Fen Bilimleri

Atom ve molekülleri bir arada tutan kuvvetlere kim­yasal bağ denir. Her bileşiği elementlerine ayrıştır­mak farklı miktarda enerji gerektirir. Bu moleküllerin bağlarının sağlamlıklarının farklılığından kaynakla­nır. Yine her maddenin erime ve kaynama noktaları farklıdır. Buda maddelerin molekülleri arasındaki çe­kim kuvvetlerinin farklılığından kaynaklanır. Kimyasal bağları şöyle sınıflandırabiliriz.

KİMYASAL BAĞLAR

1) İYONİK BAĞ

İyonlar arasında elektrostatik çekimle oluşur. Bir başka ifadeyle elektron alış verişi sonucu oluşan iyonlar arasındaki elektrostatik çekimdir.

Bu şekilde oluşan (+) ve (-) yükler birbirini büyük bi kuvvetle çekerler. Bundan dolayı iyonik bağlı bileşik leri ayrıştırmak çok zordur. Bu (+) ve (-) yüklü iyonla arasındaki boşluklar son derece azdır. Oda koşullarında katı halde bulunurlar. Katı halde elektriği iletmeyip sıvı ya da çözeltileri elektrolittir. İyonik katılar da (+) ve (-) katı içerisinde belirli bir düzen içerisinde yerleşerek belirli bir kristal yapı oluştururlar.

Örneğin; NaCI, NaNO₃ MgCI₂ gibi bileşikler iyonik bağlı bileşiklerdir.

Örnek: 

Na ile ₉F arasında oluşan bağın yapısını şöyle gös­terebiliriz.

₁₁Na ile ₉F arasında oBu elementlerin elektronik yapıları incelenirse, ₁₁Na metal, ₉F de ametaldir. Na bileşik oluştururken bir elektronunu vererek, F'de bir elektron alarak soygaz kararlılığına ulaşır. Bu iki atom arasında bağ oluşur­ken, Na'nın son yörüngesindeki tek elektronu F'nin yarı dolu orbitaline aktarılır. Bunun sonucunda;

2) KOVALENT BAĞ

Bağı oluşturan atomlar arasında elektronların ortak kullanıldığı bağ türüdür.

Aynı Cins Ametal Atomları Arasında Oluşan Kovalent Bağlar: Ametal atomları kendi aralarında bağ oluştururken elektron alışverişinde bulunmayıp elektronlarını ortaklaşa kullanırlar. Bunun sonucunda kovalent bağlar meydana gelir. Bir ametal atomu son yörüngesinde bulunan yarı dolu orbital sayısınca elektronunu kullanarak kovalent bağ oluşturur. Soygazlar ne kendi aralarında ne de başka atomlarla bağ oluşturamazlar. Çünkü bütün orbitalleri tamamen doludur ve elektronlarını uyarabilecekleri boş orbital­leri de yoktur.

Örnek olarak hidrojenin yapısındaki kovalent bağı in­celeteyim. Bu bağlar apolar (Kutupsuz) dır. Ve mole­küller arasında zayıf çekimler vardır.

Hidrojenin son yörüngesinde tek elektro­nu olduğundan hidrojen atomları arasın­da bir bağ oluşur. Ve bu tek elektronlar ortaklaşa kullanılır.

H - H Hidrojen bu şekilde kararlı bir yapı oluşturur ve H₂ şeklinde gösterilir.

Aynı cins atomlar arasında oluşan kovalent bağlara örnek olarak F₂, O₂, N₂ verilebilir.

Farklı Cinste Ametal Atomları Arasında Oluşan Kovalent Bağlar: Farklı cinste iki atomdan oluşan kovalent bağlı bileşiklerdir. Örnek olarak CO, NO, HCI, HI bileşikleri verilebilir. Bu tür bileşiklerin polarlığı geometrik şekillerine bağlıdır.

1. Periyodik cetvelin en sağ sütununda yer alırlar.

2.  Helyum (He) hariç son yörüngelerinde 8 elektron vardır.

3. Bileşik oluşturmazlar.

4.  İyonlaşma enerjileri çok yüksektir.

5. Elektron ilgisi göstermezler.

6. Gaz fazındadırlar ve tabiatta atomik halde bulunur­lar. (Ne, Ar, Kr,...)

7.  Elektrik akımını iletmezler.

1. Periyodik cetvelin sağ kısmında bulunurlar.

2.  Son yörüngelerinde 5, 6, 7 elektron bulundururlar.

3.  Bileşiklerinde (-) ve (+) değerlik alırlar.

4.  Kendi aralarında kovalent bağlı bileşik oluştururlar.

5.  Metallerle iyonik bağlı bileşik oluştururlar.

6. Tel ve levha haline getirilemezler.

7.  İyonlaşma enerjileri yüksektir.

