KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİMLER

KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİMLER

1. Kimyasal Tür Nedir? ... 74

2. Kimyasal Türleri Bir Arada Tutan Kuvvetler ... 75

3. Güçlü Etkileşimler ... 78

4. Zayıf Etkileşimler ... 85

Konu Değerlendirme Testi - 1 ... 90

5. Fiziksel ve Kimyasal Değişimler ... 92

6. Tepkime Denklemleri ... 94

Konu Değerlendirme Testi - 2 ... 97

3. Ünite

220 218

Örnek 1

1. Anyon a. N⁵⁺

2. Molekül b. N₂ 3. Katyon c. N^3–

Yukarıdaki tabloda verilen maddelerin eşleştirilmesi aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

A) 1-b, 2-c, 3-a B) 1-c, 2-b, 3-a C) 1-a, 2-b, 3-c D) 1-c, 2-a, 3-b E) 1-b, 2-a, 3-c

Çözüm 1

1-c, 2-b, 3-a

Ödevim: Aşağıdaki iyonların adını yazınız.

İyon Adı

CO₃^2– Karbonat NO₃^– Nitrat OH^– Hidroksit SO₄^2– Sülfat SO₃^2– Sülfit CrO

4

2– Kromat

NH₄⁺ Amonyum H₃O⁺ Hidronyum PO₃^3– Fosfit PO₄^3– Fosfat MnO₄^– Permanganat MnO₄^2– Manganat Kimyasal Türler

Maddelerin özelliklerini gösteren atom, molekül, iyon ve radikal taneciklerine kimyasal tür denir.

Kimyasal Türler

ATOM MOLEKÜL İYON RADİKAL

Atom : bir elementin bütün özelliklerini gösteren en küçük parçacığına denir. He gibi...

Molekül en az 2 atomun belirli geometrik düzende birleşmesiyle oluşturduğu kimyasal türdür.

CO₂ gibi...

İyon nötr bir atom ya da molekülün kimyasal deği- şim ile elektron alması veya vermesiyle oluşan yüklü taneciklerdir. Na⁺¹ gibi...

Pozitif yüklü iyonlara katyon , negatif yüklü iyonlara anyon adı verilir.

Katyon Anyon

1+ 2+ 3+ 1– 2– 3–

Li⁺ Mg²⁺ AI³⁺ F^– O^2– N^3–

Na⁺ Ca²⁺ CI^– S^2– P^3–

K⁺ Sr²⁺ Br^– Se^2–

Rb⁺ Ba²⁺ I^– Te^2–

Radikal ortaklanmamış elektronu bulunan kim- yasal türe denir. H• , HO• , •NO ... gibi

Kimyasal Tür Nedir?

etkinlik

Kimyasal türler arası etkileşimler

Güçlü Etkileşimler Zayıf Etkileşimler

İyonik

bağ Kovalent bağ

Metalik bağ

Van der Waals bağları

Hidrojen bağı

Dipol-dipol bağları

İyon-dipol bağları

İndüklenmiş dipol bağları

Pozitif ve negatif yüklü taneciklerin elektron alışverişi ile birbirini çekmesi sonucu oluşan bağa iyonlar arası bağ denir.

Na

Na atom 2 - 8 - 1 Elektron

dizilimi:

Na⁺ iyon 2 - 8 CI atom

2 - 8 - 7 CI^– iyon

2 - 8 - 8

CI ^{Na+ CI–}

[Na]

[ CI ]

NaCl bileşiği

İyonlar Arası Bağlar Kimyasal Türler Arası Etkileşimlerin Sınıflandırılması

Not:

Zıt yüklü iki iyon arasındaki çekim kuvveti

Coulomb bağıntısı ile bulunur.

e : elektron yükü

d : iyonların çapları toplamı F : çekim kuvveti

ε

4π^.ε_°^.d² F =

226 223

Moleküller Arası Bağlar

En az iki atomun elektron ortaklaşması sonucu birbirine bağlanmasıyla oluşan bağa

kovalent bağ denir.

Kovalent bağlı moleküllerin birbirleri arasında- ki etkileşimine moleküller arası bağ denmektedir.

F F F

F +

F + F F F

Moleküller arası bağ

Örnek 2

H – C ≡ C – H O = C = O C₂H₂ CO₂

Açık bağ yapıları verilen asetilen (C₂H₂) ve karbondiok- sit (CO₂) bileşiklerinin birer moleküllerindeki,

I. toplam bağ, II. toplam atom, III. atom türü

sayılarından hangileri farklıdır? (₁H, ₆C, ₈O)

Çözüm 2

Metallerdeki Bağlar

Metallerin bir elektron denizi içerisinde bir arada tutulmasını sağlayan bağ türüne metalik bağ denir.

+ yüklü metal iyonu elektron denizi +

+ +

+ + +

+ + –

– – – –

– – – – – – –

– +

+ + +

+ +

Periyodik tabloda aşağıdan yukarıya ve soldan sağa metalik bağ gücü artacağından metalin erime ve kaynama noktası artar .

Örneğin; ₁₁Na in erime noktası ₁₉K nın erime nokta- sından büyüktür .

Aynı şekilde ₁₂Mg nin erime noktası ₁₁Na nın erime noktasından büyüktür .

Örnek 3

Metal atomlarındaki hareketli elektronların metallere kazandırdığı üç önemli özelliği yazınız.

Çözüm 3

Elektriksel iletkenlik Parlaklık

animasyon

H – C ≡ C – H O = C = O I. Toplam bağ 5 4 II. Toplam atom 2C, 2H → 4 C, 2O → 3 III. Atom türü C, H C, O

Örnek 4

Aşağıda verilen olaylardan hangisi zayıf etkileşim sını- fına girer?

A) Ι₂ katısının süblimleşmesi

B) H₂ ve O₂ moleküllerinden H₂O oluşması C) Na metalinin elektron vermesi

D) CO gazının yanması

E) Br₂ molekülünün atomlarına ayrışması

Çözüm 4

Süblimleşme sırasında iyot moleküllerindeki atomlar arasında herhangi bir ayrılma olmaz. Katı haldeki Ι₂ molekülleri gaz haline geçer.

Örnek 5

Aşağıda bazı değişimler sırasında alınan veya verilen enerji değerleri verilmiştir.

