Elektriklenme Deneyimlerinden Atoma

Kimya.12
2.Ünite
Konu Özeti
1.
2.
3.
4.
ORGANİK BİLEŞİKLER
HİBRİTLEŞME VE MOLEKÜL GEOMETRİSİ
ORGANİK BİLEŞİKLERDE FONKSİYONEL GRUPLAR VE ADLANDIRMA
ORGANİK BİLEŞİKLERDE İZOMERLİK
Hazırlayan
Ali
Arpat
1
ORGANİK BİLEŞİKLER
Organik ve Anorganik Maddeler
Karbon hayat için önemli, sıra dışı ve
gizemli bir elementtir. Yeryüzündeki tüm hayat bir bakıma karbon elementine dayanır. Karbonu bu
derece farklı kılan özelliği, karbon atomlarının
kovalent bağlarla birbirine bağlanarak çok sayıda ve
çeşitli zincir ve halkaları oluşturabilmesidir.
Bu özellik, karbon atomunun, sadece yapay
malzemeleri oluşturmasını sağlamakla kalmaz; aynı
zamanda, çok karışık işlemlerle bize canlılık veren
karmaşık molekülleri oluşturmasını da mümkün kılar.
Karbonun oluşturduğu moleküllerin ve onların tepkimelerinin çeşitliliğine rağmen, organik
bileşiklerin özellikleri, bu moleküllerin yapısındaki
sınırlı sayıda atom gruplarına bakarak anlaşılabilir.
Karbon bileşiklerinin kimyası olan organik
kimya, bileşik ailelerinin ve bu bileşiklerin içerdiği,
fonksiyonel grup denilen birimlerin kimyasıdır.
İnsanların organik kimya ile uğraşmaları çok eski yıllara dayanır. Fakat organik kimyanın bir
bilim dalı olarak ortaya çıkması, 19. yüzyılın ilk
yarısında olmuştur. Kimyasal analiz yöntemlerinin
zamanla
gelişmesi,
bitkisel
ve
hayvansal
maddelerin ortak element olarak karbon içerdiğini
ortaya çıkardı.
İsveçli kimyacı Berzelius’un (Berzelyus, 1779–1848) önerisi ile organik maddelerle ilgilenen
kimya dalına Organik Kimya adı verildi. (1807)
1828 yılında F. Wöhler (Völer)’in amonyum
siyanatı ısıtarak üreyi elde edişine kadar, organik
bileşiklerin sadece canlı organizmalar tarafından
yapılabileceğine ve bu bileşiklerin sihirli bir yaşam
gücü içerdiklerine inanılırdı.
Anorganik bileşikler iyonlardan meydana
gelmişlerdir. Atomlar birbirine iyonik bağlarla
bağlıdırlar. İyonlar birbirini elektrostatik çekim kuvvetleriyle çekerler. Suda çok, organik çözücülerde az çözünürler, sulu çözeltileri elektriği
iletir.
Erime ve kaynama noktaları yüksektir. Buharlaşmaları
zordur.
Isıya
dayanıklıdırlar.
Tepkimeleri basit, hızlı ve verim olarak kantitatiftir.
Çok sayıda element içerirler.
NH4OCN
Na2CO3, KClO3, NaCl, Fe2O3, NaHCO3, vb.
Organik bileşiklerde moleküller temel yapı
birimleridir. Moleküllerdeki
atomlar
kovalent
bağlarla
bağlıdırlar. Moleküller arası çekim kuvvetleri hidrojen bağları ve Van der Waals
kuvvetleridir.
Suda az, polar olmayan organik çözücülerde çok çözünürler. Çözeltilerinin elektrik iletimi çok zayıftır. Erime ve kaynama noktaları düşüktür. Kolay buharlaşırlar, Pek çoğu kolaylıkla yanarlar.
Tepkimeleri
genellikle
daha
karışıktır,
yan
tepkimeler meydana gelir.
Organik
bileşiklerin içerdiği
temel
elementlerinin sayısı azdır. C, H, O, P, N, S, B, Si,
F, CI, Br, I vb. elementlerini içerirler. CH4, C2H5OH,
CH3HN2, CH3COOH, vb.
Örnek: Organik bileşiklerle ilgili;;
I. Canlıların vücudunda bulunurlar.
II. Sayıca inorganik bileşiklerden azdırlar.
III. Reaksiyon hızları düşüktür. İfadelerinden hangileri doğrudur? O
ll
NH2 – C – NH2
Üre (organik bileşik)
Örnek: Organik bileşiklerle ilgili;;
I. Yapılarında C, H, O ve N elementleri bulunur.
II. Erime ve kaynama noktaları anorganik bileşiklere göre daha düşüktür.
III. Biyokimyasal reaksiyonların tamamına katılırlar.
İfadelerinden hangileri doğrudur? Günümüzde doğada bulunan birçok madde yapay
olarak
sentezlenebildiği
gibi,
canlılar
tarafından üretilmeyen ve doğal olarak bulunmayan
pek çok madde de yapay olarak elde
edilebilmektedir.
Çeşitli plastikler, yapay kauçuklar, yapay boyalar, patlayıcılar ve ilaçların pek çoğu yapay
olarak elde edilebilen endüstriyel maddelerdir. Her
yıl çok sayıda organik maddelerin keşfedilmesi
günümüzde organik madde sayısının milyonlara
ulaşmasını sağlamıştır. Kimya, maddelerin yapıları
ve özellikleri ile uğraşan ve tepkimelerle bu yapı ve
özelliklerin nasıl değiştiğini gösteren bir bilim
dalıdır.
Birçok organik madde karışımlar halindedir.
Örneğin odun, silgi, kağıt, elbise, zeytinyağı,
vitaminler, parfümler, ilaçlar, vb. En çok rastlanan organik bileşiklerden alkoller, penisilin, şeker saf
organik maddelere örnek verilebilir.
Organik
Kimya,
karbon
bileşikleri
kimyasıdır.
Karbonatlar,
siyanürler, karbon monoksit ve karbon dioksit gibi bileşikler bu tanımın
dışında kalır. Çünkü bu maddeler anorganik
maddelerdir.
