Çözelti : Homojen karisimlara çözelti denir.
ÇÖZELTİLERİ SINIFLANDIRMA
A- Çözücü ve Çözünene Göre Siniflandirma
1- Kati-Sivi Çözeltileri : Bir katinin bir sivida çözünmesiyle hazirlanan
çözeltilerdir. ( Tuzlu su, sekerli su, bazli su.....)
2- Sivi-Sivi Çözeltileri : Bir sivinin baska bir sivida çözünmesiyle olusan
homojen karisimlardir. ( Kolonya, alkol+su...)
3- Kati-Kati Çözeltileri : Bir katinin baska bir kati içerisinde homojen
dagilmasiyla olusan karisimlardir. Bütün alasimlar kati-kati çözeltileridir.
(Lehim, çelik, tunç, prinç.....)
4- Gaz-Gaz Çözeltileri: En az iki gaz karisimidir. Bütün gaz karisimlari
homojendir ve çözeltidir. ( Hava, tüp gaz)
5- Gaz-Sivi Çözeltileri : Bir gazin bir sivida çözünmesiyle olusan karisimlardir.
( Kola, gazoz, bira...)
B- Derisime Göre Siniflandirma :
1- Seyreltik Çözeltiler : Çözücü çözebileceginden az miktarda maddeyi
çözmüsse doymamis ya da seyreltik çözeltidir.
2- Doymus Çözelti : Çözücü çözebilecegi kadar maddeyi çözmüsse doymus
çözeltidir.
3- Asiri Doymus Çözeltiler : Çözücü çözebileceginden fazla maddeyi
çözmüsse asiri doymus çözeltidir.
ÇÖZELTILERIN ÖZELLIKLERI :
Kati-Sivi Çözeltilerinde,
1- Çözeltinin kaynama noktasi saf çözücünün kaynama noktasindan
büyüktür.
2- Çözeltinin donma noktasi saf çözücüden düsüktür.
3- Çözeltinin buhar basinci saf çözücünün buhar basincindan düsüktür.
4- Çözeltinin öz kütlesi saf çözücünün öz kütlesinden büyüktür.
5- Bir çözeltiye su eklenirse derisimi düser, buhar basinci artar, donma
noktasi yükselir. Iletkenligi azalir.
Elektrik İletkenligi : Çözeltilerin bir kismi elektrigi ilettigi halde bir kismi
iletmez. Elektrigi ileten çözeltilere elektrolit denir. Biri
maddenin elektrigi iletmesi için;
1- Serbest halde elektronu bulunmalidir. ( elektron akisiyla) Örnegin metaller
ve alasimlar bu sekilde iletir.
2- Yapisinda + ve - yüklü iyonlar ( Iyonik katilar) bulunmalidir.
( Bütün metal- ametal bilesikleri)
Çözünürlük : Belli bir sicaklikta, çözücünün belli miktarinda çözünen madde
miktaridir. Çözücü miktari genelde 100 ml ya da 100 gram,
çözücü olarak da su alinir. Çözünürlük kati, sivi ve gazlar için
ayirt edici bir özelliktir.
ÇÖZÜNÜRLÜGE ETKI EDEN FAKTÖRLER
1- Çözücü ve çözünenin cinsi : Her madde her maddede çözünmez.
Organik bilesikler organik çözücüde inorganik bilesikler inorganik çözücüde çözünürler. Polar bilesikler polar çözücüde apolar bilesikler apolar çözücüde çözünürler. Örnegin naftalin suda çözünmez fakat benzende çözünür. “Benzer benzeri çözer”.
2- Sicaklik: katilarin çözünürlügü genelde isi alici (endotermik) oldugu halde gazlarin çözünürlügü ekzotermik tir. Sicakligin artirilmasi katilarin çözünürlügünü artirdigi halde gazlarin çözünürlügünü azaltir.
3- Basinç: Basinç degisimi katilarin çözünürlügünü etkilemedigi halde gazlarin çözünürlügünü dogru orantili olarak etkiler.
