Konu Anlatımı
Bu Konuda Neler Öğreneceğiz?
Bir molekülün içinde elektronlar nerede durur? Bu soruya cevap vermeden molekülün şeklini, tepkime yeteneğini ve hatta rengini açıklamak mümkün değildir. Lewis yöntemi, molekülü oluşturan atomların değerlik elektronlarını küçük noktalar ve bağ çizgileriyle göstererek bu soruyu yanıtlar. Bir bakıma molekülün fotoğrafı gibidir: nerede elektron var, nasıl paylaşılmış, hangi atom kaç bağ yapmış hepsi görünür.
Bu konuda önce nokta ile çizgi gösteriminin ne anlama geldiğini ve değerlik elektron sayısının nasıl bulunduğunu öğreneceğiz. Sonra merkez atomun nasıl seçildiğini, oktet kuralını, yalnız çift elektronları yerleştirmeyi ve hidrojenin neden istisna olduğunu inceleyeceğiz. En sonunda resmi yük hesabıyla doğru Lewis yapısını seçmeyi ve çizimden molekülün geometrisini okumayı öğreneceğiz.
Ön Bilgi: Değerlik Elektronu ve Çizim Dili
Bir atomun elektron sayısının tamamına değerlik elektronu denmez. Lewis yöntemi yalnızca değerlik elektronlarıyla çalışır ve bunlar genellikle en dış katmandaki elektronlardır. Ana grup elementlerinde değerlik elektronu sayısı, grup numarasının ilk hanesiyle bulunur; kromojen geçiş elementlerinde ise atomun toplam elektron sayısından iç elektron çekirdek sayısı çıkarılarak elde edilir.
Çizimde bir nokta tek bir elektronu, bir çizgi ise iki elektronu temsil eder. Bağ çizgileri iki atom arasında ortaklaşa kullanılan elektron çiftini gösterir; yalnız elektron çiftleri ise bir atomun üzerinde kalır ve o atomun elektron bulutunu genişletir. Bu iki kullanımı ayırt etmek, konunun en sık yapılan hatasıdır.
Temel Kurallar
Lewis gösterimi değerlik elektronlarını gösterir. Kurulan her çizgi iki ortaklaşa kullanılan elektronu, her yalnız çift ise iki bağ dışı elektronu temsil eder. Böylece toplam elektron sayısı hem bağlarda hem de yalnız çiftlerde görünür hâle gelir.
Önce toplam elektron sayılır, sonra yerleştirilir. Değerlik elektronlarının toplamı bulunmadan çizime başlanmaz. Toplam elektron, bağlarda kullanılacak çiftler ile yalnız çiftlere pay bölünür; kalan elektronlar yalnız çift olarak yerleştirilir.
Merkez atom, çevresindeki atomlardan seçilir. Birden çok atom varsa genellikle en çok bağ kuran atom merkez olur. Su ve türevleri gibi tek oksijen bulunan moleküllerde ise oksijen daima merkezde yer alır.
Hidrojen istisnadır. Hidrojen yalnızca bir bağ yapar ve çift bağ kuramaz. Bu nedenle su ve amonyak gibi moleküllerde oksijen ya da azot tek başına merkez atom olur.
Oktet kuralı atomların düzenini arar. Ana grup elementlerinin çevresinde sekiz elektron tamamlanmaya çalışılır; hidrojen için bu sayı iki kabul edilir. Okteti tamamlayamayan merkez atomlarda bazı çift bağlar açılır, böylece elektron sayısı korunur.
Resmi yük, doğru yapıyı seçtirir. Bir atomun değerlik elektron sayısı ile çizimdeki payının farkı, o atomun taşıdığı resmi yükü verir. En küçük resmi yükü veren çizim, tercih edilen Lewis yapısıdır.
Lewis Çiziminde Kullanılan Semboller
Çizim dili sabittir: aynı işaret her zaman aynı anlama gelir. Tabloyu doğru okumak, bir molekülün yapısını tek bakışta anlamanın ilk adımıdır.
| İşaret | Ne Temsil Eder | Nerede Kullanılır |
|---|
| Tek nokta | Tek bir değerlik elektronu | Yalnız çift elektronların noktalarla çizilmesinde |
| Tek çizgi | Bir bağ elektron çifti | İki atom arasındaki tek bağlarda |
| Çift çizgi | İki bağ elektron çifti | Aynı iki atom arasındaki çift bağlarda |
| Üç çizgi | Üç bağ elektron çifti | Üçlü bağlarda |
| Boş nokta çifti | Bağ yapmayan elektron çifti | Oktet kuralını tamamlayan elektronlarda |
Adım Adım Çözülmüş Örnek
Adım 1 — Değerlik elektronlarını toplayın. Her element için değerlik elektron sayısını bulup atom sayısıyla çarpın ve tümünü toplayın. Bu toplam, çizimde kullanılacak nokta sayısıdır.
