Metalik Bağ ve Metallerin Özellikleri

4 soru

Aşağıdaki tabloda, aynı periyotta yer alan $X$ , $Y$ ve $Z$ baş grup metallerinin periyodik sistemdeki grup numaraları verilmiştir:

Element	Grup
$X$	$1A$
$Y$	$2A$
$Z$	$3A$

Bu elementlerin oluşturduğu metalik bağlar ve metalik özellikler ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Metal atomlarını bir arada tutan metalik bağlar, değerlik elektronlarının ortaklaşa kullanılmasıyla kurulduğundan polar kovalent bağ karakteri taşır.

Bu metallerin oda sıcaklığında katı hâlde bulunması ve sert olmaları, atomlarının belirli bir erime noktası olmayan amorf katı yapısında düzenlenmesinden kaynaklanır.

Aynı periyotta elektron denizine verilen değerlik elektron sayısı en fazla ve katyon yarıçapı en küçük olan

Z

metalinin metalik bağının en güçlü olması beklenir.

Aynı periyotta sağa doğru gidildikçe iyonlaşma enerjisi her grupta düzenli olarak arttığı için metallerin bağ kuvveti de doğrudan iyonlaşma enerjisi değerleriyle doğru orantılı olarak artar.

Metalik bağ, metal katyonları ile serbest hareket eden elektronlar arasındaki çekime dayandığı için moleküller arası hidrojen bağları gibi zayıf etkileşimler sınıfında incelenir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Aynı periyotta elektron denizine verilen değerlik elektron sayısı en fazla ve katyon yarıçapı en küçük olan $Z$ metalinin metalik bağının en güçlü olması beklenir.

Cevap

Aynı periyotta elektron denizine verilen değerlik elektron sayısı en fazla ve katyon yarıçapı en küçük olan elementin metalik bağının en güçlü olması beklenir.

Metalik bağın kuvveti, elektron denizine verilen değerlik elektron sayısı (katyon yükü) arttıkça ve metal katyonunun yarıçapı küçüldükçe artar. Tabloda verilen elementlerden

Z

'nin değerlik elektron sayısı en fazla (

3

) ve katyon yarıçapı en küçük olduğundan metalik bağının en güçlü olması beklenir.

Adım Adım Çözüm

Elementlerin değerlik elektron sayılarını belirleme

X

elementinin değerlik elektron sayısı

1

Y

elementinin

2

Z

elementinin ise

3

olarak belirlenir.

Grup numarası baş grup elementleri için değerlik elektron sayısını verir (

1A \rightarrow 1

2A \rightarrow 2

3A \rightarrow 3

Aynı periyottaki katyon yarıçapı eğilimini analiz etme

Aynı periyotta soldan sağa doğru gidildikçe proton sayısı arttığı için katyon yarıçapı küçülür. Yarıçap sıralaması

X^+ > Y^{2+} > Z^{3+}

şeklindedir.

Çekirdek çekim gücünün artması elektronların daha sıkı çekilmesine ve yarıçapın küçülmesine neden olur.

Metalik bağ kuvvetini etkileyen faktörleri birleştirerek karşılaştırma yapma

Değerlik elektron sayısı arttıkça ve katyon yarıçapı küçüldükçe metalik bağ kuvveti artar. Bu durumda metalik bağ kuvveti sıralaması

Z > Y > X

şeklinde olur. Dolayısıyla değerlik elektron sayısı en fazla ve yarıçapı en küçük olan

Z

'nin metalik bağı en güçlüdür.

Metalik bağ kuvveti, metal katyonunun yükü ile doğru, katyonun yarıçapı ile ters orantılıdır.

Anahtar Kavram

Metalik bağ kuvveti, metal katyonunun yükü (değerlik elektron sayısı) arttıkça ve katyon yarıçapı azaldıkça artar.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 2Soru →

Metalik bağın oluşumu ve metallerin fiziksel/kimyasal özellikleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Metaller kendi aralarında elektron ortaklaşmasıyla kovalent bağlı kararlı bileşikler oluştururlar.

Metalik bağ kuvveti, periyodik sistemin aynı grubunda yukarıdan aşağıya doğru inildikçe metal yarıçapı arttığı için genellikle artar.

