Kimyasal bağ tanımı, özellikleri, nasıl oluştukları, çeşitleri

kimyasal bağ madde oluşturan atomları bir arada tutmayı başaran güçtür. Her madde türü, bir veya daha fazla elektronun katılımından oluşan karakteristik bir kimyasal bağa sahiptir. Dolayısıyla, atomlardaki gazları birleştiren kuvvetler, örneğin metallerden farklıdır..

Periyodik tablonun tüm elemanları (helyum ve hafif asil gazlar hariç) birbirleriyle kimyasal bağlar oluşturabilir. Bununla birlikte, bunların doğası, onları oluşturan elektronlardan hangi elementlerin geldiğine bağlı olarak değiştirilir. Bağlantı türlerini açıklamak için önemli bir parametre elektronegatifliktir..

İki atom arasındaki elektronegatiflik (ΔE) arasındaki fark, sadece kimyasal bağın türünü değil aynı zamanda bileşiğin fiziko kimyasal özelliklerini de tanımlar. Tuzlar, iyonik bağlara (yüksek ΔE) ve B vitamini gibi organik bileşiklerin çoğuna sahip olmalarıyla karakterize edilir.₁₂ (üst resim), kovalent bağlar (düşük ΔE).

Üst moleküler yapıda, çizgilerin her biri bir kovalent bağı temsil eder. Takozlar, bağlantının düzlemden (okuyucuya doğru) ve düzlemden altı çizili olanların (okuyucudan uzağa) çıktığını göstermektedir. Çift bağ (=) ve kobalt atomu olduğuna dikkat edin. koordine beş azot atomu ve bir yan zincir R ile.

Peki neden bu tür kimyasal bağlar oluşuyor? Cevap, katılan atomların ve elektronların enerjisel kararlılığında yatmaktadır. Bu stabilite, elektronik bulutlar ve çekirdekler arasında yaşanan elektrostatik itişleri ve komşu atomun elektronları üzerindeki çekirdeğin çekiciliğini dengelemelidir..

indeks

• 1 Kimyasal bağın tanımı
• 2 özellikleri
• 3 Nasıl oluşur?
  • 3.1 Homonükleer Bileşikler A-A
  • 3.2 Heteronükleer bileşikler A-B
• 4 Çeşitleri
  • 4.1 - Kovalent bağlantı
  • 4.2 - İyonik bağlantı
  • 4.3 Metalik bağlantı
• 5 Örnekler
• 6 Kimyasal bağın önemi
• 7 Kaynakça

Kimyasal bağın tanımı

Birçok yazar kimyasal bağın tanımlarını vermiştir. Hepsinden en önemlisi, kimyasal bağı iki atom arasındaki bir çift elektronun katılımı olarak tanımlayan fizikokimyasal G. N. Lewis'ti. Eğer A · ve · B atomları tek bir elektron sağlayabilirse, A: B veya A-B arasındaki basit bağlantı, bunlar arasında oluşacaktır..

Bağlantının oluşmasından önce, hem A hem de B sınırsız bir mesafeyle ayrılır, ancak bağlanırken şimdi bunları AB iki atomlu bileşikte bir arada tutan bir kuvvet ve bir bağ mesafesi (veya uzunluğu) vardır..

özellikleri

Bu kuvveti, atomları bir arada tutan hangi özelliklere sahiptir? Bunlar, elektronik yapılarına göre A ve B arasındaki bağlantı türüne daha fazla bağlıdır. Örneğin, A-B bağlantısı yönsüzdür. Ne demek istiyorsun? Elektron çiftinin birleşimi tarafından uygulanan kuvvetin bir eksen üzerinde gösterilebilmesi (bir silindirmiş gibi).

Aynı şekilde, bu bağlantı kopmak için enerjiyi gerektirir. Bu miktardaki enerji kJ / mol veya cal / mol cinsinden ifade edilebilir. AB bileşiğine (örneğin ısıyla) yeterli enerji uygulandıktan sonra, orijinal A ve B atomlarına ayrışacaktır..