Örnek: Organik bir madde bir süre ısıtıldığında bir miktar su buharı oluşmakta ve bir gaz çıkışı olmaktadır. Açığa çıkan bu gaz kireç suyunu bulandırdığına göre;;
I. Bileşiğin yapısında hidrojen vardır.
II. Bileşiğin yapısında karbon vardır.
III. Bileşiğin yapısında azot vardır.
Sonuçlarından hangileri çıkarılabilir?
Örnek: Bir organik madde, uygun ortamda
ısıtıldığında;;
I. Ortama NH3 gazının yayılması.
II. Su buharının oluşması.
III. Bileşiğin erimeye başlaması.
Hangi olaylar maddenin yapısında azot olduğunu gösterir? 2
Örnek: Organik bileşiklerin çok olmasının nedeni;;
I.
Karbon elementinin bağ yapma yeteneği,
II. Karbonun kendi kendine bağ yapması,
III. Karbonun ametal olması
Yargılarından hangileri ile ilgilidir? Örnek: C, H ve Oksijenden oluşan organik bileşiğin analizi için 11,6 g yakıldığında 0,6 mol CO2 ile 10,8
g su oluşuyor. Bileşiğin basit formülü ve bileşikteki oksijen miktarı nedir? (C:12, H:1, O:16)
Organik Bileşiklerin Formülleri
Örnek: C ve H den oluşan organik bir bileşiğin 0,5 molü yandığında 132 g CO2 ve 3,5 mol su oluşuyor. Bu bileşiğin basit formülü nedir? (C:12, H:1, O:16) Organik kimyada bileşik formülleri farklı şekillerde ifade edilir. Bileşik formülleri basit, yapı ve molekül formülü olmak üzere üç çeşit organik bileşik formülü vardır.
H H H
l
l
l
CH2
C3H6
H–C=C–C–H
l
H
Basit
Molekül Yapı Formülü
Örnek: Bir organik bileşiğin 0,5 molü yakıldığında NK da 44,8 L CO2 ve 2,5 mol H2O oluşmaktadır. Buna göre bileşiğin molekül formülü nedir? (C:12, H:1, O:16)
ORGANİK BİLEŞİKLERİN ADLARI
BASİT FORMÜL
Organik
bileşiklerin
sayısı
pek çok olduğundan, bunların belirli bir düzene, sisteme göre incelenmesi mantıklı olur. Bu düzen, en basit
organik bileşikleri alıp diğerlerini bunların türevleri olarak kabul etmektir.
Organik bileşiklerin en basitleri molekülünde sadece karbon ve hidrojen bulunan hidrokarbonlardır. Hidrokarbonlar 3’e ayrılır;
Bir bileşikteki elementlerin türünü ve bir moleküldeki atomların en küçük birleşme oranlarını
gösteren formüldür. Basit formül kaba formül olarak da bilinir.
Bir moleküldeki elementlerin cinsi anlaşılır,
ancak atomların gerçek sayıları anlaşılmadığından
maddenin molekülü tam olarak anlaşılmaz.
a) Doymuş Hidrokarbonlar (Alkanlar)
b) Doymamış hidrokarbonlar (Alkenler ve Alkinler)
c) Arenler (Aromatik Hidrokarbonlar)
Örnek: X ve Y arasında oluşan bir bileşikte Kütlece birleşme oranı mx/my oranı 3/4 olduğuna göre bileşiğin basit formülü nedir? (X:12, Y:16)
Alkanlara doymuş hidrokarbonlar da denir. Bu bileşiklerde karbon - karbon atomları ve karbon,
hidrojen atomları arasında tekli kovalent bağlar vardır. Bu bağlar, karbon atomları arasında sp3- sp3
hibrit orbitalleri, karbon ve hidrojen atomları arasında ise sp3 – s hibrit orbitallerinden oluşur.
MOLEKÜL FORMÜLÜ
Bir
bileşiği meydana getiren çeşitli
elementlerin atomlarının gerçek sayısını gösterir. Molekül formülünü bulmak için, bileşiğin molekül kütlesi ve basit formülünün bilinmesi gerekir.
Bileşiğin molekül formülünü bulabilmek için molekül ağırlığı bilinmelidir. Molekül ağırlığı basit formül ağırlığına oranlanarak molekül formülü bulunur.
Düz zincirli alkanlar adlandırılırken;
1. En uzun C zinciri tespit edilir.
2. Varsa dallanma tespit edilir.
3. Dallanma en küçük numaralı C’ na denk gelecek şekilde en uzun zincirdeki C’ lara numara verilir. 4. Numaralandırma yapılırken dallanmanın olduğu
C’ nun en küçük numarayı alması sağlanır.
5. Dallanmanın bulunduğu C numarası sayı ile belirtildikten sonra tire (─) çekilip dallanmanın adı söylenir.
6. En uzun karbon zincirindeki karbon sayısına denk gelen alkanın adı belirtilerek adlandırma tamamlanır.
Örnek: XnH2n + 3n/2O2
nXO2 + nH2O
tepkimesinde; 0,4 mol XnH2n maddesinin tamamen
harcanmasından 14,4 gr H2O oluşuyor. Buna göre n sayısı kaçtır? (H2O = 18 )
AÇIK FORMÜL (BİLEŞİĞİN YAPI FORMÜLÜ)
Bir bileşiğin yapı formülü, atomların
birbirine nasıl bağlandığını ve uzaydaki yönelimlerini gösterir. Valens kurallarına uygun olarak bileşiğin
elektronik yapısını da gösterir.
Halkalı hidrokarbonlar adlandırılırken;
Alkan adının önüne halkalı anlamında siklo öneki getirilir.
KAPALI FORMÜL
Doymamış hidrokarbonlar adlandırılırken;
Yapı formülünün basit ve daha uygun olarak gösterilmesidir. Bu formülde atoma bağlı n tane
benzer grup parantez içine yazılır. Parantezin sağ
alt yanına n konur.
İkili veya üçlü bağların bulunduğu en uzun karbon zinciri seçilerek alkan adlandırmasındaki kurallar aynen uygulanır.
