Kimya, maddenin yapısını, özelliklerini, birleşimlerini, etkileşimlerini, tepkimelerini araştıran ve uygulayan bilim dalıdır. Kimya bilmi daha kapsamlı bir ifadeyle maddelerin özellikleriyle, sınıflandırılmasıyla, atomlarla, atom teorisiyle, kimyasal bileşiklerle, kimyasal tepkimelerle, maddenin hâlleriyle, moleküller arası ve moleküler kuvvetlerle, kimyasal bağlarla, tepkime kinetiğiyle, kimyasal dengenin prensipleriyle vb konularla ilgilenir. Kimyanın en önemli dalları arasında analitik kimya, anorganik kimya, organik kimya, fizikokimya ve biyokimya sayılır.
Molekül, birbirine bağlı gruplar halindeki atomların oluşturduğu kimyasal bileşiklerin en küçük temel yapısına verilen addır. Diğer bir ifadeyle bir molekül bir bileşiği oluşturan atomların eşit oranlarda bulunduğu en küçük birimdir. Moleküller yapılarında birden fazla atom içerirler. Bir molekül aynı iki atomun bağlanması sonucu ya da farklı sayılarda farklı atomların bağlanması sonucunda oluşabilirler. Bir su molekülü 3 atomdan oluşur; iki hidrojen ve bir oksijen. Bir hidrojen peroksit molekülü iki hidrojen ve 2 oksijen atomundan oluşur. Diğer taraftan bir kan proteini olan gamma globulin 1996 sayıda atomdan oluşmakla birlikte sadece 4 çeşit farklı atom içerir; hidrojen, karbon, oksijen ve nitrojen. Molekülleri oluşturan kimyasal bağlara Moleküler bağlar denir. Bunlar kovalent, iyonik ve metalik bağlardır.
Kovalent bağ, atomlar arasında elektron çiftleri oluşturmak için elektronların paylaşımını içeren kimyasal bağdır. Bu elektron çiftlerine paylaşılan çiftler veya bağ çiftleri denir. Atomlar arasında elektronları paylaştıklarında çekici ve itici kuvvetlerin kararlı dengesine kovalent bağ denir. Birçok molekül için elektronların paylaşılması her atomun kararlı elektronik gruplaşmasına denk gelen tam değerlik kabuğunun eşdeğerine ulaşmasına olanak tanır.
Amonyak, formülü NH3 olan; azot atomu ve hidrojen atomundan oluşan renksiz, keskin ve rahatsız edici kokulu bir bileşiktir. OH- iyonu içermediği hâlde suda zayıf baz özelliği gösterir. Bir amonyak molekülü, bir azot ve üç hidrojen atomundan oluşur. Oda sıcaklığında gaz hâlde bulunan bileşiğin ticari formu sulu çözeltiyi içermektedir.
Gümüş nitrat en önemli gümüş tuzudur. Renksiz ağır kristallerden oluşur. Tıpta dağlamak maksadıyla kullanılır ve antibakteriyel özelliği vardır. Bu özelliğinden dolayı siğil tedavisinde sıkça kullanılır. Ayrıca deriyi ve organik maddeleri karartmada tercih edilir. Deriyi kararttığından cehennem taşı ismini almıştır. Suda ve alkolde kolayca çözündüğünden birçok gümüş bileşiklerinin elde edilmesinde ilkel madde olarak kullanılır. En çok kullanıldığı yerler, başta fotoğrafçılık olmak üzere mürekkepler, saç boyası yapımı ve gümüş kaplamacılığıdır.bileşenleri gümüş ve nitrik asittir. Sentezi ise örnekteki formüle göre yapılır:
- Ag + 2 HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
Değerlik kabuğu elektron çifti itmesi kuralları moleküllerin şekillerini tahmin etmede kullanılır ve değerlik elektron çiftlerinin birbirlerini elektrostatik kuvvetle itmesi temeline dayanır. Teorinin yaratıcısı olan bilim adamlarına atfen Gillespie–Nyholm teorisi olarak da adlandırılır. "VSEPR" kısaltması kimi zaman "vespır" olarak da telaffuz edilebilir.