Buna göre, bu değişimlerden hangileri güçlü etkileşim olarak sınıflandırılır?

a) Ι_2(k) + 150 kJ.mol^–1 → 2Ι•_(g)

b) NaCI_(k) + 760 kJ.mol^–1 → Na⁺_(g) + CI^–_(g) c) H₂O_(s) + 40,1 kJ.mol^–1 → H₂O_(g) d) CH_4(s) + 8 kJ.mol^–1 → CH_4(g)

e) Mg²⁺_(g) + O^2–_(g) → MgO_(k) + 3850 kJ.mol^–1

Çözüm 5

a, b ve e olayları kimyasal olaylardır. Bu nedenle güçlü etkileşimler olarak sınıflandırılırlar.

Kimyasal türler arası etkileşimler, birbirine bağlanan türe bakılarak iki ana gruba ayrılabilir:

1. Atomlar arası bağlar 2. Moleküller arası bağlar 1. tür bağlar, iyonik bileşiklerde, kovalent bileşik- lerde ve metallerde atomları bir arada tutan güçlü çekim kuvvetleridir.

2. tür bağlar ise molekül yapılı katı ve sıvıların mole- külleri arasındaki etkileşimi ifade eder. Bu kuvvetler atomlar arası bağlardan daha zayıftır.

Örneğin; Su (H₂O) moleküllerini oluşturan hidrojen ve oksijen atomları birbirine atomlar arası sağlam bağlarla bağlı iken farklı su molekülleri arasında zayıf çekim kuvvetleri vardır.

Bağ Enerjisi

Bir kimyasal bağ oluşumunda açığa çıkan veya her- hangi bir kimyasal bağın kopması için geçen enerjiye

bağ enerjisi denir.

Bağ enerjisinin birimi kJ mol^–1 dir.

Bağ oluşum olayları ekzotermiktir. Yani ısı verendir.

Oksijen atomu

Oksijen atomu

Oksijen molekülü

495,04 kJ

• 2O_(g) → O_2(g) + 495.04 kj.mol^–1

Bağ kırılması olayları endotermiktir.

Yani ısı alandır.

Oksijen atomu

Oksijen atomu Oksijen

molekülü 495,04 kJ

• O_2(g) + 495.04 kj.mol^–1 → 2O_(g)

232 231

Atom / İyonların Katman Elektron Dizilimleri ve Lewis Gösterimleri Tabloyu inceleyelim.

Tür ELEKTRON DİZİLİMİ

Lewis Gösterimi 1. Katman 2. Katman 3. Katman 4. Katman

Na 2 8 1 – Na

Na⁺ 2 8 – – [Na]⁺

Mg 2 8 2 – Mg

Mg²⁺ 2 8 – – [Mg]²⁺

CI 2 8 7 – CI

CI^– 2 8 8 – [ CI ]^–

S 2 8 6 – S

S^2– 2 8 8 – [ S ]^2–

Tablodaki Na ve Mg atomları son kat- manlarındaki elektronları verdiklerinde son katman- ları 8 elektron olacak ve oktete ulaşacaklardır.

Yine Cl ve S atomları son katmanları- na elektron aldıklarında son katmanları 8 elektron olacak ve oktete ulaşacaklardır.

Mg Mg

CI CI

Oktet Kuralı:

Elementlerin bileşik meydana getirirken son yörün- gelerindeki elektron sayılarını, soygazların elektron dizilimlerine (He hariç) benzetme isteğine oktet kuralı denir.

Na 2 8

Na⁺

Mg 2 8 Mg²⁺

CI 2 8 8

CI^– F 2 8 S^–

Güçlü Etkileşimler

Atomlar Arası Bağlar

Bir atom elektron verdiğinde katyon oluşur.

Örneğin,

Na → Na⁺ Mg → Mg²⁺

Bir atom elektron aldığında anyon oluşur.

Örneğin,

Cl → Cl^– S → S^2–

✱ Na ve Cl atomları bir araya gelince Na⁺ ve CI^– iyonları oluşur ve birinin verdiği elektronu diğeri alır. (elektron alışverişi) ve atomların her ikisi de oktete ulaşırlar ve (–) ve (+) yükler birbirini çekti- ği için atomlar arasında iyonik bağ oluşur.

✱ Cl atomları bir araya gelince elektron alışverişi olmaz çünkü her iki atomun da oktete ulaşmak için elektron alması gerekir. Bu durumda CI atomları birer elektronlarını ortaklaşarak oktete ulaşırlar ve atomlar arasında kovalent bağ oluşur.

✱ Na atomları bir araya gelince ise ne iyonik ne de kovalent bağ oluşur. Bir aradaki Na atomlarının son katmanlarındaki elektronlar atom kümesinin tamamında serbest dolaşıp (–) yüklü elektron denizi oluşturur. Elektronlarını kaybetmiş Na⁺ iyonları da bu denizde bulunurlar. Elektron deni- zindeki (–) yük ile (+) yüklü Na atomları arasında metalik bağ oluşur.

VIIA VIA

VA IVA

IIIA IIA

1

2

3

4

VIIIA IA

3p 4p 5p 6p 7p 8p 9p 10p

11p 12p 13p 14p 15p 16p 17p 18p

19p 20p

1H : 1

2H : 2

3Li : 2, 1

11Na : 2, 8, 1

19K : 2, 8, 8, 1

4Be : 2, 2

12Mg : 2, 8, 2

20Ca : 2, 8, 8, 2

5B : 2, 3

13Al : 2, 8, 3

6C : 2, 4

14Si : 2, 8, 4

7N : 2, 5

15P : 2, 8, 5

8O : 2, 6

16S : 2, 8, 6

9F : 2, 7

17Cl : 2, 8, 7

10Ne : 2, 8

18Ar : 2, 8, 8

İlk 20 Elementin Katmanlarındaki Elektron Sayıları

237 235

Zıt yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik çekim kuvvetine dayanan kimyasal bağ türüne iyonik bağ denir.

Na CI Na CI

Na⁺ CI Atomu

Na Atomu CI^–

Na atomu son yörüngesindeki 1 elektronu CI atomuna verdiğinde her iki

NaCI atomun da son yörüngesinde 8 elektronun oluşması sağlanmıştır.

