Değerlik Bağı Teorisi

Değerlik bağı teorisi, kovalent bağı komşu atomlardaki atomik orbitallerin örtüşmesi olarak açıklar. Giriş düzeyindeki yaygın anlatımda, bağ elektronları çoğunlukla iki çekirdek arasında yerelleşmiş kabul edilir. Bu yüzden model; bağ yönünü, $\sigma$ bağlarını, $\pi$ bağlarını ve hibritleşmeyi açıklamaya yardımcı olur.

Eğer aklınızda tek bir soru kalacaksa, şu olsun: bağı oluşturmak için hangi orbitaller örtüşüyor? Bu soru, iki atom arasına bir çizgi çekip orada durmaktan çok daha fazla kimyasal içgörü sağlar.

Değerlik Bağı Teorisi Ne Söyler

Giriş kimyasında değerlik bağı teorisi genellikle üç fikri vurgular:

• kovalent bağ, atomik orbitallerin örtüşmesinden doğar
• bağ elektronları çoğunlukla iki atom arasında yerelleşmiş olarak ele alınır
• bağ türü ve bağ yönü, orbitallerin uzayda nasıl örtüştüğüne bağlıdır

Bu yüzden orbital şekli önemlidir. Uç uca örtüşme bir $\sigma$ bağı verir. Paralel hibritleşmemiş $p$ orbitallerinin yandan örtüşmesi ise bir $\pi$ bağı verir.

Orbital Örtüşmesi Neden Önemlidir

Her örtüşme aynı derecede etkili değildir. Daha etkili örtüşme genellikle çekirdekler arasında daha fazla elektron yoğunluğu anlamına gelir ve bu model içinde daha güçlü bir bağ etkileşimi demektir.

Yön de önemlidir. Orbitaller belirli yönlere uzandığı için, değerlik bağı teorisi birçok kovalent bağın neden rastgele değil de öngörülebilir şekillere sahip olduğunu açıklamaya yardımcı olur.

Çözümlü Örnek: Eten ve Çift Bağın Neden İki Parçalı Olduğu

Eten, $C_2H_4$, hem hibritleşmeyi hem de orbital örtüşmesini tek bir molekülde göstermesi bakımından güçlü bir örnektir.

Giriş düzeyindeki değerlik bağı teorisinde etendeki her karbon genellikle $sp^2$ hibritleşmiş olarak tanımlanır. Bu, her karbona aynı düzlemde üç $sp^2$ orbitali ve bu düzleme dik bir hibritleşmemiş $p$ orbitali verir.

Buna göre bağlanma resmi şöyledir:

• bir karbondaki bir $sp^2$ orbitali, diğer karbondaki bir $sp^2$ orbitaliyle uç uca örtüşerek $C-C$ $\sigma$ bağını oluşturur
• her karbondaki kalan $sp^2$ orbitalleri, hidrojenin $1s$ orbitalleriyle örtüşerek dört adet $C-H$ $\sigma$ bağı oluşturur
• iki karbondaki hibritleşmemiş $p$ orbitalleri yandan örtüşerek bir $\pi$ bağı oluşturur

Dolayısıyla etendeki karbon-karbon çift bağı, birbirinin aynı iki bağ değildir. Bir $\sigma$ bağı ve bir $\pi$ bağından oluşur. Bu, hem bağ türünü hem de geometrisini doğrudan değerlik bağı teorisiyle açıklayan bir örnektir.

Hibritleşme Bu Çerçeveye Nasıl Uyar

Temel değerlik bağı teorisi, $1s-1s$ ya da $p-p$ gibi basit örtüşmeleri açıklayabilir. Ancak birçok molekülde bu, gözlenen bağ açılarını açıklamak için yeterli değildir.

