3. Metalik Bağ

Metaller son yörüngelerindeki valans elektronlarını serbest bırakarak iyon haline gelirler.

Serbest kalan elektronların metal çekirdeği ile bağları çok zayıftır ve hiçbir atoma bağlı kalmadan metal çekirdekleri etrafında serbestçe dolaşırlar.

3. Metalik Bağ

Metal atomları biri birine yaklaştığında son yörüngelerindeki enerji bantları biri birinin içine girer ve serbest elektronlar bu bantlarda hareket edebilirler.

3. Metalik Bağ

Metallerin valans elektronlarını serbest bırakmaları özelliği, iyi elektrik iletimi sağlamalarına sebep olur. Bu bantlar içinde hareket eden negatif yüklü elektronlar ile pozitif yüklü çekirdek arasındaki çekim metalik bağı oluşturur

3. Metalik Bağ

Metal atomları arasındaki bağ belirli atomlar ve elektronlara bağlı olmadığı için, atomların biri birine göre hareket etmesi ile bu bağ kopmaz. Bu özellik metallerin şekillendirilebilmelerini sağlar .

1.

Elektron paylaşımı üzerine kurulur. Elektronlar tüm atomlar arasında paylaşılır.

2.

Bağ yönsüzdür.

3.

Yüksek ısı ve elektrik iletkenliklerine sahiptir.

4.

Orta seviyede düşük ergime sıcaklıklarına sahiptirler.

5.

En zayıf kuvvetli bağdır.

6.

Düşük elektronegatiflikli atomlar arasında oluşur.

 Çünkü valans e herhangi hususi bir atoma bağlı olmayıp kafes içerisinde elektriksek potansiyel farktan dolayı oluşan akım akışı nedeni ile istediği gibi hareket edebilmektedir.

 Aynı zamanda komşu elektronlara çarpmalar sonucu kafes içerisinde termal enerjilerini kolayca aktarabilmektedirler.

4. VAN DER WAALS BAĞLARI

Bu bağlar, elektron alış verişini tamamlamış moleküller veya son yörüngesindeki elektron sayısı sekiz olan inert gaz atomları arasında oluşan zayıf bağlardır ve üç şekilde olabilir: 1. Molekül Kutuplaşması 2. Ani Kutuplaşma 3. Hidrojen Köprüsü

VAN DER WAALS BAĞLARI

Kovalent bağ ile kurulmuş bir molekülde, mesela hidrojen florür molekülünde paylaşılan elektronların çoğu florür atomu etrafında olacağından, molekül içinde bir elektrik yükü dengesizliği vardır. Molekülün hidrojen tarafı pozitif , florür tarafı negatif olur ve bu iki yük farkı moleküller arası çekim kuvvetini oluşturur.

VAN DER WAALS BAĞLARI

Bütün simetrik moleküller ve inert gaz atomlarında, elektronların hareketi sonucu ani kutuplaşmalar, bunun neticesinde de çekim kuvveti meydana gelir.

HİDROJEN KÖPRÜSÜ Molekül kutuplaşmasının özel bir halidir. Su molekülünde hidrojenin çekirdeği ile oksijenin elektronu arasında bir çekim kuvveti oluşur. Suyun yüksek kaynama sıcaklığı ve yüksek buharlaşma ısısına sahip olmasının sebebi de budur.

VAN DER WAALS BAĞLARI



Metaller: Metalsel bağlar



Seramikler: Iyonsal / Kovalent bağlar



Polimerler: Kovalent ve zayıf bağlar



Yarı iletkenler: Kovalent / Iyonik bağlar

ATOMLAR ARASI MESAFE



iki iyon birbirine yaklaşınca, iki kuvvet türü oluşur.

Çekme kuvvetleri ( + ) atomları birbirine çeker İtme kuvvetleri etrafındadır. ( ) atomlar birbirlerine çok yaklaştıklarında (~nm) gelişir. İki atom arasında karşılıklı elektronik itme vardır çünkü elektronlar atomların

ATOMLAR ARASI MESAFE

ATOMLAR ARASI MESAFE

Metal atomları arasında oluşan itme ve çekme kuvvetlerinin kuvvetin dengelendiği durumdaki atomlar arasındaki uzaklığa atomlar arası mesafe denilir. Bu konumda iç enerji en azdır; yani atomlar en kararlı durumdadırlar.

Zıt işaretli iyonlar arası çekme kuvveti F ç , x uzaklığının karesi ile ters orantılıdır. Şekilde görüldüğü gibi (F 0 ç -x eğrisi) parabol biçimindedir. Çekme kuvveti uzaklık arttıkça azalır ve sonsuzda olur.

x 0 F a (x): Çekme kuvveti F t (x): Bileşke kuvvet F r (x): İtme kuvveti x,Atomlar arası uzaklık

İki atom birbirine yaklaşıp elektron bulutları üst üste binince girişim bölgelerinde elektron yoğunluğu artar ve aynı işaretli elektronlar arasında gelir.

F i F i itme kuvvetler etkin hale itme kuvvetleri x uzaklığının 10 cu kuvvet ile ters orantılıdır. Buna göre itme kuvvetleri yakın mesafede çok şiddetlidir, yaklaşır. x artınca hızla azalarak sıfıra x 0 F a (x): Çekme kuvveti F t (x): Bileşke kuvvet F r (x): İtme kuvveti x,Atomlar arası uzaklık

F ç ve F i kuvvetleri eşit olduğu veya bileşke kuvvetin sıfır olduğu uzaklığı atomlar arası uzaklık olarak tanımlanır. F x=a x 0 F a (x): Çekme kuvveti F t (x): Bileşke kuvvet F r (x): İtme kuvveti x,Atomlar arası uzaklık

     

Atomlar arası kuvvetler

İki iyon arasındaki F ç bileşke kuvveti verir. ve F i kuvvetlerinin cebrik toplamı F F= F ç + F i F bileşke kuvvetinin değişimi şekilde gözükmektedir.