1. BÖLÜM BİTTİ
3
Hibritleşme ve Molekül Geometrisi
Örnek: Karbon elementi ile ilgili;
I. Organik bileşiklerin yapısında en fazla bulunan elementtir.
II. Dört bağ yapabilme kapasitesine sahiptir.
III. Metaldir.
IV. Alaşım yapabilir
İfadelerinden hangileri doğrudur? Organik bileşikler, karbonla ametal atomları
arasında gerçekleşen kovalent bağlı moleküllerdir. Kovalent bağlar bilindiği gibi ametal atomlarının
eşleşmemiş
valens
elektronlarının
iki
atom
tarafından ortaklaşa kullanılması sonucu oluşur.
İki karbon atomu arasında tek, çift ve üçlü kovalent bağlardan biri gerçekleşir.
Ametal atomları arasında oluşan tekli
bağların tamamı sigma bağı olarak adlandırılır. Çift bağlardan birisi sigma diğeri pi bağıdır. Üçlü bağlardan da birisi sigma, diğer ikisi pi bağlarıdır.
Bir atomda değerlik elektronlarının bulunduğu orbitallerin örtüşerek özdeş yeni orbitaller
oluşturması olayına hibritleşme ( melezleşme ),
oluşan yeni orbitallere de hibrit orbitalleri denir.
s ve p orbitalleri arasında üç çeşit hibritleşme görülür.
Bazı Organik Bileşiklerin Lewis Formülleri
Atomların değerlik elektronlarının elementin sembolü etrafında noktalarla gösterildiği yazılıma Lewis (elektron-nokta) yapısı denir.
Elektron nokta formülüyle bağın oluşumunu açıklarken atomun son yörüngesindeki elektronları kullanılır.

 Bir tane s, bir tane p orbitali hibritleşmeye
katılırsa sp hibritleşmesi,
 Bir tane s, iki tane p orbitali hibritleşmeye
katılırsa sp2 hibritleşmesi,
 Bir tane s, üç tane p orbitali hibritleşmeye
katılırsa sp3 hibritleşmesi, adı verilir.




Örnek: Hibritleşme ile ilgili;;
I. Atomlar
hibritleşerek özdeş orbitaller oluştururlar.
II. Atomlar yarı dolu orbital sayılarını bağ sayılarına eşitlemek için hibritleşirler.
III. Hibritleşme sadece değerlik orbitallerinde gözlenir.
Yargılarından hangileri doğrudur? (I, II ve III)
İki atom arasındaki bir çizgi iki elektronu gösterir.
Atomlar yarı dolu orbital sayısı kadar bağ yapar.
Bağ sayısı çok olan atom merkez atomdur.
Metaller grup numarası kadar bağ yapar.
Ametaller ise ( 8 - Grup numarası ) farkı kadar bağ yapar.
Bir atomun son yörüngesindeki elektronunu ikiye tamamlayarak He soy gazına benzemesine Dublet kuralı denir. Bir atomun son yörüngesindeki elektronunu sekize tamamlayarak He dışındaki soy gazlara benzetmesine Oktet kuralı denir.
Örnek: 6C, 7N, 8O, 9F ve 16S ve 17Cl elementlerinin
elektron düzenini yazarak, Lewis formüllerini gösterip yapabilecekleri bağ sayısını bulunuz?
Karbon elementinin özellikleri
Elektron Düzeni
Organik bileşiklerin yapısında karbondan başka;; hidrojen (H), oksijen (O), azot (N), kükürt (S), halojen (F, Cl, Br, I), ... gibi elementlerde
bulunabilir.
Karbon atomunun son yörüngesinde iki adet eşleşmemiş elektronu vardır. Bu karbon atomunun
elektron dağılımı 1s22s22p2 dir. Bu dağılımda 2p2
deki 2 elektron iki bağ yapabilir. Fakat karbon
bileşiklerinde dört bağ yapar. CH4, CCl4 gibi.
Organik bileşikler hidrokarbonlar ve fonksiyonel gruplar olarak iki kısımda incelenebilir.
Karbon elementi başka karbon elementleri
ile tekli, ikili ve üçlü bağlar yapar. Bu durum ve karbon elementinin sonsuz bağlanabilmesi karbonun çok sayıda bileşik yapabilme imkanı vermiştir.
A) H
B) O
C) X
D) N
Bağ Sayısı
●
6C
1s2 2s2 2p2
7N
1s2 2s2 2p3
.
.N.
3
8O
1s2 2s2 2p4
.
.O:
2
9F
1s2 2s2 2p5
..
.Cl:
1
.
.S:
2
..
.Cl:
1
16S
17Cl
Örnek: Organik bileşiklerde aşağıdaki elementlerden hangisinin bulunması zorunludur?
Lewis
Formülü
2
2
6
●C●
●
¨
¨
¨
2
1s 2s 2p 3s 3p
2
2
6
2
1s 2s 2p 3s 3p
4
¨
5
¨
4
E) C
Örnek: 7X, 8Y, 9Z ve
yapılarını gösteriniz.
4
10K atomlarının elektron
nokta
Örnek :
I. :X ≡ X:
.. ..
:Y = Y:
..
..
III. :Z – X – Z:
¨
¨
:Z:
¨
atomlarından oluşan yukarıdaki 7X,
8Y,
9Z
maddelerden hangilerinin elektron nokta şeması yanlış verilmiştir?
II.
Merkez Atomun Hibritleşme Türü
Temel haldeki karbon atomu dört bağ yapamaz. Ancak karbon atomu uyarıldığı zaman 2s orbitalindeki bir elektron boş olan 2p orbitaline geçerek karbon atomunda dört yarı dolu orbitalin oluşmasını sağlar.
Bu durum s ve p orbitalleri arasındaki enerji farklılığının az olmasından kaynaklanır. İki atom arasında bağ oluşurken açığa çıkan enerjinin bir kısmı s orbitalinin enerjisi yükseltir. P orbitalinin enerjisini düşürür. Böylece eş enerjili yeni tür orbitaller meydana gelir. Bu orbitallere hibrit
orbitalleri bu olaya da hibritleşme denir.
