MolekülerYapı

CH3O molekülü, kendi başına asit veya baz olarak sınıflandırılamaz. Çünkü bu molekül, yapısında hidrojen atomu (H) bulundurmadığı için Arrhenius tanımına göre ne asit ne de baz olarak kabul edilir. Bir maddenin asit veya baz olarak tanımlanabilmesi için, su ile reaksiyona girdiğinde H+ (asit) veya OH- (baz) iyonu oluşturması gerekir.

Sabunun misel yapısı, sabun moleküllerinin suda çözünmesiyle oluşur. Misel oluşum süreci: 1. Suda Dağılma: Sabun molekülleri suda çözündüğünde, miseller meydana gelir. 2. Yönelim: Hidrofobik kuyruklar yağ veya kir moleküllerine nüfuz ederken, hidrofilik kafalar su molekülleriyle etkileşime girerek yapının yüzeyinde yer alır. 3. Kapsülleme: Misel, 50-150 sabun molekülünün hidrokarbon kısmı bir araya gelerek küresel hale gelir ve kirli parçacıkları içine alır. Bu yapı, sabunun kiri temizlemesini sağlar; miselin dış kısmı suda çözünür, iç kısmı ise yağı çözer ve kiri temizler.

C2H6 (etan) molekülünde 8 atom bulunur: 2 karbon (C) ve 6 hidrojen (H).

Sıvı ve gazların potansiyel enerjilerinin katılara göre daha az olmasının nedeni, moleküler yapı ve etkileşimlerindeki farklılıklardır. Sıvılar: Molekülleri arasında daha az düzenli bir yapı ve daha fazla hareket özgürlüğü bulunur. Moleküller arasındaki etkileşimler, katılara göre daha zayıftır. Gazlar: Molekülleri birbirinden bağımsız hareket eder ve aralarında büyük boşluklar bulunur. Moleküller arasındaki etkileşimler çok azdır. Bu özellikler, sıvı ve gazların potansiyel enerji seviyelerini düşürür.

Molekül yapılı, yapısı içerisinde kendisinden başka madde bulundurmayan maddeler için kullanılan bir ifadedir. Molekül yapılı elementlere örnek olarak şunlar verilebilir: hidrojen; azot; kükürt; fosfor; karbon; oksijen; iyot. Bir elementi oluşturan atomların birbirlerine olan mesafeleri, elementin göstereceği hale göre değişebilmektedir.

Sıvıların yoğunluğunun katılardan daha az olmasının nedeni, sıvılardaki tanecikler arasındaki boşluğun katılara göre daha fazla olmasıdır. Ayrıca, sıvılar soğudukça taneciklerin hareketi yavaşlar, birbirine yaklaşır, hacmi azalır ve yoğunluğu artar.

C2H5, etil (etil radikali) olarak adlandırılır ve etan (C2H6) molekülünden bir hidrojenin koparılmasıyla oluşur. Etilin yapısı, C2H5 formülüyle temsil edilir ve bu formül, iki karbon (C) ve beş hidrojen (H) atomunu gösterir. Etil, hidrokarbon zincirine bir bağ daha yaparak katılabilir.

N2 (azot gazı) molekülü polar değildir. Bunun nedeni, azot atomlarının elektronegatiflik değerlerinin eşit olması ve bağ elektronlarını eşit kuvvetle çekmeleridir.

Molekül modellerken dikkat edilmesi gerekenler şunlardır: Kimyasal Bağlar: Atomlar arasındaki bağların kuvvetleri ve dinamikleri analiz edilmelidir. Moleküler Geometri: Atomların molekül içindeki uzaydaki düzeni, bağ açıları, bağ uzunlukları ve molekülün üç boyutlu şekli dikkate alınmalıdır. Potansiyel Enerji Yüzeyi (PES): Moleküler sistemin toplam enerjisinin, atomların farklı geometrik konumlarına bağlı olarak nasıl değiştiği incelenmelidir. Kuvvet Alanları: Moleküller arasındaki etkileşimleri hesaplamak için kullanılan matematiksel modeller, yani kuvvet alanları, dikkate alınmalıdır. Ayrıca, molekül modellemesinde bilgisayar destekli yöntemler (CAMD gibi) kullanılarak süreçler hızlandırılabilir ve maliyetler düşürülebilir.

Fosfor elementi, P4 olarak yazılır çünkü en yaygın allotropu, dört fosfor atomunun her birini diğer üçüne bağlayan tek bir resmi bağa sahip olan tetrahedral P4 moleküllerinden oluşur. Fosfor, doğada beyaz fosfor, kırmızı fosfor ve siyah fosfor gibi farklı formlarda bulunur. Fosfor elementinin P olarak yazılmasının nedeni ise atom numarası 15 olması ve bu elementin sembolü olarak "P" harfinin kullanılmasıdır.

7. sınıf düzeyinde bazı bileşikler: Molekül yapılı bileşikler: H₂O (su); CO₂ (karbondioksit); NH₃ (amonyak); SO₂ (kükürt dioksit); C₆H₁₂O₆ (glikoz, basit şeker). Molekül yapılı olmayan (iyonik yapılı) bileşikler: NaCl (sofra tuzu); CaO. Bileşikler, iki veya daha fazla farklı elementin bir araya gelerek oluşturduğu yeni ve saf maddelerdir.