İyonik Bağ

Ametal atomları arasında elektron ortaklaşma- sı sonucu oluşan bağa kovalent bağ denir.

Kovalent bağlarda , iyonik bağlarda olduğu gibi atomlar arasında elektron alışverişi olmaz.

Atomların son katmanlarında bulunan elektron- lardan bir veya birkaç tanesi atomlar arasında paylaşılır. Genel olarak, atomların son katmanla- rındaki elektron sayısını oktete tamamlamaları için kaç elektron gerekiyorsa o kadar kovalent bağ kurulur.

Bir kovalent bağdaki elektronların iki atom arasındaki paylaşım oranına bağlı olarak iki tür kovalent bağ ortaya çıkar.

Birincisi elektronların eşit paylaşıldığı apolar kovalent bağ, ikincisi eşit paylaşılmadığı polar kovalent bağdır.

Apolar Kovalent Bağ

Bir molekülde bağ elektronlarının iki atom arasında eşit paylaşılmasıyla oluşan bağa

apolar kovalent bağ denir.

Örneğin; H₂ molekülünde kovalent bağ ile bağlanan iki atom da aynıdır. Her bir hidrojen atomunun sade- ce bir protonu ve bir elektronu olduğundan iki atom da paylaşılan elektronları eşit kuvvetle çeker ve elektronlar eşit paylaşılır.

H H H – H +

H H

Ortaklaşılan elektronlar Kovalent Bağ

Oksijen Molekülü (O₂)

Her iki oksijen atomunun da son yörüngesinde altı elektron bulunur. Bu atomlar oktete ulaşmak için ikişer elektronlarını ortaklaşa kullanmalıdır.

O O =

Ortaklaşılan elektronlar

Azot Molekülü (N₂)

Her iki azot atomunun da son yörüngesinde beş elektron bulunur. Bu atomlar oktete ulaşmak için üçer elektronlarını ortaklaşa kullanmalıdır.

N N

N N

+

N + N

Apolar Kovalent Bağ Örnekleri

Örnek 6

H₂ O₂ N₂

F₂ CI₂ S₂

1 4

2 5

3 6

Yukarıdaki çizelgede atomları arasında tekli, ikili ve üçlü bağ bulunan atomların kutucukları belirtiniz.

Çözüm 6

Genellikle bir atom, son yörüngesindeki elektronunu sekize tamamlayacak sayı kadar bağ yapar.

Atomlar arasında oluşan bağda,

• 1 çift elektron kullanılmışsa tekli bağ

• 2 çift elektron kullanılmışsa ikili bağ

• 3 çift elektron kullanılmışsa üçlü bağ oluşur.

F F O O

N N

Tekli Bağ İkili Bağ

Üçlü Bağ

O + O

animasyon

O O

Tekli bağ bulunanlar: H

2,F

2, CI

2, → 1, 4, 5 İkili bağ bulunanlar: O

2,S

2 → 2, 6 Üçlü bağ bulunanlar: ³N

2 → 3

N N

242 241

Amonyak Molekülü (NH₃)

Azot (N) atomunun son yörüngesinde beş elektro- nu vardır ve bu nedenle üç bağ yapar. Hidrojen (H) atomları ise He düzenine ulaşmak için birer bağ yapar.

N H H N H

H + 3

Karbon dioksit Molekülü (CO₂)

Karbon (C) atomunun son yörüngesinde dört elekt- ronu bulunur ve bu nedenle dört bağ yapar. Oksijen (O) atomları da son yörüngesinde altı elektronu olduğundan iki bağ yapar. Böylelikle her bir oksijen atomu karbon atomu ile ikili bağ yapmalıdır.

O C O

Karbon dioksit molekülünün elektron dizilimi.

C

= =

O O

Bir molekülde bağ elektronlarının iki atom arasında eşit paylaşılmaması sonucu oluşan bağa polar ko- valent bağ denir. Polar kovalent bağdaki atomların elektronegatiflikleri farklı olduğundan bu bağ türü kutuplu kovalent bağ olarak da adlandırılır.

H + F

HF molekülünde kovalent bağ oluşumu

Elektronegatiflik, bir atomun bağ elektronlarına sahip çıkma eğiliminin ölçüsüdür. Kovalent bağa katılan iki atomun elektronegatiflikleri arasındaki fark, bağın polarlık derecesini belirler.

H + CI

HCI molekülünde kovalent bağ oluşumu

C

H H H

H

CH₄ molekülünde kovalent bağ oluşumu

Polar Kovalent Bağ Örnekleri Polar Kovalent Bağ Apolar = Aynı atom

Polar = farklı atom

İki atomlu moleküllerde bağ polar ise molekül de polardır.

Örneğin; HF, NO ve HCI molekülleri İkiden fazla atomu olan moleküllerin polarlığı

incelenirken bağların polarlığı yanında molekü- lün geometrisi de incelenmelidir.

Örneğin; CO₂ molekülünde bağlar polar olduğu halde molekül apolardır.

C

= =

O O

δ^– (2δ^–)⁺ δ^–

Şekilde görülen δ (kısmi), moleküldeki atomların yükünün elektron yükünden daha küçük olduğunu belirtir.

O ≤ δ ≤ 1 bağıntısı her zaman geçerlidir.

H F

δ ⁺ δ ^–

HF molekülünde polarlık

H₂O molekülünde polarlık

δ ⁺

δ ⁺

(2δ) ^–

Karbon monoksit Molekülü (CO)

CO molekülünde karbon (C) atomunun dört, oksijen (O) atomunun ise iki bağ yapması gerekir. Fakat bu molekül oluşurken O atomundaki elektronlardan birinin C atomuna aktarıldığı varsayılır ve böylece C ile O atomları arasında üç bağ oluşur. C ve O atomla- rı bu molekülde oktetini tamamlamamış olur.

C O C O

Bağ Polarlığı – Molekül Polarlığı

Örnek 7

Aşağıda verilen moleküllerden hangisinin elektron nokta yapısı yanlıştır?

O H H CI

CI CI C CI O C O

N H

H H

H F

A) B)

D) E)

C)

Çözüm 7

animasyon

CI CI

CI C CI

01 01 248 246

Metaller arasındaki bir ya da daha çok atomu bir arada tutan kimyasal bağ türüne metalik bağ denir. Metalik bağ, elektron bulutu ile pozitif iyonlar arasındaki elektriksel çekim kuvvetidir.