Metaller belirli bir kristal örgü yapısına sahip olmayıp amorf katı sınıfında yer alırlar.

Metalik bağ, moleküller arası zayıf etkileşimler (fiziksel bağlar) sınıfında yer aldığından metallerin erime noktaları oda koşullarında düşüktür.

Metallerin tel ve levha haline getirilebilmesi, elektron denizi içindeki metal katyonlarının uygulanan dış kuvvet etkisiyle birbiri üzerinden kayarken bağın kopmamasıyla açıklanır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Metallerin tel ve levha haline getirilebilmesi, elektron denizi içindeki metal katyonlarının uygulanan dış kuvvet etkisiyle birbiri üzerinden kayarken bağın kopmamasıyla açıklanır.

Cevap

Metallerin tel ve levha haline getirilebilmesi, elektron denizi içindeki metal katyonlarının uygulanan dış kuvvet etkisiyle birbiri üzerinden kayarken bağın kopmamasıyla açıklanır.

Metallerin tel ve levha haline getirilebilmesi, üzerlerine bir dış kuvvet uygulandığında pozitif yüklü metal katyonlarının elektron denizi içinde birbirleri üzerinden kayması ve bu esnada serbest elektronların katyonları sarmaya devam ederek bağın kopmasını engellemesi sayesinde gerçekleşir.

Adım Adım Çözüm

Metalik bağın tanımını ve türünü analiz etmek.

Metalik bağ, metal katyonları ile serbest değerlik elektronlarının oluşturduğu elektron denizi arasındaki elektrostatik çekim kuvvetidir ve güçlü bir kimyasal etkileşimdir.

Seçeneklerdeki kimyasal/fiziksel bağ sınıflandırmalarını doğru değerlendirebilmek için metalik bağın güçlü etkileşim olduğunu bilmek gerekir.

Metallerin periyodik özelliklerle metalik bağ kuvveti ilişkisini incelemek.

Grupta aşağıya doğru yarıçap arttığı için metalik bağ kuvveti azalır, periyotta sağa doğru değerlik elektron sayısı arttığı ve yarıçap azaldığı için metalik bağ kuvveti artar.

Metalik bağ kuvvetinin periyodik eğilimlerini doğru yorumlayarak yanlış eğilim belirten seçenekleri elemek.

Elektron denizi modelinin metallere kazandırdığı fiziksel özellikleri değerlendirmek.

Serbest elektronların hareketi metallere işlenebilme (tel ve levha olma), parlaklık, elektrik ve ısı iletkenliği kazandırır. Metal katyonları kaydığında serbest elektronlar onları bir arada tutmaya devam eder.

Metallerin haddelenebilme (tel/levha olma) özelliğinin mikroskobik düzeydeki mekanizmasını doğrulayarak doğru seçeneğe ulaşmak.

Anahtar Kavram

Metalik bağın oluşumu, elektron denizi modeli ve metallerin fiziksel özelliklerini açıklamadaki rolü.

Soru 3Soru →

Metalik bağın kuvveti; metal katyonunun yükü (değerlik elektron sayısı) ile doğru, metal katyonunun yarıçapı ile ters orantılıdır. Metalik bağ kuvveti arttıkça metalin erime noktası ve sertliği genellikle artar.

Aşağıdaki tabloda baş grup (A grubu) elementi oldukları bilinen $X$ , $Y$ ve $Z$ metallerinin katman elektron dizilimlerindeki son katman elektron sayıları ve erime noktaları verilmiştir:

Metal	Son Katman Elektron Sayısı	Erime Noktası (°C)
$X$	1	98
$Y$	1	63
$Z$	2	650

Buna göre $X$ , $Y$ ve $Z$ metalleri ile ilgili,

I. $X$ ve $Y$ elementleri periyodik sistemin aynı grubunda yer alır ve $Y$ 'nin atom yarıçapı $X$ 'inkinden büyüktür.
II. Metallerin metalik bağ kuvvetleri arasındaki ilişki $Z > X > Y$ şeklindedir.
III. $Z$ katyonunun yarıçapı, $X$ katyonunun yarıçapından kesinlikle daha küçüktür.

yargılarından hangileri doğrudur?