Şekilde görüldüğü gibi zıt işaretli çekme ve itme kuvvetlerinin eşit olduğu konumda bileşke kuvvet 0 dır. Bu denge konumunda iki iyon yaklaştırılmak istenirse hızla büyüyen itme kuvveti şiddetle karşı koyar.

Teorik olarak iki iyonun çekirdeğini birbirine değdirmek için sonsuz kuvvet gerekir. Diğer taraftan denge konumundaki iki iyonu uzaklaştırmak için giderek artan F ç kuvveti uygulanır. Bu F ç kuvveti maksimum değerine ulaştıktan sonra azalarak sıfıra yaklaşır.

 İki atom birbirlerine yaklaştıkları zaman birbirlerine kuvvet uygularlar.

1. Çekme kuvvetleri (F a )

→Çekme kuvveti atomlar arası uzaklıkla (x) ters orantılıdır.

2. İtme kuvvetleri (F r )

→Atomlar birbirlerine çok yaklaştıklarında itme kuvvetleri etkendir. (yaklaşık olarak x uzaklığının 10. cu kuvveti ile ters orantılıdır.)    Atomların itme ve çekme kuvvetlerinin eşit ve potansiyel enerjinin minimum olduğu denge konumu atomlar arası uzaklığı belirler. Aralarında bağ bulunan belirli bir atom çifti için bu uzaklık çok özel ve kesindir. Bu uzaklığı değiştirmeye karşı çok büyük bir direnç vardır. Örneğin Fe de bu uzaklığı %1 oranında değiştirmek için 1 mm 2 ye 210 kg uygulamak gerekir.

Bu nedenle atomsal yapı hesaplarında atomların birbirine teğet sert küreler olduğu varsayılır.

  Bileşke kuvvet F a =F r SF = F a +F r → Denge noktası → @ x=x 0  x 0 denge noktası olarak ta bilinen verilen atom veya iyon çiftleri için çok özel mesafedir. O uzaklıkta değişim (gerilme veya sıkıştırma) için çok büyük kuvvet uygulamak gereklidir. Bu nedenle, atomik dizilimleri düşünüldüğünde , genellikle atomlar sert bilyeler (toplar) olarak kabul edilebilirler.

Atomlar arası Bağ Enerjileri

  Atomlar arası uzaklığı değiştirmek için bağ kuvvetleri nedeni ile enerjiye gerek vardır. Uzaklığı x den dx kadar artırmak için yapılacak iş veya gerekli enerji dW = Fdx tir.  Bu bağıntıya göre bu iş için gerekli enerji F-x eğrisi atlında kalan alana eşittir.

 Bazen, atomlar arası kuvvetler yerine potansiyel enerji ile çalışmak daha uygundur.

E

 

Fdx

atomik sistemler için

E n

 

x



Fdx E n E n

 

x

0   (

F a E a

 

E r F r

)

dx

burada E

n

, E

a

, E itme enerjileridir.

r

iki izole ve bitişik atom için net, çekme ve

E b

(bağ enerjisi) iki atomu ayırabilmek için gerekli olan bağ enerjisini ifade eder.

E b

@

x



x

0

E b



x

  0

Fdx

  Bağ enerjisinin büyüklüğü ve E-x eğrisinin şekli malzemeden malzemeye değişir ve her ikiside atomik bağa bağlıdır.

Dahası birçok malzeme özelliği atomların ilişkilerine bağlıdır. (E b , eğri şekli ve bağ türü).

 Kaynama derecesi  Sertlik  Elastisite modülü  Termal genleşme  Metallerin iletkenliği

Atomik yarıçapa etki eden faktörler

1.

2.

Sıcaklık: T artıkçca, x 0 artar.

İyonsallık: Elektropozitif bir (F e +2 ) atomu nötr bir (F e ) atomundan daha küçük yarıçapa sahiptir Benzer şekilde elektronegatif (O -2 ) atomu nötr (O) atomundan daha büyük yarıçapa sahiptir.

3.

4.

Çevreleyen atomlar: Bağı çevreleyen atomların sayısı arttıkça, elektronlar tarafından geliştirilen itme kuvvetinin neticesi olarak atomlar arası uzaklık artar.

Kovalentlik: Paylaşılan atomların sayısı arttıkça atomlar birbirlerini daha çok çekecek ve yarıçap azalacak. Örneğin tek kovalan bağlı C atomu çiftinde (C-C) kovalan olan bağ boyu veya uzaklık 0.154 nm, çift bağlılarda (C=C) 0.13 nm üç bağlılarda (C C) 0.12 nm dir.

Örnek : U = A r m + B r n [J] r: Atomlar arası mesafe, nm (*10 -9 m) A: -7.2 * 10 -20 [J (nm) 2 ] B: 9.4 * 10 -25 [J (nm) 10 ] m = 2, n = 10 -7.2 * 10 -20 9.4 * 10 -25 U = r 2 + Bağlar çok kararlıyken r 0 r 10 bulunuz? Net enerjiyi hesaplayınız?

Enerji minimumdur dU dr = 0 U = A r -m + B r -n dU dr = -m A r -m-1 – n B r -n-1

dU dr = -2 * (-7.2*10 -20 ) * r -3 – 10*(9.4*10 -25 )*r -11 = 0 14.4*10 -20 r 3 = 9.4*10 -25 r 11 → r 8 = 6.53*10 -5 r = 0.299 nm U min = -7.2*10 -20 (0.299) 2 + 9.4*10 -25 (0.299) 10 = -6.40*10 -19 [J]