Metalik bağ,

metalin dövülebilirliği , ısı iletkenliği , elektrik iletkenliği , parlaklığı gibi pek çok özelliğin nedenidir.

Elektron bulutu içindeki katyonlar kolayca hare- ket edebildikleri için metaller genelde yumuşak- tır ve kolaylıkla işlenebilir.

Metaller neden iletkendir?

Metalik katıların elektrik iletkenliği çok yüksektir.

Bunun nedeni metallerin son yörüngesindeki elekt- ronların hareketli olması ve bu elektronların tüm yapıya dağılarak bir elektron denizi oluşturmasıdır.

Metaller neden parlaktır?

Metallerin son yörüngesindeki elektronlarının ha- reketli olması o metale parlaklık kazandırır. Bir ışık demeti metalin yüzeyine çarptığında elektriksel alan oluşturur ve hareketli elektronlara titreşim hareketi yaptırır. Bu titreşim hareketini yapan elektronlar gelen ışınla aynı frekansta ışın yayar ve gelen ışın yansımış olur. Böylelikle metal yüzeyler parlaklık kazanır.

Metalik Bağ

Örnek 8

Kovalent bağ ile oluşmuş bazı bileşiklerde atomların elektronları farklı güçlerle çekmeleri sebebi ile mo- lekülde kutuplanma olmasına rağmen moleküldeki simetri sebebi ile bileşik apolar olabilir.

Buna göre, aşağıda verilen bileşiklerden hangisi bile- şikteki atomlarda kutuplanma olmasına rağmen ken- disi apolardır?

(₁H, ₆C, ₇N, ₈O, ₉F, ₁₇Cl)

A) H₂O B) HF C) CH₄

D) NH₃ E) HCl

Çözüm 8

Örnek 9

CHCl₃ bileşiğinin Lewis yapısı aşağıdakilerin hangisin- de doğru verilmiştir?

(₁H, ₆C, ₁₇Cl) A) C

H Cl Cl

Cl B) C

H Cl Cl

Cl

C) C H

Cl Cl

Cl

D) C

H Cl Cl

Cl E) C

H H

Cl H

Çözüm 9

N

H H

H

C H H

H H F

H

HCl OH

H

Görüldüğü gibi CH₄ bileşiğindeki simetri sebebi ile molekül içi bağlarda kutuplanma olmasına rağmen bileşik apolardır.

C, H ve Cl atomlarının tümü ortaklaşılan elektronlarla oktetlerini (H için dubletini) tamamlamalıdır.

Zayıf etkileşimler fiziksel bağlardır ve maddelerin molekülleri arasında etkilidir.

Zayıf Etkileşimler

Van der Waals Etkileşimleri

Dipol-dipol Etkileşimi

İyon-Dipol Etkileşimi

London Kuvvetleri

Hidrojen Bağları

Zayıf etkileşimler genellikle 40 kJ^.mol^–1 den daha az enerji gerektiren etkileşimlerdir ve bu nedenle fiziksel bağ olarak kabul edilirler. 40 kj^.mol^–1 den daha fazla enerji gerektiren etkile- şimler güçlü kimyasal bağlardır.

Moleküller arası çekim kuvvetleri büyük olan maddeler katı, daha az olanlar sıvı, en az olanlar gaz hâlde bulunur.

Katı Sıvı Gaz

Br₂ oda sıcaklığında sıvı ve gaz halde bulunur.

Ι₂ oda sıcaklığında süblimleşebilen bir

katıdır.

A) Dipol-Dipol Etkileşimleri

Polar yapıya sahip moleküller arasında görülen çe- kim kuvvetidir.

HCI, H₂O ve NH₃ gibi polar moleküllerde elektron dağılımı simetrik olmadığından kısmi pozitif (δ⁺) ve kısmi negatif (δ^–) uçlar bulunur. Mole- küller arasındaki bu uçlar arasında bir çekim kuvveti oluşur.

CI CI

– –

H

H

+ δ^– δ⁺ δ^–

Polar kovalent bağ

dipol-dipol etkileşimi

Polar kovalent bağ Molekülün polarlığı ne kadar fazlaysa dipol

karakteri o kadar yüksektir.

Örneğin; oda koşullarında NO molekülleri gaz iken, CH₃CN molekülünün polarlığı

daha fazla olduğundan bu molekül sıvıdır.

Dipol-dipol etkileşimlerinin gücü bağ dipolleri- nin büyüklüğüne ve molekül geometrisine bağlı olarak değişir.

C

= =

O O

S

O O

CO₂ ve SO₂ moleküllerini incelemek gerekirse, CO₂ apolar , SO₂ ise polar moleküldür. SO₂ de dipol-dipol etkileşimi etkin olduğundan molekülleri CO₂ molekülüne göre daha sağlamdır. Moleküller arası bu etkileşimden dolayı SO₂ nin kaynama nokta- sı –10°C, CO₂ nin ise –78 °C dir.

HBr , HΙ , H₂S , OF₂ , NF₃ , PF₃ gibi mo- leküllerde de molekül içi bağlar polar kovalent molekül ise polardır. Bu nedenle molekülleri arasın- da dipol-dipol kuvveti etkindir.

Van der Waals Etkileşimleri

animasyon

252 251

B) İyon-Dipol Etkileşimleri

Bir iyon ile polar molekül arasında görülen etkileşi- me iyon-dipol etkileşimi denir.

Örneğin; suda çözünen bir tuz olan NaCI katısının katyonları (Na⁺), H₂O moleküllerinin kısmi negatif yüklü O atomları ile; anyonları (CI^–) ise kısmi pozitif yüklü H atomları ile etkileşir.

Na ⁺

CI ^– H H

O

etkileşimi

δ⁺ δ⁺

Na⁺ iyonu

+

–

CI^– iyonu

H₂O Molekülü

NaCl'nin (yemek tuzu) sudaki (H₂O) çözeltisinde iyon-dipol etkileşimleri

animasyon

C) London Kuvvetleri (İndüklenmiş Dipol Bağları) Soygazlar ve apolar moleküller uygun koşullar sağ- landığında sıvı veya katı hale geçebilmektedir. Bu da o atom veya molekülleri arasında bir etkileşim olduğunu göstermektedir. Apolar moleküllerde ve soygazlarda anlık geçici dipoller oluşur. Farklı atom veya moleküllerin anlık kısmi yükleri birbirini çeker ve böylece moleküller arası bağlar oluşur.

