2.Ünite: Organik Kimya Giriş Mehmet TÜRK Aynak: MEB Kimya ...
2.Ünite: Organik Kimya Giriş Mehmet TÜRK Aynak: MEB Kimya ...
2.Ünite: Organik Kimya Giriş Mehmet TÜRK Aynak: MEB Kimya ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>2.Ünite</strong>: <strong>Organik</strong> <strong>Kimya</strong> <strong>Giriş</strong><br />
<strong>Mehmet</strong> <strong>TÜRK</strong><br />
<strong>Aynak</strong>: <strong>MEB</strong> <strong>Kimya</strong><br />
Tavsiye edilen süre:22 ders saati
<strong>2.Ünite</strong>: <strong>Organik</strong> <strong>Kimya</strong> <strong>Giriş</strong><br />
1. <strong>Organik</strong> bileşikler ile ilgili olarak öğrenciler;<br />
1.1. <strong>Organik</strong> bileşik kavramının tarihsel kökenini açıklar.<br />
1.2. En basit formül ve molekül formülü kavramlarını ayırt eder.<br />
1.3. Element yüzdelerinden çıkarak en basit formülleri bulur.<br />
1.4. En basit formülü ve mol kütlesini kullanarak molekül formülünü<br />
belirler.<br />
1.5. Doymuş hidrokarbonların ad ve formüllerini esleştirir.<br />
1. <strong>Organik</strong> bileşikler ile ilgili konu başlıkları;<br />
1.1. <strong>Organik</strong> bileşik kavramının tarihsel gelişimi,<br />
1.2. Basit formül ve molekül formül,<br />
1.3. Element yüzdelerinden çıkarak en basit formüllerin hesaplanması,<br />
1.4. En basit formülü ve mol kütlesini kullanarak molekül formülünün<br />
hesaplanması,<br />
1.5. Doymuş hidrokarbonların ad ve formüllerini,
1.1. <strong>Organik</strong> bileşik kavramının tarihsel gelişimi,<br />
<strong>Organik</strong> kelimesi ilk olarak 1807 yılında İsveçli kimyacı Berzelius (Berzelyus)<br />
tarafından kullanılmıştır.<br />
1828 yılına kadar bilinen bütün organik bileşiklerin kaynağı hayvanlar ve<br />
bitkilerdi. Ancak 1828 de WÖHLER, o zamana kadar yalnız idrardan elde edilen<br />
üreyi “Amonyum siyanatı” ısıtarak elde etti. Böylece ilk olarak organik bir<br />
madde sentez edilmiş oldu.<br />
Wöhler, bu buluşu ile anorganik maddelerden, organik maddelerin<br />
sentezlenebileceğini ispatlamış oldu. Wöhler sentezi organik kimya için bir<br />
dönüm noktası kabul edildi. <strong>Organik</strong> maddelerin laboratuvarlarda sentezlenme<br />
çalışmaları da hız kazandı.
1.1. <strong>Organik</strong> ve anorganik bileşiklerin özellikleri,<br />
<strong>Organik</strong> Bileşikler:<br />
•<strong>Organik</strong> bileşikler, karbonun oksitleri, karbonatları,<br />
siyanür ve siyanatları (CO, CO 2, CO 3 -2 , CN - ) hariç karbon<br />
bileşikleridir.<br />
•Erime ve kaynama noktaları genellikle düşüktür.<br />
•Çabuk bozunurlar.<br />
•Genellikle kovalent karakterli moleküler yapıdadırlar.<br />
•Genellikle tepkimeleri yavaş gerçekleşir.<br />
•Genellikle tepkimeleri iki yönlüdür.<br />
•Bileşik sayısı milyonlar civarın<br />
•Yanarlar genellikle CO 2 ve H 2 O oluştururlar.<br />
•Genellikle organik çözücülerde çözünürler.<br />
Anorganik Bileşikler:<br />
•Erime ve aynama noktaları genel olarak yüksektir.<br />
• Yüksek sıcaklıklarda dayanıklıdırlar.<br />
•Genellikle iyonik bağ içeren iyonlu bileşiklerdir.<br />
• Tepkimeleri genel olarak hızlıdır<br />
• Bileşik sayısı yüz bin civarındadır.<br />
•Bir kaçı dışında yanmazlar.<br />
•CO ve SO 2 ve H 2 gibi maddeler yanar.<br />
•Genellikle suda çözünürler.
1.2. Basit formül ve molekül formül,<br />
Bir bileşikteki atomların türünü ve birbirine oranını gösteren formüle basit<br />
(kaba) formül denir.<br />
Bileşiği oluşturan atomların sayılarını veren formüle molekül formülü denir.<br />
Molekül Basit<br />
Formül Formül<br />
C6H12O6 CH2O C6H6 CH<br />
C2H2 CH<br />
H2O H2O CaCl2 CO2 CaCl2 CO2 Basit formülde sadece atom türleri ve atom<br />
sayıları arasındaki oran bilinirken molekül<br />
formülünde atom türleri, atom sayıları<br />
arasındaki oran ve atom sayıları bilinebilir.<br />
Bazı bileşiklerin basit formülleri ve molekül<br />
formülleri aynıdır.
1.3. Element yüzdelerinden çıkarak en basit formüllerin hesaplanması,<br />
Örnek:<br />
S ve O içeren bir madde analiz<br />
edildiğinde kütlece % 50 S içerdiğine<br />
göre bileşiğin kaba formülünü<br />
bulunuz? (S=32 O=16)<br />
Çözüm<br />
S O<br />
32 32<br />
32 12<br />
SO<br />
1 1<br />
1 2<br />
SO<br />
2
1.3. Element yüzdelerinden çıkarak en basit formüllerin hesaplanması,<br />
Örnek:<br />
Yapısında 4,8 gram C , 1 gram H<br />
bulunduran 7,4 gramlık C–H–O<br />
bileşiğinin formülü nedir ? ( C:12 H:1<br />
O:16 )<br />
Çözüm<br />
C H O<br />
4,8 1 1,6<br />
12 1 16<br />
C H O<br />
0,4 1 0,1<br />
C H O<br />
4 10
1.3. Element yüzdelerinden çıkarak en basit formüllerin hesaplanması,<br />
Örnek:<br />
C, H ve O elementlerinden oluşmuş olan organik bir bileşiğin 6,2 g’ı analiz için<br />
yakıldığında 8,8 g CO 2 ile 5,4 g H 2O oluşuyor. Bileşiğin basit formülü nedir? (C:12<br />
g mol -1 ,H:1 g mol -1 , O:16 g mol -1 )<br />
Çözüm<br />
CHO+O2 CO 2 + H2O 6,2 g 8,8 g 5,4g<br />
62 g 88g 54 g<br />
62 g 2 3<br />
CO2 88<br />
44<br />
2 mol<br />
H2O 54<br />
18<br />
3 mol<br />
C H O =62 g<br />
2 6 x<br />
24+6+16x=62<br />
30+16x=62<br />
16x=32<br />
x=2<br />
CHO<br />
2 6 2
1.4. En basit formülü ve mol kütlesini kullanarak molekül formülünün<br />
hesaplanması,<br />
Örnek:<br />
Basit formülü CH 2O olan organik<br />
bileşiğin molekül formülü nedir?<br />
Ma=180 g/mol<br />
Çözüm<br />
C H O =180<br />
x 2x x<br />
12x+2x+16x=180<br />
30 x=18<br />
x=6<br />
Bileşiğin Formülü<br />
C H O<br />
6 12 6
1.4. En basit formülü ve mol kütlesini kullanarak molekül formülünün<br />
hesaplanması,<br />
Örnek:<br />
Bir organik bileşiğin 0,2 molü tam yandığında 17,6 gram CO 2 ve 0,6 mol H 2O<br />
oluşuyor. Yanma sırasında 0,6 mol O 2 harcandığına göre bu bileşiğin molekül<br />
formülü nedir ? ( C: 12 H: 1 O: 16 )<br />
Çözüm<br />
CHO + O CO + H O<br />
2 2 2<br />
0,2mol 0,6 mol 17,6 g 0,6 mol<br />
0,4 mol<br />
1 mol 3 mol 2 mol 3 mol<br />
17,6<br />
CO2 0,4 mol<br />
44<br />
C2H6O + 3O 2 2CO 2 + 3H2O
1.5. Doymuş hidrokarbonların ad ve formüllerini,<br />
C ve H den oluşmuş organik<br />
bileşiklere hidrokarbonlar denir.<br />
Hidrokarbonlar, alifatik ve<br />
aromatik hidrokarbonlar olmak<br />
üzere iki gruba ayrılırlar.<br />
Aromatik olmayan<br />
hidrokarbonlara, Alifatik<br />
Hidrokarbonlar denir.<br />
Alifatik Hidrokarbonlar, düz,<br />
zincirli ve dallanmış yada halkalı<br />
biçimde olabilirler.<br />
Alifatik Hidrokarbonlar, doymuş<br />
ve doymamış biçimde de<br />
sınıflandırılabilir.<br />
C-C tekli bağlarda her bir<br />
C’atomu 4 tekli bağ oluşturuyor<br />
ise bu tür hidrokarbonlara<br />
doymuş hidrokarbonlar denir.