Yalnız I

Yalnız III

I ve II

II ve III

I, II ve III

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II

Yalnız I ve II öncüllerini içeren seçenek doğrudur. Çünkü X ve Y elementlerinin son katmanlarındaki elektron sayıları eşit olduğu için aynı grupta yer alırlar. Erime noktası daha düşük olan Y'nin metalik bağı daha zayıf, dolayısıyla katman sayısı ve atom yarıçapı X'inkinden daha büyüktür. Erime noktaları arasındaki sıralama doğrudan metalik bağ kuvveti sıralamasını (

Z > X > Y

) verir. Ancak Z'nin katyon yarıçapının X'inkinden kesinlikle daha küçük olduğu söylenemez; çünkü Z'nin periyot numarası bilinmemektedir ve bağının güçlü olmasının temel sebebi yükünün (+2) fazla olmasıdır.

Adım Adım Çözüm

X ve Y metallerinin son katman elektron sayılarına bakılarak grup ilişkisi kurulur ve erime noktalarından faydalanılarak yarıçapları kıyaslanır.

X ve Y elementlerinin ikisinin de son katmanında 1 elektron bulunduğundan aynı gruptadırlar (1A grubu). Erime noktası daha düşük olan Y'nin (

63\text{ }^\circ\text{C}

) metalik bağ kuvveti X'inkinden (

98\text{ }^\circ\text{C}

) daha zayıftır. Aynı grupta aşağı doğru inildikçe atom yarıçapı arttığı için metalik bağ kuvveti zayıflar. Bu nedenle Y'nin periyodu daha büyüktür ve atom yarıçapı X'inkinden büyüktür. Birinci öncül doğrudur.

Aynı gruptaki metallerde aşağı doğru inildikçe yarıçapın büyümesi, metalik bağ kuvvetini ve dolayısıyla erime noktasını düşürür.

Elementlerin erime noktaları karşılaştırılarak metalik bağ kuvvetleri sıralanır.

Erime noktası ile metalik bağ kuvveti doğru orantılıdır. Erime noktaları sıralaması

Z (650\text{ }^\circ\text{C}) > X (98\text{ }^\circ\text{C}) > Y (63\text{ }^\circ\text{C})

olduğuna göre metalik bağ kuvvetleri arasındaki ilişki de

Z > X > Y

şeklindedir. İkinci öncül doğrudur.

Metalik bağın daha kuvvetli olması, atomları bir arada tutan çekim kuvvetinin daha güçlü olduğunu gösterir ve bu durum erime noktasının yüksek olmasına yol açar.

Z'nin katyon yükü ve yarıçapı analiz edilerek X ile olan yarıçap ilişkisi değerlendirilir.

Z elementinin son katmanında 2 elektron vardır (2A grubu) ve oluşturacağı katyonun yükü

+2

'dir. X'in ise oluşturacağı katyonun yükü

+1

'dir. Z'nin metalik bağının X'ten çok daha güçlü olmasının temel nedeni katyon yükünün fazla olmasıdır. Z ve X elementlerinin periyot numaraları bilinmediği için, Z katyonunun yarıçapının X katyonundan kesinlikle daha küçük olduğu söylenemez. Örneğin X sodyum (

_{11}\text{Na}

), Z ise kalsiyum (

_{20}\text{Ca}

) olabilir. Bu durumda

Ca^{2+}

ile

Na^+

katyonlarının yarıçapları birbirine oldukça yakındır veya Z daha alt periyotta yer alıyorsa katyon yarıçapı X'ten büyük de olabilir. Üçüncü öncül kesin değildir.

Metalik bağ kuvveti hem katyon yükü hem de katyon yarıçapına bağlıdır; periyot numaraları bilinmeden sadece erime noktasına bakarak yarıçap kıyaslamasında kesinlik kurulamaz.

Anahtar Kavram

Metalik bağ kuvvetinin periyodik sistemdeki değişim trendleri ve erime noktası ile ilişkisi

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 4Soru →

Metallerin kristal örgi yapısında, metal atomlarının değerlik elektronları serbestçe hareket ederek bir "elektron denizi" oluşturur. Bu elektron denizi ile pozitif yüklü metal katyonları arasındaki elektrostatik çekim kuvveti metalik bağ olarak tanımlanır. Metalik bağın gücü; katyonun yükü ile doğru, iyon yarıçapı ile ters orantılıdır.

