ANORGANİK KİMYA

   ANORGANİK KİMYA
      Karbon dışındaki elementlerin ve bileşiklerin yapılarını, kimyasal ve fiziksel özelliklerini, tepkime verme eğilimlerini                                                                                        Son yıllarda anorganik kimya alanındaki önemli gelişmeler, anorganik kimyanın, sadece kimyanın analitik, organik ve fizikokimya gibi geleneksel alanları ile değil, aynı zamanda biyoloji, fizik ve jeoloji gibi bilim alanları ile de örtüştüğünü göstermektedir.            

1.Atomun Elektron Yapısı :
Kimyasal olaylar, maddenin atom modeline dayanılarak açıklanmaktadır. Bir elementin aynı tür atomlardan oluştuğunu öneren bu model, çeşitli aşamalarda çok sayıda bulgu ve verinin incelenmesinden sonra ortaya konulmuştur. 

Işık ve Madde : Işık Maddeyi oluşturan tanecikler hakkındaki çok önemli bilgiler, ışığın madde ile etkileşmesinin incelenmesi sonucunda edinilmiştir. Işığın yapısı hakkında, tanecik modeli, elektromanyetik dalga modeli ve foton modeli olmak üzere üç model önerilmiştir.Tanecik modeli günümüzde geçerliliğini yitirmiştir.

Elektromanyetik Dalga Modeli :  Bu modele göre ışık bir elektromanyetik dalgadır. Bunun olu şumu şu şekilde açıklanabilir: Elektrik yüklü bir cisim, çevresinde bir elektrik alanı olu şturur. Bu cisim titreşim hareketi yaparsa, elektrik alanı bir dalga haline dönü şür ve bir mayetik alan dalgası olu şturur. Elektrik alan dalgasının (E) bile şeni ile manyetik alan dalgasının (H) bile şeni birbirine birbirine dik iki düzlem içindedir içindedir.

Bir dalgayı tanımlayan özellikler genlik ve dalga boyudur. Genlik (E o veya H o), denge noktasının yayılma ekseninden sapabileceği en büyük uzaklıktır. Dalga boyu ( λ) ise, tek bir titreşimin yapılabilmesi için denge noktasının x ekseni boyunca gidebildiği uzaklıktır. Bir titreşim veya dalganın oluşabilmesi için geçen süreye periyot (T) ve bir saniyedeki titreşim sayısına sayısına da frekans frekans ( ν ) denir.                

2. Molekül Yapısı Ve Simetri:
Belirli sayıda atom, belirli geometrik düzende birleşerek molekülleri oluşturur. Atomların türü, sayısı ve düzenlenme şekli moleküllerin özelliğini belirler. Bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin incelenebilmesi için molekül yapısının bilinmesi gerekir.

Lewis Nokta Yapısı ve Rezonans: Kimyasal olaylarda atomların çekirdeğe yakın elektronlarının etkilenmediğini düşünen Lewis 1916 yılında, atom ve moleküller için bir yapı şekli önermiştir. Lewis’in nokta yapısı olarak bilinen bu gösterim biçiminde atom çekirdeği ve iç elektronlar sembollerle, değerlik elektronları ise noktalarla gösterilmektedir.
Değerlik Elektronları: Lewis nokta yapılarının yazılabilmesi için değerlik elektronlarının sayısının belirlenmesi gerekir. Kimyasal tepkimelerde atomların değişikliğe uğrayan elektronlarına değerlik elektronları denir.Değerlik elektronlarının sayısının belirlenmesinde kullanılan değişik ölçütlerden bazıları aşağıda açıklanmaktadır

     1- Birbirini izleyen iyonlaşma enerjileri giderek büyür. Bu artışlarda ani yükselme, iç kabuklardaki elektronlara geçişi gösterir. Bu nedenle ilk ani yükselmeden önceki iyonlaşma enerjilerine karşılık olan elektronlar değerlik elektronları olarak sayılır.

2- Baş kuantum sayısı en yüksek olan orbitaldeki (ns, np) elektronlar değerlik elektronlarıdır. Geçiş elementlerinde baş kuantum sayısı bir eksik olan (n-1)d orbitallerindeki elektronlarda değerlik elektronu sayılabilir.

3- Periyotlar çizelgesinde A grubu elementlerinin grup numaraları değerlik elektronlarının sayısına eşittiir.