Teoriye göre atomları çevreleyen değerlik elektron çiftleri birbirlerini iterek aralarındaki itme kuvvetini en aza indirirler ve böylece moleküle şeklini verirler. Merkez atoma bağlı atomların sayısı ile bağ yapmamış elektron çiftlerinin sayısının toplamı sterik numarayı verir.
Karşıt bağlayıcı moleküler orbital, iki atom arasındaki kimyasal bağı zayıflatan ve molekülün enerjisini arttırmaya yardım eden bir tür moleküler orbitaldir. Bu tür orbitaller, atom çekirdekleri arasındaki bağlanma bölgelerinde bir ya da birden fazla düğüm bulundurur. Orbitalteki elektronların yoğunluğu, bağlanma bölgesinin dış kısmında yoğunlaşmış olup; bir atm çekirdeğini diğerinden uzaklaştırmaya çalışarak iki atom arasında bir itici güç sağlar.
Kimyada, doğrusal moleküler geometri 180°'lik bir açıya yerleştirilmiş diğer iki atoma bağlanmış merkezi bir atom etrafındaki geometriyi tarif eder. Asetilen (HC≡CH) gibi doğrusal organik moleküller genellikle karbon merkezleri için sp orbital hibridizasyonu teşvik edilerek tarif edilir.
Kimyada, " açısal" ya da "bükülmüş" terimi bazı moleküllere moleküler geometrilerini tanımlamak için kullanılabilir. Oksijen gibi bazı atomlar, Elektron dizilimi nedeniyle hemen hemen her zaman iki (veya daha fazla) kovalent bağını doğrusal olmayan yönlerde ayarlarlar. Su (H2O), analoglarının yanı sıra açısal bir molekül örneğidir. İki hidrojen atomu arasındaki bağ açısı yaklaşık olarak 104,45°'dir. Doğrusal olmayan geometri genel olarak sadece ana grup elementleri içeren diğer üç atomlu molekülleri ve iyonlar için gözlemlenir, belirgin örnekler: Azot dioksit (NO2), kükürt diklorür (SCL2) ve metilen (CH2).
Kimyada üçgen piramit, apekste bir atomun ve dört yüzlüyü andıran üçgen temelin köşelerinde üç atomun bulunduğu moleküler geometridir (dörtyüzlü moleküler geometri ile karıştırılmamalıdır). Köşelerdeki üç atomun hepsi aynı olduğunda, molekül C3v nokta grubuna aittir. Üçgen piramit geometrisi olan bazı moleküller ve iyonlar; azot grubu hidritler (XH3), ksenon trioksit (XeO3), klorat iyonu ClO3- ve sülfit iyonu SO3−2. Organik kimyada, üçgen piramit geometriye sahip moleküller bazen sp3 hibridize olarak açıklanmaktadır. AXE yöntemi için Vsepr teori sınıflandırması AX3E1'dir.
Kimyada, T-şeklindeki moleküler geometri, merkezi bir atomun üç liganda sahip olduğu bazı moleküllerin yapılarını açıklar. Normalde, üç koordineli bileşikler üçgen düzlemsel veya piramidal geometrileri kullanır. T-şekilli moleküllerin örnekleri arasında, halojen triflorürler vardır, örneğin ClF3.
Dörtyüzlü veya tetrahedral molekül geometrisi, merkezi atomun, dört yüzlünün ortasında, dört köşede ise sübstitüentlerin yer aldığı molekül geometrisidir. Bağ açıları, dört sübstitüent aynı olduğunda (örn. metan CH4 ya da daha ağır analogları) cos−1 (-⅓) = 109,4712206 ...° ≈ 109.5° olur. Metan veya diğer simetrik yüzlü moleküller Td nokta grubuna aittir, ama dörtyüzlü moleküller genellikle düşük simetriye sahiptir. Tetrahedral moleküller kiral olabilir.
Kimyada, kepli kare antiprizmatik moleküler geometri, bir jiro-uzatılmış kare piramidin köşelerini tanımlayan dokuz atomun, atom gruplarının veya ligandların merkezi bir atomun etrafına yerleştirildiği bileşiklerin şeklini tanımlar.