1.5. Doymuş hidrokarbonların isimlendirilmesi,<br />
<strong>Organik</strong> bileşiklerin adlandırılması<br />
International Union of Pure and Applied<br />
Chemistry (Uluslararası Kuramsal ve<br />
Uygulamalı <strong>Kimya</strong> Birliği) (IUPAC)<br />
kurallarına göre yapılır.<br />
Düz zincirli doymuş hidrokarbonlara<br />
alkanlar veya parafinler de denir.<br />
Alkanların ilk dört üyesinin adı IUPAC’ın<br />
kabul ettiği özel adlardır.<br />
Bunlar metan, etan, propan ve bütandır.<br />
Dört karbonlu alkanlardan sonra gelen<br />
düz zincirli alkanlar adlandırılırken<br />
karbon atomu sayısını belirtmek için<br />
IUPAC‘ın kabul ettiği ön ekler kullanılır.<br />
1 Mono<br />
2 Di<br />
3 Tri<br />
4 Tetra<br />
5 Penta<br />
6 Heksa<br />
7 Hepta<br />
8 Okta<br />
9 Nona<br />
10 Deka<br />
11 Undeka<br />
12 Dodeka<br />
13 Trideka<br />
14 Tetradeka<br />
15 Pentadeka<br />
16 Heksadeka<br />
17 Heptadeka<br />
18 Oktadeka<br />
19 Nonadeka<br />
20 Eikosa
Alkanlar: (ön ek+an) şeklinde isimlendirilir.
Hidrokarbonların Genel İsimlendirilmesi,<br />
•Moleküldeki en uzun “C” zinciri ve bu zincirdeki “C” sayısı esas alınır.<br />
•Dallanmanın en yakın olduğu uçtan başlanarak uzun zincirdeki C lara numara<br />
verilir. Dallanmalar her iki uca da eşitse, dallanmaların bağlı olduğu C<br />
atomlarının numaraları küçük olan taraf tercih edilir.<br />
•Molekülde benzer gruplar varsa, grupların bağlandıkları karbonların numaraları<br />
ayrı ayrı yazılır. Aynı alkil grupları, aynı C u üzerinde iseler bu karbonunun<br />
numarası, grup sayısı kadar tekrarlanır. Ayrıca benzer grupların sayısını belirtmek<br />
üzere di, tri, tetra ........ gibi ön ekler kullanılır.<br />
•Gruplar alfabetik sıraya göre yazılmalıdır.<br />
•Karbon iskeletinde üçlü bağ veya çift bağ yoksa, yani molekül doymuş bir<br />
hidrokarbon İse kök heceden sonra sadece –an eki getirilir.<br />
4, 6 – dibrom, 3- etil, 2- metil heptan
Hidrokarbonların Genel İsimlendirilmesi,<br />
•Molekülde üçlü bağ varsa, üçlü bağın yakın olduğu uçtan numaralandırmaya<br />
başlanır. Üçlü bağ yoksa, ikili bağa dikkat edilir.<br />
•İskelet üzerinde bir tane üçlü bağ varsa kökten sonra –in eki getirilir. Üçlü bağ<br />
uçta değilse hangi numaralı karbondan sonra geliyorsa o rakam kökten önce<br />
yazılır. İskelette iki yerde üçlü bağ varsa hangi numaralı karbondan sonra<br />
geldikleri kökten önce yazılır. Kökten sonra ise –di in son eki getirilir.<br />
•Karbon iskeletinde üçlü bağ yok, fakat çift bağ varsa, eğer bir yerde ise –en veya<br />
–ilen eki getirilir. Çift bağ başta değil ise, hangi numaralı karbondan sonra<br />
geliyorsa, o rakam kökten önce yazılır. İskelette birden fazla çift bağ varsa yerleri<br />
kökten önce belirtilir. Kök heceden sonra ise di en, tri en ... gibi uygun son ek<br />
getirilir.<br />
1,3.5 hekzatrein<br />
4,4 di kloro 2,5 hekzadien
1.5. Doymuş hidrokarbonların isimlendirilmesi,<br />
Düz zincir<br />
şeklinde olmayıp<br />
halkalı yapıda<br />
olan doymuş<br />
hidrokarbonlara<br />
halkalı anlamına<br />
gelen sikloalkan<br />
adı verilir.<br />
Formülü<br />
CnH2n dir.<br />
Sikloalkanlar<br />
adlandırılırken<br />
alkan adının<br />
önüne “siklo-”<br />
ön eki getirilir.
2. <strong>Organik</strong> bileşiklerin formülleri ile ilgili olarak öğrenciler;<br />
2.1. Karbon elementinin cok sayıda bileşik yapmasının nedenini irdeler.<br />
2.2. Karbon atomunun bağ yapma özelliklerini diğer elementlerle karşılaştırır.<br />
2.3. Moleküllerin Lewis formullerini çizer.<br />
2.4. Rezonans ve tautomeri kavramlarını örnekler üzerinde açıklar.<br />
2. <strong>Organik</strong> bileşiklerin formülleri konu başlıkları;<br />
2.1 Karbon Elementi ve Özellikleri<br />
2.2. Karbon atomunun bağ yapma özelliklerinin diğer elementlerle<br />
karşılaştırılması.<br />
2.3 Bazı <strong>Organik</strong> Bileşiklerin Lewis Formülleri<br />
2.4 <strong>Organik</strong> Moleküllerde Rezonans ve Tautomeri
2.1 Karbon Elementi ve Özellikleri<br />
<strong>Organik</strong> bileşiklerde de temel element karbon elementidir.<br />
<strong>Organik</strong> bileşiklerin çok sayıda olması karbon elementinin özellikleriyle<br />
açıklanır.<br />
Karbon elementi periyodik cetvelde II. Periyot, 4A grubunda yer alır. Karbon<br />
atomunun dört tane değerlik elektronu vardır. Değerlik elektronlarını ortak<br />
kullanarak aynı veya farklı atom ya da atom gruplarıyla dört tane kovalent bağ<br />
yapar.<br />
Karbon, başka karbon atomları ile tekli bağ (C - C), ikili bağ (C = C) ve üçlü bağ<br />
(C ≡ C) yapabildiği gibi; başka atomlar ile de tekli, ikili ve üçlü bağlar yapabilir.<br />
Karbon atomları sonsuz sayıda birbirine bağlanarak kararlı düz zincir,<br />
dallanmış zincir ve halka yapılarına sahip çok sayıda bileşik oluşturabilir.
2.2. Karbon atomunun bağ yapma özelliklerinin diğer elementlerle<br />
karşılaştırılması.<br />
Periyodik sistemde karbona en yakın olan bor, azot, oksijen, silisyum, fosfor ve<br />
kükürt atomlarının kendi aralarında bağlanıp zincir oluşturma özellikleri daha<br />
azdır.<br />
Örneğin, silisyum en çok .<br />
11’li zincir oluşturabilirken azot en çok 3’lü zincir<br />
oluşturabilir. Fosfor ya da kükürdün kendi atomlarıyla çok sayıda bağ yapması,<br />
silisyum ve azot atomlarına göre daha fazla olsa da karbonla<br />
karşılaştırılamayacak kadar azdır<br />
Bunun nedenlerinden biri bu atomların bağ<br />
enerjilerinin karbon atomlarının bağ enerjilerinden<br />
düşük olmasıdır. Bağ enerjisinin yüksek olması daha<br />
fazla bağ oluşumunu sağlar.