Adım 2 — Merkez atomu seçin. Birden fazla atom varsa genellikle çevresindeki atom sayısı fazla olan atom merkez olur. Su ve hidrojen sülfür gibi moleküllerde oksijen ya da kükürt merkezde yer alır.
Adım 3 — Bağları çizin ve okteti tamamlayın. Merkezden çevreye tek bağlar çizilir. Eksik kalan elektronlar çift bağa çevrilerek veya yalnız çift olarak yerleştirilerek oktet tamamlanır. Hidrojen tek bağla sınırlı olduğu için bu kural ona uygulanmaz.
Adım 4 — Kontrol edin. Toplam elektron sayısı, yalnız çift sayısının iki katı olmalı ve yalnız çiftler sayıldığında geriye bağ elektronu kalmamalıdır. Gerekirse resmi yükler hesaplanarak en uygun çizim seçilir.
Sık Yapılan Hatalar
Lewis çizimi denetim gerektiren bir yöntemdir. En sık bozulan dört adım vardır.
- Çift elektron sayısını atlamak: Toplam değerlik elektronu bulunduktan sonra yalnız çiftler eklenir. Bazı öğrenciler toplam sayıyı doğru bulur ama elektron çiftleri hâline getirmeyi unutur; böylece çizimde elektron sayısı tutmaz.
- Yalnız çifti bağ sanmak: Bir atomun üzerinde kalan çift elektron çizgiyle gösterilmez, nokta ya da çerçeveyle gösterilir. Bağ çizgisi her zaman iki atom arasındadır ve merkezden çevreye doğru çizilir.
- Hidrojene fazla bağ vermek: Hidrojen tek bağ yapar; çift bağ kurması ve iki bağa birden bağlanması Lewis kurallarına aykırıdır. Bu kural ihlal edildiğinde merkez atom yanlış seçilmiş olur.
- Merkez atomı yanlış seçmek: Merkez atom, çevresine bağlanan atom sayısı en fazla olan atom olmalıdır. Su ve sülfür hidritlerinde oksijen ya da kükürt merkezdedir; bu kural gözden geçirilirse bütün çizim yanlış olur.
- Resmi yükü kontrol etmemek: Çizim bittikten sonra resmi yükler hesaplanmalıdır. Büyük resmi yük gösteren çizim tercih edilmez; gerekirse bazı çift bağlar açılarak daha uygun bir yapı elde edilir.
- Nokta ile çizgiyi karıştırmak: Bir elektron nokta, iki elektron çizgi ile gösterilir. Toplam nokta sayısı toplam değerlik elektronuna eşittir; nokta sayısı ile elektron çifti sayısı aynı şey değildir.
Özet
Lewis yöntemi, toplam değerlik elektronundan başlar ve çizimi bitirir. Değerlik elektronlarının toplamı bulunur, merkez atom seçilir, merkezden çevreye tek bağlar çizilir ve kalan elektronlar okteti tamamlamak üzere çift bağa çevrilir ya da yalnız çift olarak yerleştirilir. Hidrojen tek bağ yaptığı için istisnadır ve bu kural merkez atom seçimini de belirler. Bir nokta tek elektronu, bir çizgi iki elektronu gösterdiği için çizim sonunda toplam elektron sayısı korunmuş olmalıdır. Doğru yapıyı seçmek için resmi yük hesaplanır ve en küçük resmi yükü veren çizim tercih edilir. Elektron bölgesi sayısı ise molekülün geometrisini belirler.
Kendi kendine dene: Bir gübre tesisinde amonyak, bir atık su arıtma tesisinde hidrojen sülfür, bir boya tesisinde su ve bir kimyasal depoda klor gazı kullanılıyor. Bu dört molekülün Lewis gösterimini çiz; her biri için toplam değerlik elektron sayısını, merkez atomu, yalnız çift elektron sayısını ve merkez atomın çevresindeki elektron bölgesi sayısını yaz. Ardından karbon dört oksijene tek bağlarla bağlandığında merkez karbonun resmi yükünü hesapla ve bu sonucun doğru yapı seçiminde neden önemli olduğunu açıkla.