Bir atomda değerlik elektronlarının bulunduğu orbitallerin örtüşerek özdeş yeni orbitaller
oluşturması olayına hibritleşme (melezleşme ),
oluşan yeni orbitallere de hibrit orbitalleri denir.
s ve p orbitalleri arasında üç çeşit hibritleşme görülür.
Karbon atomu her üç hibritleşmeyi de
yapabilir. Bunun dışında 2A grubu sp, 3A grubu sp2
ve 4A, 5A ve 6A grupları sp3 hibritleşmesini gerçekleştirir.
Organik Moleküllerde Rezonans ve Tautomeri
Bazı molekül ya da iyonlar için tek bir elektron – nokta formülü yeterli değildir. Örneğin,
SO2 molekülü için Lewis yapısı yazılırsa aşağıda
görüldüğü gibi iki olasılıkla karşılaşırız.
S
O
S
veya
O
O
O
Bu formüllerde S ve O atomlarının yerleri
aynı, ancak ortaklaşa kullanılan elektronlarının
yerleri farklıdır. S ile O atomları arasındaki
bağlardan biri tek, diğeri ise çift bağlıdır. Bu
durumda bağ özelliklerinin farklı olması beklenir.
Ancak yapılan deneyler her iki bağın da aynı özellikte, aynı uzunlukta olduğunu göstermiştir. Bu
durumda yukarıdaki elektron-nokta formüllerinin
ikisi de SO2 yapısını tam olarak göstermemektedir.
Bu yüzden, SO2 yapısı için iki elektron – nokta
formülü de yazılır. Bu yapılara Rezonans denir.



Örnek: 4Be, 5B, 6C ve 7N atomlarının hibrit türlerini yazınız?
Rezonans toplam enerjiyi azaltır.
Rezonans toplam enerjiyi azalttığı için bileşiğin
daha kararlı hale gelmesini sağlar.
Rezonans
ancak,
atomların
aynı
tarzda
düzenlendikleri, fakat elektron çiftlerinin farklı
yerleştiği yapılarda meydana gelebilir.
Molekül Geometrisi
Molekül geometrisi tasarlanırken Lewis
Formülleri kullanılır. Fakat bu formüllere ilave olarak elektron bulutlarının birbirini itmeleri dikkate
alınır. Elektron yoğunluğuna sahip bölgeler birbirini iter. Bağ yapan elektronlar ve bağ
yapımında kullanılmamış, diğer bir ifade ile ortaklanmamış elektron çiftleri mümkün olduğu
kadar uzakta yer alır, böylece birbirini itmeleri en az düzeye iner. Bu model, VSEPR modeli olarak adlandırılır.
Açılımı Valence – Shell Elektron Pair Repulsion.
Valens katmanı elektron çifti itme modeli. Bağ
elektronları ve ortaklanmamış elektron çiftleri, yüksek elektron yoğunluğuna sahip bölgelerdir. Birbirini iterler. İtmeyi en aza indirgemek üzere bu bölgeler, birbirinden mümkün olduğu kadar uzağa
giderler. Bu tanımlamadan hareketle molekülün geometrik şekli belirlenir.
Aynı durum O3 molekülü için de geçerlidir.
O
O
O
veya
O
O
O
Örnek: C6H6 (Benzen) bileşiğinin rezonans yapısını yazınız?
İkili bağların farklı konumlarda yer aldığı bir başka durumda tautomeridir. İkili bağda bulunan
karbon atomuna –OH grubu bağlıysa bu bileşiklere Enol denir. Kararsız olan bu enol bileşiği –OH deki
hidrojenin yer değiştirmesi ile Keto yapısına dönüşür. Birbirine dönüşebilen enol ve keto
bileşiklerinin dengede bulunmasına Tautomeri
denir.
Örnek: C3H6O (asetat) ve C3H6O
Bileşiklerinin tautomerisini yazınız?
Örnek: NH3 ve CH4 moleküllerinin bağ açılarını ve
Molekül geometrisini bulunuz?
(aseton)
5
VSEPR Modelinin Uygulanması
sp Hibritleşmesi 1. Molekülün Lewis yapısı yazılır ve merkez atomu
üzerinde kaç elektron çifti (ortaklanmış ve
ortaklanmamış) belirlenir.
2. Elektron çiftlerinin dizilişi belirlenir.
3. Atomlar
yerleştirilerek molekülün biçimi sınıflandırılır.
4. Ortaklanmamış elektron çiftlerinin birbirinden ve bağ yapan çiftlerden en uzakta bulunabilmeleri için molekül şekli bir miktar bozulur.
Bir s orbitali ile bir p orbitalinin karışması ve daha sonra yeni, özdeş, enerjileri s ve p den farklı orbitaller oluşturmasına sp hibritleşmesi, oluşan orbitallere ise sp hibrit orbitalleri denir.
Hibrit Orbitallerin Oluşması
Hibrit orbitaller merkez atomun orbitallerinin birbirlerine karışması sonucu oluşur. Bunlar sp3,
sp2, sp örtüşmeleri şeklinde olur.
sp3 Hibritleşmesi
Poliatomik Türlerin Lewis Formüllerinin Yazılması
2s orbitali ile 2p orbitalinin enerjileri
arasında çok az fark vardır. Bu sebeple 2s
orbitalindeki elektronlardan birisinin 2p orbitaline
geçerek dört yeni dolu orbital meydana getirir. Bu açıklama karbon atomu içindir. Bu işleme uyarılma
denir.
5A ve 6A da buna ihtiyaç olmayabilir. s ve p orbitallerinden farklı olmak üzere yeni sp3 orbitalleri
meydana gelir. Bunun sonucunda C atomunun
düzgün dörtyüzlü moleküller oluşturması sağlanır.
Hibritleşme için gerekli enerji yeni oluşan bağlardan
sağlanır.
Poliatomik moleküllerin Lewis Formüllerini yazmak için aşağıda verilen yönergeye uyulur.
1.
2.