 4.Nokta Yapısı ve Oktet Kuralı:

 Atomlar kimyasal tepkimelere girerken, elektron dizili şlerini kendilerinden sonra gelen soygazın kararlı yapısına benzetmeye çalı şır. Bunun için de ğerlik elektronları sayısını soygazınkine çıkarırlar. Helyum 1s 2, diğer soygazlar ns 2 np 6 yapısında oldu ğuna göre, molekül oluşurken hidrojen değerlik elektronlarını ikiye, diğer atomlar sekize tamamlamalıdır. Moleküllerde atomlar bağ elektronlarını ortakla ş a kullanarak elektron eksikliklerini gidermeye çalışır.

5.Bileşiklerin Nokta Yapısının Belirlenmesi:

Aykırı örneklerin bulunmasına karşın oktet kuralı birçok molekülün yapısının aydınlatılmasına katkıda bulunmaktadır. Bir molekülün nokta yapısının belirlenmesinde izlenecek yöntem SO3 molekülü örnek alınarak aşağıda açıklanmaktadır.

1.  Atomların bağıl konumları bilinmelidir. Eğer deneysel olarak atomların konumları bilinmiyorsa, elektropozitifliği en yüksek olan atom merkeze konur. SO3’de kükürt merkez atomudur.
2.   Moleküldeki değerlik elektronlarının toplam sayısı V hesaplanır. SO3’te toplam değerlik elektron sayısı V = (1x6)+(3x6) = 24’tür. 3- Moleküldeki Moleküldeki bütün atomların atomların oktet kuralına kuralına uymaları uymaları için gerekli gerekli değerlik elektronlarının sayısı hesaplanır. Molekülde h sayıda hidrojen atomu ve q sayıda hidrojenden başka atom varsa 2h+8q kadar değerlik elektronu gereklidir. SO3 molekülünde bütün atomların soygaz elektron dizilişine sahip olabilmeleri için (2x0)+(4x8) = 32 değerlik elektronu gereklidir.                     
3.  Molekülde (2h+8q)-V sayıda değerlik elektronu açığı vardır. Bu açık elektronların atomlar tarafından ortaklaşa kullanılması ile kapanır. Yani molekülde (2h+8q)-V = BE kadar bağ elektronu olmalıdır.  Moleküldeki bağ yapmayan yani ortaklanmamış elektronların sayısı OE, toplam değerlik elektronları sayısından bağ elektronları sayısı çıkarılarak hesaplanır (OE = V-BE). SO3 molekülünde bağ yapmayan elektronların sayısı OE = 24-8 = 16’dır. 
4. Bağ elektronları önce atomlar arasında birer tek bağ olacak şekilde dağılır. Sonra artan bağ elektronları yine atomlar arasına birer çift bağ olacak şekilde yerleştirilir. 
5. Bağ yapmayan elektronlar moleküldeki atomların çevresine her atomun okteti sağlanacak şekilde konur.                                                                       

6.Formal Yük: Ortak elektronların elektronların eşit olarak bölüşülmesi varsayımına varsayımına dayanarak dayanarak hesaplanan yüklere formal yük denir. Moleküldeki bir atomun formal yükünü

hesaplanmasında Formal Yük = Grup numarası-Ortaklanmamış elektron sayısı-Bağ sayısı bağıntısı kullanılır. 

7.Rezonans: SO3 molekülünün nokta yapısına göre S-O bağlarından biri çift bağlıdır. Çift bağ tek bağdan kuvvetli olduğundan S-O bağlarından biri, diğer ikisinden kısa olmalıdır. Yapılan ölçümler SO3 molekülünde S-O bağlarının eşit uzunlukta olduğunu, bağ açılarının 120° olduğunu göstermektedir.Deneysel ölçümler doğru olduğuna göre, yukarıda verilen Lewis nokta yapısı SO3 molekülünün yapısını açıklamada yetersiz kalmaktadır. Kükürtün üç oksijen atomundan herhangi biri ile çift bağ yapabileceği düşünülebilir ve üç ayrı nokta yapısı çizilebilir.Molekülün gerçek yapısı, bu üçünün bir karışımıdır.SO3 de olduğu gibi bir molekülün iki veya daha çok sayıda nokta yapısının bir karışımı olarak gösterilmesine rezonans denir.