Ne Öğreneceğiz
Atomların değerlik elektronlarını nokta ve çizgi ile gösteren Lewis yöntemini; merkez atomun seçimi, hidrojen istisnası, oktet kuralı, yalnız çift elektronların yerleşimi, toplam elektron sayımı, resmi yük hesabı ve Lewis yapısından molekül geometrisinin çıkarılması konularını kapsar. Bu konuda ögrenme çıktıları:
- Lewis nokta gösteriminin neyi ifade ettiğini ve nokta ile çizginin farkını açıklar.
- Bir atomun değerlik elektron sayısını bilen bir öğrenci toplam elektron sayısını hesaplar.
- Merkez atomu doğru seçer, oktet kuralını uygular ve yalnız çift elektronları yerleştirir.
- Hidrojen atomunun tek bağ yapma kuralını bilir ve molekül çiziminde uygular.
- Resmi yük hesabıyla Lewis yapılarını karşılaştırır ve uygun yapıyı seçer.
- Lewis yapısından elektron bölgesi sayısını çıkararak molekül geometrisini belirler.
Basit Örnek ve Günlük Yaşam
Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:
Soru: Amonyakın toplam değerlik elektronu kaçtır?
- Azotun değerlik elektron sayısı yedidir ve üç hidrojen vardır.
- Azot için yedi, her hidrojen için bir elektron toplanır.
- Bu değerler toplanarak toplam değerlik elektronu bulunur.
Sonuç/cevap: 10 elektron
İleri Örnek
Daha ileri bir uygulama:
Soru: Lewis gösteriminde çift elektron ile yalnız çift elektron nasıl ayırt edilir?
- Bağ çizgisi iki atom arasında ortaklaşa kullanılan elektron çiftidir.
- Yalnız çift ise tek atomun üzerinde kalır ve bağ yapmaz.
- Konuma bakarak bu ikisi kolayca ayrılır.
Sonuç/cevap: İki atom arasında ise bağ elektronu, tek atom üzerinde ise yalnız çift elektron
Karşılaştırma Tablosu
| Kavram | Açıklama |
|---|
| Lewis nokta gösterimi yalnızca değerlik | Lewis nokta gösterimi yalnızca değerlik elektronlarını gösterir, çekirdek içi elektronları göstermez. |
| Bir çizgi iki ortaklaşa kullanılan elekt | Bir çizgi iki ortaklaşa kullanılan elektronu, bir nokta tek bağ dışı elektronu temsil eder. |
| Toplam değerlik elektronu, çizim yapılma | Toplam değerlik elektronu, çizim yapılmadan önce bulunur ve çizim sonunda korunmuş olmalıdır. |
| Hidrojen istisnadır ve yalnızca tek bağ | Hidrojen istisnadır ve yalnızca tek bağ yapabilir; bu kural merkez atom seçimini doğrudan etkiler. |
| Merkez atom çevresine en çok bağ kuran a | Merkez atom çevresine en çok bağ kuran atom olmalı, su ve sülfür hidritlerinde oksijen ya da kükürt merkezde olmalıdır. |
| Resmi yük en düşük olan Lewis yapısı ter | Resmi yük en düşük olan Lewis yapısı tercih edilir; yükler büyükse çift bağlar açılır. |
| Lewis yapısından bulunan elektron bölges | Lewis yapısından bulunan elektron bölgesi sayısı, molekülün geometrisini belirler. |
Kendini Dene
Soru: Bir kimya öğretmeni, amonyak ve su moleküllerinin Lewis gösterimlerini sınıfa çizdiriyor. Öğrencilerden bu iki çizimin elektron sayısını, merkez atomunu ve yalnız çift elektronlarını karşılaştırmalarını istiyor. Karşılaştırmayı bir tablo ile sununuz ve iki molekül arasındaki farkın nedenlerini açıklayınız.
Örnek cevap: Puanlama anahtarı: Her iki molekülün toplam değerlik elektronunun doğru hesaplanıp yazıldığı görülür (6 puan). Merkez atomın her ikisinde de oksijen ya da azot olduğu ve bu seçimin gerekçesinin hidrojen istisnasıyla açıklandığı yazılır (5 puan). Yalnız çift elektron sayılarının doğru verildiği ve aradaki farkın neden oluştuğunun açıklandığı belirtilir (5 puan). Karşılaştırma tablosunun en az üç sütunlu ve iki satırlı hazırlandığı görülür (4 puan).