8.  Elektron ilgileri yüksektir.

9. Yükseltgen özellik gösterirler.

10. Katı, sıvı, gaz hallerinde bulunabilirler. Önemli bir kısmı tabiatta molekül halinde bulunur. (F₂, N₂, 0₂, ...)

11. Elektrik akımını iletmezler (Grafit hariç).

12. Oksitleri genelde asidik karakterlidir.

1. Periyodik cetvelin sol kısmında bulunurlar.

2. Son yörüngelerinde 1,2 ve 3 elektron bulundururlar.

3. Bileşiklerinde pozitif (+) değerlik alırlar.

4.  Kendi aralarında bileşik oluşturmazlar.

5. Ametallerle iyonik bağlı bileşik oluştururlar.

6. Tel ve levha haline getirilebilirler.

7.  Elektrik akımını iletirler.

8.  iyonlaşma enerjileri düşüktür.

9.  Elektron ilgileri önemsizdir.

10. İndirgen özellik gösterirler.

11. Oksitleri genelde bazik özellik gösterir.

12. Metal atomları arasında metalik bağ vardır.

13. Kendi aralarında alaşım oluştururlar.

1) ATOM ÇAPI

Atomların çapları karşılaştırılırken aşağıdaki sıra takip edilir:

1. Yörünge sayısına bakılır. Yörünge sayıs elektronlar çekirdekten uzaklaşacağında artar.

Atom numarası 3 olan Li ile 11 olan Na atomunun ya­pısı yukarıdaki gibi düşünüldüğünde Li nin 2 yörünge­si, Na nın 3 yörüngesinin olduğu görülür. Na nın yö­rüngesi fazla olduğundan çapı büyüktür.

2. Eğer yörünge sayıları eşit ise proton sayıları kı­yaslanır. Proton sayısı büyük olanın etkin çekim gücü büyük olacağından genellikle çapı küçüktür.

₁₁Na: 1s²2s² 2p⁶3s¹

₁₇CI: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

Her ikisinin de yörünge sayısı eşittir. Na nın atom nu­marası 11, Cl nin atom numarası 17 dir. Cl nin atom numarası büyük olduğundan atom çapı daha küçük­tür.

Not:

Periyodik tabloda, soldan sağa doğru gidildikçe atom çapı genellikle küçülür, yukarıdan aşağıya doğru inil- dikçe çap büyür.

2) İYON ÇAPI

İyon çapı karşılaştırılırken atom çaplarının kıyas­lanmasında olduğu gibi periyot ve proton sayısına bakılır. Bir atom elektron verdiğinde; elektron sayısı azalırken, proton sayısı değişmez. Elektron başına düşen çekim kuvveti artar. Bundan dolayı çap küçülür.

Not:

Proton sayısı değişmediğinden (çekirdek yapısı de­ğişmez) çekirdeğin çekim gücü de değişmez.

Bir atom elektron aldığında; elektron sayısı ar­tarken, proton sayısı değişmez. Bu sırada elektron başına düşen çekim kuvveti azalır, (elektron sayısı, proton sayısından fazladır.) Bundan dolayı çap bü­yür.

Not:

Atom elektron aldıkça çapı büyür, elektron verdikçe de çapı küçülür.

Özet olarak atom ve iyonların çapı karşılaştırı­lırken ilk önce yörünge sayısına bakılır. Yörünge sayısı fazla olanın çapı büyüktür. Yörünge sayısı eşitliğinde proton sayısı az olanın çapı daha büyüktür. Proton sayısı da eşitse elekt­ron sayısı çok olanın (elektron alanın) çapı büyüktür

3) İYONLAŞMA ENERJİSİ

Gaz halindeki nötr bir atomdan bir elektron koparabilmek için gerekli olan enerjiye 1. İyonlaşma enerjisi,  ikinci bir elektronu koparmak için gerekli 2. İyonlaşma enerjisi,  üçüncü elektronu koparmak için gerekli olan enerjiye de üçüncü iyonlaşma enerjisi adı verilir.

Aynı atomdan elektron kopartıldıkça elektron ba­şına düşen çekim kuvveti artacağından iyonlaşma enerjisi de artar.

Bir atomun iyonlaşma enerjilerinin karşılaştırılması 1.İE < 2.İE < 3.İE < 4.İE.... şeklindedir.

Atom ve iyonların iyonlaşma enerjileri karşılaştırı­lırken aşağıdaki sıralama takip edilir.

1. İyonlaşma enerjisi bulunurken son yörüngelerindeki elektron sayısına bakılır. Son yörüngesinde elektron sayısı fazla olanın iyonlaşma enerjisi genel­likle fazladır.