Bu şekilde geçici polar özellik kazanan moleküller arasında meydana gelen çekim kuvvetlerine London kuvvetleri ya da indüklenmiş dipol-indüklen- miş dipol etkileşimi denir.

London kuvvetini ilk açık- layan bilim adamı Fritz London dır.

London kuvvetleri her kimya- sal tür için mümkündür fakat, başka etkileşimler içeriyorsa o etkileşim her zaman önceliklidir.

Sadece London kuvvetlerinin etkin olduğu mole- küllerde, molekül büyüdükçe ve toplam elektron sayısı arttıkça London kuvveti artar.

Elektrostatik Çekim

2⁺ e^–2⁺ e^– e^–

e^–

1. Helyum 2. Helyum δ^– δ⁺ δ^– δ⁺

Hidrojen (H) atomları, elektronegatiflikleri yüksek olan F, O ve N atomlarıyla H – F, H – O ve H – N bağlarını oluşturduğunda kısmi pozitif (δ⁺) yük, diğer uç ise kısmi negatif (δ^–) yük kazanır.

Bunun sonucunda δ⁺ yüklü H atomu ile δ^– yüklü diğer atom arasında bir elektrostatik çekim kuv- veti oluşur. Bu çekim kuvvetine hidrojen bağı denir.

H

H O H O

δ⁺

H

δ⁺

δ^– δ⁺ δ^–

δ⁺

Hidrojen bağı

H₂O bileşiğinde hidrojen bağı

H H H

H H

H H N N N

H H

Hidrojen bağı

NH₃ bileşiğinde hidrojen bağı

F

F

F

F

H H H H

Hidrojen bağları

δ⁺ δ⁺ δ⁺ δ⁺

δ^–

δ^– δ^–

δ^–

HF bileşiğinde hidrojen bağı

Hidrojen Bağları

Örnek 10

I. H₂S II. He III. KCl – H₂O

molekülleri arasında yoğun fazlarda görülen etkileşim- leri açıklayınız.

(₁H, ₂He, ₈O, ₁₆S, ₁₇Cl, ₁₉K)

Çözüm 10

Örnek 11

I. CCl₄ II. Ar III. Br₂ IV. CO₂

Yukarıda verilenlerin London kuvvetleri arasındaki ilişkiyi yazınız.

(₆C, ₈O, ₁₇Cl, ₁₈Ar, ₃₅Br)

Çözüm 11

I. H₂S molekülü S

H H yapısına sahip polar bir mole- küldür. Polar yapılı moleküller arasında yoğun fazda dipol - dipol etkileşimleri etkindir.

II. Soygazlar apolardır. Apolar moleküller arasında London kuvvetleri etkindir.

III. KCl kristalleri iyon, H₂O polar yapılı moleküldür.

İyon kristallerinin polar çözücülerde çözünme ola- yında iyon - dipol etkileşimleri olur.

Elektron sayısı arttıkça London kuvvetleri artar.

Buna göre, London kuvvetleri arasındaki ilişki I > III > IV > II şeklindedir.

257 256

Hidrojen bağı etkin olan maddelerde, moleküller arası etkileşimler başka etkileşim türlerine göre daha baskındır.

Hidrojen bağı içeren moleküllerin kaynama noktaları, moleküller arası diğer etkileşim türlerini içerenlere göre daha yüksektir.

Periyodik sistemde farklı gruplardaki elementlerin hidrojenli bileşiklerinin kaynama noktaları

HF

Kaynama Sıcaklığı (°C)

Grup 4A (14) Grup 5A (15) Grup 6A (16) Grup 7A (17)

H₂S H₂O

NH₃ H₂Se

H₂Te SbH₃ HI SnH₄ GeH₄

HBr AsH₃ HCI

PH₃ SiH₄ CH₄

100

0

–200 2 3 4 5

–100

H₂O 100 °C, H₂S –60 °C de kaynar. Bunun nedeni H₂S moleküllerinde dipol-dipol etkile- şiminin , H₂O moleküllerinde ise dipol-dipol etkileşiminin yanı sıra hidrojen bağlarının daha etkin oluşudur.

HC₃ – C O

– CH₃ (aseton) ile H₂O; HCOOH (formik asit) ile H₂O; CH₃OCH₃ (di metil eter) ile H₂O molekülleri arasında hidrojen bağı oluşur.

CH ₃

CH ₃

C = O – O H H

Hidrojen bağı Aseton ile H O

H

O H

–

– C

H H H

H H

O

Hidrojen bağı

Formik asit ile H₂O

O

O

H ₃ C

CH ₃ – O

H

Hidrojen bağı

– O

H

Hidrojen Bağına Sahip Maddelerin Fiziksel Özellikleri

Hidrojen bağlarının varlığı ve büyüklüğü hidrojen içeren maddelere içermeyenlere göre avantaj sağlar, maddelere bazı fiziksel özellikler kazandırır.

a) Erime ve kaynama noktası b) Çözünürlüğü c) Yoğunluğu diğer maddelere göre daha yüksektir.

Kimyasal Türler Arasındaki Etkileşimlerin Çözünmeye Etkisi

Maddelerin birbiri içerisindeki çözünmesinde moleküller arası etkileşimlerin

rolü büyüktür. Aralarında çekme kuvveti olan moleküller birbiri içinde kolay çözünürler.

Molekülleri arasında hidrojen bağı oluşturabilen maddenin;

İyonik bileşikler polar çözücülerde çözünür.

Bunun nedeni iyon-dipol etkileşiminin kuvvetli olmasıdır.

Genellikle polar maddeler polar çözücülerde , apolar maddeler ise apolar çözücülerde iyi çözünür.

Apolar ve polar maddeler genellikle birbirleriyle karışmazlar. Örneğin apolar CCI₄ molekülü, polar olan su içinde hiç çözünmez. Bunun nedeni su molekülleri arasındaki etkileşimin su ve CCI₄ arasındaki etkileşimden daha güçlü olmasıdır.

