Alm. Chemische Bindungen (f), Fr. Combinations chimiques, İng. Chemial Bonds. Atomları bir arada tutan elektriksel çekim kuvvetleri. Bâzı bağlar atomları molekül ve kristallerde bir arada tutar, bunlara molekül içi bağlar denir. Diğer tür bağlar molekülleri ve bileşikleri bir arada tutar ki, bunlara da moleküller arası bağlar denir.

Maddenin teşekkülünde ortaya çıkan muhtelif bağ tipi, maddenin fizikokimyevî özelliklerini tâyin eder. Kaynama noktası, yoğunluk, sertlik ve kimyevî aktiflik gibi özellikler atomlar arası bağların türüne bağlıdır. Meselâ oksijen ve hidrojen gibi maddeler, moleküller arası bağların zayıf olmasından dolayı gaz hâline kolay geçerler. Buna mukâbil metal atomları arasındaki çekim kuvvetleri güçlü olduğundan bunların kaynama noktaları oldukça yüksektir.

Birbirine yaklaşan atomların çekirdekleri ve elektronları karşılıklı etkileşime girer ve bunun sonucunda atomlar, toplam enerjileri en düşük olacak biçimde uzayda yerleşirler. Bir atom grubunun toplam enerjisi, grubu oluşturan tek tek atomların enerjilerinin toplamından daha düşük olduğunda bu atomlar kimyevî olarak bağlanır, aradaki bu enerji farkına bağlanma enerjisi denir.

Molekül içi bağlar: Soy gazlar, kimyevî olarak kararlı elementlerdir. Bunların kararlı olmaları Helyum hâriç, diğer soy gazların son elektron tabakasında sekizer elektronları vardır. Soy gazların dışında kalan bütün elementlerin atomları elektron düzenlerini soy gazlarınkine benzetmek ister. Meselâ oksijen atomunun son kabuğundaki elektronların sayısı (değerlik elektronları sayısı) 6’dır. Oksijen en yakın soygaz olan neona benzemek, yâni son kabuktaki elektronların sayısını sekize (oktet’e) tamamlamak için iki elektron almak ister. Bunun sonucunda oksijen atomu bileşik yaparken iki elektron almak sûretiyle (-2) değerlikli hâle gelir. Bileşik veya moleküllerin teşekkülünde elektron alışverişi olduğu gibi ortaklaşa kullanım da söz konusudur. Bu sûretle molekül içi bağlar iyonik, kovalent ve metalik olmak üzere üç şekilde teşekkül eder.

İyonik bağ: En basit bağ tipi, iyon (elektrovalans) bağıdır. Bu tür bağlar kuvvetli elektropozitif karakter taşıyan metallerle, kuvvetli elektronegatif karakter taşıyan ametaller arasında meydana gelir. Bağ teşekkül ederken nötr hâldeki metal atomundan bir veya daha fazla elektron nötr hâldeki ametal atomuna transfer olur. Böylece pozitif ve negatif yüklü iyonlar meydana gelir. Bu zıt yüklü iyonların arasındaki elektrostatik çekim kuvveti atomları bir arada tutar. İyon bağı ile meydana gelen bileşiklere iyonik bileşikler denir. Tipik bir iyonik bileşik, sofra tuzu bileşiği olan NaCl bileşiğidir. Kararlı neon atomundan bir fazla elektronu bulunan sodyum atomu, bu fazla elektronunu, kararlı argon atomuna benzeyebilmesi için bir elektrona ihtiyacı bulunan klor atomuna verir. Böylece meydana gelen pozitif ve negatif yüklü iyonlar (Na+ ve Cl-) elektrostatik kuvvetlerle bir arada tutulur.

Kükürt atomunun argonun elektron düzenine ulaşması için iki elektrona ihtiyâcı vardır. İki tâne sodyum atomundan birer elektron veya iki değerlik elektronu bulunan kalsiyum gibi bir atomdan iki elektron alarak eksik elektronlarını tamamlar. Böylece sodyum sülfür (Na2S) veya kalsiyum sülfür (CaS) gibi bileşikler meydana gelir.

Bir iyonun yükü atomun yüzeyinde her tarafa dağılmış vaziyettedir. Yâni zıt yüklü iyonlara olan çekim her istikâmette aynı şiddette olur. Böylece her bir pozitif iyon birçok negatif iyon ve her negatif iyon birçok pozitif iyon tarafından çekilir. Bunun sonucunda birçok pozitif ve negatif iyonun düzgün bir yerleşimi ile bir kristal şebekesi meydana gelir. Bu yüzden iyonik bileşikler moleküller gibi ayrı bir grup meydana getirmezler.

Kovalent bağ: Bağların büyük çoğunluğu kovalent bağ tipindedir. Kovalent bağlarda elektron alış-verişi olmaz. Atomlar elektronları aralarında ortaklaşa kullanarark elektronlarını oktet elektron düzenine tamamlarlar.

Meselâ, klor atomunun değerlik elektronları sayısı yedidir. Klor moleküllerindeki (Cl2) bağlanma bir atomdan öbürüne elektron transferiyle oluşmamıştır. Klor molekülü iki atomun birer elektronlarını ortak kullanarak her birinin argon atomunun kararlı elektron düzenine ulaşmasıyla meydana gelir.

Elektron nokta metodu kullanarak flor molekülü (F2) şu şekilde gösterilebilir.

Görüldüğü gibi her iki atom ortaklaşa kullanılmış bir elektron çifti ile çevrilmiş olup, netîcede oktet’e ulaşmıştır. Umûmiyetle sâdece ortaklaşa kullanılan elektronlar bir çift nokta (F:F) veya düz bir çizgi (F-F) şeklinde gösterilir.

