Lewis Kuramı

Transkript

Lewis Kuramı

GENEL KİMYA
Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM
KİMYASAL BAĞLAR
• Lewis Kuramı
 Kimyasal bağlanmada esas rolü dış kabuk elektronları
(değerlik) oynar.
 Bazı durumlarda elektronlar bir atomdan diğerine aktarılır.
Böylece oluşan (+) ve (-) yüklü iyonlar birbirlerini iyonik bağlar
denen elektrostatik kuvvetlerle çekerler.
Gilbert Newton Lewis
(1875-1946)
 Bazı durumlarda ise, eşleşmiş iki ya da daha fazla elektron atomlar
arasında ortaklaşa kullanılır (paylaşılır). Böylece oluşan bağa kovalent
bağ denir.
 Her iki bağlanma türünde de atomlar kararlı elektron dağılımına sahip
olurlar. Genellikle bu dağılım, dış kabuk elektronlarının sekiz olduğu
(oktet kuralı) soy gaz elektron dağılımına benzer.
• Lewis Simgeleri
● Lewis simgeleri baş
grup elementleri için yaygın olarak
kullanılmalarına karşın geçiş elementleri için fazla kullanılmazlar.
2
1A (1)
2A (2)
ns1
ns2
●Li
●Be●
3A (13) 4A (14) 5A (15) 6A (16) 7A (17) 8A (18)
ns2np1
●●
●●
●
●●
●●
Cl
●
Ne
●●
●●
Ar
●●
●●
S●
●
●
●●
●●
● P●
●
●●
F
●●
●Si●
●
O●
●
●●
●●
● N●
●
●●
●Al●
●
● C●
●
ns2np6
●●
●Mg●
ns2np5
●●
●Na
ns2np4
●●
3
ns2np3
●●
●
●B●
ns2np2
Lewis simgeleri
+
Lewis simgeleri
Lewis yapısı
→ H
●●
●
● Cl
●●
●●
H●
●●
Kovalent bağlanma
(elektron ortaklanması)
●●
● Cl
●●
→
●●
●●● ]
[Na]+ [ ● Cl
●●
Na●
●●
+ ●C l
●●
●●
İyonik bağlanma
(elektron alış-verişi)
Lewis yapısı
* BaO, MgCl2, Al2O3 in Lewis yapılarını gösteriniz.
+
→
[Mg]2+
2 [Al]3+
●●
●
+ 3 [ ●●●
O ]2-
●●
●●
●● ●
+ 2[ ● Cl ]
●●
●●
● Cl
●●
+
●●
●
+ [ ● O ]2●●
●●
●●
●
Mg ●
→
[Ba]2+
●●
Ba●
●
●O
●●
●●
●
● Cl
●●
Al ●
●
●●
●O
●
●●
●O
●
●●
●O
●
●●
●
●
●●
Al●
●●
●●
●
→
Tek atomlu katyon ve tek atomlu anyondan oluşan bileşikler ikili
iyonik bileşiklerdir.
Tek atomlu ve çok atomlu iyonlardan (katyon-anyon) oluşan
bileşikler üçlü iyonik bileşiklerdir ve çok atomlu iyonlar arasındaki
bağlanma kovalenttir.
Katı iyonik bileşiklerde anyonlar katyonlarla, katyonlar anyonlarla
çevrilmiş durumda ve düzgün bir örgü içinde olan iyonik kristal
şeklindedir.
NaCl
• Kovalent Bağlanma
Klor atomunun elektron ilgisi (1 elektron katıldığında açığa çıkan enerji):
Eİ=-349 kj/mol (ametal, elektron alıcı)
Hidrojen atomundan 1 elektron koparmak için gerekli enerji: I1=1312 kj/mol
(büyük, metal değil)
Sodyum atomundan 1 elektron koparmak için gerekli enerji: I1=496 kj/mol
(küçük, metal)
Bir elementin iyonlaşma enerjisi ne kadar küçükse o kadar fazla metalik özellik
gösterir.
●●
●
→ H ● Cl
●●
●●
●●
H●
●●
+● C l
●●
Ortaklanan elektron çifti
Tekli kovalent bağ
H●
+●H
●●●
●
→ H ● O ●H
●●
(H2O)
●●
●●
●● ●● ●●
Cl O Cl
●● ●● ●●
●●
→
●●
●●
Cl ●
●●
●●
●●
●●
Cl●
●●
●●
+ ● O●
●●
●●
+ ●O ●
●●
(Cl2O)
Ortaklanmamış elektron
çiftleri
Bağlayıcı elektron çiftleri
●●
●●
●● ●● ●●
Cl- O - Cl
●● ●● ●●
• Koordine Kovalent Bağlar
Ortaklanılan elektron çiftinin her ikisinin de tek bir atomdan geldiği kovalent
bağa koordine kovalent bağ denir.
NH3 (Amonyak)
+
●●
+
●●
Cl
●●
●●
●●
H
●●
H N H
●●
H
●●
●●
●●
H Cl
●●
●●
●●
●●
H
H
●●
N
●●
H
●●
●●
H
●●
H N
●●
H
-
• Katlı Kovalent Bağlar
• Birden fazla elektron çiftinin ortaklaşa kullanılmasıyla oluşan kovalent bağlara katlı
kovalent bağlar denir.
●●
O
●●
●● ●●
O =C= O
●●
C
●●
●●
●●
üçlü kovalent bağ
●●
●●
●●
●●
●●
●●
●●
N ≡N
●●
O
●●
●●
●●
●●
●●
● ●
N N
● ●
●●
●●
●● ● ●
O C O
● ● ●●
●
●
●●
●
O
●
C
●
O●
●●
●
●
İkili kovalent bağ
• Polar Kovalent Bağlar
Cl2, apolar
H2, apolar
HCl, polar
(-) yük merkezi
(+) yük merkezi
●●
●●
●●
Cl
●●