Örnek 12

I. CH₄ II. HCl III. NaH IV. H₂O

Yukarıda verilen maddelerin hangilerinin yoğun faz- larında molekülleri arasında hidrojen bağları vardır?

Açıklayınız.

Çözüm 12

Örnek 13

Aşağıda bazı çözücülerde çözünen maddeler ile çözücü - çözünen arasında etkin olan etkileşimin türü verilmiştir.

Buna göre, hangisinde çözücü - çözünen arasındaki etkileşimin türü hatalıdır?

Çözücü Çözünen Etkileşim türü

A) H₂O KCI İyon-dipol

B) HCI NH₃ Dipol-dipol

C) H₂O NH₃ Hidrojen bağları

D) H₂O CH₃OH Hidrojen bağları E) HBr NaCI Dipol - Dipol

Çözüm 13

I. F, O ve N atomları içermeyen apolar bir moleküldür.

Molekülleri arasında London etkileşimleri etkindir.

II. F, O ve N atomları içermeyen polar bir moleküldür.

Molekülleri arasında dipol - dipol etkileşimleri etkin- dir.

III. İyonik bağlı bir bileşiktir.

IV. Hidrojenin O atomu ile yaptığı bağları içeren polar bir moleküldür. Molekülleri arasında dipol - dipol etkileşimleri de olmakla birlikte hidrojen bağları etkindir.

A) K⁺ – CI^– ile H₂O arasında iyon-dipol

B) Polar molekül olan NH3 ile HCl arasında lipol-dipol C) NH₃ ile H₂O arasında hidrojen bağları

D) CH₃OH ile H₂O arsında hidrojen bağları

E) N⁺ – Cl^– ile HBr arasında iyon-dipol etkileşimleri görülür.

262 272

Konu Değerlendirme Testi - 1

1.

O ^•OH CI^– NH₄⁺ AI^{3+ •}CI

Yukarıdaki tabloda bazı kimyasal türlere örnek- ler verilmiştir.

Buna göre tablodakilerden, I. iyon,

II. radikal

olan kimyasal türlerin sayısı aşağıdakilerin han- gisinde doğru olarak verilmiştir?

I II

A) 1 5

B) 2 4

C) 3 3

D) 4 2

E) 5 1

2. ₁H ve ₈O atomları arasında oluşan H₂O bileşiği ile ilgili,

I. Kovalent bağ ile oluşur.

II. Bağ yapımında 4 elektron ortaklaşa kullanı- lır.

III. Elektron nokta yapısı O H

H şeklindedir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

3. Atomların elektron dağılımında son katmanda yer alan elektronların element sembolü çevresin- de noktalarla gösterilmesine Lewis yapısı denir.

Buna göre periyodik sistemde yer aldığı grubu belirtilen atomlardan hangisinin Lewis yapısı yanlış gösterilmiştir?

4. Kimyasal türler arasında oluşan etkileşimler ile ilgili;

I. Güçlü etkileşimler kimyasal bağ tanımına gi- rer.

II. İki farklı türün çekirdekleri arasında itme kuv- vetleri bulunur.

III. Birbirine yaklaşan türler arasında çekme kuv- vetleri çok fazla, itme kuvvetleri çok az ise güçlü etkileşimler oluşur.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

5.

I.

II.

III.

Yukarıda bazı atomların elektron - nokta göste- rimleri verilmiştir.

Katman elektron dağılımı ile bağ yapısı verilen X₂ molekülü ve X atomu ile ilgili aşağıdaki yar- gılardan hangisi yanlıştır?

A) X₂ apolar bir moleküldür.

B) X bir ametaldir.

C) X₂ molekülünde X atomları kovalent bağ ile birbirine bağlanmıştır.

D) X₂ molekülünde X atomları arasında ikili bağ vardır.

E) X bir halojen atomudur.

7. Türler arası etkileşim

Güçlü etkileşimler

İyonik (1)

Kovalent (2)

Metalik (3)

Zayıf etkileşimler

Yukarıdaki şemada türler arası etkileşimlerin sı- nıflandırılması yapılmıştır.

Buna göre, aşağıdaki örneklerden hangisi 1, 2 ve 3 ile gösterilen türlerden herhangi birine ait değildir?

A) Cu atomları arasındaki bağ

B) F₂ molekülündeki atomların arasındaki bağ C) HCl molekülündeki atomlar arası bağ D) NaCI molekülündeki atomlar arası bağ E) H₂O ve CH₃OH molekülleri arasındaki bağlar

8.

H O H O C H

H H

H

1 2 3

Yukarıdaki bazı bağ türleri 1, 2 ve 3 ile işaretlen- miştir.

sinde tanecikler arasında dipol - dipol etkileşim- leri görülebilir?

(₁H, ₆C, ₇N, ₈O, ₁₇Cl)

A) CO₂ – H₂O B) CH₄ – H₂O C) NH₃ – H₂O D) CCl₄ – H₂O

E) CCI₄ – HCI

10. Hidrojen bağı, diğer bağlardan ayırt edilebil- mesi için --- şeklinde gösterilir. Aşağıdaki molekül çiftleri arasındaki hidrojen bağlarından bazıları gösterilmiştir.

Buna göre, hangisinde hidrojen bağı yanlış gös- terilmiştir?

A) O

O

CH₃ H

H H

B) O

N

H H

H H H

C)

N

H H H

O

CH₃ H

D) F H H F

E)

O C₂H₅ H N

H H H

11. Polar moleküller arasında katı ve sıvı halde mo- lekülleri bir arada tutan etkileşim apolar mole- küllere kıyasla daha kuvvetlidir. Bu sebeple polar

274 273

Fiziksel ve Kimyasal Değişimler

Fiziksel Değişim Örnekleri

Kağıdın yırtılması Mumun erimesi Şekerin suda çözünmesi Gökkuşağı oluşumu Yoğurttan ayran yapımı Tebeşirin toz haline getirilmesi Camın kırılması

Maddelerde meydana gelen değişimlere bir enerji değişimi de eşlik eder. Fiziksel olaylarda molekül- ler arası etkileşimler (zayıf etkileşimler) söz konusu olduğundan kimyasal olaylara kıyasla daha düşük enerji değişimi vardır.

a) H₂O_(s) + 40,6 kJ/mol → H₂O_(g) b) NaCI_(k) + 787 kJ/mol → Na⁺_(g) + CI_(g)^–

a örneğindeki değişim fiziksel , b örneğindeki değişim kimyasaldır . Bu nedenle a örneğindeki enerji değişimi b örneğindekine göre daha azdır.

