Kimyasal Bağlar ve Çeşitleri

Kimyasal bağ, çekirdekteki atomları bir arada tutan kuvvettir. İki ya da daha fazla atom arasında  elektron alışverişi veya ortak kullanımı ile kimyasal bağlar oluşmaktadır. Atomlar tek başına bulundukları zamankinden daha düşük enerjili duruma ( daha kararlı ) erişmek için bir araya gelirler ve kimyasal bağlar  sayesinde atomlar birarada, düzenli olarak belli bir geometri oluştururlar. Bu geometriyi oluştururken amaç elektron dizilişlerini soygazlara benzetmeye çalışmaktır. Birçok  fiziksel özellik elektriksel bağların cinsine bağlıdır ve bu kimyasal bağlar ile farklı maddeler meydana gelmektedir. Kimyasal bağın kuvvetli olması sertliğini ve erime noktasını yükseltir.

Atomlar Neden Soygazlara Benzemek İsterler?
Soygazlar kararlı bir yapıya sahiptir ve elektron alıp verme eğilimleri yoktur. Yani  denge halindedirler ve en dış elektron kabukları  tamamen elektronlarla doludur.

Periyodik cetvelin en kararlı grubu olmalarından dolayı   diğer bütün elementler soygazlara benzeyebilmek için elektron alışverişi veya ortak kullanımına girerler. Elementin, son yörüngesinde 2 elektron bulunan  He (helyum) soygazına benzemek istemesi dublete(2′ye) varmasıdır. Diğer  son yörüngelerinde  8 elektron bulunan soygazlara benzemek istemesi ise oktede (8′e) varmasıdır. Soygazların kararlı olması ve boş orbitallerinin bulunmaması normal şartlarda onlara bağ yapma özelliği vermez.

İyonik Bağ
Farklı yüklü iyonların ( +  ve  – yüklü taneciklerin) elektriksel çekim kuvvetlerinden  ortaya çıkan bağ türüdür. Metaller ile ametaller arasında gerçekleşir ve metallerin elektron vermesi, ametallerin  ise elektron almasıyla oluşur.

İyonik bağı yapan atomlardan elektron veren (+) yüklü, elektron alan (–) yüklü iyon olur ve zıt  çekim kuvveti iyonları bir kristal içinde tutar. Bu kuvvetli çekim iyonik bağlı bileşikleri ayrıştırmayı zorlaştırır. Atomlardan biri ,elektron kaybedip pozitif yüklü iyona dönüşürken,diğer atom elektron kazanıp negatif yüklü iyonu oluşturur. Son durumda kaybedilen ve kazanılan elektron sayıları eşit olmaktadır.

Atomlardan elektron kaybı sonucu oluşan pozitif (+)  iyonlara katyon; elektron kazanarak oluşan negatif (-) iyonlara ise anyon denilmektedir.

İyonik Bağlı Bileşiklerin Özellikleri Nelerdir?
İyonik bileşikler kristal yapıdadırlar ve oda sıcaklığında katı halde bulunurlar. Katı halleri elektriği iletmezken, sulu çözeltileri ve sıvı halleri elektirik akımını  iletir. İyonlaşma enerjisi düşük elementler ile elektron ilgisi yüksek elementler arasında en kararlı bileşikler oluşur.

İyonik bağlı bileşiklere örnekler;

NaCl, MgS, BaCl2 NaOH, NH4NO2, FeO, …

Kovalent Bağ
Bazı ametal atomlarının atomları kendi aralarında kararlı yapıya ulaşmak için son yörüngedeki bazı elektronlarını ortak kullanırlar. Ortaklaşa kullanılarak oluşturulan bağa kovalent bağ  ve oluşan bileşiklere kovalent bağlı bileşikler denir. Kovalent bağların oluşması sırasında herhangi bir elektron aktarımı gerçekleşmez.

Örneğin, C, N,  S, F,Cl, Br, I, O ve H elementlerinin kendi aralarında oluşturdukları bileşikler kovalent bağlı bileşiklerdir.

Kovalent bağlı bileşikleri apolar kovalent ve polar kovalent bağ olmak üzere ikiye ayırırız.

Apolar Kovalent Bağ
Aynı cins ametal atomları arasında kovalent bağlı bileşikler oluşur. Örneğin; Cl2, H2, O2 gibi moleküller apolar kovalent bağlıdır.

Ortaklaşa kullanılan elektronlar eşit paylaşıldığından molekülün pozitif veya negatif kutbu yoktur; yani kutupsuz bir bağdır.

Polar Kovalent Bağ
Farklı cins ametal atomların yapmış oldukları kutuplu  bağlardır. Elektronlar iki atom arasında eşit olarak paylaşılmadığından kutuplaşma oluşur . Aametallerden biri ortaklaşa kullanıldığından dolayı molekülün bir ucu pozitif (+), diğer ucu negatif (-) yüklenir.

HCl, HF, CO2, NO, CO, OF2, CO2, H2O   gibi moleküller polar kovalent bağa örnek verilebilir.

İki atomun elektron çekme yetenekleri arasındaki farkın büyüklüğü arttıkça kimyasal bağ daha polar hale gelmektedir.

Metalik Bağ
Metal atomlarını katı ve sıvı halde bir arada tutan  kuvvetlerdir ve  metal atomları arasında metal bağı etkişimini oluştururlar. Metallerde değerlik(valens) elektronlar, atom çekirdekleri tarafından kuvvetli tutulmazlar. Bunun sebebi metallerin iyonlaşma enerjilerinin ve elektronegatifliklerinin oldukça düşük olmasıdır. Böylece  metal atomlarının en dış elektronları nispeten gevşek tutulmaktadır. Bu bağ metal atomlarının değerlik elektronlarını bir elektron bulutuna vermesi ile oluşan bağdır ve bu şekilde elektronlar serbestçe hareket edebilmektedirler. Bu da metallerde yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sebep olur.

İyonlaşma enerjisi azaldıkça metalik bağlar zayıflamakta ve değerlik elektronları sayısı artıkça metalik bağ kuvveti artmaktadır.

Van Der Waals Bağı
Pozitif olarak yüklenmiş  molekülün  bir kısmı ve  negatif olarak yüklenmiş ikinci molekülün  bir kısmı arasındaki kısa süreli zayıf çekim kuvvetidir. Molekülde elektronların yoğun olduğu taraf kısmen negatif, diğer taraf da kısmen pozitif yükle yüklenir. Pozitif ve negatif yüklü kısımları arasındaki kuvvetlerin etkisi ile moleküller arasında oluşan bağlara van der waals bağları denilmektedir.

Oda koşullarında gaz halindeki bazı apolar moleküller soğutulduğunda ve yüksek basınç uygulandığında molekülleri birbirine yaklaşır. ve ikincil bir bağ olan van der waals bağları oluşur. Moleküler maddelerin molekül büyüklüğü arttıkça  hem zayıf olan bu bağın kuvveti artmakta, hem de kaynama ve erime noktaları yükselmektedir.

Hidrojen Bağı
Hidrojenin elektron ilgisi büyük atomlarla oluşturduğu bileşiklerde, molekülleri bir arada tutan kuvvete hidrojen bağı denir. H atomunun kovalent olarak bağlandığı yüksek elektronegatiflikteki atom, bağ elektronlarını kendine doğru çeker ve bir hidrojen bağı oluşturur.

Biokimyasal sistemlerin yapıları  kısmen hidrojen bağı etkileşmelerinin sonucu olarak belirlenir.