2.2. Karbon atomunun bağ yapma özelliklerinin diğer elementlerle<br />
karşılaştırılması.<br />
Diğer bir neden de elektronegatiflik<br />
değerleri arasındaki fark ile değerlik<br />
elektron sayılarının azlığıdır.<br />
Elektro negatifliği büyük olanlar daha fazla bağ yapmak isterler. Değerlik elektron<br />
sayısı fazla ise yapılacak zincir sayısı da o kadar fazla olur.<br />
Çizelgede görüldüğü gibi karbona en yakın olan B, Si ve P’un elektronegatiflik<br />
değeri, karbon atomunun elektronegatiflik değerinden azdır. Bu durumda B, Si ve<br />
P atomlarının birbirini ve diğer atomları çekme kuvveti karbon atomlarının<br />
birbirini ve diğer atomları çekme kuvvetinden azdır.<br />
Azot ve oksijen atomlarının elektronegatiflik değeri büyüktür, fakat bağ<br />
yapabilecekleri elektron sayısının karbona göre daha az olması ve ortaklanmamış<br />
elektron çiftlerinin varlığı, az sayıda bileşik yapmalarına neden olur.<br />
B, Si, P, N ve O’in C gibi çok sayıda bağ yapması, zincir, dallanmış ve halkalı<br />
bileşikler oluşturması beklenemez. Karbon bileşikleri yukarıda saydığımız<br />
nedenlerden dolayı Si 4, P 4, O 3, S 8, B 4 tipi moleküllerden daha kararlıdır.
2.3 Bazı <strong>Organik</strong> Bileşiklerin Lewis Formülleri<br />
•Lewis formülleri yazılırken atom<br />
sembolünün çevresine atomun<br />
değerlik elektron sayısı kadar<br />
nokta koyulur.<br />
•Nokta tek ise ortaklanmamış<br />
elektron, iki tane ise<br />
ortaklanmamış elektron çiftini<br />
gösterir.<br />
•Kovalent bağda ortaklaşa<br />
kullanılan elektron çiftlerine<br />
ortaklanmış elektron çifti veya<br />
bağlayıcı elektron çifti denir.<br />
Lewis formulleri yazılırken aşağıdaki<br />
işlem basamakları esas alınır:<br />
• Moleküldeki toplam değerlik<br />
elektronu sayısı bulunur.<br />
• Merkez atomu belirlenir; bağlı<br />
atomlar tekli bağlarla merkez<br />
atomuna bağlanır.<br />
• Bağlı atomların oktetleri<br />
tamamlanır. Artan elektron çiftleri<br />
varsa merkez atomuna bağlanır.<br />
• Merkez atomun okteti<br />
tamamlanmamışsa, bağlı atomlarla<br />
çoklu bağ olanağı aranır.
2.3 Bazı <strong>Organik</strong> Bileşiklerin Lewis Formülleri<br />
Bileşiklerde yan yana siyah<br />
noktalar ortaklanmış<br />
elektron çiftini belirtmek için<br />
kullanılmıştır. Bu elektron<br />
çiftine bağlayıcı elektron<br />
çifleri de denir.<br />
Kovalent bağı oluşturacak<br />
ortaklanmış elektron çifti tek<br />
çizgi ile (-) gösterilir.<br />
Bundan sonraki konularda<br />
her bir bağ tek bir çizgiyle<br />
gösterilecektir.
koordinasyon bağı (koordine kovalent bağ)<br />
Kovalent bağı oluşturan elektronlardan her ikisi de aynı atom tarafından<br />
sağlanmışsa bu tür bağlara koordine kovalent bağ denir.<br />
Örnek: Amonyak ve hidrojen klorürün reaksiyonu<br />
:NH 3 + HCI → NH 4 + + CI -<br />
Bu renksiz gazlar birleştiklerinde katı amonyum klorürün beyaz dumanı<br />
oluşur.
2.4 <strong>Organik</strong> Moleküllerde Rezonans ve Tautomeri<br />
Bazı molekül ya da iyonlar için tek bir elektron nokta yapısı (Levis Yapısı) mümkün<br />
değildir. Ancak birden fazla formülle gösterilirler. Bu tür formüllere rezonans yapı<br />
denir.<br />
Her iki formülde de atomlar oktet ve dubletlerini tamamlamıştır. İkili bağların<br />
konumu 1 ve 2’de farklıdır. X-ışınıyla yapılan incelemelerde karbon-oksijen tekli<br />
bağlarının ikili bağlardan uzun olması gerekirken format iyonunda eşit uzunlukta<br />
oldukları görülmüştür.<br />
Bu gözlemi açıklamak için bileşiğin formülü yukarıda gösterildiği gibi iki farklı<br />
şekilde yazılmıştır. Bu formüllerde atomların yerleri aynı kalırken elektron çiftleri<br />
yer değiştirmektedir.<br />
Moleküldeki atomların yeri değişmezken, elektron çiftlerinin yer değiştirmesine<br />
rezonans denir.
2.4 <strong>Organik</strong> Moleküllerde Rezonans ve Tautomeri<br />
Örnek: SO 2 nin yapısı<br />
O<br />
S<br />
O<br />
veya<br />
O<br />
S<br />
O<br />
Örnek: O 3 un yapısı<br />
O<br />
O<br />
O<br />
veya<br />
O<br />
O<br />
O
2.4 <strong>Organik</strong> Moleküllerde Rezonans ve Tautomeri<br />
İkili bağların farklı konumlarda yer aldığı bir başka durum da tautomeridir.<br />
İkili bağ bulunan karbon atomuna – OH grubu bağlıysa bu bileşiklere enol adı<br />
verilir. Kararsız olan enol bileşiği – OH’deki hidrojenin yer değiştirmesiyle keto<br />
yapısına dönüşür.<br />
Birbirine dönüşebilen enol ve keto bileşiklerinin dengede bulunmasına<br />
tautomeri, bileşiklerin her birine tautomer denir.<br />
Tautomerler keto ve enol bileşikleri olduğu için buna keto-enol tautomerisi<br />
denir.
3. Hibritleşme ve molekül geometrisi ile ilgili olarak öğrenciler;<br />
3.1. Moleküllerin Lewis formüllerinden, merkez atomu orbitallerinin hibritleşme<br />
tipini tahmin eder.<br />
3.2. Değerlik katmanı elektron çiftleri itme kuramını (VSEPR) kullanarak basit<br />
moleküllerin geometrilerini tahmin eder.<br />
3.3. Merkez atomunun bağımsız orbitallerinden hibrit orbitallerin oluşması<br />
surecini örnekler üzerinde açıklar.<br />
3.4. Karbonun çoklu bağ yaptığı bileşiklerde bağ tiplerini hibrit orbitallerle<br />
ilişkilendirir.<br />
3.5. Moleküllerde merkez atomunun hibritleşme tipi ile molekül geometrisi<br />
arasında ilişki kurar.<br />
3. Hibritleşme ve molekül geometrisi ile ilgili konu başlıkları,<br />
3.1. Merkez atomu orbitallerinin hibritleşmesi,<br />
3.2. Değerlik katmanı elektron çiftleri itme kuramı (VSEPR) ve basit moleküllerin<br />
geometrileri,<br />
3.3. Merkez atomunun bağımsız orbitallerinden hibrit orbitallerin oluşma süreci,<br />
3.4. Karbonun çoklu bağ yaptığı bileşiklerde bağ tiplerini hibrit orbitallerle ilişkisi,<br />
3.5. Moleküllerde merkez atomunun hibritleşme tipi ile molekül geometrisi<br />
arasında ilişki,
3.1. Merkez atomu orbitallerinin hibritleşmesi,<br />
Bir atomun yapa bileceği kovalent bağ sayısı taşıdığı ya da az bir enerjiyle taşıya<br />
bileceği (hibritleşme) yarı dolu orbital sayısına eşittir.<br />
Farklı enerji düzeylerinde bulunan atom orbitallerinin etkileşerek aynı enerji<br />
düzeyine sahip özdeş orbitallere dönüşmesine hibritleşme, bu yeni orbitallere de<br />
hibrit orbitaller denir.<br />
CH 4 molükülün yapısı<br />
2 2 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Normal Hal)<br />
2 1 1 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
3<br />
SP hibritleşmesi<br />
Normal şartlarda C atomu 2 bağ yapması gerekirken metan molekülünde 4 bağ<br />
yaptığı görülür. Bu durum SP 3 hibritleşme ile açıklanır.