Kimyada, üç kepli üçgen prizmatik moleküler geometri, dokuz atomun, atom grubunun veya ligandın merkezi bir atomun etrafına yerleştirildiği, üçgenselleştirilmiş üçgen bir prizmanın köşelerini tanımlayan bileşiklerin şeklini açıklar.
Kimyada, çift kepli üçgen prizmatik moleküler geometri, sekiz atom, atom grupları veya ligand gruplarının, çift-taraflı bir üçgen prizmanın köşelerini tanımlayan merkezi bir atomun etrafına yerleştirildiği bileşiklerin şeklini açıklar. Bu şekil, C2v olan simetri ile birlikte, okta-koordine geçiş metali kompleksleri için kare antiprizma ve onikiyüzlü ile birlikte üç genel biçimlerinden bir tanesidir.
Kimyada, onikiyüzlü moleküler geometri, sekiz atomun, atom gruplarının veya ligandların bir snub disfenojeninin köşelerini tanımlayan merkezi bir atomun etrafına yerleştirildiği bileşiklerin şeklini tarif eder. Bu şekil D2d simetriye sahiptir ve kare antiprizma ve çift kepli üçgen prizma ile birlikte oktakoordinat geçiş metali kompleksleri için üç ortak şekilden biridir.
Kare düzlemsel moleküler geometri, bazı bileşiklerde görülen ve molekülleri oluşturan atomların, merkezdeki bir atomun çevresinde bir kare oluşturacak şekilde bağlandığı moleküler geometri çeşididir. Trans- ve cis-PtCl2(NH3)2 bileşiklerinde gözlemlediği yapının ardından Alfred Werner tarafından ortaya atılmıştır.
Kimyada, oktahedral moleküler geometri, bir oktahedronun köşelerini tanımlayan, merkezi bir atom etrafında simetrik olarak düzenlenmiş altı atomlu bileşiklerin veya atom gruplarının veya ligandların şeklini tanımlar. Oktahedronun sekiz yüzü vardır, dolayısıyla octa ön ekini alır. Oktahedron, Platonik katılardan biridir, ancak oktahedral moleküller tipik olarak merkezlerinde bir atom içerir ve ligand atomları arasında bağ yoktur. Mükemmel bir oktahedron Oh nokta grubuna aittir. Oktahedral bileşiklerin örnekleri arasında kükürt hekzaflorür SF6 ve molibden hekzakarbonil Mo (CO)6 gösterilebilir. "Oktahedral" terimi, kimyagerler tarafından, merkezi atoma olan bağların geometrisine odaklanarak ve ligandların kendi aralarındaki farklılıkları dikkate almadan biraz gevşek bir şekilde kullanılır. Örneğin, N-H bağlarının oryantasyonu nedeniyle matematiksel anlamda oktahedral olmayan [Co(NH3)6]3+, oktahedral olarak adlandırılır.
Kimyada ikili bağ veya çift bağ, iki atom arasında, tekli bağdaki iki elektrona karşılık dört bağ elektronu içeren kovalent bir bağdır. İkili bağlar en yaygın olarak iki karbon atomu arasında, örneğin alkenlerde meydana gelir. Birçok ikili bağ iki farklı element arasında bulunur: örneğin, bir karbon atomu ile bir oksijen atomu arasındaki bir karbonil grubunda. Diğer yaygın ikili bağlar azo bileşiklerinde (N=N), iminlerde (C=N) ve sülfoksitlerde (S=O) bulunur. Bir iskelet formülünde, bir ikili bağ, bağlı iki atom arasında iki paralel çizgi (=) olarak çizilir; tipografik olarak bunun için eşittir işareti kullanılır. İkili bağlar kimyasal gösterimde Rus kimyager Alexander Butlerov tarafından tanıtılmıştır.
Koordinasyon geometrisi, merkezî atom etrafındaki atomlar tarafından tanımlanan geometrik modeldir. Terim, çeşitli yapıların gözlendiği inorganik kimya alanında yaygın olarak kullanılır. Koordinasyon geometrisi, metal merkezine bağlı ligandların türüne değil sayısına ve konumlarına bağlıdır. Bağlanan atomların sayısı koordinasyon numarasıdır. Geometrik desen, çokyüzlünün köşelerinin ligandlardaki koordine eden atomların merkezleri olduğu bir çokyüzlü olarak tanımlanabilir.
