Kovalent bağlı türlerin Lewis formülleri (değerlik elektronları, oktet kuralı, bağ yapan ve ortaklanmamış elektron çiftleri, çoklu bağlar); tek, çift ve üçlü kovalent bağın oluşumu, sigma (σ) ve pi (π) bağları; karbonun elektron dizilimi ve hibritleşme (sp³, sp², sp), hibrit orbitaller ve bağ açıları; değerlik kabuğu elektron çifti itmesi (VSEPR) kuramı ve molekül geometrileri (doğrusal, düzlem üçgen, düzgün dörtyüzlü, üçgen piramit, açısal); ortaklanmamış elektron çiftlerinin bağ açısına etkisi; molekül geometrisi ile polarlık ilişkisi.
Lewis formülleri
Lewis formülü: Atomların değerlik elektronlarının noktalarla, bağların çizgiyle gösterildiği formül
- Atomlar genellikle oktet (8 elektron) kuralına uyar; H dublet (2 elektron) yapar.
- Bağ yapan elektron çifti: İki atom arasında ortaklaşa kullanılan çift (—)
- Ortaklanmamış elektron çifti: Bağa katılmayan çift (merkez atomdaki çiftler geometriyi etkiler)
Yazım adımları: Toplam değerlik elektronunu bul → iskeleti kur (merkezde genellikle en az elektronegatif atom; H uçta) → bağları yerleştir → kalan elektronları oktete göre dağıt → gerekirse çoklu bağ yap
| Molekül | Değerlik e⁻ | Lewis yapısı | Merkezdeki ortaklanmamış çift |
|---|---|---|---|
| H₂O | 8 | H–Ö–H (O’da 2 çift) | 2 |
| NH₃ | 8 | N’ye bağlı 3 H, N’de 1 çift | 1 |
| CH₄ | 8 | C’ye bağlı 4 H | 0 |
| CO₂ | 16 | O=C=O | 0 |
| N₂ | 10 | N≡N (her N’de 1 çift) | — |
| HCN | 10 | H–C≡N | 0 |
Sigma, pi bağları ve hibritleşme
Sigma (σ) bağı: Orbitallerin uç uca örtüşmesiyle oluşan, iki atom arasındaki ilk bağ
Pi (π) bağı: p orbitallerinin yan yana örtüşmesiyle oluşan bağ
- Tekli bağ: 1σ · İkili bağ: 1σ + 1π · Üçlü bağ: 1σ + 2π
- C₂H₄’te 5σ + 1π · C₂H₂’de 3σ + 2π
Hibritleşme: Karbonun değerlik orbitallerinin (2s ve 2p) karışarak eş enerjili hibrit orbitaller oluşturması → karbon dört bağı eşdeğer yapabilir.
| Hibrit | Karışan orbitaller | Bağlar | Geometri | Açı | Örnek |
|---|---|---|---|---|---|
| sp³ | 1 s + 3 p | 4σ | Düzgün dörtyüzlü | 109,5° | CH₄, C₂H₆ |
| sp² | 1 s + 2 p | 3σ + 1π | Düzlem üçgen | 120° | C₂H₄ |
| sp | 1 s + 1 p | 2σ + 2π | Doğrusal | 180° | C₂H₂, CO₂’deki C |
💡 Bir karbonun hibritleşmesini bulmak için ona bağlı atom sayısına bak: 4 → sp³, 3 → sp², 2 → sp.
VSEPR ve molekül geometrisi
VSEPR kuramı: Merkez atomun çevresindeki elektron çiftleri (bağ yapan ve ortaklanmamış) birbirini iter ve birbirinden en uzak konumlara yerleşir.