2. Son yörüngelerindeki elektron sayısı aynı ise yörünge sayısına bakılır. Yörünge sayısı fazla ola­nın iyonlaşma enerjisi düşük olur.

3. Hem son yörüngedeki elektron sayısı hem de yörünge sayısı aynı olduğunda proton sayısına bakılır.

Proton sayısı büyük olanın iyonlaşma enerjisi büyük­tür.

4) ELEKTRON İLGİSİ

Gaz halindeki nötr bir atom elektron aldığında enerji açığa çıkar. Açığa çıkan enerjiye elektron il­gisi adı verilir.

Elektron ilgisi karşılaştırılırken aşağıdaki sırala­ma takip edilir.

1. Ametallerde genellikle son yörüngesinde elekt­ron sayısı fazla olanın elektron ilgisi daha fazladır.

2. Son yörüngelerindeki elektron sayıları eşit ise yörünge sayısı az olanın elektron ilgisi daha faz­ladır.

5) AKTİFLİK

Bir elementin reaksiyona girme yatkınlığıdır. Metalik aktiflik, bir metalin elektron verme eğilimidir. Ametalik aktiflik, bir ametalin elektron alma eğilimi­dir.

1. Son yörüngesinde elektron sayısı ne kadar az ise metalik aktifliği o kadar fazladır.

2. Yörünge sayısı fazla olanın elektron verme eği­limi daha fazladır.

Not:

Periyodik tabloda soldan sağa doğru metalik aktiflik azalır, aynı grupta yukarıdan aşağıya inildikçe meta­lik aktiflik genellikle artar.

Elektron ilgisi arttıkça genellikle ametalik aktiflik artar. Periyodik tabloda sağdan sola doğru, aynı grupta yuka­rıdan aşağıya doğru ametalik aktiflik genellikle azalır.

YUKAWA, Hideki (1907-1981) : Japon bilim adamı. Öğrenimini tamamladığı Kyotö Üniversitesi'ne 1939'da fizik profesörü olur. 1935'te çekirdek kuvvetlerine ilişkin meson teorisini ortaya atar ve bu çalışması için 1949'da Nobel Ödülü'nü kazanır. (Aradan geçen zamanda meson deneysel olarak Anderson tarafından gözlemlenir.) 1948'te Amerika'ya çağrılan Yukawa, birkaç yıl Princeton ve Columbia üniversitele­rinde kaldıktan sonra Japonya'ya döner. Kyoto'da Temel Fizik Araştırma Enstitüsü direktörlüğünü üstlenir.

YOUNG, Thomas (1773-1829) : İngiliz bilim adamı. On çocuklu bir ailenin en küçüğü. İki yaşında okuma ve yazmayı, on dört yaşına gelinceye dek Yunanca, Latince, Fransızca, İtalyanca, İbranice, Farsça ve Arapça dillerini öğrenir. 1792'de tıp öğre­nimine Londra'da başlar, sonra bu öğrenimini Edinburgh ve Göttingen üniversitele­rinde sürdürür. Mezun olduktan sonra hekimliğe başlamadan birkaç yıl daha Cambridge Üniversitesi'nde geçirir. Araştırma ilgileri ilkin fizyoloji alanındaydı. 1793'te yakın ve uzak nesneleri daha iyi görmek için kristal mercek yüzeylerine ve­rilmesi gerekli eğimler üzerinde çalışır. 1801'de astigmatizm denen görme bozuklu­ğunu açıklar. Aynı yıl, en büyük bilimsel buluşunu oluşturan, ışık dalgalarının gi­rişimi üzerindeki çalışmasını yayımlar. Bu buluş, daha sonra gelen kimi bilim adamlarını, özellikle Fransız Fresnel ve Arago ile Alman Franhofer'i geniş ölçüde et­kilemiştir. Modern enerji kavramımızı bile Young'a borçlu olduğumuz söylenebilir. Young çok yönlü bir kişiydi: Hekim, fizikçi, matematikçi olduğu kadar, müzisyen, artist ve tanınmış bir at uzmanıydı. Eski Mısır uygarlığı üzerindeki bilgisi bile başlı başına anılmaya değer bir yönüydü. Bilimden denizciliğe, hatta sigorta işlerine dek pek çok şey onun ilgi alanına giriyordu.