Camın kırılması

Şekerin çayda Günlük hayatımızda çeşitli etkiler sonucunda madde-

lerde bazı değişimler olduğunu görürüz. Örneğin,

✱ açık havada bırakılan demirin paslanması,

✱ sıcak bir ortama konulan buz parçasının erimesi,

✱ gümüşün kararması değişimleri bunlardan sadece birkaçıdır.

Maddelerde meydana gelen değişimler 2 grupta incelenebilir:

• Fiziksel Değişimler

• Kimyasal değişimler

Fiziksel Değişme

Maddelerin yapısı değişmeden sadece hal , biçim , şekil , dış görünüşünde meydana gelen değişimlere fiziksel değişim denir.

Fiziksel değişmeler sonucunda maddenin kimyasal yapısı değişmez. Örneğin H₂O ile formülize edilen suyun katı, sıvı ve gaz hallerinin hepsi aynı formülle gösterilir.

Buz Sıvı su Sıvı buharı

Suyun (H₂O) katı, sıvı ve gaz hali

Örnek 14

Suyun elektrolizinde gerçekleşen değişim aşağıdaki olayların hangisinde vardır?

A) Buzun erimesi

B) Naftalinin süblimleşmesi C) Elmadan sirke yapılması

D) Mürekkebin su içinde dağılması E) Ekmeğin dilimlenmesi

Çözüm 14

Suyun elektrolizi kimyasal olaydır. Elmadan sirke yapıl- ması da aynı şekilde kimyasaldır.

Örnek 15

Aşağıda verilen değişimleri fiziksel ve kimyasal olarak sınıflandırınız.

F / K a) Yemek tuzunun suda çözünmesi fiziksel b) Sütten yoğurt yapılması kimyasal c) Demirin paslanması kimyasal d) Soyulan patatesin kararması kimyasal e) Hamurun yoğurulması fiziksel f) Suyun buharlaşması fiziksel g) Üzümden sirke yapılması kimyasal Kimyasal Değişme

Maddenin iç yapısında meydana gelen değişimlere kimyasal değişim denir. Kimyasal değişimde maddelerin fiziksel özel- liklerinin yanında atom veya molekül yapıları da değişir.

Kimyasal Değişim Örnekleri Kömürün yanması Demirin paslanması Bitkilerin fotosentez yapması Ekmeğin küflenmesi Suyun elektrolizi Elmanın çürümesi Hamurun mayalanması Yumurtanın pişmesi

Kömürün Yanması

Elmanın Çürümesi

Demirin Paslanması

Bitkilerin Fotosentez Yapması

video

280 278

animasyon

Tepkime Denklemleri

Örneğin;

C₂H₆ + O₂ → CO₂ + H₂O 123 123 Girenler Ürünler (reaktifler)

tepkimesini denkleştirelim.

Girenler tarafında 2 karbon atomu vardır. Karbon atomu denkliğini sağlamak için sağ taraftaki CO₂ formülünün başına 2 kat sayısı konur.

C₂H₆ + O₂ → 2CO₂ + H₂O

Girenler tarafında 6 hidrojen atomu vardır. Sağ ta- raftaki H₂O formülünün başına 3 konularak hidrojen denkliği sağlanmış olur.

C₂H₆ + O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

Karbon ve hidrojen sayıları eşitlenmiş oldu. Fakat oksijen atom sayıları eşit değildir. Ürünlerde toplam 7 oksijen bulunmaktadır. Bu nedenle girenlerdeki O₂ nin katsayısına 7

2 konulmalıdır. Böylece tepkime denkliği sağlanmış olur.

C₂H₆ + 7

2 O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

Örnek 16

C₃H₇OH + O₂→ CO₂ + H₂O

tepkimesi en küçük tam sayılarla denkleştirildiğinde O₂ nin katsayısı kaç olur?

Çözüm 16

Denkleştirilmesi

Bir kimyasal olaya karışan maddelere tepkimeye girenler ya da reaktifler denir.

Oluşan maddelere ise ürünler ya da reaktanlar denir. Girenler ve ürünlerin formülleri- nin yazılı olduğu gösterimlere tepkime denklemi denir.

Kimyasal tepkimeler tepkime denklemleri yazıla- rak gösterilir.

Tepkimeye girenlerin ürünlere dönüştüğünü belirtmek için girenlerden ürünlere doğru bir ok (→) konulmalıdır.

Maddeyi oluşturan en küçük birim esas alınır.

Örneğin Hidrojen elementi moleküllü yapıya sa- hip olduğundan denklemde H değil, H₂ şeklinde gösterilir.

2H_2(g) + O_2(g) → 2H₂O_(g)

Tepkimelerde,

Hacim, sıcaklık, basınç ve molekül sayısı her za- man korunmayabilir.

Atom türü ve sayısı her zaman korunur.

Toplam proton, nötron ve elektron sayısı her zaman korunur.

Kimyasal tepkimelerde girenlerin kütlesi ürünle- rin kütlesine eşittir. Yani kütle korunur.

Tepkimeler denkleştirilirken girenler ve ürünler- deki atom sayıları eşitlenir.

Bileşik formülündeki atom sayıları ile kat sayıları çarpım durumundadır.

Atomik haldeki elementlerin ve bileşiklerin başı- na kesirli sayı gelemez. Ancak moleküler haldeki elementlerin başına kesirli sayı gelebilir.

C₃H₇OH + 9

2 O² → 3CO₂ + 4H₂O

Katsayıları tam sayı yapmak için 2 ile çarpalım.

Oluşum (Sentez) Tepkimeleri

İki veya daha çok elementin tepkimeye girerek bileşik oluşturduğu tepkime türüne

oluşum (sentez) tepkimesi denir.

H₂ + F₂ → 2HF H₂ + 3H₂ → 2NH₃

Bir tepkime denkleminde, girenlerin ve ürünlerin fi- ziksel halleri parantez içinde yazılır. Gaz için (g), sıvı için (s) ve katı için (k) simgeleri kullanılır.