- Ortaklanmamış çiftler bağ yapan çiftlerden daha fazla yer kaplar ve iter → bağ açısını daraltır: CH₄ 109,5° > NH₃ ≈ 107° > H₂O ≈ 104,5°
Geometri ve polarlık:
- Bağlar polar olsa bile geometri simetrikse bağ dipolleri birbirini yok eder → apolar molekül (CO₂, CH₄, BF₃)
- Simetrik değilse (ortaklanmamış çift ya da farklı atomlar) → polar molekül (H₂O, NH₃, HCl)
- Polarlık; çözünürlük (“benzer benzeri çözer”) ve kaynama noktası gibi özellikleri etkiler: Su polar olduğu için tuzu çözer, yağı çözmez.
| Tür | Örnek | Ortaklanmamış çift | Geometri | Bağ açısı |
|---|---|---|---|---|
| AX₂ | BeH₂, CO₂ | 0 | Doğrusal | 180° |
| AX₃ | BF₃ | 0 | Düzlem üçgen | 120° |
| AX₄ | CH₄ | 0 | Düzgün dörtyüzlü | 109,5° |
| AX₃E | NH₃ | 1 | Üçgen piramit | ≈ 107° |
| AX₂E₂ | H₂O | 2 | Açısal (kırık doğru) | ≈ 104,5° |
Kavramlar
- Lewis formülü
- değerlik elektronlarının noktalarla gösterimi
- ortaklanmamış çift
- bağa katılmayan elektron çifti
- hibritleşme
- orbitallerin karışarak eşdeğer orbitaller oluşturması
- sigma bağı
- uç uca örtüşmeyle oluşan bağ
- VSEPR
- elektron çifti itmesi kuramı
- Lewis formülünde değerlik elektronları; oktet (H için dublet)
- Tekli 1σ, ikili 1σ + 1π, üçlü 1σ + 2π
- sp³ dörtyüzlü 109,5°; sp² düzlem üçgen 120°; sp doğrusal 180°
- VSEPR: elektron çiftleri birbirinden en uzağa yerleşir
- Ortaklanmamış çiftler açıyı daraltır: CH₄ > NH₃ > H₂O
- Simetrik molekül apolar, simetrik olmayan polar
Örnek soru ve çözümü
Şekildeki CH₄, C₂H₄ ve C₂H₂ moleküllerinde karbon atomlarının hibritleşme türlerini, bağ açılarını ve pi bağı sayılarını karşılaştırınız.
CH₄’te karbon dört atoma bağlıdır: sp³, 109,5°, pi bağı yok. C₂H₄’te her karbon üç atoma bağlıdır: sp², 120°, bir pi bağı (C=C). C₂H₂’de her karbon iki atoma bağlıdır: sp, 180°, iki pi bağı (C≡C).
Çözümlü örnekler
1. N₂ molekülünde kaç sigma ve kaç pi bağı vardır? Kolay
ÇözümÜçlü bağ: 1 sigma, 2 pi.
2. NH₃ molekülünün geometrisi nedir ve neden CH₄’ten küçük bağ açısına sahiptir? Orta
ÇözümÜçgen piramit (AX₃E). Azottaki ortaklanmamış elektron çifti bağ yapan çiftleri daha güçlü itip birbirine yaklaştırdığı için açı yaklaşık 107°’ye iner.
3. CO₂ ve H₂O moleküllerinin ikisi de polar bağlar içerdiği hâlde neden yalnızca suyun polar olduğunu açıklayınız. Zor
ÇözümCO₂ doğrusaldır (O=C=O); iki C=O bağ dipolü eşit büyüklükte ve zıt yönlü olduğu için birbirini yok eder, molekül apolardır. H₂O ise iki ortaklanmamış çift nedeniyle açısaldır; bağ dipolleri birbirini yok etmez, molekül polardır.
Sık yapılan hatalar
- Ortaklanmamış elektron çiftlerini geometride hesaba katmamak.
- Polar bağ içeren her molekülün polar olduğunu sanmak.
- İkili bağı iki sigma bağı saymak (1σ + 1π).
Biliyor muydun?
Suyun açısal yapısı ve polarlığı olmasaydı buz suyun üstünde yüzmez, göller dipten donar ve sudaki yaşam kışı atlatamazdı!