Polimerler: Organik bileşiklerin gösterimleri

Polimerler, daha önce bahsettiğimiz metal ve seramiklere kıyasla oldukça farklı yapılar sergiliyorlar. Polimer bileşiklerini adlandırırken kullandığımız yaklaşım da önceki konularda bahsettiğimiz metal ve seramiklere göre oldukça farklı. Polimerlerin, daha doğrusu genel olarak organik bileşiklerin yapıları ve adlandırılmaları arasında yakın bir ilişki olması nedeniyle, polimlerin yapısına geçmeden önce organik bileşikleri nasıl adlandırdığımız üzerinde duracağız. Bu şekilde, organik bileşkilerin nasıl yapılandığı üzerine basit bir giriş de yapmış olacağız.

Polimerlerin birer organik bileşik olması nedeniyle, öncelike organik ifadesi üzerinde durarak konuya giriş yapalım.

Bir bileşiğin organik olması, o bileşiğin temel yapıtaşının karbon olduğunu ifade ediyor. Buradaki temel yapıtaş kavramını doğru anlamamız önemli: örnek olarak, demirin karbürlenmesiyle elde edilen sementit bileşiği de (Fe3C) karbon içeriyor. Fakat, organik bileşiklerde olduğu şekliyle karbon atomu bu bileşiğin iskeletini oluşturmadığı için, Fe3C’yi bir organik bileşik olarak değerlendirmiyoruz.

Bütün organik bileşikler, birbirlerine zincir misali eklenmiş karbon atomlarından ve bu karbon zincirlerine eklenen diğer elementlerden oluşuyorlar. Yani organik bileşik dediğimizde, peşpeşe eklenmiş karbon atomlarından oluşan zincirlerden bahsettiğimizi söyleyebiliriz. Bu organik bileşikler hem katı (örneğin plastik), hem sıvı (örneğin alkol) hem de gaz (örneğin doğal gaz) fazında üretilebiliyorlar.

Organik ifadesinin kökeninde, 1. yüzyılda yaşayan simyacıların bu bileşiklerin doğasına dair yaptıkları bazı varsayımlar yatıyor. Tarihsel sürece baktığımızda, o dönemde yaşayan simyacıların bu bileşiklerin sadece temel elementlerden, yani hava, su, ateş ve topraktan elde edilebileceklerini düşündükleri için, bu bileşikleri organik olarak tanımladıklarını; diğer kimyasal elementlerin sentezlenmesiye elde edilen bileşikleri de, bu nedenle, inorganik olarak sınıflandırdıklarını görüyoruz. Bu sınıflandırma her ne kadar bugün bizlere bir anlam ifade etmese de, kimya biliminde halen geçerliğini koruyor.

Daha önce atomlar arası bağlardan bahsederken, elementlerin en dış yörüngelerindeki elektron sayısını sekize tamamlayacak şekilde diğer elementlerle bağ kurduklarını belirtmiştik. Bu temel düşünce, organik bileşiklerin iskeletini oluşturan karbon zincirlerinin yapısı kavrayabilmemiz açısından oldukça önemli. Organik bileşiklerin iskeletini oluşturan karbon atomunun en dış yörüngesinde dört elektron bulunuyor. Yani, en dış yörüngesindeki elektron sayısını sekize tamamlayabilmesi için dört elektrona daha ihtiyaç duyuyor. Karbon atomları, dış yörüngesinde bir elektron bulunan hidrojen başta olmak üzere birçok farklı elementle bağ kurarak bu elektron ihtiyacını karşılayabiliyor.

Örnek olarak aşağıdaki resimde bir karbon atomunun çevresine dört hidrojen atomu alarak nasıl kararlı duruma geçebildiği gösteriliyor. Mavi renkle gösterilen karbon atomu, kırmızı renkle gösterilen her bir hidrojen atomuyla birer elektron çifti paylaşarak bağ kuruyor. Elektron çifti paylaşımıyla sağlanan bu bağ türüne, daha önce de belirttiğimiz gibi, kovalent bağ adını veriyoruz.

Organik bileşiklerin iskeletini ouşturan elementler arasında gördüğümüz bütün bağlar kovalent karaktere sahip. Yukarıdaki resimde elementlerin çevresindeki her nokta bir elektronu temsil ediyor: iki elektron bir araya gelerek bir çift oluşturduğunda da kovalent bağ kurulmuş oluyor.