ÇÖZÜNME HIZINA ETKI EDEN FAKTÖRLER:
1- Sicaklik : Çözünürlügü sicaklikla dogru orantili olarak degisen maddelerin çözünme hizi sicakligin artmasiyla artar.
2- Tanecik Büyüklügü : Çözünen maddenin tanecikleri ne kadar küçükse çözünme o kadar hizli olur.
3- Karistirma : Çözeltinin karistirilmasi katiyi küçük taneciklere ayirdigi için, çözcüyle temas eden yüzeyi artirir ve çözünme hizlanir.
DERISIM VE DERISIM ÇESITLERİ
Bir çözeltinin birim hacmine çözünen maddenin gram cinsinden miktaridir.
Kütlece % Derisim : Bir çözeltinin 100 graminda çözünen maddenin gram cinsinden miktaridir.
KARISIMLARIN % DERISIMI
Iki veya daha fazla çözelti birbirine karistirilirsa, karisimdaki toplam çözünen madde miktari, karistirilan çözeltilerdeki çözünen maddelerin kütleleri toplamina esittir.
MOLAR DERISIM (MOLARITE)
Bir litre çözeltide çözünen maddenin mol sayisidir.
Molaritenin birimi mol /litre yada molar ( M) dir.
"M=n/v"
İki veya daha fazla çözelti birbirine karistirilirsa,
"M1V1 + M2V2+..............=MKVK "
Çözeltinin öz kütlesi verilirse, Çözünenin kütlesi=%.d.V ye esittir.
Normalite: Bir litre çözeltide çözünmüs olan maddenin esdeger gram
sayisidir. Pratik olarak ;
"Normalite = molarite x etki degeri "
Etki degeri: Asitlerde suya verilen H+ sayisi, bazlarda OH- sayisi, tuzlarda
ise + yada - yük sayisidir.
Örnek :
H2SO4 için etki degeri 2 dir. HNO3 için 1, H3PO4 için 3 dür.
NaOH için 1, Ca(OH)2 için 2, Al(OH)3 için 3 dür.
CuSO4 için etki degeri 2 dir. (SO4-2) Al2(SO4)3 de ise 6 dir.
İYONLARIN MOLAR DERİŞİMİ
AlCl3 Al+3 + 3Cl-
1 M 1M 3M
CaCl2 Ca+2 + 2Cl-
2 M 2 M 4 M
Al2SO4 2Al+3 + 3 SO4-2
2 M 4 M 6 M
10 Mayıs 2008 Cumartesi
NÜKLEER REAKTÖRLER
Fizyon enerjisinin kontrollü bir şekilde ortaya çıkarıldığı sistemlerdir. Genel olarak nükleer reaktörleri iki sınıfa ayırabiliriz. Ticari olarak ısı ya da elektrik kaynağı olarak nükleer reaktörler iki şekilde kullanılır. Ayrıca sentetik element üretiminde, tıpta, nükleer füzelerin yapımında kullanılır.
Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan reaktörlerde, ağır bir nükleer yakıtın bulunduğu, öz tankı vardır. Çoğu reaktörde nötronları yavaşlatıp zincir reaksiyonu başlatabilmek için moderatör ortamlar vardır.
Reaktörlerde, düşük güçlü reaktörler dışında, üretilen ısının taşınması için soğutucu sıvılar kullanılır. Reaksiyon hızını kontrol edebilmek içinde kontrol üniteleri vardır. Nükleer reaktörlerin çalışmasında, radyoaktif yan ürünlerin kullanılmasında ve tehlikeli atıkların atılmasında çok katı güvenlik kuralları uygulanır.
