Skip Navigation

Bölüm 4, Ders 5:

İyonik Bağ

Temel Kavramlar

  • Atomların protonları ve elektronları arasındaki çekim, elektronların bir atomdan başka bir atoma geçmesine neden olur.
  • Elektron alan (kazanan) veya veren (kaybeden) atom veya moleküle “iyon” denir.
  • Elektron kaybeden (veren) atom veya moleküle “pozitif iyon” ya da “katyon” denir.
  • Elektron kazanan (alan) atom veya moleküle “negatif iyon” ya da “anyon” denir.
  • Pozitif ve negatif iyonların birbirlerini çekmesiyle “iyonik bağ” oluşur.

Özet

Öğrenciler sodyum klorürün (NaCI) iyonik bağ olayını inceleyecekler ve bunula ilgili animasyonlar izleyecekler. Farklı atomlar arasındaki elektronların ve protonların çekimleriyle kovalent ve iyonik bağları karşılaştıracaklar. Fakat iyonik bağda, kovalent bağdaki gibi elektronlar ortaklaşa kullanılmayıp, atomlar arasında elektron alış verişi olacaktır. Öğrenciler köpüklü topları kullanarak sodyum klorürdeki (sofra tuzu) iyonik bağ modellerini yapacaklar.

Amaç

Öğrenciler iyon ve iyonik bağ oluşum olaylarını açıklayabilecekler.

Değerlendirme

Etkinlik sayfası, her biri 5E kuramı ders planının “değerlendirme” bileşeni olarak hizmet verecektir. Etkinlik sayfaları öğrencinin anlamasını ve gelişmesini sağlayan biçimlendirici değerlendirmelerdir. Çok resmi olan Özetleyici değerlendirme her bölümün sonunda yer almaktadır.

Güvenlik

Öğrencilerin gözlük taktığından emin olun

Her grup için malzemeler

  • Siyah kâğıt
  • Tuz
  • Buharlaştırılmış tuzlu sudan gelen tuz
  • Büyüteç
  • İşaretleyici kalem

Her öğrenci için malzemeler

  • 2 küçük köpüklü (strafor) top
  • 2 büyük köpüklü (strafor) top
  • 2 kürdan

Not: Sodyum Klorür (NaCI) gibi iyonik bağlanan bir maddede, küçük oranlarda negatif ve pozitif iyonlar birbirine bağlanmıştır. İyonik bağlar “molekül” yapıdadır ve formülle gösterilir. Teknik açıdan bakıldığında, “molekül” terimi birbirlerine kovalent olarak bağlanmış atomlar için kullanılmaktadır. İyonlar için kullanılmamaktadır. Basit ve daha anlaşılır olması için, “molekül” terimini hem iyonik bağlanan maddeler hem de kovalent bağlanan maddeler için kullanabilirsiniz.

  1. GİRİŞ - ENGAGE

    Sodyum metalinin klor gazı ile reaksiyonunun video gösterimi

    Video yansıtma (Sodyum ve klor reaksiyonu)

    Videoyu başlatmadan önce, öğrencilere klor gazının yeşilimsi zehirli bir gaz olduğunu ve sodyumun parlak, yumuşak ve çok reaktif (şiddetli tepkimeye giren) bir metal olduğunu söyleyin. Fakat bu maddeler tepkimeye girdiklerinde, sodyum klorür (sofra tuzu) oluşur. Video ’da, Su damlaları sodyum yüzeyindeki atomları ortaya çıkartarak klor gazı ile reaksiyona girmesini sağlar. Tuz kristallerinin oluşumda çok fazla enerji açığa çıkar (ekzotermik).

    Not: Bazı öğrenciler merak edebilir. Tuz fabrikaları da mı bu şekilde tuzu elde ediyor? Cevap: hayır. Dünya üzerindeki tuz milyonlarca yıl önce oluştu, fakat saf sodyum metali ve saf klor gazından oluşmuyordu. Günümüzde tuz, deniz suyunun buharlaştırılmasından ve “halit” denilen tuz mineralinden üretilmektedir.

  2. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    İyonik bağ olayının tanıtılması ve animasyon izletilmesi

    Animasyon yansıtma (Sodyum klorürdeki iyonik bağ)

    Öğrencilere hatırlatın: kovalent bağda atomların yörüngeleri üst üste binerek elektronlarını ortak kullanırlar. Fakat bazı atom çeşitleri atomlarını ortak kullanmazlar ve elektron alış verişi yaparlar. Buna iyonik bağ denir. Bu animasyonda sodyum ve klor iyonlarının basitleştirilmiş modeli gösterilmiştir.

    Not: iyonik bağlanmayı kolaylaştırmak için, sodyum ve klor tek bir atom olarak gösterilmiştir. Klor serbest halde iki atomlu molekül (Cl2 gazı) durumunda bulunur. Sodyum trilyonlarca sodyum atomunun birbirine bağlanmasıyla Na katısı halinde bulunur. Bu iki maddenin atomları arasındaki reaksiyon çok komplekstir (karmaşıktır). Bu animasyonda iyon ve iyonik bağlarının nasıl olduğunun anlaşılması için, sodyum ve klor atomları tek bir atom olarak gösterilmiştir.

    Animasyonda ne olduğunun açıklanması

    Öğrencilere açıklayın: Sodyum ve klor atomları birbirlerine yaklaştığında, klor atomundaki protonlar sodyum atomundaki elektronları, sodyum atomundaki protonlar ise klor atomundaki elektronları çeker. Klor atomu sodyuma göre elektronları daha kuvvetli çektiği için (kalın ok ile gösterilmiştir), sodyum atomundaki bir elektron klor atomuna geçer. Böylece sodyum elektron kaybeder ve klor elektron kazanır.

    Elektron alan (kazanan) veya veren (kaybeden) atoma “iyon” denir.

    • Nötr sodyum atomu 11 elektrona ve 11 protona sahiptir. Sodyum atomu kararlı hale geçebilmek için bir elektronunu verir. Böylece sodyum atomunda 11 proton ile 10 elektron kalır. Proton elektrondan sayıca 1 fazla olduğu için bu atomu +1 yüklü pozitif iyon (katyon) yapar.
    • Nötr klor atomu 17 elektrona ve 17 protona sahiptir. Klor atomu kararlı hale geçebilmek için 1 elektron alır. Böylece klor atomu 17 proton ile 18 elektron olur. Elektron protondan sayıca 1 fazla olduğu için, bu atomu −1 yüklü negatif iyon (anyon) yapar.
    • İyonlaşma olduğu zaman, atomlar elektron alarak ya da vererek dış enerji seviyelerini tamamlamaya çalışırlar.
      • Sodyum üçüncü enerji seviyesine 7 elektron almak yerine 1 elektron vererek, ikinci enerji seviyesine geçer. Böylece tamamen dolu olan ikinci enerji seviyesindeki elektronlar çekirdeğe daha yakın oldukları için daha sıkı tutulur ve dağılmazlar.
      • Klor üçüncü enerji seviyesindeki 7 elektronu vermek yerine 1 elektron almayı tercih eder. Böylece klorun üçüncü enerji seviyesi tamamen dolu olacak ve bu enerji seviyesine daha elektron almayacaktır. Gelecek elektronlar bundan sonra dördüncü enerji seviyesine geçecektir. Elektronlar çekirdeğe uzak oldukları için protonlar tarafından daha az çekilir.
    • Pozitif sodyum iyonları ve negatif klor iyonları iyonik bağ biçiminde birbirlerini çeker. İyonlar birbirleriyle bağ yaptıklarında daha kararlıdır.

  3. Öğrenciler etkinlik sayfasındaki sodyum klorür iyonlarındaki olayları tartışması

    Her öğrenciye etkinlik kâğıdıverin

    Öğrenciler etkinlik sayfasında deney hakkındaki soruları cevaplayacak ve gözlemlerini kaydedecekler. Etkinlik sayfasının “atom ve molekülleriyle birlikte” ve “Daha Fazlası” gibi ek kısımlarını talimatınıza bağlı olarak, sınıfça, grupça veya tek tek cevaplayacaklar.

    Soruları ve cevapları bulmak için etkinlik sayfası öğretmen sürümüne bakın

    Resim yansıtma ( Sodyum klorürdeki iyonik bağ)

    Animasyondaki iyonik bağ olaylarını öğrencilerle birlikte inceleyin. Öğrencilerin klor ve sodyum iyonlarındaki iyonik bağları açıklayabilmesi için her bir resmin yanına kısa cümleler yazmalarına yardımcı olun.

    • Sodyum ve Klor atomları birbirlerine yaklaşır.
    • İki atomdaki protonlar bir diğerinin elektronlarını çekmeye başlar. Kalın çizgi klor atomunun sodyum atomuna göre daha kuvvetli çektiğini göstermektedir.
    • Atomlar arasındaki çekimlerden dolayı, klor atomunun dış enerji seviyesine, sodyum atomunun dış enerji seviyesinden elektron geçer
    • Nötr sodyum atomu 11 elektrona ve 11 protona sahiptir. Sodyum atomu kararlı hale geçebilmek için bir elektronunu verir. Böylece sodyum atomunda 11 proton ile 10 elektron kalır. Proton elektrondan sayıca 1 fazla olduğu için bu atomu +1 yüklü pozitif iyon (katyon) yapar. Nötr klor atomu 17 elektrona ve 17 protona sahiptir. Klor atomu kararlı hale geçebilmek için 1 elektron alır. Böylece klor atomu 17 proton ile 18 elektron olur. Elektron protondan sayıca 1 fazla olduğu için, bu atomu −1 yüklü negatif iyon (anyon) yapar..
    • Pozitif sodyum iyonu ile negatif klor iyonu birbirlerini çekerek, iyonik sodyum klorür (NaCI) ‘ü oluştururlar.

  4. Öğrencilere sodyum klorür kristalinin modelinin gösterilmesi ve iyonların kimliğinin bulunması

    Animasyon yansıtma (Sodyum klorür kristali)

    Öğrenciler ile animasyondaki iyonik bağ olaylarını inceleyin ve öğrenciler klor iyonlarının negatif, sodyum iyonlarının pozitif olduğunu benimsemiş olması gerekir.

    Öğrencilere hatırlatın: Herhangi bir atom, iyon veya molekül incelendiğinde mevcut boyutları oldukça küçüktür. Tek bir tane tuz taneciği trilyonlarca sodyum ve klorür iyonlarından oluşmuştur.

    Öğrencilere Sorun:

    Geniş toplar negatif yük olarak neyi temsil eder?
    Klorür iyonlarını
    Negatif iyonlar elektron alır mı yoksa verir mi?
    Bir elektron alır.
    Küçük toplar pozitif yük olarak neyi temsil eder?
    Sodyum iyonlarını
    Pozitif iyonlar elektron alır mı yoksa verir mi?
    Bir elektron verir.

  5. KEŞFETME - EXPLORE

    Öğrencilerin moleküler boyutta sodyum klorür kristallerini incelemesi

    Bu etkinlik iki bölümden oluşmakta, öğrenciler gerçek sodyum klorür tuzunun kübik şeklini ve sodyum klorür kristallerindeki iyonların düzenlenesini inceleyecekler.

    Öğretmen hazırlık

    Derse bir gün öncesinden, 50 ml su içerisinde yaklaşık 10 gram tuz çözün. Makas kullanarak 5 veya 6 plastik bardağı derin olmayacak şekilde kesin veya petri kapları kullanın. Her grup için bir tane kaba yeterince tuzlu su dökün. Kapları gece boyunca bekletin ve suyun buharlaşmasını sağlayın. Böylece tuz kristalleri oluşacaktır.