3.1. Merkez atomu orbitallerinin hibritleşmesi,<br />
C 2H 4 molükülün yapısı<br />
2 2 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Normal Hal)<br />
2 1 1 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
2<br />
SP hibritleşmesi<br />
Eten (etilen)in Lewis formülünde merkez atom C’un 3 sigma bağı yaptığı ve<br />
hibritleşmeye katılmayan her iki karbondaki p orbitalleri karbon atomları<br />
arasındaki pi bağını oluşturur.<br />
Bu durum ancak Sp 2 hibritleşmesiyle açıklanır.
3.1. Merkez atomu orbitallerinin hibritleşmesi,<br />
2 2 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Normal Hal)<br />
6<br />
C 2H 2 molükülün yapısı<br />
2 1 1 1 1<br />
C: 1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
SP hibritleşmesi<br />
Etin (asetilen) molekülünde Lewis formülünde merkez atom C’un 2 sigma bağı<br />
yaptığı ve hibritleşmeye katılmayan her iki karbondaki p orbitalleri karbon atomları<br />
arasındaki 2 adet pi bağını oluşturur.<br />
Bu durum ancak Sp hibritleşmesiyle açıklanır.
3.2. Değerlik katmanı elektron çiftleri itme kuramı (VSEPR) ve basit<br />
moleküllerin geometrileri,<br />
Moleküllerin geometrilerini tahmin etmemizde Lewis kuramı tek başına yeterli<br />
olmaz. Değerlik elektronlarının birbirini itmeleri, bağ uzunlukları ve bağ açılarının<br />
da bilinmesi gerekir.<br />
Bağ açıları, üç veya daha fazla atomlu moleküller için geçerlidir. İki atomlu bir<br />
molekülün geometrisi daima doğrusaldır.<br />
Molekül geometrilerinin belirlenmesinde, Değerlik Kabuğu Elektron Çifti İtme<br />
Kuramı (VSEPR)’ndan yararlanabiliriz.<br />
VSEPR, İngilizce “Valence Shell Electron Pair Repulsion” cümlesindeki kelimelerin<br />
baş harfl erinin büyük harf olarak yazılmasıyla elde edilen kısaltmadır. İlk defa<br />
İngiliz kimyacılar Nevil Sidgwick (Nevil Sidvik) ve Herbert Powell (Herbıt Povıl)<br />
tarafından öne sürülmüş ve Kanadalı kimyacı Ronald Gillespie (Ronılt Gilespi)<br />
tarafından geliştirilmiştir. Bu kurama göre molekül geometrisinin belirlenmesinde<br />
ortaklanmış ve ortaklanmamış elektron çiftleri dikkate alınır. Çünkü yüksek<br />
elektron yoğunluğuna sahip bölgelerdeki elektronlar birbirini iter. Bu nedenle<br />
molekülde bağ yapan elektronlar ile eşleşmemiş elektron çiftleri birbirinden<br />
olabildiğince uzakta yer alır. Böylece elektronların birbirini itmesi en az düzeye<br />
iner ve bu durumdaki atomların konumu molekülün geometrisini belirler.
3.2. Değerlik katmanı elektron çiftleri itme kuramı (VSEPR) ve basit<br />
moleküllerin geometrileri,<br />
Örneğin, CH 4 ‘da karbonun SP 3 hibrit orbitalleri ile hidrojenin 1s orbitalleri<br />
örtüşerek dört kovalent bağ yapar. VSEPR kuramına göre, bağları yapan elektron<br />
çiftleri birbirini iter ve hidrojen atomları birbirine en uzak konumda olacak şekilde<br />
düzgün dörtyüzlünün köşelerine yerleşir. CH 4 ‘ın geometrisi düzgün dörtyüzlüdür<br />
ve bağ açısı 109,5°dir.
3.2. Değerlik katmanı elektron çiftleri itme kuramı (VSEPR) ve basit<br />
moleküllerin geometrileri,<br />
NH 3 molekülünde SP 3 hibritleşmesi yapmış azotun çevresinde bağ yapan üç tane<br />
ortaklanmış elektron çifti ve bir tane ortaklanmamış elektron çifti vardır.<br />
Ortaklanmamış elektron çifti bağ yapan elektron iftlerini iterek SP 3<br />
hibritleşmesinde 109,5° olan açının küçülmesine neden olur. Bu durumda<br />
molekülün geometrik yapısı düzgün dörtyüzlü değil, üçgen piramit olur. Üçgen<br />
piramitin üst kısmında ortaklanmamış elektron çifti yer alır. Elektron çiftleri<br />
arasındaki açı 107,3° olur.
3.2. Değerlik katmanı elektron çiftleri itme kuramı (VSEPR) ve basit<br />
moleküllerin geometrileri,<br />
H 2O molekülünde de merkez atom olan oksijen çevresinde dört elektron çifti<br />
vardır. Bu elektron çiftlerinden ikisi ortaklanmamış elektron çifti, diğer ikisi de<br />
bağları yapan ortaklanmış elektron çiftleridir. Oksijenin iki adet SP 3 hibrit orbitali<br />
ile hidrojen atomlarının snorbitallerinin örtüşmesiyle bağlar oluşmuştur.<br />
Moleküldeki iki adet ortaklanmamış elektron çifti bağ yapan elektron çiftlerini<br />
iterek SP 3 hibritleşmesinde 109,5° olan açının küçülmesine neden olur. Bu<br />
durumda molekülün geometrik yapısı düzgün dörtyüzlü değil, açısal olur. Bağ<br />
yapan ortaklanmış elektron çiftleri arasındaki açı 104,5° olur.
3.2. Değerlik katmanı elektron çiftleri itme kuramı (VSEPR) ve basit<br />
moleküllerin geometrileri,<br />
BeH 2 molekülünde Be atomları merkez atomdur. Merkez atomun hibritleşme türü<br />
sp’dir. Merkez atomda iki tane sp orbitali vardır. İki sp orbitalinden biri, bir<br />
hidrojenin s orbitali ile diğeri de ikinci hidrojenin s orbitali ile örtüşerek H - Be - H<br />
bağını oluşturur. VSEPR kuramına göre, bağları yapan ortaklanmış elektron çiftleri,<br />
birbirini iter ve aynı doğrultuda birbirinden en uzak konuma yerleşir. Buna göre<br />
BeH 2 molekülünün geometrisi doğrusal ve hidroyenler arasındaki bağ açısı<br />
180 0 olur.
3.3. Merkez atomunun bağımsız orbitallerinden hibrit orbitallerin oluşma<br />
süreci,<br />
2 2 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Normal Hal)<br />
2 1 1 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
1<br />
H:1s<br />
1<br />
3<br />
SP hibritleşmesi<br />
C atomu 2 bağ yapması gerekirken metan bileşiğinde 4 bağ yaptığı görülür. Bu<br />
durum C atomunun hibritleşmesiyle açıklanır.<br />
CH 4 molekülünde merkez atomun yaptığı bağların bağ uzunlukları aynıdır. Bağ<br />
uzunluklarının aynı olması, bağları oluşturan değerlik orbitallerinin özdeş olduğunu<br />
gösterir. Karbonun orbitallerinden 2s ile 2p orbitalleri hibritleşerek sp 3 hibrit<br />
orbitallerini oluşturur.<br />
Her bir sp 3 hibrit orbitali hidrojenin 1S orbitaliyle girişim yaparak kuvvetli kovalent<br />
bağlarını oluşturur.<br />
Her bir sp 3 hibrit orbitali birbirinden en uzak açıyla uzaya yönelirler bu da ancak<br />
109,5 derecelik bir açıyla mümkündür. Böylece metanın düzgün dörtyüzlü<br />
geometrik yapısı ortaya çıkar.
3.3. Merkez atomunun bağımsız orbitallerinden hibrit orbitallerin oluşma<br />
süreci,<br />
2 2 1 1 1<br />
7 N: 1s 2s 2px 2py 2pz (Normal Hal)<br />
2 2 1 1 1<br />
7 N: 1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
1<br />
H:1s<br />
1<br />
3<br />
SP hibritleşmesi<br />
Azotun orbitallerinden 2s ile 2p orbitalleri hibritleşerek sp 3 hibrit orbitallerini<br />
oluşturur.<br />
Her bir sp 3 hibrit orbitali hidrojenin 1s orbitaliyle girişim yaparak s-sp 3 kuvvetli<br />
kovalent bağlarını oluşturur.<br />
sp 3 hibrit orbitalindeki ortaklanmamış elektron çifti, s-sp 3 ortaklanmış elektron<br />
çiftlerini iter. Düzgün dörtyüzlüde 109,5° olan bağlar arasındaki açı 107,3° olur.<br />
Molekülün şekli üçgen piramittir.
3.3. Merkez atomunun bağımsız orbitallerinden hibrit orbitallerin oluşma<br />
süreci,<br />
2 2 2 1 1<br />
8O:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Normal Hal)<br />
2 2 2 1 1<br />
8O:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
1<br />
H:1s<br />
1<br />
3<br />
SP hibritleşmesi<br />
H 2O molekülünün yapısında oksijenin 2s ve 2p orbitalleri hibritleşerek sp 3 hibrit<br />
orbitallerini oluşturur.<br />
Her bir sp 3 hibrit orbitali hidrojenin 1s orbitaliyle girişim yaparak s-sp 3 kuvvetli<br />
kovalent bağlarını oluşturur.<br />
sp 3 hibrit orbitalindeki ortaklanmamış elektron çiftLERİ, s-sp 3 ortaklanmış<br />
elektron çiftlerini iter. Düzgün dörtyüzlüde 109,5° olan bağlar arasındaki açı 104,5 °<br />
olur.<br />
Molekülün şekli üçgen piramittir.
3.4. Karbonun çoklu bağ yaptığı bileşiklerde bağ tiplerini hibrit orbitallerle<br />
ilişkisi,<br />
2 1 1 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
2<br />
SP hibritleşmesi<br />
2 2 2 1 1<br />
8O:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Normal hal)<br />
1<br />
H: 1s<br />
1<br />
CH 2O’teki C’un sp 2 hibrit orbitallerinden ikisi H atomlarının 1s orbitalleri ile uç uca<br />
örtüşerek σ bağlarını, geriye kalan sp 2 hibrit orbitali oksijenin 2p orbitali ile uç uca<br />
örtüşerek σ bağını oluşturur. C atomunun hibritleşmemiş 2p orbitali O’in 2p<br />
orbitali ile eksen-parelel şeklinde örtüşerek π bağını yapar.
3.4. Karbonun çoklu bağ yaptığı bileşiklerde bağ tiplerini hibrit orbitallerle<br />
ilişkisi,<br />
2 1 1 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
1<br />
H: 1s<br />
1<br />
2<br />
SP hibritleşmesi<br />
Eten (C 2H 4) molekülündeki karbon atomlarının merkez atom ve hibritleşme<br />
türünün sp 2 olduğunu biliyoruz. Merkez atomun s orbitali ile iki tane p orbitalinin<br />
örtüşmesi sonucu sp 2 hibrit orbitalleri oluşur. Karbon atomlarında kalan diğer 2p<br />
orbitalleri, hibritleşmeye katılmaz.<br />
Eten molekülü oluşurken karbon atomlarının sp 2 hibrit orbitalleri ile hidrojenlerin<br />
s orbitalleri uç uca örtüşerek sigma bağlarını oluşturur. Karbon atomlarının sp 2<br />
hibrit orbitalleri de bir biriyle örtüşşerek sigma bağını oluşturur. Karbon ve<br />
hidrojen atomlarının oluşturduğu düzlemin altında ve üstünde yüksek elektron<br />
yoğunluğuna sahip bir bölge vardır. Bu bölge iki paralel orbitalin eksen-paralel<br />
şeklinde örtüşmesiyle oluşan π bağlarını gösterir
2 1 1 1 1<br />
6C:<br />
1s 2s 2px 2py 2pz (Uyarılmış Hal)<br />
1<br />
3.4. Karbonun çoklu bağ yaptığı bileşiklerde bağ tiplerini hibrit orbitallerle<br />
ilişkisi,<br />
H: 1s<br />
1<br />
2<br />
SP hibritleşmesi<br />
C 2H 2 molekülünde merkez atomun karbon atomu sp hibritleşmesi yapar. sp hibrit<br />
orbitalleri merkez atomun s orbitali ile bir tane p orbitalinin örtüşmesi sonucu<br />
oluşur.<br />
Karbon atomlarında ikişer tane 2p orbitali kalır ve bunlar hibritleşmeye katılmaz.<br />
Şekilde görüldüğü gibi sp hibrit orbitalleri hidrojenin 1s orbitali ile örtüşerek iki<br />
tane (C – H) σ bağı yapar.<br />
Hibritleşmeyen 2p orbitallerinin eksen-parelel çakışması sonucu da birbirine dik iki<br />
π bağı oluşur.
3.5. Moleküllerde merkez atomunun hibritleşme tipi ile molekül geometrisi<br />
arasında ilişki,<br />
Hibritleşme tipi geometrik yapıyı belirleyici bir unsur gibi görünebilir. Fakat aynı<br />
hibritleşme tipine sahip CH 4, H 2O, NH 3 gibi bazı moleküllerin geometrik şekilleri<br />
farklı olurken CH 2O, C 2H 4 gibi bazı moleküllerin geometrik şekilleri aynı olabilir.<br />
CH 4, H 2O, NH 3 merkez atom hibritleşme tipleri aynıdır. Ancak geometrileri<br />
farklıdır.<br />
Formaldehidin ve etenin merkez atomunun hibritleşme tipi sp 2 , molekül<br />
geometrileri de düzlem üçgendir.
4. <strong>Organik</strong> bileşiklerde fonksiyonel gruplar ve adlandırma ile ilgili olarak<br />
oğrenciler;<br />
4.1. Yaygın fonksiyonel grupların ad ve formüllerini esleştirir.<br />
4.2. <strong>Organik</strong> bileşik grup adlarını fonksiyonel gruplarla ilişkilendirir.<br />
4.3. Tek bir fonksiyonel grup taşıyan zincir ve halka yapılı basit organik<br />
bileşiklerde numaralama sistemi ile adlandırma yapar.<br />
4.4. Birden cok fonksiyonel grup içeren bileşikleri adlandırır.<br />
4.5. <strong>Organik</strong> moleküllerin basit iskelet formüllerini acık yapıları ile<br />
İlişkilendirir.<br />
4. <strong>Organik</strong> bileşiklerde fonksiyonel gruplar ve adlandırma ile ilgili konu<br />
başlıkları<br />
4.1 Fonksiyonel Gruplar ve Adlandırma<br />
4.2 Birden Çok Fonksiyonel Grup İçeren Bileşiklerin Adlandırılması<br />
4.3 İskelet (Çizgi-bağ) Formülü
4.1 Fonksiyonel Gruplar ve Adlandırma<br />
Fonk siyonel grupları<br />
tabloyu inceleyerek<br />
anlmaya çalışırsak;<br />
Öncelikle her bileşik<br />
türünü fonksiyonel<br />
grubuna bakarak<br />
tanımaya çalışmalıyız.<br />
Daha sonra genel<br />
formüllerini kavramaya<br />
çalışmalıyız.
4.1 Fonksiyonel Gruplar ve Adlandırma<br />
Fonk siyonel grupları isimlendirerek genel bir bağıntı çıkartınız?
IUPAC kurallarına göre adlandırma yapılırken ;<br />
Radikallerin Adlandırılması<br />
Hidrokarbonlarda<br />
karbon atomlarına bağlı<br />
hidrojenlerden biri<br />
ayrılırsa kalan kısma<br />
radikal denir.<br />
Doymuş<br />
hidrokarbonlarda,<br />
karbon atomlarına bağlı<br />
hidrojenlerden bir<br />
tanesinin ayrılmasıyla<br />
oluşan radikallere alkil<br />
denir. Alkil R ile<br />
gösterilir. Adlandırma<br />
yapılırken alkan<br />
adında yer alan “-an” eki<br />
kaldırılarak yerine “–il”<br />
eki getirilir.
IUPAC kurallarına göre adlandırma yapılırken ;<br />
Radikallerin Adlandırılması<br />
Alkenlerden<br />
bir hidrojen<br />
ayrılırsa<br />
alkenil,<br />
alkinlerden bir<br />
H ayrılırsa<br />
alkinil,<br />
aromatik<br />
hidrokarbonlar<br />
dan (arenler)<br />
bir H ayrılırsa<br />
aril grupları<br />
oluşur.
IUPAC kurallarına göre adlandırma yapılırken ;<br />
Alkenlerin Adlandırılması<br />
1. Numaralama ikili bağın yer aldığı karbon en küçük<br />
sayıyı alacak şekilde yapılır.<br />
2. Bileşiğin adı yazılırken ikili bağın yer aldığı<br />
karbonlardan numarası küçük olan yazıldıktan sonra<br />
çizgi ( - ) çekilir, sonra ana zincirdeki karbon sayısına<br />
karşılık gelen alkenin adı yazılır.<br />
Alkinlerin Adlandırılması<br />
1. Alkinlerde alkenlerdeki gibi isimlendirilirler.<br />
Aril grubunun adlandırılması<br />
Aril grubuna başka aril gruplarının bağlanmasıyla çok<br />
halkalı bileşik formülleri elde edilir. Bunlar yaygın adları<br />
ile adlandırılır.
IUPAC kurallarına göre adlandırma yapılırken ;<br />
Fonksiyonel grupların adlandırılması<br />
1. En uzun karbon zinciri seçilir. Karbon atomları<br />
numaralanır.<br />
2. Önce fonksiyonel grubun bağlı olduğu C’un numarası<br />
yazılır, çizgi ( - ) çekilerek düz zincirdeki karbon sayısına<br />
karşılık gelen alkilin adı yazılır.<br />
3. Formülde dallanma varsa bağlı atom ve atom grupları en<br />
küçük sayıları alacak şekilde numaralandırılır.<br />
NOT: Uç karbon atomu (H atomunun ayrıldığı karbon), iki H<br />
atomu taşıyorsa n-alkil (n: normal) , bir H atomu taşıyorsa<br />
“sekonder alkil”, H atomu taşımıyorsa “tersiyer alkil” olarak<br />
adlandırılır.<br />
NOT: Alkan bileşiklerinde 2'inci C unda<br />
yalnızca bir –CH 3 dallanması varsa izo, 2<br />
tane –CH 3 bağlı ise neo ön ekiyle<br />
isimlendirme yapılır.
4.2 Birden Çok Fonksiyonel Grup İçeren Bileşiklerin Adlandırılması<br />
Dioller<br />
Yapısında iki −OH grubu olan bileşiklere dioller<br />
(glikoller), üç −OH grubu olanlara trioller (gliserin)<br />
denir.<br />
Adlandırılırlarken<br />
−OH grubuna sahip en uzun zincir, ana zincir olarak<br />
seçilir ve numaralamaya<br />
−OH grubunun yakın olduğu uçtan başlanır.<br />
−OH grubunu bulunduran karbonların numaraları<br />
yazıldıktan sonra çizgi çekilir, ana zincirdeki karbon<br />
sayısına karşılık gelen hidrokarbonun adı ve iki −OH<br />
varsa<br />
“– diol”, üç tane −OH varsa “– triol” eki getirilir.
4.2 Birden Çok Fonksiyonel Grup İçeren Bileşiklerin Adlandırılması<br />
Hidroksi aldehit ve hidroksi ketonlar<br />
Hidroksi aldehit ve hidroksi ketonlar, hem hidroksil hem de karbonil grubu<br />
bulunduran bileşiklerdir.<br />
Adlandırılırken ikili bağın bulunduğu karbon atomu en küçük sayıyı alacak<br />
şekilde numara verilir.
4.2 Birden Çok Fonksiyonel Grup İçeren Bileşiklerin Adlandırılması<br />
Dikarbonil bileşikleri;<br />
Dikarbonil bileşikleri; dialdehitler, aldehit-ketonlar ve diketonlardır.<br />
Adlandırılırken karbonil grupları en küçük sayıyı alacak şekilde ana zincir<br />
numaralandırılır. Oksijenin bağlı olduğu karbon numaraları yazılır, çizgi<br />
çekildikten sonra da ana zincirdeki karbon sayısına karşılık gelen<br />
hidrokarbonun adına, fonksiyonel gruplar keton ise karbonil grubu sayısına<br />
göre “–dion” ve “-trion”, aldehit ise “–dial” ve “–trial” eklerigetirilir.
4.2 Birden Çok Fonksiyonel Grup İçeren Bileşiklerin Adlandırılması<br />
Keto asitler,<br />
Keto asitler, molekülünde keto grubu bulunan karboksilik asitlerdir.<br />
Adlandırılırken karboksilik asit en küçük sayıyı alacak şekilde ana zincir<br />
numaralandırılır. Karbonil grubu okso- eki ile tanımlanır. Ana zincirdeki<br />
karbona karşılık gelen hidrokarbonun adı yazılır ve önce ketonun “–on” eki,<br />
sonra karboksilik asidin “–oik asit” eki getirilir.
4.2 Birden Çok Fonksiyonel Grup İçeren Bileşiklerin Adlandırılması<br />
Hidroksi asitler,<br />
Hidroksi asitler, yapısında hidroksil (- OH) ve karboksil (- COOH) grubu<br />
bulunduran bileşiklerdir. Adlandırılırken karboksil grubu en küçük sayıyı alacak<br />
şekilde ana zincir numaralandırılır. Hidroksil grubunun bağlandığı karbonların<br />
numaraları yazılır, kısa çizgi çekildikten sonra ana zincirin karbon sayısına<br />
karşılık gelen hidrokarbon adının önüne “hidroksi” sonuna da “–oik asit” eki<br />
getirilir.
4.2 Birden Çok Fonksiyonel Grup İçeren Bileşiklerin Adlandırılması<br />
Dikarboksilik asitler,<br />
Dikarboksilik asitler, molekülünde iki karboksil asit grubu bulunan organik<br />
asitlerdir. Adlandırılırken ana zincirdeki karbon sayısına karşılık gelen<br />
hidrokarbonun adı yazıldıktan sonra “dioik asit“ eki getirilir.
4.3 İskelet (Çizgi-bağ) Formülü<br />
<strong>Organik</strong> moleküller, zincirli ve dallanmış yapıda olduklarından bunların<br />
formüllerinin yazılması oldukça zordur. Bu nedenle kimyacılar yazımı daha<br />
kolay olan çizgi-bağ formüllerini (iskelet formüllerini) kullanmışlardır. Çizgibağ<br />
formülü yazılırken önce H atomları, sonra C atomları çıkarılarak iskelet<br />
formülü elde edilir.<br />
Bağ formülleri yazılırken her köşede karbon atomu olduğu varsayılır. Karbon<br />
atomu dört bağ yapabildiği için kalan bağlara da yeterince H atomu<br />
bağlandığı varsayılır.
4.3 İskelet (Çizgi-bağ) Formülü
4.3 İskelet (Çizgi-bağ) Formülü
5. <strong>Organik</strong> bileşiklerde izomerlik ile ilgili olarak öğrenciler;<br />
5.1. Kapalı molekül formülleri aynı özellikleri çok farklı olan bileşiklere örnekler<br />
verir.<br />
5.2. Yapısal izomerlik tiplerini örnekleriyle açıklar.<br />
5.3. Üç boyut izomerliği (stereoizomerlik) tiplerini ornekleriyle acıklar.<br />
5.4. Optik izomerleri adlandırmada kullanılan yaygın gösterimlerin anlamlarını<br />
açıklar.<br />
5. <strong>Organik</strong> bileşiklerde izomerlik ile ilgili olarak öğrenciler;<br />
5.1. İzomer maddeler,<br />
5.2. Yapısal izomerlik,<br />
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
5.4. Optik izomerleri, adlandırması,
5.1. İzomer maddeler,<br />
<strong>Organik</strong> kimyada aynı molekül formülüne sahip birden fazla bileşik olabilir.<br />
Ancak bu bileşiklerin bazı özellikleri bir birinden oldukça faklıdır.<br />
Bu durumu; C 4H 10 ve C 3H 8O bileşiklerini inceleyerek görelim.<br />
Molekül formülleri<br />
aynı, yapı formülleri<br />
farklı olan bileşiklere<br />
izomer denir.<br />
Tablodan anlaşıldığı gibi, izomerlerin fiziksel özelliklerinin aynı olmadığını gösteriyor.<br />
Alkol ve eterin değişik fonksiyonel gruplar içermesi nedeniyle kimyasal özellikleri de<br />
birbirinden farklıdır.