• Elektronegatiflik
Elektronegatiflik, (EN), bir atomun bağlı olduğu diğer atomlardan elektron çekme
yeteneğidir.
Elektronegatiflik farkı, (∆EN), iyonik bağda büyük, kovalent bağda küçük, polar kovalent
bağda orta değerdedir.
*
LEWIS YAPILARININ YAZILMASI
• Bir Lewis yapısında bütün değerlik elektronları gösterilmeli.
• Lewis yapılarında bütün elektronlar genellikle eşleşmiştir.
• Genellikle her atom en dış kabuğunda oktet elektronlarına ulaşır. Ancak
hidrojende dış kabuk elektronları 2 olur.
• Bazen katlı kovalent bağlara ihtiyaç duyulur. Katlı kovalent bağlar C, N, O, S
ve P atomları tarafından kolaylıkla oluşturulur.
Lewis Yapısı Yazılmasında İzlenecek Yol
•
•
•
•
•
•
Yapıdaki toplam elektron sayısını bulunur.
İskelet yapısı çizilir.
İskelet yapısında her bir bağa 2 elektron yerleştirilir.
Uç atomlar belirlenir.
Uç atomların oktetleri tamamlanır (H atomları için 2 elektron gerekir.)
Toplam değerlik elektronları sayısından bağ yapan elektron sayıları çıkarılır.
Kalan elektron var mı?
Evet
Hayır
Kalan elektronlar merkez
Tüm atomların okteti tamamlandı mı?(H için2e)
Atomun üzerine yerleştirilir.
Hayır
Evet
Okteti tamamlamak için gerektiği
Uygun Lewis Yapısı tamamlanmıştır.
kadar çoklu bağlar oluşturulur.
İskelet Yapı
• Merkez atom ve uç atomlar belirlenir.
• Merkez atomu iki ya da daha fazla atoma bağlıdır.
• Uç atom sadece bir başka atoma bağlıdır.
• Hidrojen atomları her zaman uç atomlarıdır.
• Merkez atomları genellikle elektronegatiflikleri en düşük
olandır.
• Karbon atomları her zaman merkez atomlarıdır.
Formal Yük
• Lewis yapısında hangi elektronun hangi atoma bağlı olduğu
anlaşılmaz.
• Formal yükü, her bir elektronun nereye ait olduğunu
anlayarak belirlenebilir.
• Lewis yapılarında kovalent bağların uçlarındaki atomların, bu
bağların oluşumuna eşit elektron katkısında bulunmadıkları
durumda, bazı atomların üzerlerinde oluşan yükler form
yüklerdir.
• Lewis yapısındaki bir atomun formal yükü, bir atomun serbest
halindeki değerlik elektronu sayısından, bu atomun Lewis
yapısında payına düşen elektron sayısının çıkarılmasıyla
bulunur.
– Ortaklanmamış bütün elektron çiftlerini, hangi atomda ise o
atoma ait sayınız.
– Bağlayıcı elektron çiftlerini bağlanan atomlar arasında eşit
olarak paylaştırınız.
FY = serbest atomdaki değerlik e- - lortaklanmamış çiftlerideki e- 1
bağlayıcı çiftlerdeki e2
• Lewis yapısındaki formal yüklerin toplamı nötür molekül için sıfır
ve çok atomlu iyon için iyonun yüküne eşit olmalıdır.
• Formal yükler mümkün olabildiğince en az olmalıdır.
• Çoğu elektronegatif atomlardaki formal yükler negatif,
elektronegatiflikleri az olan atomlardaki formal yükler pozitiftir.
• Komşu atomlarda aynı işaretli formal yüklerin bulunduğu yapılar
olası değildir.
Rezonans
• İki ya da daha fazla uygun Lewis yapısının yazılabildiği ancak
tam doğru yapının yapılamadığı duruma “rezonans” denir.
• Gerçek yapı, uygun yapıların katkılarıyla oluşan bir rezonans
melezidir.
• Rezonans yapılarında iskelet aynı olmalı, bu iki yapı içinde
sadece elektron dağılımları farklı olabilir.
• İki uçlu ok, bir anda yapılardan biri halinde bir başka anda
öbürü halinde olduğunu göstermez.
Oktet kuralından sapmalar
 Tek sayılı elektronu olan yapılar: NO 11 elektronu vardır.
••
••
•
N=O
••
 Eşleşmemiş elektronların bulunması, tek sayılı elektronları olan
yapıların paramanyetik olmasına neden olur.
 Çift sayılı elektronları bulunan moleküller eşleşmiş elektron
içerdiğinden diamanyetiktir.
H
•
O—H
••
H—C—H
•