Bağlantı ne kadar stabil olursa, birleştirilen atomları ayırmak için ihtiyaç duyduğu enerji miktarı o kadar fazla olur..

Öte yandan, AB bileşiğindeki bağ iyonik ise, A⁺B^-, o zaman yönsüz bir kuvvet olur. Neden? Çünkü bir⁺ B üzerinde çekici bir güç uygular^- (ve bunun tersi), uzayda her iki iyonları birbirinden göreceli bir konumdan ayıran mesafeye bağlı olarak değişir..

Bu çekim alanı ve itme, kristal bir kafes olarak bilinen şeyi oluşturmak için diğer iyonları toplar (üst resim: katyon A⁺ dört anyonla çevrili yalanlar B^-, ve bu dört katyon A⁺ ve benzeri).

Nasıl oluşur

Homonükleer Bileşikler A-A

Bir bağ oluşturmak için bir çift elektronun önce dikkate alınması gereken birçok yönü vardır. Çekirdekler, A'nınkileri söyleyecek şekilde protonlara sahiptir ve bu nedenle pozitifdir. İki A atomu birbirinden çok uzak olduğunda, yani, büyük bir nükleer uzaklıktan (üst görüntü), herhangi bir çekim yaşamazlar..

A atomunun iki atomuna yaklaştıkça çekirdeği, komşu atomun (mor halka) elektronik bulutunu çeker. Bu çekici kuvvettir (Komşu mor dairenin üzerinden A). Bununla birlikte, iki A çekirdeği pozitif olarak itilir ve bu kuvvet bağın potansiyel enerjisini arttırır (dikey eksen).

Potansiyel enerjinin asgariye ulaştığı bir içsel mesafe vardır; yani, hem çekici kuvvet hem de itici kuvvet dengelidir (görüntünün alt kısmındaki A'nın iki atomu).

Bu mesafeden sonra bu mesafe azalırsa, bağlantı iki çekirdeğin çok güçlü bir şekilde itmesine ve A-A bileşiğinin dengesini bozmasına neden olur..

Bu nedenle, oluşturulacak bağlantının enerji yeterli bir iç çekirdek mesafesi olması gerekir; ve ayrıca, atom orbitallerinin, elektronların bağlanması için doğru şekilde üst üste gelmesi gerekir.

Heteronükleer bileşikler A-B

İki A atomunun yerine A ve B'nin diğerine katılırsa ne olur? Bu durumda üst grafik değişecektir çünkü atomlardan biri diğerinden daha fazla protona sahip olacaktı ve elektronik bulutlar farklı boyutlarda olacaktı..

A-B bağı uygun iç çekirdek mesafede oluşturulduğunda, elektron çifti temel olarak en elektronegatif atomun yakınında bulunacaktır. Bu, bilinenlerin büyük çoğunluğunu oluşturan tüm heteronükleer kimyasal bileşiklerle gerçekleşir (ve bilinecektir)..

Derinlemesine bahsedilmese de, atomların ve kimyasal bağların nasıl oluştuğunu doğrudan etkileyen çok sayıda değişken vardır; bazıları termodinamik (reaksiyon kendiliğinden?), elektronik (atomların yörüngeleri ne kadar dolu veya boş) ve diğer kinetiktir..

tip

Bağlantılar, onları birbirinden ayıran bir dizi özellik sunar. Birçoğu üç ana sınıflandırmada çerçevelenebilir: kovalent, iyonik veya metalik.

Bağlantıları tek bir türe ait olan bileşikler olsa da, çoğu aslında her birinin karakter karışımından oluşur. Bu gerçek, bağları oluşturan atomlar arasındaki elektronegatiflik farkından kaynaklanmaktadır. Böylece, bazı bileşikler kovalent olabilir, fakat bağlarında belirli bir iyonik karakter mevcut olabilir.

