Bilim Nedir Son Makaleler

DEĞERLİK BAĞ KURAMI

Tarafından yazılmıştır admin

VSEPR modeli, daha çok Lewis yapılarına dayanmakta olup, molekül geometrilerini öngörmek için bağıl olarak basit bir yöntemdir. Fakat daha önce işaret edildiği gibi Lewis kuramı kimyasal bağları tam olarak açıklayamaz. Bir kovalent bağın oluşumunu elektronların çifteşmesiyle ilişkilendirmesi doğru yönde ilk adımdır, ancak yeterli değildir. Örneğin, Lewis kuramı H2 molekülünde H atomları arasında, F2 molekülünde F atomları arasında bulunan tek bağları esas olarak iki elektronun ortaklanması olarak tanımlar. Ancak, moleküller çok farklı bağ enerjilerine ve bağ uzunluklarına sahiptir­ler (H2 için 436,4 kJ/mol ve 74 pm; F2 için 150,6 kJ/mol ve 142 pm). Bu ve birçok başka faktörler Lewis kuramıyla açıklanamaz. Kimyasal bağ oluşumunun daha kesin açıklamasını yapmak için kuantum mekaniğine bakmak gerekir. Gerçekte, kimyasal bağın kuantum mekaniksel olarak incelenmesi aynı zamanda molekül geometrilerini anlamayı da sağlar.

Kovalent bağ oluşumunu ve moleküllerin elektronik yapılarını açıklamak için iki kuantum mekaniği kuramı kullanılmaktadır. Değerlik bağ (VB) kuramı bir mole­küldeki elektronların moleküle ait atom orbitallerini işgal ettiğini varsayar. Bu bize bağ oluşumunda yer alan atomları dikkate almamızı sağlar. Molekül orbital (MO) kuramı olarak adlandırılan ikinci kuram, atom orbitallerinden molekül orbitallerinin oluştuğunu kabul eder. Her iki kuram da bağ oluşumunu tüm yönleriyle ve tam olarak açıklayamaz. Ancak birçok molekül özelliklerini anlamamıza katkıda bulunur.

İki hidrojen atomundan H2 molekülünün oluşmasını ele alalım ve değerlik bağ kuramıyla başlayalım. Lewis kuramı H-H bağını tanımlar. Değerlik bağ kuramına göre ise H-H kovalent bağı, her iki H atomunun 1s orbitallerinin örtüşmesiyle oluşur.

Örtüşme iki orbitalin uzayda ortak bir bölgeyi paylaşması anlamında kullanılmakta­dır.

İki H atomu bağ oluşturmak üzere birbirine doğru yaklaştıkça ne olur? Başlan­gıçta, iki atom birbirinden uzaktayken herhangi bir etkileşim yoktur. Bu sistemin potansiyel enerjisi (yani iki H atomunun) sıfırdır. Atomlar birbirine yaklaştıkça her elektron diğer atomun çekirdeği tarafından çekilir; aynı zamanda hem elektronlar hem de çekirdekler birbirini iter. Atomlar ayrı ayrı iken çekme, itmeden daha kuvvetlidir, öyle ki sistemin potansiyel enerjisi atomlar birbirine yaklaştıkça azalır (yani negatif olur).

Bu eğilim, potansiyel enerji bir minimum değere ulaşıncaya dek sürer. Bu noktada, sistem en düşük potansiyel enerjiye sahip olduğunda en kararlı haldedir. Bu durum, 1s orbitallerinin etkin örtüşmesine ve kararlı bir H2 molekülünün oluşmasına karşılık gelir. Eğer çekirdekler arası uzaklık daha da azalırsa, potansi­yel enerji hızla artar ve sonuçta artan elektron-elektron ve çekirdek-çekirdek itmeleri nedeniyle pozitif olur. Enerjinin korunumu yasasına göre, H2 oluşumuyla potansiyel enerjideki azalma, dışarıya enerji verilmesiyle mümkün olmalıdır. Deneyler de, iki H atomundan bir H2 oluştuğunda ısı verildiğini göstermiştir. Bunun tersi de doğrudur. Bir H-H bağını kırmak için, moleküle enerji verilmelidir.

 

Bir H2 mole­külünün oluşumunu başka bir şekilde göstermektedir.

Buna göre, değerlik bağ kuramı, kimyasal bağ oluşumunu Lewis kuramından daha açık bir şekilde göstermektedir. Değerlik bağ kuramı, sistemin potansiyel enerjisi minimum olduğunda tepkiyen atomlardan kararlı bir molekül oluştuğunu kabul eder. Oysa Lewis kuramı kimyasal bağ oluşumunda enerji değişimlerini göz önüne almaz.

Atom orbitallerinin örtüşmesi kavramı H2 den başka iki atomlu diğer moleküllere de aynı şekilde başarıyla uygulanabilir. Örneğin, iki F atomundaki 2p orbitalleri (ortak­lanmamış elektron içeren) bir kovalent bağ oluşturmak üzere örtüştüğünde, kararlı bir F2 molekülü oluşur. Benzer şekilde, HF molekülünün oluşumu H in 1s orbitali ile F un 2p orbitalinin örtüşmesiyle açıklanabilir. Her iki durumda da, değerlik bağ (VB) kuramı potansiyel enerjideki değişmeleri tepkimeye giren atomlar arasındaki uzaklığın değişimine bağlı olarak açıklar. Etkileşen orbitaller her durumda aynı olmadığı için H2, F2 ve HF deki bağ enerjileri ve bağ uzunluklarının neden farklı olması gerektiğini de anlayabiliriz. Daha önce belirttiğimiz gibi Lewis kuramı tüm kovalent bağların aynı şekilde oluştuğunu kabul eder ve kovalent bağlar arasındaki farkları açıklayamaz.

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: