Doç. Dr Bahadır KESKİN @YTÜ 2026
Konu: Genel Kimya – Moleküler Yapı ve Bağlanma Kuramları İçerik: Lewis Yapıları, Formal Yük, Rezonans, VSEPR Geometrisi, Hibritleşme ve Oktet İstisnaları.
1. VSEPR Teorisi ve 3D Moleküler Geometri
VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion), merkez atom etrafındaki
elektron gruplarının birbirini en uzak mesafeye itmesi prensibine dayanır.
Kritik Not: “Elektron Grubu” terimi hem bağları
(tekli, çift veya üçlü bağlar 1 grup sayılır) hem de ortaklanmamış elektron
çiftlerini kapsar.
VSEPR Molekül Geometrileri Tablosu
| Sterik Sayı | Elektron Geometrisi AXn | Bağ Yapan / Boş Çift |
Molekül Geometrisi AXnEm |
Bağ Açısı | Örnekler |
| 2 | AX2 Doğrusal | 2 / 0 | AX2 Doğrusal | 180° | CO₂, BeCl₂, HCN, C₂H₂ |
| 3 | AX3 Üçgen Düzlem | 3 / 0 | AX3 Üçgen Düzlem | 120° | BF₃, SO₃, NO₃⁻ |
| 3 | AX3 Üçgen Düzlem | 2 / 1 | AX2E Kırık Doğru | < 120° | SO₂, O₃, NO₂⁻ |
| 4 | AX4 Dörtyüzlü | 4 / 0 | AX4 Düzgün Dörtyüzlü | 109.5° | CH₄, CCl₄, SO₄²⁻ |
| 4 | AX4 Dörtyüzlü | 3 / 1 | AX3E Üçgen Piramit | ~107° | NH₃, PCl₃, H₃O⁺ |
| 4 | AX4 Dörtyüzlü | 2 / 2 | AX2E2 Kırık Doğru (Açısal) | 104.5° | H₂O, OF₂, SCl₂ |
| 5 | AX5 Üçgen Çift Piramit | 5 / 0 | AX5 Üçgen Çift Piramit | 90° / 120° | PCl₅, AsF₅ |
| 5 | AX5 Üçgen Çift Piramit | 4 / 1 | AX4E1Tahterevalli (Seesaw) | < 90° / < 120° | SF₄, IF₄⁺ |
| 5 | AX5 Üçgen Çift Piramit | 3 / 2 | AX3E2T-Şekli | < 90° | ClF₃, BrF₃ |
| 5 | AX5 Üçgen Çift Piramit | 2 / 3 | AX2E3 Doğrusal | 180° | XeF₂, I₃⁻ |
| 6 | AX6 Sekizyüzlü | 6 / 0 | AX6 Sekizyüzlü | 90° | SF₆, PCl₆⁻ |
| 6 | AX6 Sekizyüzlü | 5 / 1 | AX5E1 Kare Piramit | < 90° | BrF₅, IF₅ |
| 6 | AX6 Sekizyüzlü | 4 / 2 | AX4E2 Kare Düzlem | 90° | XeF₄, ICl₄⁻ |
Cevap: VSEPR (Değerlik Kabuğu Elektron Çifti İtme Teorisi), merkez atomun etrafındaki elektron gruplarının (bağ yapan veya ortaklanmamış) birbirini en uzak mesafeye iterek molekülün 3D geometrisini belirlediğini savunan teoridir. Temel prensibi, elektron çiftleri arasındaki itme kuvvetini minimize ederek en düşük enerjili yapıyı bulmaktır.
Cevap: Elektron grubu; merkez atomun yaptığı bağlar ile ortaklanmamış elektron çiftlerini ifade eder. Sterik Sayı ise bu grupların toplamıdır ve atomun hibritleşme türü ile temel geometrisini belirleyen ana değişkendir.
2. Hibritleşme Teorisi (Orbital Karışımı)
Hibritleşme, atomun bağ yapmadan hemen önce atomik orbitallerini (s, p, d) karıştırarak yeni ve eş enerjili orbitaller oluşturmasıdır.
Cevap: Hibritleşme, atomun bağ yapmadan hemen önce farklı enerji seviyelerindeki atomik orbitallerini (s, p, d) karıştırarak, özdeş şekil ve enerjiye sahip yeni “hibrit orbitalleri” oluşturmasıdır. Sterik sayıya (elektron grubu sayısı) göre hibritleşme türleri ve özellikleri şunlardır:
- sp Hibritleşmesi: 1 tane s ve 1 tane p orbitali karışır. 2 elektron grubu olan atomlarda görülür. Doğrusal yapı oluşturur.
- Örnek: C₂H₂, BeCl₂, CO₂
- Bağ Açısı: 180°
- sp² Hibritleşmesi: 1 tane s ve 2 tane p orbitali karışır. 3 elektron grubu olan atomlarda görülür. Üçgen düzlem yapı oluşturur.
- Örnek: C₂H₄, BF₃, SO₃
- Bağ Açısı: 120°
- sp³ Hibritleşmesi: 1 tane s ve 3 tane p orbitali karışır. 4 elektron grubu olan atomlarda görülür. Dörtyüzlü (Tetrahedral) yapı oluşturur.
- Örnek: CH₄, NH₃, H₂O
- Bağ Açısı: ≈ 109.5°
- sp³d Hibritleşmesi: 5 elektron grubu olan atomlarda görülür. Merkez atom 3. periyot veya daha aşağısındaysa (boş d-orbitalleri varsa) gerçekleşir. Üçgen çift piramit yapı oluşturur.
