Kovalent Bağ Nedir? Kovalent Bağ Nasıl Oluşur? Kovalent Bağ Yapıları, Polar ve Apolar Kovalent Bağ Nedir? Kovalent Bağ hakkında detaylı bilgiler bu yazımızda.
Kovalent Bağ
Kimyasal bağların oluşumunda, atomların elektron alıp vermeleri ya da karşılıklı elektron ortaklığı kurmaları gerekir. İyonlaşma enerjileri çok yüksek ve elektron ilgileri birbirine çok yakın olan atomların ya da aynı cins atomların elektron alış verişi sonucu bağ yapmaları çok zordur. Bu atomlar, kararlı bir yapı oluşturmak için en dış enerji düzeylerindeki elektronları ortaklaşa kullanılması sonucu doğar. Atomların karşılıklı olarak birbirlerinin elektronlarını ortak kullanmalarıyla oluşan bağa kovalent bağ denir. Kovalent bağlarda bağlayıcı kuvvet, ortak kullanılan elektronların her iki atomun çekirdeği tarafından çekilmesidir.
Kovalent bağ yapımına katılan atomların bağ yapmadan önceki enerjileri, bağ yaptıktan sonraki enerjilerinden fazladır. Bu nedenle kovalent bağ oluşumu sırasında bir kısım enerji açığa çıkar. Açığa çıkan enerji de bağa kararlılık kazandırır.
Kovalent bağ genellikle ametal-ametal arasında oluşan bileşiklerde görülür. Örneğin, su, kardon dioksit ve amonyak ametal atomlarının birbirine kovalent bağlarla bağlandığı bileşiklerdir. Aynı ya da farklı cins atomun belirli sayıda kovalent bağlarla oluşturduğu en küçük kümeye molekül denir. Moleküllerden oluşan bileşiklere de molekül yapılı bileşikler denir.
Bir molekülde bulunan her türdeki atom sayıları bellidir ve bu sayılar molekül formülüyle gösterilir. Molekül formülü, maddenin bir molekülünde bulunan her bir elementin atom sayısını gösterir. Örneğin, her bir molekülünde 2 hidrojen ve 1 oksijen atomu içerdiği bilinen su bileşiğinin molekül formülü H2O’dur.
Molekül yapılı bileşiklerde temel birim olan molekül, tek başına da kararlıdır. Örneğin, su molekülünün gaz halindeki kimyasal özellikleri, sıvı ya da katı haldeki kimyasal özellikleriyle aynıdır. O halde molekül, maddenin tüm hallerinde tek başına kararlı olmalıdır.
Kimyasal bağların pek çoğunun oluşumunda, elektronların bir atomdan diğerine aktarılması tam gerçeklemiş kabul edilmez. Örneğin, iki hidrojen atomundan meydana gelen H2 molekülünde, hidrojen atomlarından birinin elektron vermesi, diğerinin bu elektronu alması mantığa aykırı düşer. Çünkü, elektron ilgisi ve iyonlaşma enerjisi her hidrojen atomunda ayrıdır. Bu durumda hidrojen atomları arasında elektron alış verişi söz konusu değildir. Elektronlar, hidrojen atomları arasında ortaklaşa kullanılır ve kovalent bağoluşur.
1H atomun elektron dizilişi, 1s1 şeklindedir. Yani hidrojn atomunun 1s orbitalinde tek bir elektronu vardır ve 1s değerlik orbitali yarı doludur. Pauli Dışlama İlkesi’ne göre bir orbitalde zıt spinli olmak koşuluyla en fazla iki elektron bulunmalıdır. Bu durumda iki hidrojen atomu, 1s orbitallerini doldurabilmek için karşılıklı birer elektronlarını ortalayarak (eşleyerek) aralarında kovalent bağ yaparlar ve H2 formülüyle gösterilen hidrojen molekülünü oluştururlar. Kovalent bağ oluşumu sırasında hidrojen atomları elektron dağılımlarını 2He soy gazının elektron dizilişine benzeterek dublete varır. Bu olay, elektron nokta yapısı ile gösterilir.
Hidrojen molekülünde iki atom çekirdeği tarafından ortak kullanılan ve çekilen elektron çifti, bir kovalent bağı temsil eder. Bu bağ H–H şeklinde de gösterilebilir. Oksijen atomunun py ve pz değerlik orbitalleri yarı doludur ve bu orbitallerde eşleşmemiş elektron sayısı 2 tanedir. İki oksijen atomu, eşleşmemiş ikişer elektronu karşılıklı eşleyerek kendi aralarında iki kovalent bağ oluşturur. İki atom arasında oluşan iki kovalent bağ, çift bağ olarak adlandırılır.
İki azot atomu, karşılıklı üçer elektronlarını eşleyerek kendi aralarında üç kovalent bağ oluşturur. İki atom arasında oluşan üç kovalent bağ, üçlü bağ olarak adlandırılır. Azot atomları aralarında N2 formülüyle gösterilen azot molekülünü oluşturur.
Hidrojen, oksijen ve azot atomlarının gerek kendi aralarında gerekse diğer atomlarla yapmaları gereken kovalent bağ sayısı; hidrojen atomu için 1, oksijen atomu için 2 ve azot atomu için 3 tanedir. Çünkü, bir atomun oluşturabileceği kovalent bağ sayısı, o atomun elektron dizilişi ile ilgilidir. Bir atomun oluşturabileceği kovalent bağ sayısı, değerlik orbitallerindeki eşleşmemiş elektron sayısı kadar.