CO2 (karbondioksit) molekülü, merkez atom olan karbonun (C) değerlik elektron sayısı kadar oksijenle bağ yapması ve molekülün lineer (doğrusal) bir yapıya sahip olması nedeniyle apolardır. Merkez atomun bağ sayısı: Karbon, 4 bağ yaparken, oksijen her biri 2 bağ olmak üzere toplamda 4 bağ yapar. Molekülün yapısı: İki oksijen atomu, karbonun iki tarafında 180 derecelik bir açıyla yer alır ve her bir C=O bağı zıt yönlere eşit ve zıt polariteye sahip dipol momentleri oluşturur. Bu dipol momentleri birbirini tamamen dengelediği için, molekülün genelinde net bir dipol momenti oluşmaz ve CO2 molekülü apolar kabul edilir.

Karbondioksit (CO2) molekülünün çizimi için aşağıdaki kaynaklar kullanılabilir: iStock sitesinde, CO2 molekülünün vektör illüstrasyonu bulunmaktadır. Greelane sitesinde, molekülün 3D modellemelerinin bilgisayar yazılımları veya fiziksel molekül kitleri kullanılarak yapılabildiği belirtilmektedir. Molekul.gen.tr sitesinde, modelleme yazılımları ve fiziksel modelleme kitleri hakkında bilgi verilmektedir. Karbondioksit molekülünün yapısı, merkezi karbon atomunun iki oksijen atomuyla kovalent çift bağlarla bağlanması ve doğrusal (lineer) bir yapıya sahip olması ile karakterize edilir.

CH4 (metan) molekülünde sp3 hibritleşmesi vardır. Bu hibritleşme, karbon atomunun bir s ve üç p orbitalinin hibritleşerek aynı enerjiye sahip dört özdeş sp3 hibrit orbitali oluşturmasıyla gerçekleşir.

PH3 molekülü polardır. Bunun nedeni, merkez atom olan fosforun (P) son katmanında 5 elektron bulunması ve 8'e tamamlamak amacıyla 3 hidrojen (H) gelmesi, geriye bağ yapmayan 2 elektron kalmasıdır. Bir molekülde elektron yoğunluğu dengeli bir şekilde dağılmamış ise molekül polar karakterli olur.

Metanol, moleküller arası hidrojen bağları nedeniyle etanolden daha yüksek bir kaynama noktasına sahiptir. Metanolün kaynama noktası 64,7 °C, etanolün kaynama noktası ise 78,3 °C'dir. Metanolün moleküller arası hidrojen bağları, aynı oksijen ve karbon sayısına sahip bileşiklere göre daha güçlüdür. Etanol ise su ile azeotrop oluşturmaz ve su-etanol karışımları damıtılarak ayrıştırılabilir.

NaCl (sodyum klorür) polardır. Bunun nedeni, farklı tür atomların (Na ve Cl) bir araya gelmesiyle oluşan bir bileşik olmasıdır. Polarlık, bir molekülde elementlerin Lewis yapısında her birinin karşılık bulmaması durumudur.

Moleküler yapılı bileşikler, moleküllerden oluşan ve belirli bir kimyasal formüle sahip olan bileşiklerdir. Bazı moleküler yapılı bileşik örnekleri: Su (H₂O): İki hidrojen ve bir oksijen atomunun birleşmesiyle oluşur. Karbondioksit (CO₂): Bir karbon ve iki oksijen atomunun birleşmesiyle oluşur. Metan (CH₄): Bir karbon ve dört hidrojen atomunun birleşmesiyle oluşur. Amonyak (NH₃): Bir azot ve üç hidrojen atomunun birleşmesiyle oluşur. Etil alkol (C₂H₅OH): İki karbon, altı hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşur.

Moleküler yapı, kuvvetli bağlarla bağlanmış atomların, birbirleriyle zayıf bağlanarak bir arada bulunduğu yapıdır. Kristal yapılar, kendi içerisinde şu türlere ayrılır: İyonik kristaller: Pozitif ve negatif iyonların elektrostatik çekim kuvvetiyle bir arada tutulduğu katılardır. Moleküler kristaller: Moleküllerin zayıf etkileşimler ile bir arada bulunduğu katılardır. Kovalent kristaller: Atomların güçlü kovalent bağlarla bağlandığı katılardır. Metalik kristaller: Metal atomlarının elektron denizi içerisinde pozitif iyonların bulunduğu yapılardır. Amorf katılar, taneciklerinin belirli bir düzen göstermediği katılardır.

Bir elementin atomik veya moleküler yapıda olduğunu anlamak için şu yöntemler kullanılabilir: Sembolün altında sayı olup olmaması: Elementin sembolünün sağ altında sayı varsa, bu element moleküler yapıdadır; sayı yoksa atomik yapıdadır. Atomların bağlı olup olmaması: Eğer elementin atomları tek başına bulunuyorsa atomik, birbirine bağlıysa moleküler yapıdadır. Elementin türü: Metaller genellikle atomik, ametaller ise çoğu zaman moleküler yapıda bulunur. Periyodik tablo: Elementin periyodik tablodaki yapısı, atomik veya moleküler olup olmadığını gösterebilir. Atomik elementler, aynı cins atomlardan oluşur ve tek başlarına bulunurlar (örneğin, He, Ne, Ar).