Kimyasal bağlanma, bir molekül oluşturmak üzere iki veya daha fazla atom bir araya geldiğinde gerçekleşir. Bilimde, tüm sistemlerin en düşük enerji seviyesine ulaşmaya çalışacakları genel bir prensiptir ve kimyasal bağlanma, ancak tanımlanmamış atomlarından daha az enerjiye sahip bir molekül oluşabileceği zaman gerçekleşir. Üç ana bağ türü iyonik, kovalent ve metaliktir. Bunların hepsi atomlar arasında çeşitli şekillerde hareket eden elektronları içerir. Daha zayıf olan bir başka tip ise hidrojen bağıdır.
Atomik yapı
Atomlar, eşit miktarda negatif yüklü elektron ile çevrili pozitif yüklü protonlar içeren bir çekirdekten oluşur. Bu nedenle normalde elektriksel olarak nötrdürler. Ancak bir atom bir veya daha fazla elektronu kaybedebilir veya kazanabilir, bu da pozitif veya negatif yük verir. İnsanın elektrik yükü olduğunda iyon denir.
Kimyasal bağlanmaya karışan elektronlardır. Bu parçacıklar, çekirdekten uzak mesafelerde var olduğu düşünülebilecek kabukları şeklinde düzenlenmiştir. Genel olarak, çekirdeklerden kabukları ne kadar uzaksa, o kadar çok enerji harcarlar. Bir kabuğu işgal edebilecek elektron sayısının bir sınırı vardır. Örneğin, ilk, en içteki kabuk iki, bir sonraki kabuk ise sekiz sınırına sahiptir.
Çoğu durumda, yalnızca en dıştaki kabuktaki bağlamaya katılan elektronlardır. Bunlara genellikle değerlik elektronları denir. Genel bir kural olarak, atomlar birbirleriyle tam bir dış kabukları elde edecek şekilde birleşeceklerdir, çünkü bu yapılandırmalar genellikle daha az enerjiye sahiptir. Asil gazlar olarak bilinen bir grup element - helyum, neon, argon, kripton, ksenon ve radon - zaten tam dış kabuklara sahiptir ve bu nedenle normalde kimyasal bağlar oluşturmazlar. Diğer elementler genellikle elektronları diğer atomlarla vererek, kabul ederek veya paylaşarak asil bir gaz yapısına ulaşmaya çalışacaktır.
Kimyasal bağlar bazen Amerikalı kimyager Gilbert N. Lewis'den sonra adlandırılan Lewis yapısı denilen bir şeyle temsil edilir. Bir Lewis yapısında, değerlik elektronları, bir moleküldeki elementlerin kimyasal sembollerinin hemen dışındaki noktalarla temsil edilir. Elektronların bir atomdan diğerine nereye taşındığını ve atomlar arasında nerede paylaşıldığını açıkça gösterirler.
İyonik Bağ
Bu kimyasal bağlanma, kolayca elektronlardan vazgeçen metaller ile bunları kabul etmek isteyen metaller arasında gerçekleşir. Metal, elektronları tamamlanmamış en dış kabuğundaki metale değil, bu kabuğunu boş bırakarak alttaki kabuğun yeni en dış kabuğuna dönüşmesini sağlar. Metal olmayan, eksik kalan en dış kabuğunu doldurmak için elektronları kabul eder. Bu şekilde, her iki atom da tam dış kabuklara ulaşmıştır. Bu, metali pozitif bir yükle ve metal olmayanı negatif bir yükle bırakır, böylece birbirlerini çeken pozitif ve negatif iyonlardır.
Basit bir örnek sodyum florürdür. Sodyum üç kabuğa sahiptir, en dışta bir değerlik elektron vardır. Flor, en dışta yedi elektron bulunan iki mermiye sahiptir. Sodyum bir değerlik elektronunu florin atomuna verir, böylece sodyum şimdi iki tam kabuğa ve pozitif bir yüke sahipken, florin iki tam kabuğa ve negatif bir yüke sahiptir. Elde edilen molekül - sodyum florür - elektriksel çekim ile birbirine bağlanmış tam dış kabukları olan iki atom içerir.
Kovalent Bağlanma
Metal olmayan metaller, elektronları toplam enerji seviyelerini düşürecek şekilde paylaşarak birbirleriyle birleşirler. Bu genellikle, birleştirildiğinde hepsinin tam dış kabuklara sahip olduğu anlamına gelir. Basit bir örnek olarak, hidrojenin ilk ve tek - kabuğunda sadece bir elektron vardır, bu da onu tam bir kabuğun kısa bırakmasıdır. İki hidrojen atomu, her ikisinin de tam dış kabuğa sahip bir molekül oluşturmak için elektronlarını paylaşabilir.
Atomların birbirleriyle nasıl birleşeceklerini, sahip oldukları elektron sayısından tahmin etmek genellikle mümkündür. Örneğin, karbon altı değerine sahiptir, yani iki tam bir ilk kabuğuna ve en dıştaki dört kabuğuna sahip olduğu anlamına gelir, bu da tam dış kabuğun dörde kısa kalmasına neden olur. Oksijen sekizdedir ve dış kabuğunda altı tane vardır - iki tam dolu kabuk. Bir karbon atomu, karbonun dört elektronunu, ikisi her bir oksijen atomu ile paylaştığı karbon dioksit oluşturmak için iki oksijen atomu ile birleşebilir ve sırasıyla oksijen atomları, elektronlarının ikisini karbon atomu ile paylaşır. Bu şekilde, her üç atomun sekiz elektron içeren tam dış kabukları vardır.
Metalik bağlayıcı
Bir metal parçasında değerlik elektronları, tek tek atomlara ait olmak yerine dolaşmak için az çok serbesttir. Bu nedenle metal, hareketli, negatif yüklü elektronlarla çevrili pozitif yüklü iyonlardan oluşur. İyonlar nispeten kolayca hareket ettirilebilir, ancak elektronlara olan çekimleri nedeniyle ayrılması zordur. Bu, metallerin neden kolayca bükülmesinin kolay olduğunu ve kırılmasının zor olduğunu açıklar. Elektronların hareketliliği, metallerin neden iyi elektrik iletkenleri olduğunu da açıklar.
Hidrojen bağı
Yukarıdaki örneklerden farklı olarak, hidrojen bağı, moleküller arasında değil, moleküller arasında bağlamayı içerir. Hidrojen, flor veya oksijen gibi elektronları güçlü bir şekilde çeken bir element ile birleştiğinde, elektronlar hidrojenden çekilir. Bu, bir tarafta toplam pozitif yükü ve diğer tarafta negatif yükü olan bir molekülle sonuçlanır. Bir sıvıda, pozitif ve negatif taraflar birbirlerini çekerek moleküller arasında bağlar oluşturur.
Bu bağlar iyonik, kovalent veya metalik bağlardan çok daha zayıf olmasına rağmen, çok önemlidir. Hidrojen bağları, iki atom atomu ve bir oksijen atomu içeren bir bileşik olan suda gerçekleşir. Bu, sıvı suyu bir gaza dönüştürmek için aksi durumda olacağından daha fazla enerji gerektiği anlamına gelir. Hidrojen bağı olmadan, su çok daha düşük bir kaynama noktasına sahip olacak ve Dünya üzerinde bir sıvı olarak var olamazdı.
