9. Sınıf Kimya · Ünite 2
Moleküllerin Gizli Kutupları: Polar ve Apolar Dünyası
Kovalent bağlı moleküllerin nasıl polar veya apolar özellik gösterdiğini, elektronegatiflik, merkez atom ve dipol moment kavramları üzerinden keşfedeceğiz.
Kazanım KİM.9.2.5 · 40 dk okuma
Merhaba genç kimyager! Suyun neden harika bir çözücü olduğunu veya zeytinyağının neden suyla bir türlü karışmadığını hiç merak ettin mi? Cevap, moleküllerin gizli kutuplarında, yani polarite (kutupluluk) özelliğinde saklıdır. Hadi bu gizemi birlikte çözelim!
Elektronların Halat Çekme Yarışı: Elektronegatiflik
Kovalent bağlarda atomlar elektronlarını ortaklaşa kullanır. Ancak her atomun elektronları çekme gücü, yani 'elektronegatifliği' aynı değildir. Tıpkı bir halat çekme yarışında güçlü olanın ipi kendine doğru çekmesi gibi, elektronegatifliği yüksek olan atom da bağdaki elektronları kendine daha çok çeker. Bu durum bağın uçlarında kısmi negatif ve kısmi pozitif kutuplar oluşturur.
Merkez Atom ve Ortaklanmamış Elektronlar
Bir molekülün tamamının polar (kutuplu) veya apolar (kutupsuz) olduğuna karar vermek için sadece bağlara değil, molekülün genel şekline yani uzay-dolgu modeline bakmalıyız. Burada başrol oyuncusu 'merkez atom'dur. Merkez atom, molekülde etrafına diğer atomların bağlandığı ana atomdur.
Su molekülünde (H2O) oksijen merkez atomdur ve üzerinde bağa katılmamış iki çift elektron bulunur. Bu elektronlar hidrojenleri aşağı doğru iterek moleküle 'kırık doğru' (açısal) şeklini verir. Sonuç? Suyun oksijen tarafı negatif, hidrojen tarafı pozitif olur. Su polardır!
Simetri ve Dipol Moment
Eğer merkez atomda hiç ortaklanmamış elektron çifti yoksa ve etrafındaki tüm atomlar aynıysa, molekülde mükemmel bir denge (simetri) vardır. Elektronların çekim kuvvetleri birbirini sıfırlar. Molekül üzerindeki net çekim kuvvetinin sıfır olmasına 'dipol momentin sıfır olması' diyoruz.
Günlük hayattan bir örnek verelim: Zeytinyağı apolar bir maddedir, su ise polardır. Kimyada ünlü bir kural vardır: 'Benzer benzeri çözer.' Polar maddeler polar çözücülerde, apolar maddeler apolar çözücülerde iyi çözünür. Zeytinyağının suda çözünmemesinin ve üste çıkmasının sebebi, moleküllerinin birbiriyle uyumsuz kutup yapılarına (biri apolar, diğeri polar) sahip olmasıdır!
Özetle Sınıflandırma Ölçütlerimiz
- Merkez atomda ortaklanmamış elektron çifti VARSA molekül asimetriktir ve POLARDIR. (Örnek: H2O, NH3)
- Merkez atomda ortaklanmamış elektron çifti YOKSA ve etrafındaki atomlar AYNIYSA molekül simetriktir, dipol moment sıfırdır ve APOLARDIR. (Örnek: CH4, CO2, BH3)
- İki aynı ametal atomundan oluşan moleküller (H2, O2, N2) elektronları eşit çektikleri için her zaman APOLARDIR.
- İki farklı ametal atomundan oluşan iki atomlu moleküller (HCl, CO) elektronları farklı güçte çektikleri için her zaman POLARDIR.
Moleküllerin Gizli Kutupları: Polar ve Apolar Dünyası: Alıştırma Soruları
1. Kimyada maddelerin birbiri içinde çözünmesi 'benzer benzeri çözer' ilkesine dayanır. Suyun (H2O) polar bir molekül olduğu bilindiğine göre, aşağıdaki maddelerden hangisinin suda iyi çözünmesi beklenir?