Kovalent bağlar, atomlar arasındaki elektronegativite farkının elektron koparılması ile sonuçlanacak kadar büyük olmadığı ametal atomları arasında meydana gelir. Atomlar arasındaki elektronegativite farkı sıfır ise, yâni aynı cins atomlar durumunda, meydana gelen bağ apolar kovalent bağ adını alır. (H2, Cl2, N2, moleküllerinde olduğu gibi). Atomlar arasında bir elektronegativite farkı var ise meydana gelen molekülün bir tarafı kısmî bir pozitif yüke, diğer tarafı da kısmî bir negatif yüke sâhib olur. Bu tür bağa polar Kovalent bağ denir. Meselâ HCl molekülünün Cl tarafı kısmî bir negatiflik, H tarafı kısmî bir pozitiflik gösterir. Her ne kadar elektronlar ortak kullanılmışsa da Cl daha elektronegatif olduğundan, ortak kullanılan elektron çifti Cl atomuna daha yakın olur.

Oksijen atomunun neon’a benzemesi için iki elektrona ihtiyâcı vardır. İki oksijen atomu iki eşlenmemiş elektron çiftini ortak kullanarak iki kovalent bağ yaparak O2 molekülünü meydana getirir. Oksijen molekülünün bir çift bağı vardır (0: :0 veya 0=0) şeklinde gösterilir. Azot atomu, periyodik tabloda 5A grubunda olup neon’a benzemesi için üç elektron ihtiyacı duyar. Böylece N2 molekülü meydana gelirken iki azot atomu ortaklanmamış üçer elektronlarını ortak kullanarak neon’un elektron düzenine ulaşırlar. Azot molekülü üç bağ ihtivâ eder. (N N veya º N) şeklinde gösterilir.

Karbon atomunun eşlenmemiş değerlik elektronu sayısı dörttür. Asetilen molekülünde (C2 H2) her karbon atomu ile bir hidrojen atomu arasında birer kovalent bağ ve karbon atomları arasında da üç tâne bağ teşekkül eder. Asetilen H-C º C-H formülüyle gösterilir.

Bâzı kovalent bağ tiplerinde ortaklaşa kullanılan elektronlar atomlardan biri tarafından tedârik edilmiştir. Bu tür kovalent bağlara Koordinatif kovalent bağ denir.

Bu bağlar kompleks iyon veya bileşiklerin teşekkül ettiği bileşiklerde ehemmiyet kazanır. Bu tür komplekslerde elektron çiftini veren atom ligand olarak adlandırılır.

Metalik bağ: Metalik bağ en güçlü bağ tipidir. Bu bağ son yörüngesinde elektron fazlalığı bulunan metallerde teşekkül eder. Değerlik elektronları metalik halde iken serbest haldedirler. Böylece serbest elektronlar belirli bir atom tarafından çekilmezler, bir atomdan öbürünün etrâfına geçebilirler. Bundan dolayı bir metal kristali, elektron denizinde yüzen pozitif metal iyonları olarak düşünülür.

Elektronların bu serbestliği metallerin elektriği iyi iletmelerini sağlar.

Moleküller arası bağlar: Karbondioksit molekülü (CO2) su molekülünden (H2O) daha ağır olduğu halde, buhar hâline, suya nazaran oldukça kolay gelir. Bunun sebebi CO2 ile H2O müleküllerini bir arada tutan bağların farklı olmasındandır. Molekülleri bir arada tutan bağ türleri, hidrojen bağı dipol- dipol bağı ve Van der Waals bağıdır.

Hidrojen bağı: Hidrojen bağı, hidrojen ile oldukça elektronegatif olan flor, oksijen ve azot gibi atomlar arasında meydana gelir. Bağın polar olması sonucu molekülün hidrojen tarafı pozitif yüklü olur ve elektronegatif atom tarafından çekilir. Hidrojen bağının rastlandığı su molekülleri

arasındaki bağlar en iyi bilinen misaldir. Molekülün pozitif kutbu olan hidrojen tarafı diğer bir molekülün negatif kutbu olan oksijen tarafı ile âdetâ bağlanır. Böylece birkaç su molekülü birbirine bağlanmış olur. Bu da suyun benzer moleküllere göre kaynama noktasının oldukça yüksek olmasına sebeb olur.

Dipol-dipol bağı: Polar molekülleri bir arada tutan çekim kuvvetidir. Polar kovalent bağ ihtivâ eden her molekül polar olmayabilir. Meselâ CO2 molekülünde polar kovalent bağlar vardır. Fakat molekülün geometrik yapısı doğrusal (0=C=0) olduğundan her iki uçtaki yükler aynı olup birleşik apolardır. Buna karşılık SO2 molekülü geometrik biçim bakımından su molekülüne benzer. Yâni açısal bir biçime sâhiptir. Böylece SO2 molekülünün

S tarafı pozitif, oksijen tarafları negatif yüklü olur ve SO2 moleküllerinin zıt elektrik yüklü kutupları birbirini çeker.

Van der Waals bağı: Apolar molekülleri bir arada tutmada ortaya çıkan kuvvettir. Van der Waals kuvvetlerinin en önemlisi London kuvvetleridir. London kuvvetleri bir atomun çekirdeğinin diğer bir atomun elektronlarına uyguladığı çekim kuvvetidir. Hesaplamalara göre bu çekim kuvvetinin atomların elektronlarının birbirini itme kuvvetinden büyük olduğunu göstermiştir. Bu kuvvetler sâyesinde N2, O2 gibi apolar moleküllü maddeler sıvılaştırılabilmektedir.