Nükleer reaktörler, içerisinde nükleer reaksiyonların kontrollü bir şekilde yürütüldüğü ortamlardır. Çok büyük enerjiler açığa çıkaran iki tür nükleer reaksiyon vardır. Bunlar büyük atom çekirdeklerinin parçalanması (fizyon) veya küçük atom çekirdeklerinin birleşmesi (füzyon) reaksiyonlarıdır. Bu yüzden nükleer reaktörler, içerisinde gerçekleşen reaksiyon türüne göre iki gruba ayrılabilirler:
1. Fizyon reaktörleri
2. Füzyon reaktörleri
Hâlihazırda füzyon reaksiyonu ile çalışan bir nükleer reaktör mevcut değildir. Fikir olarak Haziran 1942’de ortaya atılan füzyon olayı ancak 1952’de bomba olarak denenebilmiştir. Bu büyük gücün kontrol altına alınması, başka bir deyişle füzyona dayanan bir nükleer reaktörün yapılması ise henüz gerçekleştirilememiştir. Ancak, bu konudaki çalışmalar bütün hızıyla devam etmektedir.
Günümüzde farklı şekillerde tasarlanmalarına rağmen temel olarak fizyon reaksiyonuna dayanan yüzlerce nükleer reaktör mevcuttur. Atom bombasında çok kısa sürede gerçekleşen fizyon reaksiyonu, nükleer reaktörlerde daha uzun sürede gerçekleştirilerek olay kontrol altına alınır.
Nükleer reaktörü oluşturan en önemli elemanlardan birincisi uranyum yakıttır. (239Pu’da yakıt olarak kullanılabilir.)Uranyum radyoaktif özelliği düşük olan bir elementtir. Reaktörde reaksiyona girmeden önce lastik bir eldivenle bile tutulabilir. Ancak, fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan ürünlerin çoğu oldukça radyoaktiftir. Nükleer reaktör çalışmaya başladıktan sonra ne içine girmek ne de reaktörden çıkan yakıt atıklarına yaklaşmak imkansızdır.
Yakıt olarak kullanılacak uranyumun reaktöre girmeden önce her türlü safsızlıktan arındırılması gerekir. Ayrıca yapısındaki 235U oranı %3 dolayına yükseltilmiş yani izotopik olarak zenginleştirilmiş uranyum daha kullanışlıdır. Günümüzde yakıt olarak UO2 tercih edilmektedir. Uranyum dioksit önce toz haline getirilip sonra 1 cm çap ve yüksekliğinde küçük silindirler şeklinde sıkıştırılır. Daha sonra fırında pişirilerek seramik yakıt lokması haline getirilen bu silindirler 4 m uzunluğunda ince bir metal zarf içine yerleştirilerek yakıt çubukları elde edilir. Büyük bir reaktörde bu yakıt çubuklarından yaklaşık 50.000 tane vardır.
Reaktörün ikinci temel elemanı nötron yavaşlatıcısıdır. Bunun için ise su kullanılır. Uranyum yakıt reaktörde bir su banyosuna daldırılmış çubuklar şeklindedir. Fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan nötronlar yakıt çubuklarından su banyosuna geçerler. Su tarafından yavaşlatılan nötronların fizyon yapma yeteneği artar. Bu yavaş nötronların yeniden uranyum yakıt ile çarpışmaları ise fizyon olayının zincirleme reaksiyon şeklinde sürmesini sağlar.
Fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan büyük ısının, yakıtın kızışmasını önlemek için ortamdan transfer edilmesi gerekir. Bunun için ise nötronları yavaşlatmak için ortamda bulunan suyun bir pompa ile devredilmesi sağlanır. Yaklaşık 300°C’de olan sıcak su borular yardımı ile soğuk su içeren bir hazneden geçirilir. Bu esnada ısı transferi ile soğuk su ısınarak buhar oluşur. Elde edilen buhar bir buhar türbininden geçirilerek ısı enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür.
Nükleer reaktörlerin en önemli elemanlarından bir diğeri ise kontrol çubuklarıdır. Reaktörün kontrolü ortamdaki nötron sayısının kontrolü ile mümkündür. Eğer, fizyondan doğan nötronların oluşma hızı uranyum yakıt tarafından yakalanma hızına eşit ise reaktör aynı güçte çalışmaya devam eder. Ortamdaki nötronların sayısı arttıkça güç yükselir, azaldıkça güç düşer. Ortamda nötron kalmazsa reaksiyon durur. Bunun için, reaktöre kadmiyum veya bordan yapılan ve nötronları soğuran kontrol çubukları yerleştirilir. Bu çubuklar reaktörde istenilen derinliğe indirilerek reaksiyon kontrol altında tutulur.
Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan reaktörlerde, ağır bir nükleer yakıtın bulunduğu, öz tankı vardır. Çoğu reaktörde nötronları yavaşlatıp zincir reaksiyonu başlatabilmek için moderatör ortamlar vardır.
Reaktörlerde, düşük güçlü reaktörler dışında, üretilen ısının taşınması için soğutucu sıvılar kullanılır. Reaksiyon hızını kontrol edebilmek içinde kontrol üniteleri vardır. Nükleer reaktörlerin çalışmasında, radyoaktif yan ürünlerin kullanılmasında ve tehlikeli atıkların atılmasında çok katı güvenlik kuralları uygulanır.
Nükleer reaktörler, içerisinde nükleer reaksiyonların kontrollü bir şekilde yürütüldüğü ortamlardır. Çok büyük enerjiler açığa çıkaran iki tür nükleer reaksiyon vardır. Bunlar büyük atom çekirdeklerinin parçalanması (fizyon) veya küçük atom çekirdeklerinin birleşmesi (füzyon) reaksiyonlarıdır. Bu yüzden nükleer reaktörler, içerisinde gerçekleşen reaksiyon türüne göre iki gruba ayrılabilirler:
1. Fizyon reaktörleri
2. Füzyon reaktörleri
Hâlihazırda füzyon reaksiyonu ile çalışan bir nükleer reaktör mevcut değildir. Fikir olarak Haziran 1942’de ortaya atılan füzyon olayı ancak 1952’de bomba olarak denenebilmiştir. Bu büyük gücün kontrol altına alınması, başka bir deyişle füzyona dayanan bir nükleer reaktörün yapılması ise henüz gerçekleştirilememiştir. Ancak, bu konudaki çalışmalar bütün hızıyla devam etmektedir.
Günümüzde farklı şekillerde tasarlanmalarına rağmen temel olarak fizyon reaksiyonuna dayanan yüzlerce nükleer reaktör mevcuttur. Atom bombasında çok kısa sürede gerçekleşen fizyon reaksiyonu, nükleer reaktörlerde daha uzun sürede gerçekleştirilerek olay kontrol altına alınır.
Nükleer reaktörü oluşturan en önemli elemanlardan birincisi uranyum yakıttır. (239Pu’da yakıt olarak kullanılabilir.)Uranyum radyoaktif özelliği düşük olan bir elementtir. Reaktörde reaksiyona girmeden önce lastik bir eldivenle bile tutulabilir. Ancak, fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan ürünlerin çoğu oldukça radyoaktiftir. Nükleer reaktör çalışmaya başladıktan sonra ne içine girmek ne de reaktörden çıkan yakıt atıklarına yaklaşmak imkansızdır.
Yakıt olarak kullanılacak uranyumun reaktöre girmeden önce her türlü safsızlıktan arındırılması gerekir. Ayrıca yapısındaki 235U oranı %3 dolayına yükseltilmiş yani izotopik olarak zenginleştirilmiş uranyum daha kullanışlıdır. Günümüzde yakıt olarak UO2 tercih edilmektedir. Uranyum dioksit önce toz haline getirilip sonra 1 cm çap ve yüksekliğinde küçük silindirler şeklinde sıkıştırılır. Daha sonra fırında pişirilerek seramik yakıt lokması haline getirilen bu silindirler 4 m uzunluğunda ince bir metal zarf içine yerleştirilerek yakıt çubukları elde edilir. Büyük bir reaktörde bu yakıt çubuklarından yaklaşık 50.000 tane vardır.
Reaktörün ikinci temel elemanı nötron yavaşlatıcısıdır. Bunun için ise su kullanılır. Uranyum yakıt reaktörde bir su banyosuna daldırılmış çubuklar şeklindedir. Fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan nötronlar yakıt çubuklarından su banyosuna geçerler. Su tarafından yavaşlatılan nötronların fizyon yapma yeteneği artar. Bu yavaş nötronların yeniden uranyum yakıt ile çarpışmaları ise fizyon olayının zincirleme reaksiyon şeklinde sürmesini sağlar.
Fizyon reaksiyonu sonucunda oluşan büyük ısının, yakıtın kızışmasını önlemek için ortamdan transfer edilmesi gerekir. Bunun için ise nötronları yavaşlatmak için ortamda bulunan suyun bir pompa ile devredilmesi sağlanır. Yaklaşık 300°C’de olan sıcak su borular yardımı ile soğuk su içeren bir hazneden geçirilir. Bu esnada ısı transferi ile soğuk su ısınarak buhar oluşur. Elde edilen buhar bir buhar türbininden geçirilerek ısı enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür.
Nükleer reaktörlerin en önemli elemanlarından bir diğeri ise kontrol çubuklarıdır. Reaktörün kontrolü ortamdaki nötron sayısının kontrolü ile mümkündür. Eğer, fizyondan doğan nötronların oluşma hızı uranyum yakıt tarafından yakalanma hızına eşit ise reaktör aynı güçte çalışmaya devam eder. Ortamdaki nötronların sayısı arttıkça güç yükselir, azaldıkça güç düşer. Ortamda nötron kalmazsa reaksiyon durur. Bunun için, reaktöre kadmiyum veya bordan yapılan ve nötronları soğuran kontrol çubukları yerleştirilir. Bu çubuklar reaktörde istenilen derinliğe indirilerek reaksiyon kontrol altında tutulur.
İyon Değiştiriciler
1.1. Tarihçe
Doğadaki sürekli değişimin önemli nedenlerinden biri iyon değişimidir.toprak, kum ve kayalar gibi cansız varlıklarda ve canlı organizmalardaki yaşamsal fonksiyonlarda iyon değişimine ait bir çok örnek mevcuttur.
Bir çok organik inorganik madde iyon değiştirici olarak kullanılmaktadır.Örneğin; protein, selüloz, karbon, basit balçık ve birçok mineral gibi doğal ürünler ile çevrelenmiş bir ortamdaki diğer iyonları değiştiren taşınabilir iyon içerirler. Bu doğal maddeler düşük bir değiştirme kapasitesine sahiptir.Bu özelliklerde pek tercih edilmeyen fiziksel ve kimyasal özelliklerdir ki iyon değiştirici maddelerin pratik kullanımı sınırlandırırlar.sonuç olarak,1935 yılından önce iyon değiştirme tekniğine laboatuvarlarda ne de endüstiriyel alanlarda geniş bir birim düzeni kullanılmıyordu.
1850’de Thompson ve Way işlenmiş toprakta amonyum gibi çeşitli iyonların,kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla yerdeğiştirebildikleri şeklindeki gözlemlerini yayınladılar.Thompson’unçalışmasından yararlanarak Spence bir cam kolonda amonyum sülfatla işleme tabi tutulmuş kumlu kil yatak hazırlayıp yataktan suyu geçirdiği zaman,yatakta amonyum sülfat yerine alçı bulunduğunu görmüştür.laboratuvarda gerçekleşen bu ilk iyon değişimi Henneberg ve Stohmann kimyasal süreç olarak yorumlamış ve bu süreçlerin tersinin olduğunu öne sürmüşlerdir.bu olayları killer ve zeolitlerde de meydana geldiğini önce Lenberg daha sonra ise Wiegner göstermiştir.
Bu keşifler,suyun sertliğinin giderilmesi ve diğer amaçlara hizmet edebilen malzemelerin kullanımı ve bu özelliklerin gösteren ürünlerin sentezlenmesi çabalarına ışık tutmuştur.ilk sentetik iyon değiştiriciler 1903’te Harm ve Rümpler ile 1905’te Gans tarafından hazırlanmıştır.böylece örneğin deniz suyundan altın tuulması gibi uygulamalar gerçekleşebilecekti.