VOLTA, Alessandro (1745-1827) : İtalyan bilim adamı. On altı yaşına gelinceye dek Cezvit Koleji'nde eğitim görür, sonra öğrenimini özel olarak sürdürür. 1769'da elektrik olayını betimleyen bir inceleme yazısı yayımlar. 1774'tc Como Üniversite­si'nde profesör olur, bir yıl sonra indüksiyonla elektrik üretmek için icat ettiği basit elektro-statik makinesine ilişkin yazısı çıkar. Volta'ya ün sağlayan bu çalışması, 1770'te Pavia'da yni kurulan deneysel fizik kürsüsüne çağrılmasına yol açar. Volta bu görevinde emekliye ayrılıncaya dek kırk yıl kalır. Bu arada dış gezilere çıkan Volta, 1791 'de Londra Kraliyet Bilim Akademisi'ne üye seçilir. 1810'da Napoleon'dan Kontluk payesi alır. 1815'te Avusturya İmparatoru tarafından Padua Üniversitesinde Felsefe Fakültesi'ne direktör olarak atanır. Galvani'nin buluşu (elektriğin kurbağa kasını etkilemesi) Volta'nın ilgisini çeker, olayı açıklamak için araştırmalara koyulur. Sonunda olayı açıklamakla kalmaz, elektrik pilini de bulur. İlk kez sürekli elektrik akımı sağlayan bir kaynaktı bu. Öyle ki, Faraday elektroliz üzerindeki deneylerinde bu kaynaktan yararlanmıştı. Volta'nın bu alandaki çalış­malarının önemi elektrik potansiyel birimine adı verilerek unutulmaz kılınmıştır.

VESALIUS, Andreas (1514-1564) : Belçikalı bilim adamı. Daha çocukluk yıllarında kuş, fare ve diğer hayvanların diseksiyonundan büyük zevk alırdı. Üniversite öğre­nimine Louvain'de başladı. Paris Üniversitesi Tıp Fakültesi'ne devam etti. Tıp öğre­nimini daha sonra anatomi ve ameliyat profesörü olarak atandığı Padua Üniversite­si'nde tamamladı. Vesalius'a gelinceye dek tıp öğrenimi Galen'in öğretilerine daya­nıyordu. Doğrudan gözlem yerine, Galen'den parçalar okuyup ezberlemenin iyi bir yöntem olmadığını anlamıştı. Ne var ki, diseksiyon için kadavra bulma büyük so­rundu. Mezarlıktan ceset çalma dışında bir çözüm yoktu. Yirmi sekiz yaşındayken, tasarı Vücudunun Yapısı Üzerine adını taşıyan yedi ciltlik kitabını, İmparator V. Charles'a sığınarak yayımlama yoluna gider. Vesalius uğrayacağı saldırıyı tahmin etmişti. Alışılmış tıp öğrenimini ve hekimliği eleştirmek, Galen'in otoritesine başkal­dırmak kolayca göze alınabilecek bir iş değildi. Nitekim uğradığı saldırılara dayanamaması erken ölümüne yol açmıştır. Vesalius'un önemi tıpta ilk kez doğrudan göz­leme ve anatomi öğreniminde diseksiyona gitmesi ve bunda ısrar etmesidir.

TORRICELLI, Evangelista (1608-1647) : İtalyan bilim adamı, barometrenin bulucu­su. Cezvit kolejindeki parlak başarısı nedeniyle on altı yaşında Roma'ya matematik ve bilim öğrenimi için gönderilir. 1641'de Galileo'nun yanına giden Torricelli, gözleri artık görmeyen bu yaşlı bilim adamının asistanlığını üstlenir. O sırada Galileo'yu meşgul eden bir sorun vardır: Emme-tulumbaları suyu neden 32 kademden (yakla­şık 10 metre) daha yukarı çekememektedir? Aristoteles, "Doğa boşluktan kaçınır" demişti. Bu doğru idiyse, su neden belli bir yükseklikten sonraki boşluğu doldurmuyordu? Galileo'nun isteği üzerine Torricelli sorunu incelemeye koyulur. Bu ara­da Florentine Akademisi'ne matematik profesörü olan Torricelli çok geçmeden, şim­di fizik ders kitaplarına geçen klasik denemesiyle sorunu çözdüğünü kanıtlar. Torricelli'nin getirdiği açıklama basitti: Hava, deniz gibi içindeki nesneler üzerinde bir basınç etkisi gösterir. Ancak bu basıncın bir ölçüsü vardır. Tulumba ile kuyudan çekilen su, havası boşaltılmış boruda ancak 32 kademe yükseliyor, daha çıkamıyorsa, bunun nedeni kuyudaki su yüzeyi üzerindeki hava basıncının ancak buna elvermesidir. Torricelli bu açıklamasını su yerine cıva kullandığı ünlü denemesiyle temellendirir. O, bu çalışmasıyla barometreyi icat etmekle kalmaz, başka deneylere de girişir: Işığın havadan olduğu kadar boşluktan da geçtiğini kolayca saptar. Ses ve manyetik çekim konularıyla da ilgilenir. Aynca, matematik ve hidrostatik alanla­rında da bazı katkıları olmuştur.