. • Yani 4Be: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz0 şeklinde olmak üzere s ve p orbitallerinden farklı iki tane sp orbitali meydana gelir. 66
• Bunlara hibrit orbitalleri, olaya da hibritleşme (melezleşme) denir. • Be. + 2H. → H..Be..H elektron nokta yapısının oluşumudur. • H — Be — H açık formüldür. • BeH2 molekül formülüdür. • Berilyumun 2 tane sp orbitali ile iki tane hidrojenin s orbitallerinin girişiminden sigma bağları oluşur. Oluşan bağlar polardır. 67
• BeH2 molekülü doğrusaldır. BeH2 molekülündeki sp hibrit orbitallerinin özdeş olmasından ve bir doğru boyunca berilyumun iki tarafında aynı elektron severliğe sahip iki tane hidrojen atomunun bulunmasından molekül apolar özellik gösterir.
68
3A grubu • Borun elektron dizilişi 5B: 1s2 2s2 2p1 şeklindedir. 2s orbitalindeki 1 elektron, 2p orbitaline uyarılır. Uyarılmış hâlin elektron dizilişi 5B: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz0 şeklindedir. • Böylece 3 tane sp2 hibrit orbitalleri oluşur. Bu 3 tane sp2 hibrit orbitalleri ile 3 tane hidrojenin s orbitallerinin girişiminden 3 tane sigma bağı oluşur. 69
• • • •
BH3 molekülünün şekli düzlem üçgendir. Bağ açısı 120°’dir. Bağlar polardır. BH3 molekülü apolardır.
70
•
• • •
4A grubu Karbonun elektron dizilişi 6C: 1s2 2s2 2p2 şeklindedir. 6C: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0 şeklinde de gösterilebilir. 2s’deki 1elektron 2pz orbitaline uyarılır. Böylece 6C: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1 olur. Bu orbitaller kendi aralarında melezleşir (hibritleşir). Böylece 4 tane sp3 hibrit orbitali oluşur. 4 tane hidrojenin s orbitali ile 4 tane sp3 orbitalinin girişiminden 4 tane sigma bağı oluşur. 71
• CH4 molekülü meydana gelmiştir. • Molekül şekli düzgün dörtyüzlüdür. • Hidrojen atomları düzgün dörtyüzlünün köşelerine yerleşmiştir. H—C—H açısı 109,5 derecedir. • Molekül apolardır.
72
• •
• •
5A grubu Azotun elektron dizilişi 7N: 1s2 2s2 2p3 şeklindedir. 3 tane p orbitallerindeki birer elektron hidrojenin s orbitalindeki elektronlarla 3 tane sigma bağı oluşturur. Azotun 2s orbitalindeki elektron çifti bağ yapımına katılmaz. NH3 molekülü oluşur. 73
• Molekül üçgen piramit şeklindedir. • N—H bağları polardır. • Azotun elektron severliği hidrojenden büyük olduğundan azot kısmen negatif, hidrojenler kısmen pozitif yüklüdür. • Molekül polardır.
74
• • •
•
6A grubu Oksijenin elektron dizilişi 8O: 1s2 2s2 2p4 şeklindedir. 2p orbitallerinde 2 tane yarı dolu orbital bulunduğundan 2 tane bağ yapar. Oksijenin p orbitalleri ile 2 tane hidrojenin s orbitalleri arasında 2 tane sigma bağı oluşur. Oksijenin bağ yapmamış elektronlarından dolayı molekül kırık doğrudur. 75
• Bağ açısı 104,5 derecedir. • Molekül polardır.
76
• • • • • • •
7A grubu Florun elektron dizilişi 9F: 1s2 2s2 2p5 şeklindedir. 1 tane yarı dolu orbitali vardır. 1 tane bağ yapar. Hidrojenle HF molekülünü oluşturur. H..F veya H—F şeklinde gösterilir. Molekül doğrusaldır. Moleküldeki vektörel kuvvetlerin farklı olmasından dolayı molekül polardır. 77
8A grubu • Neonun elektron dizilişi 10Ne: 1s2 2s2 2p6 • şeklindedir. • Bütün değerlik orbitalleri doludur. • Yarı dolu orbitali bulunmadığından Ne bileşik oluşturamaz.
78
KARBONUN HİBRİTLEŞMESİ •
• • •
CH4 MOLEKÜLÜNÜN HİBRİTLEŞMESİ Karbonun elektron dizilişi 6C: 1s2 2s2 2p2 şeklindedir. 6C: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0 şeklinde de gösterilebilir. 2s’deki 1elektron 2pz orbitaline uyarılır. Böylece 6C: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1 olur. Bu orbitallerden s ve p’nin enerjileri birbirinden farklıdır. Dolayısıyla bu orbitallerin oluşturacağı bağların enerjileri de farklı olmalıdır. 79
• Ancak yapılan deneylerde CH4 molekülündeki tüm bağların enerjilerinin eşit olduğu bulunmuştur. Ayrıca bu bağların enerjileri hem s orbitali ile yapılan hem de p orbitali ile yapılan bağlarınkinden farklıdır. Her ikisinin arasında bir değerdir. Bu durumda s orbitalinin enerjisinin arttırılıp, p orbitallerinin enerjilerinin azaltılıp ortak bir enerjide bu 4 orbitalin melezleştiği kabul edilir. Bu olaya melezleşme (hibritleşme) adı verilir. 80
• Böylece 4 tane sp3 (1 tane s 3 tane p orbitalinin hibritleştirildiğini anlatır.) hibrit orbitali oluşur. Hidrojenin 4 tane s orbitali ile karbonun 4 tane sp3 orbitalinin girişiminden 4 tane sigma bağı oluşur. • Böylece CH4 molekülü meydana gelir. • Molekül şekli düzgün dörtyüzlüdür. • Molekül simetrik (vektörel kuvvetler birbirini sıfırlar) olduğundan apolardır. 81
• Hidrojen atomları düzgün dörtyüzlünün köşelerine yerleşmiştir. H—C—H açısı 109,5 derecedir. C2H4 MOLEKÜLÜNÜN HİBRİTLEŞMESİ • Karbonun 2s orbitali ile 2 tane p orbitali hibritleşerek üç tane özdeş sp2 orbitali oluşturur. Bu sp2 orbitalleri aynı düzlemde bulunup aradaki açı 120 derecedir. Hibritleşmeye katılmamış diğer p orbitali sp2 hibrit orbitallerinden farklıdır. Bu orbital pi bağlarının oluşumunda kullanılır. 82
C2H2 MOLEKÜLÜNÜN BAĞ YAPISI • Karbon atomunda 1 tane 2s orbitali ile 1 tane 2p orbitali hibritleşerek iki tane sp orbitalini meydana getirir. Diğer iki tane p orbitali hibritleşmeye katılmaz. Hibritleşmeye katılmayan bu p orbitalleri iki tane pi bağını oluşturur. Asetilenin molekülü doğrusal olup apolardır. • C’lar arasındaki 3 bağın 1 tanesi sigma diğer 2’si pi bağıdır. C – H bağları sigma bağıdır. 83