    Her grup için malzemeler

    • Siyah kâğıt
    • Tuz
    • Buharlaştırılmış tuzlu sudan gelen tuz
    • Büyüteç
    • İşaretleyici kalem

    Her grup için malzemeler

    • 2 küçük köpüklü (strafor) top
    • 2 büyük köpüklü (strafor) top
    • 2 kürdan

    Uygulama, bölüm 1

    1. Sodyum klorür kristalleri gözlemleyin

      1. Siyah kâğıt parçasına birkaç tane tuz yerleştirin.
      2. Tuza yakından bakmak için büyüteç kullanın.
      3. Bardaktaki veya petri kabındaki tuz kristallerine bakmak için büyüteç kullanın.

    Resim yansıtma (Kübik sodyum klorür)

    Resimde tuz kristallerini oluşturan klorür ve sodyum iyonlarının modeli ve sofra tuzunun büyütülmüş görüntüsü gösterilmektedir.

    Animasyon yansıtma (Sodyum klorür)

    Yeşil küreler negatif yüklü klor iyonlarını, gri küreler ise pozitif yüklü sodyum iyonlarını temsil etmektedir.

    Öğrencilere sorun:

    Gözlemlerine dayanarak tuz kristallerinin ve gerçek tuzun yapısı hakkında ne söyleyebilirsin?
    Her iki durumda da tuz, küp şeklindedir

  6. Öğrencilerin 3 boyutlu sodyum klorür modelini yapması

    Her öğrenci bir sodyum klorür ünitesi yapacak. Her grup yaptıkları üniteleri birbirine birleştirecek. Siz gruplara sodyum klorür kristali yapısını oluşturma konusunda yardımcı olun.

    Uygulama, Bölüm 2

    1. NaCI yapma

      1. Büyük toplar klorür iyonlarını temsil ettiği için işaretleyici kalem ile “−” işaretleyin.
      2. Küçük toplar sodyum iyonlarını temsil ettiği için işaretleyici kalem ile “+”işaretleyin.
      3. İki diş kürdanını ortasından ikiye bölün. Kürdanlardan birini büyük topların tam ortasına yerleştirin ve bu topu küçük top ile birleştirerek sodyum klorür (NaCI) birimlerini elde edin. Öteki büyük ve küçük topları da aynı şekilde birleştirin.

      4. Yarım kürdanlardan birini kullanarak iki NaCI birimini birbirine düz bir şekilde birleştirin.

        İki

    1. NaCI iyonlarını birleştirerek bir alan yapın.

      1. İyonları 4×4 kare olacak şekilde birbirine yaklaştırın.

      2. Yarım kürdanları kullanarak tüm alanları birbirine birleştirin.

        Yarım kürdanları kullanarak tüm alanları birbirine birleştirin.

    1. Sınıfta sodyum klorür kristali yapma

      1. Tüm gruplar hazırladıkları iyon alanlarını öğretmene verecekler. Öğretmeniniz alanları birleştirerek sodyum klorür kristali oluşturacak

        Tüm gruplar hazırladıkları iyon alanlarını öğretmene verecekler. Öğretmeniniz alanları birleştirerek sodyum klorür kristali oluşturacak

    Sodyum iyonları ve klorür iyonları daima birbirlerine zıt yükler şeklinde bağlandığına dikkat çekin. Bu zıt yüklerin birbirine tutunması kristal yapıyı oluşturacaktır

    Sodyum iyonları ve klorür iyonları daima birbirlerine zıt yükler şeklinde bağlandığına dikkat çekin. Bu zıt yüklerin birbirine tutunması kristal yapıyı oluşturacaktır

    Öğrencilere Sorun:

    Sodyum ve klorür iyonlarının yan yana dizilmelerine dayanarak, neden tuz kristalleri tuz şeklindedir?
    Sodyum ve klorür iyonları yan yana dizilerek düzen ve şekline bağlı olarak küp oluşturur. Birbirini takip ederek büyüyen tuz kristali normal boyuta geldiğinde gözle görülebilecek durumdadır.

