Konu anlatımı
Ametal atomları birbirinden elektron koparamaz; bunun yerine elektronlarını ortaklaşa kullanarak bağ yaparlar. Bu bağ türü, suyun ve havadaki gazların moleküllerini bir arada tutar. Bu alt başlıkta kovalent bağın oluşumunu ve programdaki on basit molekülün Lewis formüllerini sözle tarif ederek göreceksin.
Elektron ortaklaşması
İki ametal atomu birer elektron ortaya koyarak bir elektron çiftini ortaklaşa kullanırsa aralarında tekli kovalent bağ oluşur. İki ya da üç elektron çifti ortaklaşılırsa ikili ya da üçlü bağ oluşur. Bağa katılan elektron çiftine bağlayıcı elektron çifti, atomda kalan ve bağa katılmayan çifte ortaklanmamış elektron çifti denir. Ortaklaşma sonucunda atomlar genellikle sekiz elektronlu (oktet), hidrojen ise iki elektronlu (dublet) dizilime ulaşır. Lewis formülünde her bağlayıcı çift bir çizgiyle, ortaklanmamış çiftler nokta çiftleriyle gösterilir.
İki atomlu moleküller
Hidrojen molekülünde iki hidrojen atomu birer elektron ortaklaşır; tekli bağ (H–H) oluşur ve ortaklanmamış çift yoktur. Klor molekülünde her klor atomu yedi değerlik elektronundan birini ortaklaşır; tekli bağın (Cl–Cl) yanında her klor atomunda üç ortaklanmamış çift kalır. Oksijen molekülünde atomlar ikişer elektron ortaklaşır; ikili bağ (O=O) oluşur ve her oksijende iki ortaklanmamış çift bulunur. Azot molekülünde atomlar üçer elektron ortaklaşır; üçlü bağ (N≡N) oluşur ve her azotta bir ortaklanmamış çift kalır. Hidrojen klorürde hidrojen ile klor arasında tekli bağ vardır; klorda üç ortaklanmamış çift bulunur.
Merkez atomlu moleküller
Suda oksijen, iki hidrojenin her biriyle tekli bağ yapar ve üzerinde iki ortaklanmamış çift kalır. Amonyakta azot üç hidrojenle tekli bağ yapar ve üzerinde bir ortaklanmamış çift kalır. Metanda (CH₄) karbon dört hidrojenle tekli bağ yapar; ortaklanmamış çift yoktur. BH₃ molekülünde bor üç değerlik elektronuyla üç hidrojene tekli bağla bağlanır; borun çevresinde yalnızca altı elektron bulunur, yani oktet tamamlanmaz. Karbon dioksitte karbon her oksijenle ikili bağ yapar (O=C=O); karbonda ortaklanmamış çift yoktur, her oksijende iki tane bulunur.
Kovalent bileşiklerin sistematik adları
İki ametalden oluşan bileşiklerde atom sayıları mono (1), di (2), tri (3), tetra (4), penta (5) gibi öneklerle belirtilir. Programda verilen örneklerde H₂O dihidrojen monoksit, HCl hidrojen klorür, NH₃ ise azot trihidrür diye adlandırılır; günlük hayatta bu bileşikler su, hidrojen klorür (sulu çözeltisi tuz ruhu) ve amonyak adlarıyla bilinir. Karbon monoksit (CO) ve karbon dioksit (CO₂) adları da aynı mantıkla oluşturulmuştur.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. N₂, NH₃ ve CH₄ moleküllerinde bağlayıcı ve ortaklanmamış elektron çifti sayılarını bulunuz.
Çözüm. Azot molekülünde atomlar arasında üçlü bağ vardır; üç bağlayıcı çift bulunur ve her azot atomunda bir tane olmak üzere iki ortaklanmamış çift kalır. Amonyakta üç N–H bağı üç bağlayıcı çift demektir; azotun beş değerlik elektronundan geriye kalan iki elektron bir ortaklanmamış çift oluşturur. Metanda dört C–H bağı vardır; dört bağlayıcı çift bulunur, ortaklanmamış çift yoktur.
Örnek 2. BH₃ ve CH₄ moleküllerinde merkez atomun çevresindeki elektron sayılarını karşılaştırınız. Hangi molekülde merkez atom okteti tamamlamaz?
Çözüm. Bor üç değerlik elektronunu üç hidrojenle ortaklaşır; üç bağlayıcı çift, borun çevresinde altı elektron demektir. Bor oktetini tamamlamaz. Karbon dört değerlik elektronunu dört hidrojenle ortaklaşır; dört bağlayıcı çift, karbonun çevresinde sekiz elektron demektir ve karbon oktete ulaşır. Her iki molekülde de merkez atomda ortaklanmamış çift yoktur.
Sık yapılan hatalar
- Ortaklanmamış elektron çiftlerini bağ sanmak; yalnızca ortaklaşılan çiftler bağdır.
- Oksijen molekülünde tekli, azot molekülünde ikili bağ olduğunu sanmak; O₂ ikili, N₂ üçlü bağlıdır.
- Her merkez atomun oktete ulaştığını düşünmek; BH₃ molekülünde bor altı elektronla kalır.
- Tekli bağ bir, ikili bağ iki, üçlü bağ üç bağlayıcı çifttir.
- Su: 2 bağ + 2 ortaklanmamış çift; amonyak: 3 bağ + 1 çift; metan: 4 bağ; BH₃: 3 bağ, oktet eksik.
- Sistematik adlar: H₂O dihidrojen monoksit, HCl hidrojen klorür, NH₃ azot trihidrür.