5.1. İzomer maddeler,<br />
Yapısında C-C, C-N ve C-O gibi tek bağ bulunduran organik moleküllerde tek<br />
bağ etrafında serbestçe dönme olabilir. İkili ve üçlü bağ etrafında dönme<br />
olmaz.<br />
I. formülde iki numaralı karbon sabit olmak koşulu ile bir numaralı karbona<br />
bağlı atomlar tek bağ etrafında kırmızı ok yönünde döndürülürse II. formülün<br />
aynısı elde edilir. Her iki formülde 1,1-dikloretanın formülüdür ve özdeştir.<br />
III. formülde iki numaralı karbon sabit olmak koşulu ile bir numaralı karbon tek<br />
bağ etrafında kırmızı ok yönünde döndürülürse IV. formülün aynısı elde<br />
edilemez. III ve IV. formüller birbirinden tamamen farklı maddelerin<br />
formülleridir ve özdeş değildirler.<br />
Aynı molekül formülüne sahip organik bileşikleri oluşturan atomların<br />
düzlemde ya da uzaydaki konumları farklı ise izomerlik söz konusudur.<br />
<strong>Organik</strong> bileşiklerde değişik izomerler vardır.<br />
İzomerler, yapı izomerliği ve stereoizomer olmak üzere ikiye ayrılır.
5.2. Yapısal izomerlik,<br />
Molekül formülleri aynı, yapı formülleri farklı olan bileşiklere yapı izomerleri<br />
denir. Yapı izomerleri de atomların bağlanma durumlarına göre üç grupta<br />
incelenir.<br />
a) Zincir ve Dallanma İzomerliği<br />
Doymuş hidrokarbon olan alkanlarda zincir ve dallanma izomerliği görülür.<br />
Metan, etan ve propanın izomerleri yoktur. Bütanın 2, pentanın 3 izotopu<br />
vardır. Alkanlarda C atomu sayısının artmasıyla izomer sayısı da artar.
5.2. Yapısal izomerlik,<br />
Zincir yapısına sahip moleküllerin, aynı molekül formülüne sahip halkalı yapıdaki<br />
bazı moleküllerle izomeleride görülür.
5.2. Yapısal izomerlik,<br />
b) Konum İzomerliği<br />
Fonksiyonel grubun farklı karbon atomlarına bağlanmasıyla oluşan<br />
izomerlere konum izomerisi denir.<br />
Örnek:<br />
1-bütanolde –OH grubu 1 numaralı C’a bağlıyken,<br />
2-bütanolde 2 numaralı C atomuna bağlıdır.
5.2. Yapısal izomerlik,<br />
b) Konum İzomerliği<br />
Aromatik<br />
hidrokarbonlarda<br />
da konum<br />
izomerliği vardır.<br />
Benzen halkasına<br />
iki atom veya<br />
atom grubu üç<br />
farklı konumda<br />
bağlanabilir.
5.2. Yapısal izomerlik,<br />
c) Fonksiyonel Grup İzomerliği<br />
Aynı karbon sayısına sahip alkol ve eterler birbirinin fonksiyonel izomeridir.<br />
Aldehit ve ketonlarda molekül formülü, C nH 2nO eklindedir. Bu yüzden aynı C<br />
sayısına sahip olan aldehit ve ketonlar birbirinin fonksiyonel grup izomeridir.<br />
Aynı sayıda C atomu taşıyan karboksilik asitler ile esterler birbirlerinin<br />
fonksiyonel grup izomeridir. Çünkü her ikisinin de kapalı formülü C nH 2nO 2’dir.<br />
Bu izomerlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirinden farklıdır.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
Birbirinin izomeri olan moleküllerde atomların birbirine bağlanma düzenleri<br />
aynı, uzaydaki yönelişleri farklı olabilir. Bu tür izomerlere stereoizomer denir.<br />
Stereoizomerler geometrik izomer ve optik izomer olmak üzere iki türlüdür.<br />
A. Geometrik İzomerler<br />
Geometrik izomerleri cis-trans ve konformasyon izomerliği olmak üzere iki alt<br />
grup altında incelenir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
a) Cis-trans İzomerliği<br />
Cis-trans izomerisi daha çok alken ve sikloalkanlarda görülür.<br />
Alkenlerdeki ikili bağ, bağ eksenleri etrafındaki dönmeleri engeller. Bu durum<br />
cis-trans izomerliğine yol açar. Aynı düzlem üzerindeki atom ya da atom grupları<br />
iki farklı konumda ise bunlara cis-trans izomerisi denir.<br />
Görüldüğü gibi cis-1,2-dikloroetende Cl<br />
atomları düzlemin aynı tarafında yer alırken<br />
trans-1,2-dikloroetende zıt yönlerde yer<br />
almıştır.<br />
İkili bağın ucundaki karbonlardan birine aynı<br />
atom veya atom grubu bağlıysa veya ikili<br />
bağın ucundaki karbonlara bağlı bütün<br />
gruplar farklı ise cis-trans (geometrik)<br />
izomerliği görülmez.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
a) Cis-trans İzomerliği<br />
Sikloalkan molekülleri düzlemseldir. Karbon atomlarına bağlı atomun veya atom<br />
grupları bu düzlemin dışında olduklarından cis-trans izomerlik oluşabilir. Bu<br />
durumu siklohekzan türevleri üzerinde inceleyelim.<br />
cis-1,2-diklorosiklohekzanda klor atomları aynı tarafta yer alırken trans-1,2diklorohekzanda<br />
farklı tarafl arda yer alır.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
b) Konformasyon İzomerliği<br />
Molekülde sigma bağı etrafında grupların serbestçe dönmesi, çok sayıda<br />
molekül şekilleri elde edilmesini sağlar. Bu şekillere molekülün<br />
konformasyonları ve bu izomeriye konformasyon izomeri denir.<br />
Bağ çevresindeki dönmeler nedeniyle oluşan bu yapılara konformer (rotamer)<br />
denir.<br />
Tek bağ etrafında dönme olduğu için konformerler birbirine dönüşebilirler.<br />
Konformasyonlar farklı şekillerde gösterilebilir.<br />
Bunlar üçboyutlu formüller, top-çubuk formülü vb. Konformerler farklı bileşikler<br />
değildir.<br />
Tek bir molekülün uzaydaki farklı şekilleridir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
B. Optik İzomeri (Optikçe Aktifl ik):<br />
Birçok cismin ayna görüntüsü birbirleri ile çakışmaz. Bir çift eldiven düşününüz.<br />
Sol tekinin ayna görüntüsü kendisi ile çakışmaz. Aynadaki görüntüsü sağ tekine<br />
benzer.<br />
Bildiğiniz gibi sol elinize giydiğiniz eldiveni sağ elinize giyemezsiniz. Aynı şekilde<br />
sol elinizin ayna görüntüsü sağ elinize benzer ve sol eliniz, ayna görüntüsü ile üst<br />
üste çakıştırılamaz.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
B. Optik İzomeri (Optikçe Aktifl ik):<br />
Bazı moleküllerin formülleri de aynı sağ ve sol elde olduğu gibi ayna görüntüsü<br />
ile çakıştırılamaz.<br />
Bu formüllerden görüldüğü gibi iki farklı gliseraldehit vardır.<br />
D-gliseraldehitte -OH sağda, L-gliseraldehitte soldadır. Böyle<br />
moleküllere asimetrik (kiral) moleküller denir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
Asimetrik karbon atomu<br />
Moleküldeki dört değişik atomun ya da grubun bağlı olduğu karbon atomuna<br />
asimetrik karbon atomu denir. Bir molekülün asimetrik olması için genellikle sp3<br />
hibritleşmesi yapmış C atomuna, dört farklı atom ya da atom grubu bağlanmış<br />
olmalıdır. Asimetrik C atomları üzerine yıldız şekli konularak işaretlenir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
Simetrik karbon atomu<br />
Asimetrik C atomu taşımayan dolayısıyla ayna görüntüleri kendileri ile çakışan<br />
moleküllere ise simetrik moleküller denir.<br />
Örneğin:<br />
cis-1,2-dimetil siklobütan molekülü ayna görüntüsü ile üst üste çakışır.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
Simetrik karbon atomu<br />
Asimetrik C atomu taşıyan, ayna görüntüsüyle üst üste çakışmayan moleküllerin<br />