••
 Bir ya da daha fazla sayıda eşleşmemiş elektronları olanlara
“radikaller ” denir.
• Eksik oktetler:
• B-F bağının 130 pm olduğu yani tekli bağdan daha kısa olduğu
bulunmuştur.
• + formal yük elektronegatif F atomundadır. – formal yükün
bağdaki daha elektronegatif atomda bulunması gerekir.
Molekül özellikleri ve kimyasal davranışları ışığında bor triflorür’ün en uygun
yapısı bu üçünün rezonans melezi olduğu görülür.
B atomuna bir çift elektron verebilecek olanlarla, bir koordine kovalent bağ
oluşturmaya yönelik kuvvetli eğilimi vardır.
Genişlemiş Değerlik Kabukları:
Hidrojen dışındaki bütün atomların her birinde 8 değerlik elektronu bulunur.
Bunun dışında, merkez atom üzerinde 10 ya da 12 değerlik elektronu
bulundururlar.
Bu fazla elektronlar nereye gider?
Merkez atomda 3s ve 3p alt kabukları dolduktan sonra fazla
elektronların boş 3d alt kabuğuna gittiği düşünülür.
3p ve 3d düzeyleri arasındaki enerji farkının fazla olmaması
mantıklıdır.
Moleküllerin Biçimleri
H
Şekli çok önemlidir.
Bu molekülün oda sıcaklığında gaz değil sıvı
olmasının sebebidir.
Sıvı haldeki suyun bir çok farklı maddeyi
çözmesinin nedeni de budur.
Şekil tahmini için;
Lewis kuramı
Değerlik kabuğu elektron çiftlerinin birbirlerini
itmeleri kavramı
O
H
Bağ uzunlukları: Bağlanmış atomların çekirdekleri
arasındaki uzaklık
Bağ açıları: Bağları gösteren komşu doğru çizgiler
arasındaki açıdır.
İki atomlu bir molekülde tek bağ vardır. Doğrusaldır yani
bağ açısı yoktur.
Üç atomlu bir molekülde 2 bağ vardır. Doğrusal ise bağ
açısı 180’dir. Bükük veya kırık ta olabilir.
VSEPR Kuramı
Bu kuram değerlik kabuğundaki elektron çiftleriyle ilgilidir.
“ister kimyasal bağ, isterse ortaklanmamış halde olsun, elektron çiftleri
birbirini iter. Elektron çiftleri, atom etrafında itmeyi en aza indirmek şekilde
yönlenir. Bunun sonucunda kendine özgü geometrik şekilleri oluşur.”
VSEPR kuramının bir diğer özelliği de elektronların sadece çiftleri üzerinde
değil elektron grupları üzerinde durulmasıdır. Bir elektron grubu bir çift, bir
ortaklanmamış çift ya da bir bağ çifti olabilir.
VSEPR kuramına göre, bu moleküllerdeki elektron çiftleri merkez atom
etrafında dört yüzlü yönlenmiştir.
Buna karşın molekülün şekli, bu elektron çiftleri tarafından değil, atomların
çekirdeklerinin bulundukları yerlerle belirlenir.
Karışıklığı önlemek için;
Elektron çiftlerinin dağılım geometrisine “elektron grubu geometrisi” atom
çekirdeklerinin oluşturduğu geometriye de “molekül geometrisi” denir.
İki elektron çiftinin birbirine yaklaşmaya zorlanması aralarındaki itmeyi arttırır.
90>120>180
Ortaklanmamış elektron çiftleri bağlayıcı elektron çiftlerine göre daha çok yer
kaplarlar. Bunun sonucunda bağa girmeyen iki elektron çifti arasındaki itme,
iki bağlayıcı elektron çift arasındakine göre daha büyüktür.