Ayrıca, bağın türü, yapı ve moleküler kütle, malzemenin makroskopik özelliklerini (parlaklık, sertlik, çözünürlük, erime noktası vb.) Tanımlayan anahtar faktörlerdir..

-Kovalent bağ

Kovalent bağlar şu ana kadar açıklanmış olanlardır. Onlarda, iki yörünge (her birinde bir elektron), uygun çekirdekler arası mesafeden ayrılmış çekirdeklerle üst üste gelmelidir.

Moleküler orbital (TOM) teorisine göre, orbitallerin üst üste binmesi önden ise, bir sigma σ bağı oluşacaktır (buna basit veya basit bağlantı da denir). Orbitaller, içsel eksene göre yanal ve dikey üst üste binmelerden oluşuyorsa, π (çift ve üçlü) bağlantılar mevcut olacaktır:

Basit bağlantı

Resimde görüldüğü gibi σ linki içsel eksen boyunca oluşturulmaktadır. Gösterilmemesine rağmen, A ve B'nin başka bağlantıları olabilir ve bu nedenle kendi kimyasal ortamları (moleküler yapının farklı bölümleri) olabilir. Bu tür bir bağlantı, dönme gücü (yeşil silindir) ve hepsinden daha güçlü olmasıyla karakterize edilir.

Örneğin, hidrojen molekülünün basit bağı iç çekirdek üzerinde (H-H) dönebilir. Aynı şekilde, varsayımsal bir CA-AB molekülü de yapabilir..

C-A, A-A ve A-B bağlantıları döner; fakat eğer C veya B atomlarsa veya bir hacimli atom grubuysa, A-A rotasyonu sterik olarak engellenir (çünkü C ve B çarpışacaktır).

Basit bağlar hemen hemen tüm moleküllerde bulunur. Atomlarının orbitallerinin üst üste binmesi ön olduğu sürece herhangi bir kimyasal hibridizasyona sahip olabilir. B vitamini yapısına geri dönüyor₁₂, herhangi bir tek satır (-) tek bir bağlantıyı gösterir (örneğin, -CONH bağlantıları₂).

Çift bağlantı

Çift bağ, atomların (genellikle) sp hibridizasyonuna sahip olmasını gerektirir.². Üç sp hibrid yörüngesine dik olan saf p bağı², grimsi bir tabaka olarak gösterilen çift bağı oluşturur.

Hem tek bağlantının (yeşil silindir) hem de çift bağlantının (gri sayfa) aynı anda var olduğuna dikkat edin. Bununla birlikte, basit bağlantıların aksine çiftler, iç eksen etrafında aynı dönme özgürlüğüne sahip değildir. Bunun nedeni, döndürmek için, bağlantının (veya sayfanın) kesilmesi gerekmesidir; enerji gerektiren süreç.

Ayrıca, A = B bağlantısı A-B'den daha reaktifdir. Bunun uzunluğu daha küçüktür ve A ve B atomları daha küçük bir iç çekirdek mesafeyedir; bu nedenle, her iki çekirdek arasında daha fazla itme vardır. Her iki bağlantıyı da kesmek, tek ve çift olmak, A-B molekülündeki atomları ayırmak için gerekenden daha fazla enerji gerektirir.

B vitamini yapısında₁₂ birkaç çift bağ gözlenebilir: C = O, P = O ve aromatik halkalar içinde.

Üçlü bağlantı

Üçlü bağ, çift bağdan bile daha kısadır ve dönüşü daha enerjik olarak bozulur. İçinde iki dikey π bağlantısı (gri ve mor tabakalar) ve ayrıca basit bir bağlantı oluşur.

Normalde, A ve B atomlarının kimyasal hibridizasyonu sp olmalıdır: 180 ° ile ayrılmış iki sp orbital ve birincisine dik iki saf p orbital. Üçlü bir bağın bir paleti andırdığını ancak dönme gücü olmadığını unutmayın. Bu bağlantı basit olarak A≡B (N≡N, N-azot molekülü) olarak temsil edilebilir.₂).