3.
4.
Her atomun valens (değerlik) elektron sayısı ve
moleküldeki toplam elektron sayısı belirlenir.
Merkez atomu veya merkez atomları belirlenir.
Merkez atomu, çok bağ yapan atomdur. CH4’te C atomu gibi.
Moleküldeki atomların sembolleri molekülü gösterecek şekilde yazılır. Atomlar birbirine
tekli bağlarla bağlanır. Bunun anlamı, her iki
atom çifti arasına bir çift elektron yerleştirilmesidir.
H atomu dubletini, diğer atomlar oktedini
tamamlamaladır. Artan elektronlar kullanılarak
elektron çiftleri atomların etrafına yerleştirilir.
Yeterli elektron yoksa atomlar arasında çoklu
bağ araştırılır. İkili veya üçlü bağ yapılır.
sp2 Hibritleşmesi
Bir s orbitali ile iki p orbitalinin karıştıktan sonra yeni, özdeş ve enerjileri s ve p den farklı orbitaller oluşturmasına sp2 hibritleşmesi, oluşan yeni orbitallere ise sp2 hibrit orbitalleri denir.
Sigma bağı,
Orbitallerin uç uca örtüşmesiyle oluşur,
elektron yoğunluğu bağlanan atomların çekirdekleri arasında yoğunlaşır. İki atom arasında bir bağ varsa bu sigma bağıdır.
Pi bağı,
Orbitallerin yandan (paralel) örtüşmesiyle
oluşan kovalent bağ olarak tanımlanır. Elektron
yoğunluğu bağlanan atomların çekirdek düzleminin üstünde ve altında yoğunlaşır.
Bütün tekli kovalent bağlar, çift oluşturan iki
elektronun bağlanmış iki atom arasında yer aldığı
sigma bağından oluşur. Bir sigma- bağı, iki s
6
orbitalindeki (H2’de olduğu gibi), bir s ve bir p
orbitalindeki (hidrojen halojenürlerde olduğu gibi)
veya iki p orbitalindeki (iki atomlu halojen
atomunda olduğu gibi) elektronların eşlenmesinden
meydana gelir.
p orbitallerinin yan yana örtüşmesiyle de pi
bağları oluşur.
• Bir tekli bağ sigma bağıdır.
• Bir çiftli bağ bir sigma– bağı ile bir pi–bağıdır.
• Bir üçlü bağ bir sigma bağı ile iki pi - bağıdır.
1A GURUBU
3Li
: 1s2 / 2s1
3Li
(+) (-)
Li * + * H  Li - H
:
:
: Polar
: Polar
: Doğrusal
Bağ türü Molekül içi bağ Molekülün kendisi
Geometrisi
2A GURUBU
2
2
4Be : 1s / 2s
Örnek: C2H2 ve C3H4 bileşiklerindeki sigma ve pi bağ sayılarını bulunuz?
4Be
:
 OOO
Normal durum
2s 2p
Aktifleşmiş durum
4Be :  OO
2s 2p
H* + *B* + *H  H – B – H
1800
Bağlarla İlgili Bazı Kurallar







Hibrit türü Molekül içi bağ Molekülün kendisi
Geometrisi
Ortaklaşa kullanılan iki elektron bir bağ oluşturur.
İki atom arasında bir bağ varsa bu sigma ()
bağıdır. İki atom arasında birden fazla bağ varsa biri sigma diğerleri pi bağıdır.
İki atom arasında sigma bağı oluşmadan pi (Л)
bağı oluşmaz sigma bağı her zaman pi bağından daha güçlüdür.
Bir atomun son yörüngesindeki elektronunu ikiye tamamlamasına dublet;; sekize tamamlaması olayına da oktet kuralı denir.
Bağın kuvveti ile erime ve kaynama noktası doğru orantılıdır. Moleküldeki sigma ve pi bağ sayısı açık formülde bulunabilir.
3A GURUBU
2
2
2p1
5B : 1s / 2s
:  OO
Normal durum
2s 2p
Hibritleşmiş durum
5B :  O
2s 2p
H
B
H
Hibritleşme Tipi ve Molekül Geometrisi
Hibritleşme türü belirleyicibir unsur değildir. CH4, NH3 ve H2O molekülleri aynı hibrit türüne sahip olmalarına rağmen moleküllerin geometrik şekilleri farklıdır. Bu durum ortaklanmamış elektron çiftlerinde kaynaklanır.
2A
3A
4A
5A
6A
7A
H
Li
Be
Al
C
N
O
F
8A
He
Ne
5B
H
→
H
Hibrit türü Molekül içi bağ : sp2
Molekülün kendisi
Geometrisi
Bağ açısı
: Apolar
: Düzlem üçgen
: 1200
: Polar
6C
H
:  O
2s 2p
6C :  
2s 2p
H
H – C –H
→ H**C**H
H
H
Hibrit türü Molekül içi bağ Molekülün kendisi
Geometrisi
Bağ açısı
7
H
H**B**H H–B– H
4A GURUBU
2
2
2p2
6C : 1s / 2s
2. Peryot Elementlerinin H ile Yaptığı Bağlar Periyodik sistemde 2. Periyot elementlerinin
yaptıkları bağları, polarlıklarını ve geometrilerini incelersek bütün A gurubu elementleri hakkında bilgimiz olur. Hidrojen yerine bir bağ yapabilen 7A gurubu element-lerini yani Halojenleri de alabiliriz.
1A
: sp
: Polar
: Apolar
: Düzgün doğrusal
Normal durum
Hibritleşmiş durum
H

H–C– H
H
: sp3
: Polar
: Apolar
: Düzgün dörtyüzlü
: 109,50
5A GURUBU
7N
: 1s2 / 2s2 2p3
N
6A GURUBU
2
2
:   Normal durum
2p4
8O : 1s / 2s
2s 2p
O

7N :   Hibritleşmiş durum 7N
**
H**N**H H–N– H
H H H
Hibrit türü Molekül içi bağ Molekülün kendisi
Geometrisi
Bağ açısı
H
H
H
8O
:   Normal durum
2s 2p
O
H
H
Hibrit türü Molekül içi bağ Molekülün kendisi
Geometrisi
Bağ açısı
: sp3
: Polar
: Polar
: Üçgen piramit
: 1070
7A GURUBU
2
2
2p5
9F : 1s / 2s
Örnek: 13Al ile 17Cl nin yapacağı bileşiğin formülü, hibritleşmesi ve bağ açısı nasıldır?