Hidrojen Florürün Kovalent Bağ Yapısı
Hidrojen ve flor atomlarının elektron dizilişi şöyledir: 1H : 1s1, 9F : 1s2 2s2 2p2x 2p1z.
Bu elektron dizilişine göre hidrojen ve flor atomlarının değerlik orbitallerinde birer tane eşleşmemiş elektron vardır ve yapabilecekleri bağ sayısı birer tanedir. Hidrojen atomunun dubletini tamamlayabilmesi için 1 elektrona, flor atomunun oktetini tamamlayabilmesi için de 1 elektrona gereksinimi vardır. Hidrojen ve flor atomları karşılıklı birer elektronlarını ortaklaşa kullanarak değerlik orbitallerini doldurur ve eşleşmemiş elektronlarını eşleyerek aralarında bir kovalent baş oluşturur. H ve F atomları arasında HF formülüyle gösterilen hidrojen florür molekülü oluştur.
Su Molekülünün Kovalent Bağ Yapısı
Hidrojen ve oksijen atomlarının elektron dizilişi şöyledir: 1H : 1s1, 😯 : 1s2 2s2 2p2x 2p1y 2p1z.
Hidrojen atomunun değerlik orbitalindeki eşleşmemiş elektron sayısı 1, oksijen atomunun 2 tanedir. Dolayısıyla hidrojen atomunun yapacağı kovalent bağ sayısı 1, oksijen atomun 2 tanedir. Bu duruma göre bir oksijen atomu, iki hidrojen atomuyla birer kovalent bağ yaparak oktete, hidrojen atomları ise dublete vararak H2O formülüyle gösterilen su molekülünü oluşturur.
Azot Triklorürün Kovalent Bağ Yapısı
Azot ve klor atomlarının elektron dizilişi şöyledir: 7N: 1s2 2s2 2p1x 2p1y 2p1z, 17CI : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2x 2p2y 2p1z. Azot atomunun değerlik orbitallerindeki eşleşmemiş elektron sayısı 3, klor atomunun 1 tanedir. Dolayısıyla azot atomun yapacağı kovalent bağ sayısı 3, klor atomunun 1 tanedir. Bu yüzden azot atomu, üç klor atomuyla birer elektronları ortaklaşa kullanarak kovalent bağ yapar; azot ve klor atomları oktete varak NCI3 molekülünü oluşturur.
Metan Molekülünün Kovalent Bağ Yapısı
Hidrojen ve karbon atomlarının dizilişi şöyledir: 1H: 1s1, 6C : 1s2 2s2 2p2.
IVA grubu elementi olan karbonun dört değerlik elektronu vardır. Karbon atomunun, neon atomunun kararlı elektron dizilişine ulaşabilmesi için dört elektron eksiği vardır. Karbon atomu, bu elektron eksiğini gidermek için dört hidrojen atomuyla elektronlarını ortaklaşa kullanır. Böylece her bir hidrojen atomu, karbon atomu ile bir tane kovalent bağ yaparak CH4 formülüyle gösterilen metan molekülünü oluşturur.
Günlük hayatta karşılaştığımız kovalent bağla oluşmuş bileşik sayısı oldukça çoktur. Su (H2O), metan gazı (CH3), bütan gazı (C4H10), amonyak (NH3), sülfürik asit (H2SO4), tuz ruhu (HCI çözeltisi), karbon dioksit (CO2), glikoz (C6H12 O6) kovalent bağla oluşmuş bileşiklerdir.
Kovalent bağların oluşumunda elektronların iki atom arasında ortaklaşa kullanıldığını öğrendik. Acaba ortaklaşa kullanılan elektronlar her iki atoma da aynı ölçüde ait midir? Bir başka ifadeyle ortaklaşa kullanılan elektronlar her iki atom tarafından eşit kuvvetlerle mi çekilmektedir? Bu sorunun yanıtı, atomların iyonlaşma enerjileri ve elektronegatiflikleri ile açıklanabilir. Çünkü bir elementin elektronegatifliği, onun iyonlaşma enerjisiyle orantılıdır.
H2, F2, O2, N2 vb moleküllerde, molekülü oluşturan her iki atomun iyonlaşma enerjileri ve elektronnegatiflikleri aynıdır. O halde bu moleküllerde bağ elektronları her iki atom tarafından eşit kuvvetle çekilir. Bağ elektronlarının iki çekirdeğe olan ortalama uzaklıkları aynıdır. Bu tür kovalent bağlara apolar kovalent bağ denir.
İyonlaşma enerjisi 1310 kJ olan hidrojen atomu ile iyonlaşma enerjisi 1682 kJ olan flor atomunun oluşturduğu HF molekülünde bağ elektronları, elektronegatifliği büyük olan flor atomu tarafından daha çok çekilir. Bu nedenle bağın flor tarafı kısmen eksi yülü hidrojen tarafı kısmen artı yüklü olur. Bu yüzden bu bağda elektrik yükleri bakımından iki kutup oluşur. Bu tür kovalent bağlara polar kovalent bağ denir.