                                           

8.Oktet Kuralından Sapmalar: Oktet kuralı aslında ikinci grup elementleri için geçerlidir. Oktet kuralından sapmalar; eksik oktet, tek elektron sayısı ve merkez atom çevresinde sekiz de ğerlik elektronundan daha fazla elektron bulunması olmak üzere üç sınıfa ayrılır.

Eksik Oktet:  Bazı durumlarda, durumlarda, kararlı kararlı bir molekülün molekülün merkez atomunu atomunu çevreleyen çevreleyen elektronların sayısı sekizden azdır. Örneğin berilyum’u (Be) ele alalım. Berilyum un 2s orbitalinde iki de ğerlik elektronu vardır. Gaz fazında berilyum hidrür (BeH 2) moleküler halde bulunur.Tek Elektronlu Moleküller Bazı Moleküller tek sayıda elektron içerir. Azot monoksit ve azot dioksit bunlara örnek verilebilir.

Genişlemiş Oktet: İkinci periyot elementlerinin atomları, merkez atomu çevresinde sekizden fazla değerlik elektronu bulunduramazlar. Üçüncü periyot periyot elementleri elementleri 3s ve 3p orbitaline orbitaline ek olarak, olarak, bağlanmada kullanabileceği 3d orbitallerine de sahiptirler. Bu orbitaller bir atomun genişlemiş oktet oluşturmasına neden olur. Kükürt hegzaflorür genişlemiş oktet içeren bir bileşiktir ve çok kararlıdır. Kükürdün elektron dağılımı [Ne]3s23p4dir. SF6 molekülünde, kükürdün 6 değerlik elektronunun her biri flor atomuyla kovalent bağ oluşturur. Dolayısıyla merkez kükürt atomu çevresinde 12 
elektron vardır, yani okteti aşmıştır.

9.VSEPR Kuramı: VSEPR, değerlik kabuğu elektron çiftleri itmesi kelimelerinin Đngilizce karşılıklarının baş harflerinden türetilmiştir (Valence Shell Electron Pair Repulsion). 1940 yılında, sadece tekli bağ içeren ABn genel formülündeki bileşiklerin geometrisinin bağ elektronlarının birbirini en az itecek şekilde oluştuğu belirlenmiştir. Buna göre merkez atomunun çevresinde iki tane tek bağ olduğunda molekül doğrusal, üç bağda düzlem üçgen, dört bağda düzgün dörtyüzlü, beş bağda üçgen çiftpiramit, altı bağda düzgün sekizyüzlü, yedi bağda beşgen çiftpiramit olmalıdır. Bu geometrilere ideal geometriler denir. Merkez atomunun çevresinde ortaklanmamış elektron çiftlerinin bulunması halinde ideal geometriden sapmalar olur.

VSEPR modelinin kullanımı iki genel kurala dayanır; 
1- Sadece elektron çifti itmeleri göz önüne alındığında, ikili ve üçlü ba ğlar tek ba ğmı ş gibi düşünülebilir. Fakat iki atom arasındaki ikili yada üçlü ba ğ olduğunda elektron yoğunluğunun daha çok yer işgal etti ğini bilmeliyiz. 
2- Eğer bir molekülün iki yada daha çok rezonans yapısı varsa VSEPR modelini modelini bunlardan bunlardan herhangi herhangi birine uygulayabiliriz uygulayabiliriz.

Ortaklanmamı ş Elektron Çiftleri Bulunmayan Merkez Atomlu Moleküller:
Merkez atomu A olan, A ve B gibi sadece iki elementten olu şan molekülleri göz önüne alırsak, bu moleküller AB x genel formülüyle gösterilebilir. Burada x: 1,2,3,… gibi tam sayılardır. E ğer x:1 ise iki atomlu AB molekülü olu şur ve çizgisel bir geometridedir. Ortaklanmamı ş Elektron Çiftleri Bulunmayan Merkez Atomlu Moleküller Kar şılıklı itmenin itmenin bir sonucu olarak, olarak, elektron elektron çiftleri, çiftleri, birbirinden birbirinden olabildi ğince uzak durur. Merkez atomunda ortaklanmamı ş elektron çifti olmayan moleküller, be ş ba ğlayıcı çift düzeninden birine sahip olabilirler