H**F
H
: sp3
: Polar
: Polar
: Kırık doğru
: 1040
9F
:   Normal durum
2s 2p
(+) (-)
 H-F
Molekül içi bağ Molekülün kendisi
Geometrisi
: Polar
: Polar
: Doğrusal
8A GURUBU
Örnek: Düz zincirli C3H4 molekülü için;;
I.
C atomlarının 2 tanesi sp hibritleşmesi yapar.
II. Molekülde 4 tane sigma bağı vardır.
III. Molekülde 2 tane pi bağı vardır.
IV. Molekül şekli düzlem üçgendir.
Yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?
Son yörüngesi elektronlarla dolu olduğundan bağ yapmaz.
Örnek: Düzlem üçgen molekül biçimi, merkezi atomun hangi hibritleşmesinin sonucudur?
Örnek: X atomunun 1H atomu ile oluşturduğu H2X
molekülünün geometrik şekli kırık doğru olduğuna
göre,
I.
Molekül polardır.
II. X atomu 2A grubundadır.
III. H-X bağı polardır.
Yargılarından hangisi ya da hangileri doğrudur?
8
Grup
1A
2A
3A
4A
5A
6A
7A
Element
3Li
4Be
5B
6C
7N
8O
9F
Değerlik elektronları
s1
s2
s2p1
s2p2
s2p3
s2p4
s2p5
Bağ Sayısı
1
2
3
4
3
2
1
2
sp
3
–
sp
sp
Bağ Açısı
–
1800
1200
109,50
107,30
104,50
–
Doğrusal
Doğrusal
Düzlem üçgen
Düzgün dörtyüzlü
Üçgen piramit
Kırık doğru
Doğrusal
Bağın Polarlığı
Polar
Polar
Polar
Polar
Polar
Polar
Polar
Molekülün Polarlığı
Polar
Apolar
Apolar
Apolar
Polar
Polar
Polar
AX
AX3
AX4
AX3E
AX2E2
VSEPR gösterimi
sp
3
Hibrit türü
Geometrik şekli
sp
3
–
Örnek: Metil, etil ve propil’ in açık formülünü yazınız?
2. BÖLÜM BİTTİ
Alkil, Alkenil, Alkinil ve Aril Grupları
Aklenlerde bir hidrojen ayrılmasıyla kalan gruba Alkenil denir. Alkinlerde bir hidrojen
ayrılmasıyla kalan gruba Alkinil,
Aromatik
hidrokarbonlarda bir hidrojen ayrılmasıyla kalan gruba Aril denir.
Aklenler Adlandırılırken;;
1. Çift bağın olduğu uçtan başlanarak ana zincirde bulunan karbonlar numaralandırılır.
2. Ana zincire bağlı başka grupların ismi ve bağlı bulunduğu karbon belirtir.
3. Moleküldeki çift bağların başlangıç karbon atomunun numarası belirtir.
4. Moleküldeki bir çift bağ varsa –en , iki çift bağ varsa –dien, üç çift bağ varsa –trien eki getirilir.
5. Çift bağ taşıyan en uzun karbon zincirine (ana zincir) karşılık gelen alken ismi yazılır.
Organik bileşiklerde Fonksiyonel Gruplar ve Adlandırma
Çok sayıda organik bileşiğin olması ve her gün yeni bir bileşiğin bulunması beraberinde birtakım zorluklar getirir. Bu durum çeşitli sınıflandırmaları zorunlu kılmıştır.
Alkinlerin Adlandırılırken;;
Düz zincirli alkanlar adlandırılırken;;
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Aynı sayıda C taşıyan alkanların sonundaki (–an)
eki kaldırılarak yerine (–in) eki getirilir. Alkinlerde
karbonlar numaralanırken üçlü bağın yakın olduğu uçtan itibaren başlanır.
Alkil grubu ile aril grubu birbirine bağlanırsa Arenler oluşur. Alkil grubu ile alkenil grubu birbirine
bağlanırsa Alkenler oluşur. Alkil grubu ile alkinil grubu birbirine bağlanırsa Alkinler oluşur. Aril gruplarının birbirine bağlanmasıyla çok halkalı gruplar oluşur.
Alkil gruplarına bağlı olan ve kimyasal tepkimelere yatkın olan gruplara Fonksiyonel grup
denir. Alkil grubu ile halojenin bir araya gelmesiyle
alkilhalojenürler oluşur. Aksi belirtilmedikçe fonksiyonel gruplar birer radikal gibi düşünülür.
Yaygın isim olarak kullanılan İzopentil, neopentil, sec-pentil ve ter-bütil gibi adlar IUPAC tarafından da kabul edilmiştir. En uzun C zinciri tespit edilir.
Varsa dallanma tespit edilir.
Dallanma en küçük numaralı C’ na denk gelecek şekilde en uzun zincirdeki C’ lara numara verilir.
Numaralandırma yapılırken dallanmanın olduğu
C’ nun en küçük numarayı alması sağlanır.
Dallanmanın bulunduğu C numarası sayı ile belirtildikten sonra tire (─) çekilip dallanmanın adı söylenir.
En uzun karbon zincirindeki karbon sayısına denk gelen alkanın adı belirtilerek adlandırma tamamlanır.
Fonksiyonel Gruplar ve Adlandırma
Hidrokarbonlardan bir hidrojenin ayrılmasıyla kalan kısma Radikal denir. Doymuş hidrokarbonlarda hidrojen ayrılırsa kalan grup Alkil
denir R harfi ile gösterilir.
9
1.
2.
3.