Buna göre; periyodik sistemin $s$ -blokunda yer alan $_{11}\text{Na}$ , $_{12}\text{Mg}$ ve $_{19}\text{K}$ metalleriyle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Magnezyum metalinin katyon yükü sodyumunkinden daha fazla ve iyon yarıçapı daha küçük olduğu için metalik bağı daha kuvvetlidir ve erime noktası sodyumunkinden yüksektir.

Potasyum metalinin katman sayısı sodyumdan fazla olduğundan iyon yarıçapı daha büyüktür ve bu durum potasyumun metalik bağ kuvvetini sodyumunkinden daha yüksek yapar.

Bu metaller belirli bir erime sıcaklığına sahip olmadıklarından oda koşullarında amorf katı sınıfında bulunurlar.

Sodyum ve potasyum metalleri benzer kimyasal özellik gösterdikleri için erime noktaları ve metalik bağ kuvvetleri de birbirine eşittir.

Sembolü

\text{P}

olan potasyum metalinin değerlik elektron sayısı en fazla olduğu için elektrik iletkenliği en yüksektir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Magnezyum metalinin katyon yükü sodyumunkinden daha fazla ve iyon yarıçapı daha küçük olduğu için metalik bağı daha kuvvetlidir ve erime noktası sodyumunkinden yüksektir.

Cevap

Magnezyum metalinin katyon yükü sodyumunkinden daha fazla ve iyon yarıçapı daha küçük olduğu için metalik bağı daha kuvvetlidir ve erime noktası sodyumunkinden yüksektir.

Magnezyum metalinin katyon yükü sodyumunkinden büyük (+2 > +1) ve iyon yarıçapı sodyumunkinden küçüktür. Metalik bağ kuvveti yük ile doğru, yarıçap ile ters orantılı olduğundan magnezyumun metalik bağ kuvveti daha büyüktür. Bu güçlü etkileşim magnezyumun erime noktasının sodyumunkinden daha yüksek olmasına yol açar.

Adım Adım Çözüm

Elementlerin katman elektron dizilimlerini yazarak periyot ve gruplarını belirlemek

_{11}\text{Na}

: 2, 8, 1 (3. periyot, 1A grubu, katyon yükü +1)

_{12}\text{Mg}

: 2, 8, 2 (3. periyot, 2A grubu, katyon yük�� +2)

_{19}\text{K}

: 2, 8, 8, 1 (4. periyot, 1A grubu, katyon yükü +1)

Metalik bağ gücünü belirlemek için katyon yükünü ve katman sayılarını (yarıçap k��yaslaması için) tespit etmek gerekir.

Metalik bağ kuvvetlerini katyon yükü ve iyon yarıçapı kriterlerine göre karşılaştırmak

Aynı periyotta sağa gidildikçe yarıçap küçülür ve yük artar, bu yüzden

\text{Mg} > \text{Na}

'dır. Aynı grupta aşağı gidildikçe yarıçap artar, bu yüzden

\text{Na} > \text{K}

'dir. Sıralama:

\text{Mg} > \text{Na} > \text{K}

şeklindedir.

Metalik bağ gücünün değerlik elektron sayısı (katyon yükü) ile doğru, iyon yarıçapı ile ters orantılı olduğunu uygulamak.

Metalik bağ gücü ile erime noktası ilişkisini kurarak erime noktalarını kıyaslamak

Erime noktası sırası:

\text{Mg} > \text{Na} > \text{K}

şeklindedir. Dolayısıyla magnezyumun erime noktası sodyumunkinden daha yüksektir.

Metalik bağ kuvveti arttıkça metal atomlarını bir arada tutan elektrostatik çekim artar ve katıyı eritmek için gereken enerji (erime noktası) yükselir.

Anahtar Kavram

Metalik bağ kuvvetinin periyodik sistemdeki değişim eğilimi ve fiziksel özelliklere (erime noktasına) etkisi.

Tahmini Süre:2m 0s

Metalik Bağ ve Metallerin Özellikleri

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar