Kovalent bağ

[Admin]

Kovalent bağ
Metan molekülünde kovalent bağlı haldeki hidrojen ve karbon.
Kovalent bağ, iki atom arasında, bir veya daha fazla elektronun paylaşılmasıyla karakterize edilen kimyasal bağ'ın bir tanımıdır. Genellikle bağ, ortaya çıkan molekülü bir arada tutan ortak çekim gücü olarak tanımlanabilir. Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu bölgede (-) yüklü bir alan yaratacaklardır. Bu alan, her iki çekirdeğe bir çekme kuvveti uygulayarak bir bağ yaratır.
Kovalent bağ, söz konusu atomların dış yörüngelerinin dolması ile meydana gelir. Bu tür bağlar, moleküller arası hidrojen bağından daima daha güçlü, iyonik bağ ile ise ya aynı güçte ya da daha güçlüdür.
Bazı inorganik maddelerin -hidrojen, amonyak, klor, su ve azot molekülleri ile tüm organik maddelerin molekülleri kovalent bağ ile bir arada tutulmaktadır.
Kovalent bağ (iyonik ve metalik bağın tersine) yönlüdür; bağ açılarının etkileşimin gücü üzerinde etkisi büyüktür. Bu etkinin kaynağı, kovalent bağların, atomik yörüngelerin üst üste binmesiyle oluşmasından ileri gelir. Atomik yörüngeler (p, d, ve f orbitalleri) hepsi yönlü karakterde olup, bağlanma esnasında önemli ölçüde yöne bağlı etkileşime neden olurlar.
Kovalent bağ, genellikle benzer elektronegatifliğe sahip atomlar arasında gerçekleşir. Bu nedenle ametaller, daha kolaylıkla kovalent bağı tercih eder ve metaller de kolayca yerlerinden oynatılabilen elektronların daha serbestçe dolaşabildiği metalik bağ yaparlar. Ametallerde bir elektronun serbest kalması daha zordur, dolayısıyla benzer elektronegatifliğe sahip bir madde ile birleşme söz konusu olduğunda o elektronun paylaşılması tek seçenek haline gelir.
Tarihçe
Kovalent bağ kavramı, ilk olarak 1916'da Gilbert N. Lewis tarafından, atomlar arasında elektron çiftlerinin paylaşılması şeklinde ortaya atılmıştır. Buna göre, dış yörüngedeki valans elektronları, atomik semboller etrafında birer nokta ile temsil edildiği Lewis notasyonu veya elektron nokta notasyonu ile gösterilmektedir. Atomlar arasındaki elektron çiftleri kovalent bağları göstermekte, çoklu çiftler ise çoklu bağlara karşı gelmektedir.
Her ne kadar, paylaşılmış elektron çiftleri fikri, kovalent bağlanmanın etkin ve miktarsal tanımını yapıyor olsa da, bu bağların doğasını anlamak ve basit moleküllerin yapısını ve özelliklerini tahmin edebilmek için kuantum mekaniği bilgisine ihtiyaç vardır. Kimyasal bağlanmanın, kuantum mekaniği açısından ilk başarılı açıklamasını 1927'de Walter Heitler ve Fritz London yapmıştır.
Bağ polaritesi
İki tür kovalent bağ vardır: polar ve polar olmayan (veya saf). Saf kovalent bağlar (ki genellikle çözünür değildirler, elektrik iletkenlikleri yoktur ve bireysel molekül formundadırlar) ve iyonik bağlar (çözünürdürler, ergimiş ve çözünmüş haldeyken elektrik iletirler, ve genellikle kristal formundadırlar) spektrumun iki ucunda yer alırlar ve farklı özelliklere sahiptirler. Polar kovalent bağlar ise ortada yer alır ve her ikisinin de özelliklerini gösterirler.
En son teori
Günümüzde valans bağ modeli, moleküler yörünge modeliyle desteklenmektedir. Bu modele göre, atomlar bir araya getirildikçe atomik yörüngeler, moleküler yörüngeler oluşturmak üzere etkileşirler. Kuantum mekaniği kullanılarak elektronik yapının, enerji seviyelerinin, bağ açılarının, ve bağ mesafelerinin yüksek bir hassasiyetle hesaplanması mümkündür.
METOD:
I. Öğrencilere kovalent bağın nasıl oluştuğu anlatılır.