her birine enantiyomer adı verilir. Asimetrik molekül ve onun ayna görüntüsü<br />
bir çift enantiyomer oluşturur.<br />
Örneğin, klorpropanoik asitin ayna görüntüsü birbiriyle çakışmaz. Bir tane<br />
asimetrik karbonu vardır.<br />
Enantiyomerlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri büyük ölçüde birbirinin aynıdır.<br />
Polarize ışığın titreşim düzlemini değiştiren maddeler optikçe aktif olduğundan<br />
enantiyomerler de optikçe aktiftir ve biri diğerinin optik izomeridir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
Enantiyomerler ve rotamerler<br />
Enantiyomerler ve rotamerler birbirinden farklı özellikler gösterirler.<br />
Enantiyomerler birbirinin çakışmayan ayna görüntüsüdür. Rotamerlerçakışan<br />
ayna görüntüsüdürler.<br />
Enantiyomerler dönme ile birbirlerine dönüşemezler. Rotamerler dönme ile<br />
birbirine dönüşebilir.<br />
Enantiyomerler kiral, rotamerler akiraldir.<br />
Enantiyomerlerin yalnız kiral özellikleri farklıdır. Bu nedenle damıtma ve<br />
kristallendirme gibi bildiğimiz yöntemlerle ayrılamazlar. Ancak kiral maddelerle<br />
tepkimeye sokularak veya polarize ışık ile etkileşimlerinde gösterdikleri<br />
farklılıktan ayrılabilirler. Konformerler ise tek bağ etrafında dönerek birbirlerine<br />
kolayca dönüşebildiklerinden ayrılamazlar.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
Polarize Işık<br />
Doğal ışık, her doğrultuda yani her düzlemde titreşerek yayılır. Bir düzlem<br />
boyunca yayılan ışığa polarize ışık denir. Bu ışık enantiyomerlerden birini<br />
içeren bir çözeltiden geçirilirse ışığın yayılma düzlemi sağa ya da sola çevrilir.<br />
Polarize ışığın yayılma düzlemini sağa çeviren enantiyomer, adlandırmada<br />
“(+)” işareti ile, sola çeviren “(-)” işareti ile ifade edilir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
D ve L tipi enantiyomerleri<br />
Emil Fischer (Emil Fişer), optikçe aktif olan bileşiklerin yapılarının<br />
belirlenmesinde (+) -gliseraldehidin temel bileşik olarak alınmasını ve (+) -<br />
gliseraldehidin “D-“.(dekstrorotatori, Latince, dexter, “sağ”) enantiyomeri olan<br />
(-)-gliseraldehidin “L-“(levorotatori Latince, laevus,“sol”) sembolüyle<br />
gösterilmesini önerdi bu öneri bilim insanları tarafından benimsendi. Buna göre<br />
gliseraldehid enantiyomerleri D-gliseraldehit ve L-gliseraldehit olarak yazıldı.<br />
D-L gösteriminin çevirme açısı (+) ve (-) ile<br />
doğrudan ilgisi yoktur. D-L gösterimi bileşiğin<br />
yapıları ile ilgilidir. D- yapısına sahip olup da<br />
polarize ışığı sağa (+)- çeviren bileşikler olduğu<br />
gibi sola (-)- çeviren bileşikler de vardır.<br />
Örneğin D-(+)- gliseraldehit polarize ışığı sağa<br />
çevirirken, D-(-)-laktik asit sola çevirir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
D ve L tipi enantiyomerleri<br />
Optikçe aktif maddelerin, polarize ışığı sağa mı yoksa sola mı çevireceği molekül<br />
yapısına bakılarak belirlenemez, deneysel olarak bulunur. Biyolojik moleküllerin<br />
birçoğu enantiyomerik yapıya sahiptir.<br />
Örneğin, glukoz ve galaktoz enantiyomerik yapıya sahiptir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
R-S Adlandırma Sistemi<br />
Optikçe aktif bileşiklerin D-, L- simgeleriyle gösterilişi karbonhidrat ve amino<br />
asit kimyasında rahatlıkla kullanılırken bazı bileşikler için yetersiz kalabiliyor.<br />
Örneğin, optikçe aktif tartarik asidin formülü<br />
yazıldığında, kesikli çizginin alt kısımdaki gruba<br />
göre “D-”, kesikli çizginin üst kısmındaki gruba<br />
göre “L-” ön eki alması gerekiyor.<br />
Burada bir belirsizlik vardır. Bu belirsizliği gidermek için Chan, Ingold (İngolt) ve<br />
Prelog (Pirelok) yeni bir sistem önermişlerdir.<br />
Bu sisteme R-S sistemi denir.<br />
Bu sisteme göre en küçük grup, asimetrik karbon atomunun arkasına getirilir.<br />
Kalan grupların büyükten küçüğe doğru sıralanışı saat yönünde ise “R-”, saat<br />
yönünün tersi yönde ise “S-” ön eki getirilir (ek: en küçük, eb: en büyük, b:<br />
büyük, o: orta).
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
R-S Adlandırma Sistemi<br />
Optikçe aktif bileşiklerin D-, L- simgeleriyle gösterilişi karbonhidrat ve amino<br />
asit kimyasında rahatlıkla kullanılırken bazı bileşikler için yetersiz kalabiliyor.<br />
Örneğin, optikçe aktif tartarik asidin formülü<br />
yazıldığında, kesikli çizginin alt kısımdaki gruba<br />
göre “D-”, kesikli çizginin üst kısmındaki gruba<br />
göre “L-” ön eki alması gerekiyor.<br />
Burada bir belirsizlik vardır. Bu belirsizliği gidermek için Chan, Ingold (İngolt) ve<br />
Prelog (Pirelok) yeni bir sistem önermişlerdir.<br />
Bu sisteme R-S sistemi denir.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
R-S Adlandırma Sistemi<br />
Bu sisteme göre en küçük grup, asimetrik karbon atomunun arkasına getirilir.<br />
Kalan grupların büyükten küçüğe doğru sıralanışı saat yönünde ise “R-”, saat<br />
yönünün tersi yönde ise “S-” ön eki getirilir (ek: en küçük, eb: en büyük, b: büyük,<br />
o: orta).
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
R-S Adlandırma Sistemi<br />
Bağlı atom ve atom gruplarını büyükten küçüğe doğru sıralamak için;<br />
1- Atom numarası büyük olan elementler en büyük kabul edilir.<br />
Örneğin, organik bir bileşikte Br, Cl, O, C ve H elementleri asimetrik karbona<br />
bağlı ise büyükten küçüğe doğru 35Br > 17Cl > 8O > 6C > 1H şeklinde sıralanır.<br />
2- Asimetrik karbon atomuna bağlı atom gruplarının ilk atomu aynı ise bağlı<br />
gruplardaki ikinci veya üçüncü atomların atom numaraları dikkate alınır.<br />
Örneğin, bağlı gruplar COOH, CHO, CH 3 ise birinci atomlar (C) aynı, ikincilerden<br />
oksijen COOH’ta 2 tanedir. Bu yüzden oksijenin atom numaraları toplamı (8+8)<br />
16 olduğundan en büyük atom olarak alınır. Aynı şekilde diğerlerinin sıralaması<br />
yapılır. Böylece sıralama COOH>CHO> CH 3 şeklinde olur.<br />
3- Yapısında ikili ya da üçlü bağ bulunan moleküllerde atom numarası toplamı<br />
bulunurken ikili bağda atomun iki, üçlü bağda üç defa bağlanmış olduğu<br />
düşünülür.<br />
Örneğin, C = C ikili bağında C atomunun atom numarası hesaplanırken C2 – C2<br />
şeklinde düşünülür ve toplam atom numarası 2(6)+2(6) = 24 olarak bulunur.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
R-S Adlandırma Sistemi<br />
Örnek: 2-bütanolün enantiyomerlerini R-S sistemine göre adlandırın.
5.3. Üç boyut izomerlik (stereoizomerlik) tipleri,<br />
R-S Adlandırma Sistemi/ Örneker<br />
S-2 Klorbutan<br />
S-2 bromu,kloro,<br />
florometan<br />
S-2 kloro,<br />
Floroetan
Sunu <strong>MEB</strong> kimya kitabı dikkate alınarak hazırlanmıştır.<br />
Tashih yapmaya vaktim olmadığı için masa başı bir çalışma oldu.<br />
Umarım mazur görürsünüz.<br />
Başarılar dilerim.<br />
<strong>Mehmet</strong> <strong>TÜRK</strong>