N_2(g) + 3H_2(g) → 2NH_3(g)

Tepkimenin ilerlemesi için gerekli olan sıcaklık , basınç ve yardımcı maddeler ok üzerinde gösterilebilir.

N_2(g) + 2O_2(g) yüksek sıcaklık 2NO_2(g)

Bozunma (Ayrışma) Tepkimeleri

Bazı maddelerin ısı etkisiyle elementlerine veya basit bileşiklere dönüşmesi tepkimelerine

bozunma (ayrışma) tepkimeleri denir.

2KCIO_3(k) MnO₂, 350 °C

2KCI_(k) + 3O_2(g) MgCO_3(k) ısı MgO_(k) + CO_2(g)

Kireç Ocakları

Örnek 18

I. 2H₂O → 2X + O₂ II. N₂ + 3X → 2Y III. Y + HCl → Z

Yukarıdaki denkleştirilmiş denklemlerde yer alan X, Y ve Z maddelerinin formülleri nelerdir?

Çözüm 18 Örnek 17

I. 2Ag + 2H₂SO₄ → X + SO₂ + 2H₂O II. 3MgO + 2Y → Mg₃(PO₄)₂ + 3H₂O

Yukarıda denkleşmiş olarak verilen tepkimelerdeki X ve Y ile gösterilen bileşiklerin formüllerini bulunuz.

Çözüm 17

Tepkime Çeşitleri

I. denklem 2. 2. H + 2. O = 2. X + 2. O 2H = X

X = H₂

II. denklem 2. N + 3. 2. H = 2. Y N + 3H = Y

Y = NH₃

III. denklem N + 3H + H + Cl = Z Z = NH₄Cl X : Ag₂SO₄

Y : H₃PO₄

288 285

Örnek 19

2H_2(g) + O_2(g) → 2H₂O_(g) tepkimesi,

I. Sentez II. Yanma III. Asit-Baz

tepkime türlerinden hangilerine örnek olarak verile- bilir?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

Çözüm 19

H₂O (su) oluşumu sentez ve yanma tepkimelerine ör- nektir.

Örnek 20

Aşağıda verilen tepkimelerden hangisi asit-baz tepki- mesidir?

A) 2HNO₃ + Ca(OH)₂ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O B) NaCI + AgNO₃ → AgCI + NaNO₃ C) CaCO₃ → CaO + CO₂

D) H₂ + CI₂ → 2HCI

E) 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Çözüm 20

A seçeneğindeki tepkime asit-baz tepkimesidir.

Yanma Tepkimeleri

Maddelerin havadaki oksijenle etkileşmesi olaylarına yanma tepkimeleri denir.

C + O₂ → CO₂

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

Asit-Baz Tepkimeleri

Suda çözündüğünde H⁺ iyonu veren maddeler asit , OH^– iyonu veren maddeler bazdır . Bir asit ile bazın etkileştiği ve çoğu zaman nötralleş- me olarak da adlandırılan tepkimelere asit-baz tepkimeleri denir.

HCI_(suda) + NaOH_(suda) → NaCI_(suda) + H₂O_(s)

2HNO_3(suda) + Ca(OH)_2(suda) → Ca(NO₃)_2(suda) + 2H₂O_(s)

Çözünme-Çökelme Tepkimeleri

Suda çözünen iki bileşikten birinin katyonunun diğe- rinin anyonu ile suda çözünmeyen bir katı oluştur- masına çökme, kalan diğer iyonların suda görüleme- yecek kadar küçük tanecikler halinde dağılmasına çözünme denir.

2KΙ_(suda) + Pb(NO₃)_2(suda) → PbΙ_2(k) + 2KNO_3(suda) NaCI_(suda) + AgNO_3(suda) → AgCI_(k) + NaNO_3(suda)

Pamukkale Travertenleri

tir.

Buna göre, verilenlerden hangisi yanlıştır?

Olay Sınıflandırma A) Elmadan sirke eldesi Kimyasal B) Yoğurttan ayran eldesi Fiziksel C) Sütten peynir eldesi Kimyasal D) İyotun süblimleşmesi Fiziksel

E) Elektroliz Fiziksel

2. 1. X₂Y_(s) + Q₁ → X₂Y_(g)

2. X₂Y_(g) + Q₂ → 2X•_(g) + Y (g)

Yukarıdaki tepkimelerde Q₁ ve Q₂ ile gösterilen değerler tepkime sırasında alınan enerji miktarla- rıdır.

Buna göre;

I. Q₂ > Q₁ dir.

II. 1. tepkimede zayıf etkileşimler, 2. tepkimede güçlü etkileşimler kırılmıştır.

III. 1. tepkimede fiziksel, 2. de kimyasal değişme olmuştur.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve II D) II ve III E) I, II ve III

3. Aşağıda bazı değişmeler ve bu değişimlerin ger- çekleşebilmesi için gerekli enerji miktarları veril- miştir.

Buna göre, bu değişimlerden hangisinde tepki- meye giren kimyasal türün kimliği değişmemiş- tir?

A B C

Zaman

Kimyasal bir tepkimenin Kütle - Zaman grafiği yanda verilmiştir.

Buna göre,

I. Reaktifler A ve B, ürün C maddesidir.

II. B nin tamamı harcanmıştır.

III. Başlangıçta alınan A ve B nin toplam kütlesi kadar C oluşur.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I B) I ve II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III

5. Deniz suyundan Mg metali eldesi işlemleri aşa- ğıda verilmiştir.

I. Deniz suyundaki Mg²⁺ iyonları Ca(OH)₂ çö- zeltisiyle tepkimeye sokularak Mg(OH)₂ ka- tısı çöktürülür.

II. Çöken Mg(OH)₂ katısı çözeltiden süzülerek ayrılır.

III. Ayrılan Mg(OH)₂ katısı HCl çözeltisiyle tep- kimeye sokularak MgCl₂ sulu çözeltisi elde edilir.

IV. MgCl₂ çözeltisinin suyu buharlaştırılarak katı MgCl₂ elde edilir.

V. Katı MgCl₂ eritilir.

VI. Erimiş MgCl₂ elektroliz edilerek Mg metali elde edilir.

Buna göre, işlemlerin fiziksel ve kimyasal olarak