- Örnek: PCl₅, SF₄
- Bağ Açısı: 90° ve 120°
- sp³d² Hibritleşmesi: 6 elektron grubu olan atomlarda görülür. Sekizyüzlü (Oktahedral) yapı oluşturur.
- Örnek: SF₆, [PCl₆]⁻
- Bağ Açısı: 90°
Cevap: Hibritleşme, atomik orbitallerin (s, p, d) karışarak bağ yapmaya uygun yeni ve eş enerjili orbitaller oluşturmasıdır. Sterik sayıya göre hibritleşme türleri:
- Sterik Sayı 2: sp hibritleşmesi (Örn: Be in BeCl₂)
- Sterik Sayı 3: sp² hibritleşmesi (Örn: B in BF₃)
- Sterik Sayı 4: sp³ hibritleşmesi (Örn: C in CH₄)
- Sterik Sayı 5: sp³d hibritleşmesi (Örn: P in PCl₅)
- Sterik Sayı 6: sp³d² hibritleşmesi (Örn: S in SF₆)
3. Formal Yük ve Rezonans Kararlılığı
Rezonans formları arasında en kararlı (baskın) olanı seçerken Formal Yük (FY) hesabı kullanılır:
Formül: FY = (Değerlik e⁻) – (Bağ Yapmayan e⁻) – (Bağ Sayısı)
Rezonans yapılarında en kararlı (baskın) form şu kriterlere göre seçilir:
- Formal yüklerin toplamı sıfıra (veya iyon yüküne) en yakın olan yapı.
- Negatif formal yükün, elektronegatifliği en yüksek olan atom (F > O > N > Cl > S > C) üzerinde bulunduğu yapı.
- Aynı işaretli formal yüklerin komşu atomlarda bulunmadığı yapı.
Cevap: Formül: FY = (Değerlik e⁻) – (Bağ Yapmayan e⁻) – (Bağ Sayısı)
Rezonans yapılarında en kararlı (baskın) form yukarıdaki kriterlere göre belirlenir.
Örnek Analiz: SCN⁻ (Tiyosiyanat) İyonu için;
Yapı 1: [S-C≡N]⁻ → FY(S)= -1, FY(C)= 0, FY(N)= 0
Yapı 2: [S=C=N]⁻ → FY(S)= 0, FY(C)= 0, FY(N)= -1
Karar: Azot (3.04) kükürtten (2.58) daha elektronegatiftir. Bu nedenle 2. yapı en kararlı formdur.
Cevap:
- SCN⁻ (Tiyosiyanat):
1. [S-C≡N]⁻ → FY(S)= -1, FY(N)= 0
2. [S=C=N]⁻ → FY(S)= 0, FY(N)= -1 (Daha kararlı; N, S’den daha elektronegatiftir.)
- OCN⁻ (Siyanat):
- [O-C≡N]⁻ → FY(O)= -1, FY(N)= 0 (En kararlı; O en elektronegatif atomdur.)
- [O=C=N]⁻ → FY(O)= 0, FY(N)= -1
4. Kritik İstisnalar ve Özel Durumlar
- Oktet Eksikliği: B ve Be atomları genellikle 8’den az elektronla kararlı bileşikler oluşturur. Bu bileşikler güçlü Lewis Asidi (elektron çifti alıcısı) karakterindedir.
- Genişlemiş Oktet (Hipervalans): S, P, Xe gibi elementler boş d orbitallerini kullanarak 10 veya 12 elektron taşıyabilir (3. periyot ve altı).
- Bağ Türleri:
- Her tekli bağ 1 sigma bağıdır.
- Her çift bağ 1 sigma + 1 pi bağıdır.
- Her üçlü bağ 1 sigma + 2 pi bağıdır.
Cevap:
- Eksik Oktet: Hidrojen (2 e⁻), Berilyum (4 e⁻) ve Bor (6 e⁻) gibi atomların 8’den az elektronla kararlı olması.
- Tek Elektronlu Gruplar (Radikaller): Toplam değerlik elektron sayısı tek olan moleküller (Örn: NO, NO₂).
- Genişlemiş Oktet (Hipervalans): periyot ve altındaki atomların (P, S, Xe, Cl) boş d-orbitallerini kullanarak 10, 12 veya daha fazla elektron taşıması (Örn: SF₆, PCl₅, XeF₄).
Cevap:
- Sigma (σ) Bağı: Orbitallerin uç uca örtüşmesiyle oluşur. Orbitallerin uç uca örtüşmesiyle oluşur. Her tekli bağ bir σ bağıdır. Bağ ekseni etrafında dönme serbesttir.
- Pi (π) Bağı: p-orbitallerinin yan yana örtüşmesiyle oluşur. σ bağından sonra oluşur ve daha zayıftır.
- Tekli Bağ: 1 σ
- Çift Bağ: 1 σ + 1 π
- Üçlü Bağ: 1 σ + 2 π
5. Temel Terimler Sözlüğü
- Elektron Delokalizasyonu: π elektronlarının belirli bir bağa hapsolmayıp yapıya yayılması (Rezonans).
- İzoelektronik: Aynı Lewis yapısına ve toplam elektron dizilimine sahip farklı türler (Örn: N₂ ve CO).
- Sterik Sayı: Merkez atom etrafındaki toplam (Bağ Sayısı + Ortaklanmamış Çift Sayısı).
Leave a Reply