Tüm kovalent bağlar arasında en reaktif olanı budur; ama aynı zamanda, atomlarının tamamen ayrılması için daha fazla enerjiye ihtiyaç duyan (· A: +: B ·). B vitamini varsa₁₂ moleküler yapısı içinde üçlü bir bağ vardı, farmakolojik etkisi büyük ölçüde değişecekti.

Üçlü bağlarda altı elektron katılır; çiftler halinde, dört elektron; ve basit veya basit, iki.

Bu kovalent bağların bir veya daha fazlasının oluşumu atomların elektronik mevcudiyetine bağlıdır; yani, kaç tane elektronun bir değerlik okteti elde etmek için yörüngelerine ihtiyacı vardır.

Polar olmayan bağlantı

Kovalent bir bağ, iki atom arasında bir çift elektronun eşit bir şekilde paylaşımından oluşur. Ancak bu, yalnızca iki atomun da eşit elektronegatifliğe sahip olduğu durumlarda kesinlikle geçerlidir; yani, bir bileşiğin içerisinde ortamının elektronik yoğunluğunu çekme eğilimi aynıdır..

Polar olmayan bağlar, sıfır elektronegatiflik farkı ile tanımlanır (ΔE≈0). Bu iki durumda ortaya çıkar: homonükleer bir bileşikte (A)₂) veya bağlantının her iki tarafındaki kimyasal ortamlar eşdeğerse (H₃C-CH₃, etan molekülü).

Polar olmayan bağlantıların örnekleri aşağıdaki bileşiklerde görülür:

-Hidrojen (H-H)

-Oksijen (O = O)

-Azot (N≡N)

-Flor (F-F)

-Klor (Cl-Cl)

-Asetilen (HC≡CH)

Polar bağlantılar

Elektronegatiflik ΔE'de her iki atom arasında belirgin bir fark olduğunda, bağlantı ekseni boyunca dipol momenti oluşur: A^δ+-B^δ-. Heteronükleer bileşik AB durumunda, B en elektronegatif atomdur ve bu nedenle en yüksek elektron yoğunluğuna δ- sahiptir; A ise en az elektronegatif, yük eksikliği+.

Kutupsal bağların oluşması için, farklı elektronegativades içeren iki atomun birleştirilmesi gerekir; ve böylece heteronükleer bileşikler oluşturur. A-B bir mıknatısı andırır: pozitif bir kutbu ve negatif bir kutbu vardır. Bu, diğer moleküllerle, aralarında hidrojen bağları olan dipol-dipol kuvvetleri ile etkileşime girmesini sağlar..

Su iki kutuplu kovalent bağa sahiptir, H-O-H ve moleküler geometrisi dipol momentini artıran açısaldır. Geometrisi doğrusal olsaydı, okyanuslar buharlaşacak ve suyun daha düşük bir kaynama noktasına sahip olacaktı.

Bir bileşiğin kutuplu bağları olduğu gerçeği, kutupsal olduğu anlamına gelmez. Örneğin, karbon tetraklorür, CC1₄, Dört adet C-Cl kutuplu bağlantıya sahiptir, ancak dört boyutlu düzenlemeleriyle dipol momenti vektörel olarak iptal edilir.

Dative veya koordinasyon bağlantıları

Bir atom başka bir atomla kovalent bir bağ oluşturmak için bir çift elektron verdiğinde, o zaman bir dative veya koordinasyon bağından söz ederiz. Örneğin, B: mevcut olan elektron çifti ve A (veya A⁺), bir elektronik boşluk, B bağlantısı: A oluşur.

B vitamini yapısında₁₂ Beş nitrojen atomu, bu tip kovalent bağ ile Co metalik merkezine bağlanır. Bu nitrojenler katyon Co'ya serbest elektron çifti verir.³⁺, metali onlarla koordine etmek (Co³⁺: N-)

Başka bir örnek, amonyum oluşturmak için bir amonyak molekülünün protonasyonunda bulunabilir:

'H₃N: + H⁺ => NH₄⁺

Her iki durumda da elektronlara katkıda bulunan azot atomu olduğuna dikkat edin; bu nedenle, kovalent datif veya koordinasyon bağı, bir atom yalnızca elektron çiftine katkıda bulunduğunda gerçekleşir..