Elektron ihtiyacı olan iki atom birbirine yaklaşırsa birbirlerinin elektronlarını aynı ölçüde ya da biri diğerinden biraz fazla
çeker. Fakat elektonları koparıp kendine bağlayamaz. Bu durumda elektronlar her iki atomun çekim etkisi ile atomların etrafında dönmeye başlarlar. Bu şekilde oluşan bağa kovalent bağ denir. Oluşan madde kovalent maddedir. Moleküler yapıdadır.

Örnek:

Su molekülünü inceleyelim.
Oksijenin atom numarası 8’dir. p=8 ve nötr oksijen atomunda e=8’dir. Elektron dağılımı; 8O=2) 6 şeklindedir. Hidrojenin atom numarası 1’dir. p=1 ve nötr hidrojen atomunda e=1’dir. Elektron dağılımı; 1H=1) şeklindedir. Hidrojen en dış enerji kabuğundaki elektron sayısını 2’ye, Oksijen en dış enerji kabuğundaki elektron sayısını 8’e tamamlamak ister. Osijenin 8 protonu olduğundan hidrojenin 1 elektronunu kendisine daha fazla çeker. Fakat koparıp alamaz. Oksijenin bir elektronu ile hidrojenin kendi elektronu her iki atomun çekimi altında bulunur. Bu bağlanma kovalent bağdır.

III.1. DENEY:
• Su kovalent bağlı bir moleküldür. Su sıvı halden gaz haline getirildiğinde kovalent bağlar kırılıyorsa, çıkan gazda H2 ve O2 olacaktır ve çıkan gaz bu gazların özelliklerini taşıyacaktır.
• H2 ve O2 gazlarının özelliklerinin bir deneyle gözlenmesi sağlanır.

III.1.1. DENEY 1:
Amaç: Suyun elektroliz ile H2 ve O2 elementlerine ayrılması ve bu elementlerin özelliklerinin gözlenmesi.
Araç ve Gereçler:
• Beher
• 2 adet çelik elektrot
• Su
• Sülfirik asit çözeltisi
• Güç kaynağı
• Deney tüpü
Şekil 2

Deneyin Yapılışı:
Beherin ¾’ü su ile doldurulur ve içersine sülfürik asit ilave edilir. Tüpler ters olarak Şekil 2’deki gibi yerleştirilir.Devreye akım verilerek (6 volt) tüplerin içindeki gaz çıkışı gözlenir. 15-20 dak. Deneye devam edilir. Elektrotlar çıkarılır. Tüplerde biriken gazların hacimlerine bakılır. Tüplerden birinde diğerinin iki katı kadar gaz birikmiştir. Gaz hacmi az olan tüpün ağzı parmakla kapatılarak suyun dışarısına çıkarılır ve ters çevirilip yanmakta olan kibrit yaklaştırılıp parmak çekilir. Kibrit alevinin daha parlak yandığı gözlenir. Bunu sağlayan O2 gazıdır. Gaz hacmi fazla olan tüpün ağzı parmakla kapatılarak suyun dışarısına çıkarılır ve ters çevirilip yanmakta olan kibrit yaklaştırılıp parmak çekilir. Kibritin hafif bir patlamayla yandığı gözlenir. Bunu sağlayan H2 gazıdır.

III.1.2. DENEY 2:
Amaç: Suyun buharlaştırılarak çıkan gazda H2 ve O2 elementlerin olup olmadığının gözlenmesi.
Araç ve Gereçler:
• Beher
• Su
• Isıtıcı
• Deney tüpü
Deneyin Yapılışı:
Su ısıtılarak çıkan buhar tüpte biriktirilir ve Deney III.1.1 deki gibi yanmakta olan kibrit tüpün ağzına tutulur ve sonuçta Deney III.1.1’deki souçlar gözlenmez. Suyun buharlaştırılmasıyla H2 ve O2 gazlarının elde edilmediği görülür. Böylece suyun katı halden gaz haline geçmesiyle suyu oluşturan elementler arasındaki kovalent bağın kopmadığı görülmüş olur.

DEĞERLENDİRME:
• Öğrencilere kovalent bağ hakkında bilgi verildi.
• Kovalent bağla ilgili bir soru sorularak kavram kargaşası yaratıldı.
• Deney sonucunda, kavram kargaşası yaratılarak kafalarda oluşturulan düşüncenin doğru olup olmadığı öğrenci tarafından görülmüş oldu.