Ana Grup Kimyası
Ana grup kimyası, reaktif alkali metallerden bir zamanlar inert olan soy gazlara kadar s- ve p-blok elementlerinin yapısal ve reaksiyon kimyasını, periyodik tablonun eğilimlerine göre düzenlenmiş olarak ele almaktadır.
Tanım
Ana grup kimyası, 1, 2 ve 13'ten 18'e kadar olan grupların elementlerinin—s- ve p-blok veya temsilci elementlerin—periyodik eğilimlerini, bağlarını ve karakteristik bileşiklerinin sentezlerini ve yapılarını kapsayan bir inceleme alanıdır.
Kapsam
Bu alan, temsilci elementlerin tanımlayıcı ve yapısal kimyasını kapsamaktadır: boyut, iyonlaşma enerjisi ve elektronegatiflikteki periyodik eğilimler; s- ve p-blok hidrürleri, oksitleri ve halojenürleri; boranlarda ve ilgili kümelerde elektron eksikliği olan bağlar; karbon, azot, fosfor ve kükürtün zincirleme (catenation) ve allotropisi; ve soy gazların kimyası. Koordinasyon davranışları ayrı olarak ele alınan d- ve f-blok geçiş elementlerini ve katı hal ve yapısal inorganik kimya kapsamında ele alınan yığın katı hal yapılarını hariç tutmaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Boyut ve elektronegatiflikteki periyodik eğilimler, temsilci elementlerin bağlarını nasıl kontrol etmektedir?
- Boranlar gibi elektron eksikliği olan türler neden klasik yapılar yerine küme yapılarını benimsemektedir?
- p-bloktaki çapraz ilişkiler ve anomali gösteren ilk sıra davranışı neye dayanmaktadır?
- Sözde inert olan soy gazlar nasıl kararlı bileşikler oluşturacak şekilde tepkimeye sokulabilmektedir?
Anahtar kavramlar
- Periyodik eğilimler ve etkin çekirdek yükü
- VSEPR geometrisi
- Zincirleme (Catenation) ve allotropi
- Elektron eksikliği olan üç merkezli bağ
- Kümeler için Wade kuralları
- İnert çift etkisi
Temel kuramlar
- VSEPR ve p-blok moleküllerinin şekilleri
- Değerlik kabuğu elektron çifti itmesi (VSEPR), merkez atom etrafındaki bağlayıcı ve yalnız elektron çiftlerinin sayısından yola çıkarak moleküler geometriyi tahmin etmekte ve ana grup hidrürlerinin, oksitlerinin ve halojenürlerinin şekillerini başarıyla açıklamaktadır.
- Wade kuralları ve elektron eksikliği olan kümeler
- Boranlar ve ilgili kümeler, iskelet elektron çiftlerinin sayısına göre belirlenen closo, nido ve arachno geometrilerini benimsemektedir; bu, elektron eksikliği olan ana grup yapılarını birleştiren çokyüzlü-iskelet-elektron-çifti bir çerçevedir.
- Periyodik eğilimler ve inert çift etkisi
- Periyodik tabloda aşağı ve yatay yöndeki atom yarıçapı, iyonlaşma enerjisi ve elektronegatiflik eğilimleri, ağır p-blok elementlerinin s elektronlarını kullanma isteksizliği ile birlikte, yükseltgenme durumu kararlılığını ve reaktivite modellerini açıklamaktadır.
Klinik önem
Ana grup elementleri, gübrelerin sabit azotunu, yarı iletkenlerin ve camın silikonunu, biyolojinin ve deterjanların fosfatlarını ve bor hidrürlerinden ksenona kadar reaktifleri sağlamaktadır; bu da bu kimyayı tarım, elektronik ve malzemeler için temel bir alan haline getirmektedir.
Tarihçe
Temsilci elementlerin tanımlayıcı kimyası, on dokuzuncu yüzyılda alkali ve halojen elementlerinin izolasyonundan ve Mendeleev'in periyodik tablosunun düzenleyici içgörüsünden gelişmiştir. Alfred Stock'un yirminci yüzyılın başlarındaki boranlar üzerine yaptığı çalışmalar, elektron eksikliği olan bağları ortaya çıkarmış; Neil Bartlett'in 1962'de bir ksenon bileşiği sentezlemesi ise soy gazların kimyasal olarak inert olduğu dogmasını yıkmıştır.
Öne çıkan isimler
- Dmitri Mendeleev
- Alfred Stock
- Neil Bartlett
- Ronald Gillespie
İlgili konular
Temel eserler
- greenwood1997
- bartlett1962
- weller2018
Sıkça sorulan sorular
- Her p-blok grubunun ilk elementi neden genellikle anomali göstermektedir?
- Karbon, azot ve oksijen gibi ikinci periyot elementleri küçüktür, kullanılabilir d orbitallerine sahip değildir ve güçlü pi bağları oluşturmaktadır; bu nedenle daha ağır benzerlerine göre çoklu bağları ve daha düşük koordinasyon sayılarını tercih ederek farklı bir kimya üretmektedirler.
- Soy gazlar tam oktetlere sahip olmalarına rağmen nasıl tepkimeye girebilmektedir?
- Daha ağır soy gazlar, özellikle ksenon, nispeten düşük iyonlaşma enerjilerine ve büyük, polarize edilebilir elektron bulutlarına sahiptir; bu nedenle flor ve PtF6 gibi çok güçlü yükseltgeyiciler, XeF4 gibi gerçek bileşikler oluşturmak için elektronlarını uzaklaştırabilir veya paylaşabilirler.