CH3 – CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
l
CH3
( ………………………………… / ………………………………… )
CH3
l
CH3 – C – CH2 – CH2 – CH3
l
CH3
( ………………………………… / ……………………………… )
CH3 – CH – CH2 – CH2 – CH – CH3
l
l
CH3
Br
CH3
l
CH3 – C – CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH3
l
l
CH3
CH2 – CH3
–X
–COX
–NO2
R–OH
Alkol
ol, Alkol
R–O–R
R–C=O
l
H
R–C=O
l
R
R–C=O
l
OH
R–C=O
l
OR
Eter
Eter
Aldehit
Aldehit
Keton
Keton
Kar. Asit
Kar. Asit
Ester
at, esteri
R–NH2
Amin
Amino, amin
O
ll
–C–NH2
R–C=O
l
NH2
Amid
Amid
–X
–C=O
l
X
–NO2
R–X
R–C=O
l
X
R–NO2
Halojenür
Halojenür
Açil Halojenür
Açil
Nitro Alkan
Nitro
–C=O
l
OH
–C=O
l
OR
Heteroatom İçeren organik Fiziksel ve Kimyasal özellikleri
CH3– CH2
C2H5
l
l
CH3 – C – CH2 – C – CH2 – CH2 – CH3
l
l
CH3
CH2 – CH3
Bileşiklerin Alkil gruplarına halojen, hidroksil, karboksil,
karbonil gibi heteroatom içeren gruplar bağlanabilir. Bu grupların gerek fiziksel gerekse de kimyasal özellikleri değişir. Yapıları birbirine benzeyen maddeler bir arada çok çözünür. Polar moleküller arasında dipol–
dipol etkileşmesi vardır. Alkoller, aldehitler ve karboksilli asitler aynı zamanda hidrojen bağıda yaparlar. Hidrojen bağı polar etkileşimden daha kuvvetlidir.
Doymuş hidrokarbonlar kimyasal tepkimelere karşı ilgisizdir. Heteroatom içeren bileşikler doymuş hidrokarbonlara göre kimyasal reaksiyonlara daha duyarlıdır. Molekülde hidrofil kısım varsa suda çözünmesi kolaylaşır.
CH3 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH3
l
l
CH3
CH2 – CH3
Br
Cl
l
l
CH3 – C – CH2 – C – CH2 – CH2 – CH3
l
l
CH3
CH2 – CH3
Birden çok Fonksiyonel Grup İçeren Bileşiklerin Adlandırılması
Yapısında tek fonksiyonel grup bulunduran organik bileşiklerin adlandırılması yapılırken fonksiyonel grubun adını kullandık birden çok fonksiyonel grup bulundurulduğunda öncelik sıralaması değişir.
Eğer yapısında hem ikili hem de üçlü bağ varsa öncelik ikili bağdadır.
Yapısında iki hidroksil grubu varsa diol, üç hidroksilgrubu varsa triol dur.
Yapısında hem karbonil hem de hidroksil grubu varsa öncelik karbonil grubundadır.
Yapıda iki karbonil grubu varsa (dialdehit, aldehit-keton, diketon)
karbonil grubunun en
küçük numarayı alması sağlanır.
Yapıda karboksil ve karbonil grubu varsa
öncelik karboksildedir. Yapıda hem karboksil hemde hidroksil grubu varsa öncelik karboksil grubundadır. Di karboksilli
asitlerde karboksil grubunun en küçük numarayı alması sağlanır.
CH3 – C – CH – C – CH2 – CH2 – CH3
l
l
l
Cl Br
Cl
( ……………………………………………………………………… )
9.
Adlandırma Eki
–N<
–CO–N<
–CO–NH2
Bileşiğin Yapı Formülü
Bileşiğin Sınıfı
–C=O
l
–N<
–NH2
( ……………………………………………………………………… )
8.
–O–
–C=O
l
H
–COOR
( ……………………………………………………………………… )
7.
–OH
–O–
–COOH
( ……………………………………………………………………… )
6.
–OH
–CO–
( ……………………………………………………………………… )
5.
Açılımı
–CHO
( ……………………………………………………………………… )
4.
Fonksiyon
el Grup
CH3
CH2 – CH3
l
l
CH3 – C – CH2 – C – CH2 – CH3
l
l
CH3
C2H5
( ……………………………………………………………………… )
10. CH3 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH3
l
l
CH2 – CH3 CH3
10
İskelet (Çizgi – Bağ ) Formülü
Organik Bileşiklerde İzomerlik
Organik moleküllerin zincirli ve dallanmış yapıda olmaları yazılmalarını zorlaştırır. Bu nedenle işlemi kolaylaştırmak için çizgi-bağ formülü geliştirilmiştir. Burada her köşe ya da uç bir karbon atomunu gösterir ve yeterli hidrojen atomunun olduğu kabul edilir.
Molekül formülleri aynı, yapı formülleri farklı olan bileşiklere İzomer denir. İzomerlerin hal değişim sıcaklıkları ve tepkimeye girme yatkınlıkları farklıdır. Aynı molekül formülüne sahip organik bileşikleri oluşturan atomların düzlemde ya da uzaydaki konumları farklı ise izomerlik söz konusudur.
1. Yapı İzomerliği
Molekül formülleri aynı, yapı formülleri farklı olan bileşiklere yapı izomerleri denir. Bunlar üç grupta oluşur.
a. Zincir ve Dallanma İzomerliği
Alkanların ilk üç üyesinin izomeri yoktur. Karbon sayısının artması ile izomer sayısı artar.
b. Konum İzomerliği
Çeşitli atom yada atom grupları, karbon zinciri üzerinde substituent olabilir. Bu atom ve atom gruplarının konumlarının değişmesi ile oluşan izomerlere konum izomeri denir.
c.
Fonksiyonel Grup İzomerliği
Atomların farklı şekilde tertiplenmesi, farklı
fonksiyonel grup meydana gelmesine sebep
oluyorsa,
bu
durumda
oluşan
izomerlere
fonksiyonel grup izomerleri denir. Bu gibi hallerde
izomerler arasındaki özellikler farkı çok daha büyüktür.
2. Üç Boyut İzomerliği (Stereoizomerlik)
Bağlanma yönünden aynı, fakat element
veya grupların uzaydaki dizilişleri yönünden farklı
olan izomerlere Stereoizomeri denir. Bunlar iki
türlüdür.
a. Geometrik İzomerler
Geometrik
izomerleri
cis-trans
ve
konformasyon izomerliği olmak üzere iki grupta incelenebilir.
I. Cis – trans İzomerliği: Cis-trans izomerisi daha
çok alken ve sikloalkanlarda görülür. Aklenlerdeki ikili bağ, bağ eksenleri etrafında dönmeleri engeller.
Bu
durum
cis-trans
izomerliğine yol açar. Aynı düzlem izerindeki atom ya da atom grupları iki farklı konumda ise bunlara cis-trans izomerisi denir.

Cis izomeri polar, trans izomeri ise apolardır.

Moleküller arası
çekme kuvvetleri cis izomerinde daha büyüktür.

Cis izomerlerinin erime ve kaynama noktaları daha yüksektir.

Trans izomerleri genellikle cis izomerlerinden
daha kararlıdır.

Cis izomerleri uygun koşullarda ısıtıldıklarında trans izomerlerine döner.

Çift bağın bulunduğu karbon atomlarından
birine, aynı atom veya aynı gruplar bağlıysa, bu
tür moleküllerin geometrik izomerleri yoktur.
II. Konformasyon İzomerliği: Molekülde sigma bağı etrafında grupların serbestçe dönmesi, çok sayıda molekül şekilleri elde edilmesini sağlar.
3. BÖLÜM BİTTİ 11
b. Optik İzomeri (Optikçe Aktiflik)
Cisimlerin aynadaki görüntüleri kendileriyle özdeştir. Bu cisimler aynadaki görüntüleriyle üst üste getirildiklerinde bire bir örtüşürler.
Bazı moleküllerin formülleri de sağ ve sol eldeki gibi üst üste çakıştırılamazlar. Böyle moleküllere asimetrik (kiral ) moleküller denir.
Bu durum onların kimyasal özelliklerini de etkiler.
Karbonun etrafında atomlar
veya grupların hepsi birbirinden
farklı ise molekül içinde bir simetri
noktası ekseni veya düzlemi yoktur.
Yanda formülü verilen laktik
asitte karbonun etrafında –H, –
COOH, –OH ve –CH3 grup ve
atomları bulunmaktadır. Laktik asit
molekülünde olduğu gibi dört farklı atom veya atom grubuna bağlı olan karbon
atomuna asimetrik karbon denir.
Kendisinden, buharından veya çözeltisinden polarize ışık geçirildiğinde, polarize ışık düzlemini çeviren maddelere optikçe aktif maddeler denir.
Işığı saatin dönüş yönünde çevirenlere dekstro, ters yönde çevirene ise Levo şekli (izomeri) denir.
Eşit miktarda dekstro ve levo şekilleri karıştırılırsa optikçe aktiflik tamamen kaybolur. Bu
şekilde eşit miktarda dekstro ve Levonun
karıştırılmasıyla meydana gelen karışımlara
rasemik karışım denir.
COOH
l
HO – C – H
l
CH3
D–Laktik Asit
(+) –Laktik Asit







R – S Adlandırma Sistemi
Optikçe aktif bileşiklerin D-, L- simgeleriyle
gösterilişi karbonhidrat ve amino asit kimyasında rahatlıkla kullanılırken bazı bileşikler için yetersiz kalıyor.
Üstteki asimetri karbon dekstro, ikincisi levo izomerilik
gösterir. Bunun için önerilen yeni sisteme R–S sistemi denir.
Bu sisteme göre en küçük grup asimetrik
karbon
atomunun
arkasına gönderilir. Kalan
grupların büyükten küçüğe doğru sıralanışı saat yönünde ise “R-” diğer yönde ise “S-” ön eki getirilir.
Bağıl atom ve atom gruplarını büyükten küçüğe doğru sıralamak için;;
1. Atom numarası büyük olan elementler en büyük olarak kabul edilir.
2. Asimetrik karbon atomuna bağlı atom gruplarının ilk atomu aynı ise bağlı gruplardaki ikinci veya üçüncü atomların atom numaraları dikkate alınır.
3. Yapısında ikili ya da üçlü bağ bulunan moleküllerde atom numarası toplamı bağ sayısı ile çarpılır.
COOH
l
H – C – OH
l
CH3
L–Laktik Asit
(–) –Laktik Asit
Örnek: Aşağıdaki molekülleri R – S sistemine göre adlandırınız?
CH3
l
HO – C – H
l
C2H5
Optik izomerlerin genellikle kimyasal özellikleri aynıdır. Fiziksel özellikleri farklıdır.
Bir optikçe aktif bileşik polarizasyon düzlemini saat yönünde çevirirken, onun ayna görüntüsü olan molekül aynı miktarda fakat zıt yönde çevirir. Kiral (optikçe aktif) bir molekül ile onun ayna
görüntüsü enantiyomerleri oluştururlar.
D izomerler (+), L izomerler (–) işaretleriylede
gösterilir.
Kiral karbonların üzerine (*) işareti konur.
İzomer sayısı 2n ile hesaplanır. n, asimetrik karbon sayısıdır.
Canlılarda gerekli olan enantiyomerler tek
olarak üretilmektedir.
CH3
l
H – C – OH
l
C2H5
Kural gereği öncelik sırası OH>C2H5>CH3>H
olarak yazabiliriz. Bu durumda H atomunu zincirin
arkasına gönderelim. Böylece sıralama yaptığımızda 1. şekil saat yönünün tersi olduğunda S- , ikinci
şekil ise R- ön eki getirilerek adlandırılır.
Bu durumda 1. şekil S-2-Bütanol, 2. şekil ise R-2-Bütanol olur.
Örnek: Aşağıdaki molekülleri R – S sistemine göre adlandırınız?
CH3
H
H
l
l
l
H – C – Cl
F – C – Cl
F – C – Cl
l
l
l
C2H5
Br
CH3
BÖLÜM BİTTİ
12