Kimyasal bağ
Kimyasal bağ, çekirdekler ve elektronların ortak bir düzeni ayrı parçacıklara göre daha düşük enerji verdiğinde kararlı hâle gelir. İyonik, kovalent ve metalik bağ birbirinden tamamen kopuk üç kutu değildir; elektron yoğunluğunun farklı dağılımlarını açıklayan yararlı modellerdir.
Görsel model
Etkileşimli model
Bağ uzunluğu bir enerji minimumudur
İki atom yaklaşırken elektron-çekirdek çekimleri artar; fakat çekirdek-çekirdek ve elektron-elektron itmeleri de büyür. Kararlı bağ uzaklığı yaklaşık olarak toplam potansiyel enerjinin minimumunda bulunur. Daha fazla yaklaşma güçlü itmeye yol açar.
Bağ enerjisini yalnızca 'elektron paylaşımı' sözüyle açıklamak yeterli değildir. Orbital örtüşmesi, elektron enerjileri, çekirdekler arası uzaklık ve bütün kuantum durumu belirleyicidir. Bir bağı koparmak genellikle enerji gerektirir.
Kovalent bağ: σ ve π
Kovalent bağda iki çekirdek arasındaki elektron yoğunluğu artar. Eksen boyunca doğrudan örtüşme σ bağı, p orbitallerinin yanal örtüşmesi π bağı oluşturabilir. Tipik bir çift bağ bir σ ve bir π bileşeni içerir.
Lewis yapıları elektron çiftlerini, formal yükleri ve rezonansı saymak için çok yararlıdır; fakat gerçek elektron yoğunluğunun fotoğrafı değildir. Benzen gibi delokalize sistemlerde π elektronları tek bir belirli çift bağa ait değildir.
İyonik ve metalik sınır durumları
NaCl kristalinde temel yapı tek tek NaCl molekülleri değil, uzanan Na⁺ ve Cl⁻ iyon örgüsüdür. Zıt yükler arasındaki Coulomb çekimi tüm kristal boyunca etkilidir; örgü enerjisi yük büyüklüğü ve iyonlar arası uzaklığa bağlıdır.
Metallerde değerlik elektronları çok sayıda atom merkezi üzerinde delokalizedir. Katıda oluşan enerji bantları elektrik iletkenliğini, metalik parlaklığı ve bağın yönsüz karakteri sayesinde şekil değiştirebilmeyi açıklamaya yardım eder.
Bağ kutupluluğu bir sürekliliktir
Bağ yapan atomların elektronegatiflikleri farklıysa elektron yoğunluğu daha elektronegatif atoma kayar ve δ⁺/δ⁻ kısmi yükleri oluşur. Her bağ için geçerli, Δχ belli bir değeri aşınca bağı aniden iyonik yapan evrensel bir eşik yoktur.
Molekülün toplam dipolü ayrıca geometriden gelir. CO₂'de iki C=O bağı kutupludur, ancak lineer geometride eşit ve zıt dipoller birbirini götürür. Bükülmüş H₂O'da O–H dipolleri tamamen iptal olmaz.
Moleküler orbital ve özellikler
Moleküler orbital modelinde atomik orbitaller bağlayıcı ve karşı-bağlayıcı durumlar oluşturabilir. Basit bağ mertebesi (N_bağlayıcı − N_karşı)/2 ile verilir. Daha büyük bağ mertebesi çoğu kez daha kısa ve daha güçlü bağla ilişkilidir.
Model ölçülebilir özellikleri açıklamalıdır. Katı NaCl'de iyonlar sabit olduğundan iletkenlik düşüktür, eriyikte hareket edebilirler. Bakır katıda delokalize elektronlarla iletir. Elmasın üç boyutlu kovalent ağı yüksek sertliğini açıklar.
Alıştırmalar
H₂
İki elektron bağlayıcı σ orbitalinde, karşı-bağlayıcı orbital boş. Bağ mertebesi nedir?
Çözüm: (2 − 0)/2 = 1.
CO₂
C=O bağları kutuplu olduğu hâlde CO₂ neden apolar olabilir?
Çözüm: Lineer moleküldeki iki eşit bağ dipolü zıt yönlüdür ve vektörel olarak iptal olur.
NaCl
Katı NaCl neden zayıf, erimiş NaCl neden iyi iletkendir?
Çözüm: Katıda iyonlar örgüde sabittir; eriyikte yüklü iyonlar elektrik alanında hareket edebilir.