- A) Polar yapıdaki Amonyak (NH3)
- B) Apolar yapıdaki Zeytinyağı
- C) Apolar yapıdaki Metan (CH4) gazı
- D) Apolar yapıdaki Karbondioksit (CO2)
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Polar yapıdaki Amonyak (NH3)
Su polar bir çözücü olduğu için kendisi gibi polar olan amonyağı iyi çözer. Zeytinyağı, metan ve karbondioksit apolar oldukları için suda iyi çözünmezler.
2. İki aynı ametal atomunun birleşmesiyle oluşan iki atomlu moleküller (örneğin H2 veya O2) hakkında aşağıdakilerden hangisi her zaman doğrudur?
- A) Kutuplu (polar) yapıdadırlar.
- B) Elektronları eşit güçte çektikleri için apolar yapıdadırlar.
- C) Merkez atomda ortaklanmamış elektron içerirler.
- D) Asimetrik bir uzay-dolgu modeline sahiptirler.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Elektronları eşit güçte çektikleri için apolar yapıdadırlar.
Aynı tür ametal atomları elektronları eşit güçte (aynı elektronegatiflikle) çekerler. Herhangi bir tarafa elektron yığılması olmaz, bu yüzden kutuplaşma gerçekleşmez ve molekül apolar olur.
3. Bir öğrenci çalışma yaprağındaki X molekülünü incelerken, merkez atomun üzerinde bağa katılmamış (ortaklanmamış) elektron çifti bulunduğunu fark ediyor. Buna göre öğrenci X molekülü için dipol moment ve polarite açısından nasıl bir sınıflandırma yapmalıdır?
- A) Molekül simetriktir, dipol momenti sıfırdır, apolardır.
- B) Merkez atomdaki elektron çifti molekülü asimetrik yapar, dipol momenti sıfırdan farklıdır, polardır.
- C) Ortaklanmamış elektronlar molekülün elektron yükünü sıfırlar, apolardır.
- D) Elektron çifti bağları daha güçlü yapar, molekül her zaman apolardır.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Merkez atomdaki elektron çifti molekülü asimetrik yapar, dipol momenti sıfırdan farklıdır, polardır.
Merkez atomda bulunan ortaklanmamış elektron çiftleri bağları aşağı/yanlara iterek elektron dağılımı simetrisini bozar. Net kuvvet (dipol moment) sıfırdan farklı olur ve molekül polar özellik kazanır.
4. Karbondioksit (CO2) molekülünde karbon merkez atomdur ve üzerinde ortaklanmamış elektron çifti yoktur. Karbon atomu iki oksijen atomuyla zıt yönlerde, doğrusal bir şekilde bağ yapmıştır. Bu bilgilere göre CO2 molekülü için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
- A) Dipol momenti sıfırdır ve apolar bir moleküldür.
- B) Dipol momenti sıfırdan farklıdır ve polar bir moleküldür.
- C) Merkez atomunda elektron çifti olduğu için polardır.
- D) Oksijenler karbonu farklı güçlerde çektiği için asimetriktir.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Dipol momenti sıfırdır ve apolar bir moleküldür.
Merkez atomda elektron çifti yoksa ve etrafındaki atomlar (oksijenler) aynıysa, çekim kuvvetleri zıt yönlü ve eşit büyüklükte olur. Kuvvetler birbirini dengeler, dipol moment sıfır olur ve molekül apolar yapı gösterir.
5. NH3 (Amonyak) ve BH3 (Bor trihidrür) molekülleri uzay-dolgu modellerine göre inceleniyor. Azot (N) merkez atomunun üzerinde bir çift ortaklanmamış elektron varken, Bor (B) merkez atomunun üzerinde hiç ortaklanmamış elektron yoktur. Bu iki molekülün polarite sınıflandırması sırasıyla aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
- A) İkisi de polar
- B) İkisi de apolar
- C) NH3 polar, BH3 apolar
- D) NH3 apolar, BH3 polar
Cevabı göster
Doğru cevap: C) NH3 polar, BH3 apolar
NH3 molekülünde merkez atomdaki ortaklanmamış elektron çifti simetriyi bozar ve molekülü polar yapar. BH3'te ise merkez atomda elektron çifti olmadığı ve etrafındaki atomlar aynı olduğu için molekül simetriktir ve apolardır.