Yukarıdaki bu gösterimin temel özelliği, elektron sayılarını baz alıyor olması. Örneğin, iki karbon atomu iki elektron çiftini paylaşarak  bir zincir oluşturduğunda bu bağı C::C şeklinde, yani dört nokta koyarak gösteriyoruz. Bu gösterimden farklı olarak, elektronlar yerine oluşan bağları baz alarak da bu bileşikleri tarif edebiliyoruz. Bu gösterim hem basit olması, hem de daha anlamlı olması nedeniyle çok daha yaygın bir kullanıma sahip. Aşağıdaki resimde bir örneği verilen bu gösterimde, her bir çizgi bir elektron çiftini temsil ediyor.

Bir örnek daha verelim. Bu sefer üç karbon atomundan oluşan bir zinciri ele alalım. Aşağıda en soldaki resimde, yanyana eklenmiş üç karbon atomu gösteriliyor. Bütün karbon atomlarının, kararlı duruma geçebilmek için dış yörüngelerine sekizer elektron almaya çalışacaklarını biliyoruz. Karbon atomlarının çevrelerine alabilecekleri elektron sayısı ortadaki resimde gösteriliyor. En sol ve en sağdaki karbon atomları tek bir karbon atomuna bağlandıkları için üçer bağ kurabilecek elektron sayısına sahip. Ortada kalan karbon atomunun ise, iki elektronunu diğer iki karbon atomuyla paylaştığı için, bağ kurmaya yarayacak sadece iki fazladan elektronu bulunuyor. Bu nedenle, aşağıda sağdaki resimde gösterildiği gibi, iki uçtaki karbon atomları üçer hidrojen atomuna bağlanırken, ortada kalan karbon atomu iki hidrojen atomu ile bağ kurabiliyor. Toplam üç karbon atomuna karşılık bileşikte sekiz hidrojen atomu bulunduğu için, bileşiğin kimyasal formülünü C3H8 olarak gösteriyoruz.

Organik bileşikleri daha basit bir şekilde göstermek de mümkün. Örnek olarak yine C3H8 bileşiğini ele alalım. Aşağıda soldaki resimde gösterildiği gibi, bileşikleri kendi içinde gruplara ayırarak da yapılarını tarif edebiliyoruz. Örneğin aşağıdaki resimde C3H8 bileşiğini gruplara ayrılarak ne şekilde ifade edebileceğimiz gösteriliyor. Gösterim değişse de, bileşiğin içeridiği karbon ve hidrojen sayısında bir değişme olmaması nedeniyle bileşik aynı kimyasal formülle gösteriliyor.

Her ne kadar yukarıdaki gösterim oldukça anlaşılır olsa da, bileşiğin gösterimini daha da basitleştirmemiz mümkün. Tekrar C3H8 bileşiğini ele alalım. Şu ana kadar öğrendiklerimiz sayesinde, üç karbon atomu kendi aralarında birer bağ kurarak bir araya geldiklerinde, bu zincire toplam sekiz hidrojen atomunun bağlanacağını açıkça yazmasak da bilebiliriz. Dolayısıyla, teker teker elementleri ve hidrojen ile kurdukları bağları göstermek yerine, sadece karbon atomlarının kendi aralarında kurdukları bağları göstererek de bileşiği tarif edebiliriz.

Bu gösterimde, bileşikteki bağları birer çizgi olarak gösteriyoruz. Bileşiğin içerdiği karbon sayısını ise, çizgilerin uçlarına eklenebilecekleri şekilde, bükümler yerleştirerek belirtiyoruz. Örnek olarak yukarıdaki resimde yine C3H8 bileşiği gösteriliyor. Çizgide tek bir büküm olması, iki uçta yer alan karbon atomlarına ek olarak bileşiğin ortada bir karbon daha içerdiğini gösteriyor. Uçtaki karbon atomlarının hali hazırda tek bir bağ kurmuş olmaları nedeniyle üçer hidrojen atomuna, ortadaki karbon atomunun da hali hazırda iki karbona bağlanmış olması nedeniyle iki hidrojene bağlanabileceğini bildiğimiz için yazmaya gerek duymuyoruz. Bu gösterim, basitliği ve kısalığı nedeniyle organik bileşiklerin gösteriminde en yaygın kullanılan ifade biçimi olarak karşımıza çıkıyor.


Devamı:

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s