Benzer şekilde, su molekülü hidronyum (veya oksonyum) katyonuna dönüşecek protonlanabilir:

'H₂O + H⁺ => H₃Ey⁺

Amonyum katyonundan farklı olarak, hidronyum hala serbest bir çift elektrona sahiptir (H₃O:⁺); bununla birlikte, kararsız dihidrojen hidrojeni oluşturmak için başka bir proton kabul etmek çok zordur, H₄Ey²⁺.

-İyonik bağ

Resimde beyaz bir tuz tepesi görülmektedir. Tuzlar, kristal yapılara, yani simetrik ve sıraya sahip olmalarıyla karakterize edilir; yüksek erime ve kaynama noktaları, erime veya erime sırasında yüksek elektriksel iletkenlikler ve ayrıca iyonları elektrostatik etkileşimler ile güçlü bir şekilde bağlanır.

Bu etkileşimler iyonik bağ olarak bilinen şeyi oluşturur. İkinci resimde, bir katyon A gösterildi⁺ dört anyonla çevrili B^-, ama bu bir 2B gösterimidir. Üç boyutta, A⁺ başka anyonlara sahip olmalı B^- düzlemin ilerisinde ve arkasında, çeşitli yapılar oluşturarak.

Yani, bir⁺ altı, sekiz, hatta on iki komşusu olabilir. Bir kristalde bir iyon çevreleyen komşuların sayısı, koordinasyon numarası (N.C) olarak bilinir. Her bir N.C için, bir tuz türünün katı fazını oluşturan bir tür kristalli düzenleme birleştirilir..

Tuzlarda görülen simetrik ve yönlü kristaller, çekim etkileşimlerinin oluşturduğu dengeden kaynaklanmaktadır (A⁺ B^-) ve itme (A)⁺ bir⁺, B^- B^-) elektrostatik.

eğitim

Fakat neden A + ve B^-, veya Na⁺ ve Cl^-, Na-Cl kovalent bağ oluşturmaz mı? Çünkü klor atomu, elektronlarından kolayca vazgeçilmesi ile karakterize edilen sodyum metalden çok daha elektronegatiftir. Bu elementler bulunduğunda, sofra tuzu üretmek için egzotermik reaksiyona girerler:

2Na (lar) + Cl₂(g) => 2NaCl (s)

İki sodyum atomu, Cl'nin diatomik molekülüne eşsiz değerlik elektronu (Na) verir.₂, Cl anyonları oluşturmak için^-.

Sodyum katyonları ve klorür anyonları arasındaki etkileşimler, kovalent olanlardan daha zayıf bir bağı temsil etmelerine rağmen, bunların katı içinde kuvvetli bir şekilde bağlı kalmalarını sağlar; ve bu gerçek, tuzun yüksek erime noktasına (801ºC) yansır..

Metalik bağlantı

Kimyasal bağ türlerinin sonuncusu metaldir. Bu, herhangi bir metal veya alaşım parçasında bulunabilir. Özel ve diğerlerinden farklı olmaları ile karakterize edilir, çünkü elektronlar bir atomdan diğerine geçmezler, ancak bir deniz gibi, metallerin kristalini hareket ederler.

Böylece, metalik atomlar, bakırın, iletkenlik bantları oluşturmak için değerlik yörüngelerini birbirleriyle iç içe geçirdiğini söyler; elektronlar (s, p, d veya f) atomların etrafından geçerler ve bunları sıkıca bağlı tutarlar.

Metalik kristal içinden geçen elektronların sayısına, bantlar için sağlanan orbitallere ve atomlarının paketlenmesine bağlı olarak, metal yumuşak (alkali metaller gibi), sert, parlak veya iyi elektrik iletkeni olabilir. ısı.

Görüntüdeki küçük adamı ve dizüstü bilgisayarı oluşturan metal atomlarını bir arada tutan kuvvet, tuzlardan üstündür..

Bu deneysel olarak doğrulanabilir, çünkü tuzların kristalleri mekanik bir kuvvetten önce birkaç yarıya bölünebilir; metal bir parça (çok küçük kristallerden oluşan) deforme olurken.

Örnekler

Aşağıdaki dört bileşik, açıklanan kimyasal bağ türlerini kapsar:

-Sodyum florür, NaF (Na⁺F^-): iyonik.

-Sodyum, Na: metalik.

-Flor, F₂ (F-F): kutupsal olmayan kovalent, çünkü her iki atom arasında boş bir ΔE var çünkü bunlar aynı.

-Hidrojen florür, HF (H-F): kutupsal kovalent, çünkü bu bileşik florin hidrojenden daha elektronegatif olduğu.

B vitamini gibi bileşikler var₁₂, kutupsal ve iyonik kovalent bağlara sahip olan (-PO fosfat grubunun negatif yükünde)₄^--). Metal kümeler gibi bazı karmaşık yapılarda, tüm bu tür bağlantılar bir arada bulunabilir.

Madde tüm tezahürlerinde kimyasal bağ örnekleri sunmaktadır. Göletin dibindeki taştan ve onu çevreleyen sudan, kenarlarından süzülen kurbağalara.

Bağlantılar basit olabilirken, atomların moleküler yapıdaki sayı ve mekansal düzeni zengin bir bileşik çeşitliliğine yol açmaktadır..

Kimyasal bağın önemi

Kimyasal bağın önemi nedir? Kimyasal bağın yokluğunu açığa çıkaracak hesaplanamaz sonuç sayısı doğada büyük önemini vurgulamaktadır:

-O olmadan renkler olmazdı çünkü elektronları elektromanyetik radyasyonu emmezdi. Atmosferde bulunan toz ve buz parçacıkları kaybolur ve bu nedenle gökyüzünün mavi rengi kararır.

-Karbon, trilyonlarca organik ve biyolojik bileşikten türetildiği sonsuz zincirlerini oluşturamadı..

-Proteinler, oluşturucu amino asitlerinde bile tanımlanamamıştır. Şekerler ve yağlar ve canlı organizmalardaki herhangi bir karbon bileşiği ortadan kalkacaktır..

-Dünya atmosferini kaybeder, çünkü gazlarında kimyasal bağların olmaması durumunda, onları bir arada tutacak güç olmazdı. Ne de aralarında en küçük moleküller arası etkileşim olmazdı.

-Dağlar yok olabilir, çünkü kayaları ve mineralleri ağır olmasına rağmen kristalimsi veya amorf yapılarının içine yerleştirilmiş atomlarını içeremez.

-Dünya, katı veya sıvı maddeler oluşturamayan tek atomlardan oluşacaktır. Bu aynı zamanda maddenin tüm dönüşümünün ortadan kalkmasına neden olur; yani, kimyasal bir reaksiyon olmazdı. Sadece her yerdeki kısacık gazlar.

referanslar

1. Harry B. Gray. (1965). Elektronlar ve Kimyasal Bağlanma. W. A. BENJAMİN, INC. P 36-39.
2. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme, s 233, 251, 278, 279.
3. Gemi R. (2016). Kimyasal bağlanma Alınan: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Kimyasal Bağ Türleri. (3 Ekim 2006). Alındığı kaynak: dwb4.unl.edu
5. Kimyasal bağların oluşumu: Elektronların rolü. [PDF]. Alınan: cod.edu
6. CK-12 Vakfı. (N.D.). Enerji ve Kovalent Bağ Oluşumu. Şu kaynaktan alındı: chem.libretexts.org
7. Quimitube. (2012). Kovalent bağlantı koordine edilmiş veya düzeltilmiş. Alınan: quimitube.com