Ortaklanmamış e çifti - Ortaklanmamış e çifti > Ortaklanmamış e çifti –
Bağlayıcı elektron çifti > Bağlayıcı elektron çifti - Bağlayıcı elektron çifti
VSEPR Kuramının Uygulanması
Molekül ya da çok atomlu iyonun uygun Lewis yapısını yazınız.
Merkez atom etrafındaki elektron gruplarının sayısını ve bunların bağlayıcı çift
veya ortaklanmamış elektron grupları olduklarını belirleyiniz.
Merkez atom etrafındaki elektron grubu geometrisini doğrusal, üçgen düzlem,
dörtyüzlü, üçgen piramit ya da sekizyüzlü olarak saptayınız.
Merkez atom etrafındaki diğer atom çekirdeklerinin oluşturduğu molekül
geometrisini belirleyiniz.
Dipol Moment
Cl atomunun H atomuna göre daha elektronegatif olması elektronların Cl atomu
etrafında daha çok bulunmalarına yol açar.
Polar bir kovalent bağda, yük dağılımındaki farklılık dipol moment, μ, ile
gösterilir.
μ
= f x d
(debye)
(yük) (uzaklık)
Elektron Çiftlerinin Önemi
• Elektronegatiflik farkı, bir molekülde bağ dipollerinin
olup olmadığını ve moleküllerin biçimlerinin bağ
dipollerinin birbirlerini yok etmesini ya da dipol
moment oluşturacak şekilde bir araya gelmesini
sağlar.
Bağ Derecesi ve Uzunlukları
Kovalent bağlardaki elektronları atomları birbirine bağlayan tutkaldır.
Bağ derecesi arttıkça fazla elektron bulunacak ve bunlar da atomları
daha sıkıca bir arada tutacaktır.
Tekli bağ, derece = 1
Çiftli bağ, derece = 2
Üçlü bağ, derece = 3
Bağ Enerjİlerİ
Bağ enerjisi ve uzunluğu bağın katlılığı ile
ilgilidir.
Katlılık ne kadar artarsa, bağ o kadar kısa
ve bağ enerjisi de o kadar fazladır.
Atomlar kovalent bağ yapacak şekilde bir
araya gelirlerse, enerji salınır ve bu bağın
ayrışması sırasında da aynı miktarda enerji
soğurulur.
Bağ ayrışma enerjisi, gaz halindeki
bileşiklerde bir mol kovalent bağı koparmak
için gerekli enerji miktarıdır.
Reaksiyon Entalpileri
ΔHreaksiyon= Σ ΔH(ürünlerin bağları) - Σ ΔH(reaktanların bağları)
= Σ ΔH bağ oluşumu - Σ ΔH bağ ayrışması
= -770 kJ/mol – (657 kJ/mol) = -114 kJ/mol
Bağ enerjisinin bir diğer önemli kullanımı da bir tepkimenin endotermik veya
ekzotermik olduğunun öngörülmesidir.
Zayıf bağlar
Kuvvetli bağlar
ΔH<O
Kuvvetli bağlar
Zayıf bağlar
ΔH>O
• Metalik Bağ
Metalik bağlanmada metallerin değerlik elektronlarının bir tanesi veya
daha fazlası atomdan ayrılır ve pozitif yüklü bir katyon oluşur. Böylece
oluşan pozitif katyonlar tamamen serbest bir elektron denizinde
yüzüyor gibidir. Artık hangi elektron hangi atoma aittir, belli değildir.
İşte metalik bağ pozitif metal iyonları ile çevresindeki serbest
elektronlar arasındaki çekim kuvvetidir.

Lewis Kuramı

Transkript

Benzer belgeler

SANAYİ VE TEKNOLOJİ TEZLERİ YARIŞMASI

Ernest rutheford

Güvenlik Akademisi Programı

Gelecek burada şekillenir. - BEÜ İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi

Basinda “Yetim Yemeği” - Speisen für Waisen