  7. DERİNLEŞTİRME – EXTEND

    Öğrencilere kalsiyum ve klorür atomlarının bağlanarak nasıl kalsiyum klorür iyonunu oluşturduğunun gösterilmesi

    Öğrencilere açıklayın: Yaygın olarak kullanılan kalsiyum klorür (CaCl2)olarak adlandırılan başka bir tuz vardır. Bu tuz yollardaki ve kaldırımlardaki buzları eritmek için kullanılır. Kalsiyum ve klorür reaksiyona girerek sodyum ve klorürdeki gibi iyonları oluşturur, fakat kalsiyum iyonu sodyum iyonundan farklıdır.

    Öğrencilere sorun:

    Sizce CaCl2 oluşturan iyonlar nelerdir?
    Kalsiyum klorür, bir kalsiyum iyonu ve iki klorür iyonundan oluşur.

    Animasyon yansıtma (Kalsiyum klorürdeki iyonik bağ)

    Dikkat çekin: kalsiyum iki elektronunu kaybeder ve +2 “pozitif iyon” olur. Her iki klor atomu bir elektron alarak -1 “negatif iyon” olur. 2 klorür iyonunun 1 kalsiyum iyonu ile bağlanmasıyla nötral kalsiyum klorürü (CaCl2) oluşturduğunu öğrencilerin anlamasını sağlayın.

    Bazı atomlar 1 elektrondan daha fazla elektron alıp verebilir. Kalsiyum 2 elektron kaybederek bir pozitif iyon oluşturur. İyonlar kararlı hale geçebilmek için iyonik olarak bağlanıp son yörüngelerini tamamlamak ister.

    Resim yansıtma (Kalsiyum klorürdeki iyonik bağ)

    Review with students the process of ionic bonding covered in the animation.

    Animasyondaki iyonik bağ olaylarını öğrencilerle birlikte inceleyin. Öğrencilerin klor ve kalsiyum iyonlarındaki iyonik bağları açıklayabilmesi için her bir resmin altına kısa cümleler yazmalarına yardımcı olun.

    • Bir kalsiyum ve iki klor atomu birbirlerine yaklaşır.
    • Kalsiyum atomunun protonları klorür atomlarının elektronlarını çeker. İki klor atomundaki protonlar kalsiyum atomunun elektronlarını çeker. Kalın çizgi klor atomlarının kalsiyum atomuna göre daha kuvvetli çektiğini göstermektedir.
    • Atomlar arasındaki çekimlerden dolayı, her bir klor atomunun dış enerji seviyesine, kalsiyum atomunun dış enerji seviyesinden 1 elektron geçer. Toplamda 2 elektron geçmiş olur.
    • Nötr kalsiyum atomu 20 elektrona ve 20 protona sahiptir. Kalsiyum atomu kararlı hale geçebilmek için 2 elektronunu verir. Böylece kalsiyum atomunda 20 proton ile 18 elektron kalır. Proton elektrondan sayıca 2 fazla olduğu için bu atomu +2 yüklü pozitif iyon (katyon) yapar. Nötr klor atomu 17 elektrona ve 17 protona sahiptir. Klor atomu kararlı hale geçebilmek için 1 elektron alır. Böylece klor atomu 17 proton ile 18 elektron olur. Elektron protondan sayıca 1 fazla olduğu için, bu atomu −1 yüklü negatif iyon (anyon) yapar.
    • Zıt yükler birbirlerini çekerek, iyonik bağı oluştururlar. İyonik bağ tekli atomlardan daha kararlıdır.