Hibritleşme, bağ oluşmadan önce aynı atom üzerindeki orbitallerin karışmasına izin vererek modeli genişletir. Bu çerçevede $sp$, $sp^2$ ve $sp^3$ gibi etiketler; yaygın doğrusal, üçgensel düzlemsel ve tetrahedral bağlanma düzenlerini açıklamaya yardımcı olur.

Birinci basamak kimya derslerinin çoğunda hibritleşme, daha geniş değerlik bağı çerçevesinin bir parçası olarak öğretilir. Bu, bağlanma örüntülerini açıklamak için kullanılan bir modeldir; ayrı ve rakip bir teori değildir.

Değerlik Bağı Teorisi ve Moleküler Orbital Teorisi

Değerlik bağı teorisi ile moleküler orbital teorisi, kovalent bağlanmayı ikisi de açıklar; ancak farklı resimleri öne çıkarırlar.

Değerlik bağı teorisi, belirli atom çiftleri arasındaki yerelleşmiş bağlara odaklanır. Moleküler orbital teorisi ise tüm moleküle yayılabilen orbitaller kullanır. Giriş düzeyindeki birçok problemde değerlik bağı teorisi hızlı ve yerel bir resim sunar. Elektronlar güçlü biçimde delokalize olmuşsa, moleküler orbital teorisi dağılımı çoğu zaman daha doğal açıklar.

Hiçbir model, her molekül için tek doğru dil gibi görülmemelidir. Daha iyi model, hangi özelliği açıklamaya çalıştığınıza bağlıdır.

Yaygın Hatalar

Teoriyi sadece yeni kelimelerle anlatılmış bir Lewis yapısı gibi görmek

Asıl nokta yalnızca bağ çizgisi değildir. Asıl nokta, atomlar arasında bağ elektron yoğunluğunu oluşturan orbital örtüşmesidir.

Her molekülün en iyi şekilde tamamen yerelleşmiş bağlarla açıklandığını varsaymak

Değerlik bağı teorisi, yerelleşmiş bağlanma modeli olarak en iyi şekilde çalışır. Bir molekülde güçlü delokalizasyon varsa, tamamen yerel bir resim önemli davranışları gözden kaçırabilir.

$\pi$ bağı için gerekli koşulu unutmak

Bir $\pi$ bağı, yandan örtüşebilen paralel hibritleşmemiş $p$ orbitalleri gerektirir. Bu geometri mümkün değilse, alışılmış $\pi$ bağı resmi geçerli olmaz.

Hibritleşmeyi ayrı bir teori gibi ele almak

Giriş düzeyindeki çoğu derste hibritleşme, değerlik bağı teorisinin içindeki bir genişlemedir; tamamen ilgisiz ayrı bir teori değildir.

Kimyacılar Değerlik Bağı Teorisini Ne Zaman Kullanır

Değerlik bağı teorisi özellikle şunları açıklamak istediğinizde kullanışlıdır:

• iki atom arasında neden kovalent bağ oluştuğunu
• bir bağın neden $\sigma$ ya da $\pi$ bağı olduğunu
• bağlanmanın neden yönlü olduğunu
• hibritleşmenin birçok yaygın molekülde bağ açılarını açıklamaya neden yardımcı olduğunu

Bu teori, bir molekül yerelleşmiş bağlar ve Lewis yapısı benzeri bir resimle makul biçimde açıklanabildiğinde en pratiktir. Bu yüzden giriş düzeyi organik kimyada ve bağlanma tartışmalarında çok sık karşınıza çıkar.

Benzer Bir Durumu Deneyin

Kendi örneğinizi asetilen, $C_2H_2$, için deneyin. $C-C$ bağını oluşturmak için hangi orbitallerin örtüştüğünü, kaç tane $\pi$ bağı bulunduğunu ve geometrinin neden doğrusal olduğunu sorun. Bir bağlantılı konu daha isterseniz, sıradaki adımda hibritleşmeyi inceleyin ve $sp$, $sp^2$ ve $sp^3$ modellerini karşılaştırın.