Modern iyon değiştirici teknolojisi 1935 yılında Adams ve Holmes’in şimdiki klasik araştırmalarıyla başladı.adam ve holmes genel olarak reçine diy bilinen iyonları değiştirme özeliğine sahip olan sentetik polimerleri keşfeden kişilerdir.bu keşfin patenti I.G. Farbenindüstrie şirketi tarafından 1936’da alınarak istenen özllikte iyon değiştirici reçinelerin sistematik üretimine başlanmıştır. Polycondensation yöntemiyle elde edilen ilk iyon değiştiricileri yerini 1945’ten sonra d’Alelionun sülfonik asit gruplarının çapraz bağlanmış polistiren reçineye girdirilmesinde, izlediği yöntem kullanılarak elde edilen polimerizasyon ürünleri alınmıştır. 1945’lerden günümüze değin, iyon değiştiricilerle ilgili araştırmalar, çevresel sorunların önem kazanmasıyla, giderek artan ilgiyle sürmektedir.
1.2. İyon Değiştirici Reçineler
İyon değiştiriciler , degişebilir katyon ve anyonları taşıyan, çözünür olmayan katı maddelerdir. Bu sentetik reçineler, yapı olarak iki kısımdan oluşur. İyon değiştirici maddelerin yapısını üç boyutlu hidrokarbon ağı ya da (matrix) elastik oluşturur. Diğer kısmını ise hidrokarbona kimyasal bağlarla bağlanmış asidik ya da bazik, iyonlaşabilen gruplar oluşturur. Organik ağ sabittir ve genel olarak laboratuvarda kullanılan çözücülerde çözünmezler. Ayrıca tüm pratik amaçlar için kimyasal inerttir. Fakat matrixe bağlı iyonlaşabilen ya da tepkimye girebilen aktif iyonlara sahiptir. Bu nedenle eğer bir değiştirici parçası, iyon içeren sulu eriyik ile temasa sokulursa, sonuncusu kolayca reçine ya da baştan bağlı olan iyonlarla değiştirilebilir.
Bir iyon değiştirici reçinenin kimyasal tepkileri , hidrokarbon iskeletine bağlı olan fonksiyonel grupların dağasıyla belirlenir. Belli başlı iki iyon değştirici grup vardır. Bunlar fonksiyonrl grupları sulu ortamların katyonlarıyla reaksiyona girebilen katyon değiştiriciler ve fonkiyonel grupları sulu ortamların anyonlarıyla reaksiyona girebilen anyon değiştiricilerdir. Bazı maddeler de hem anyon hem katyon değişimi yeteneğine sahip olup amfotrik iyon değiştiriciler adını alır.
Tipik bir katyon değiştirici reçinesi olan, sitirendivinil benzen polimeri stiren (1) ve divinil benzenin (2) kopolimerizasyonuyla hazırlanır. Polimeri kopolimerizasyon tepkimesi sırasında polistirenin çapraz bağlarıyla belli aralıklarla dönüşümlü olarak kovalent bağla bağlanırlar. Sonuçta, üç boyutlu, çözünmeyen bir hidrokarbon ağı oluşur. Eğer daha sonra sülfirik asit, polimerle birlikte reaksiyona sokulursa, sülfirik asit grupları (-SO3-H+), stiren divinil benzen polimerinin, benzen zincir çemberlerine girerler ve son madde olarak yapısı şekil 1.1’de gösterilen katyon iyon değiştirici reçine meydana gelir
Doğadaki sürekli değişimin önemli nedenlerinden biri iyon değişimidir.toprak, kum ve kayalar gibi cansız varlıklarda ve canlı organizmalardaki yaşamsal fonksiyonlarda iyon değişimine ait bir çok örnek mevcuttur.
Bir çok organik inorganik madde iyon değiştirici olarak kullanılmaktadır.Örneğin; protein, selüloz, karbon, basit balçık ve birçok mineral gibi doğal ürünler ile çevrelenmiş bir ortamdaki diğer iyonları değiştiren taşınabilir iyon içerirler. Bu doğal maddeler düşük bir değiştirme kapasitesine sahiptir.Bu özelliklerde pek tercih edilmeyen fiziksel ve kimyasal özelliklerdir ki iyon değiştirici maddelerin pratik kullanımı sınırlandırırlar.sonuç olarak,1935 yılından önce iyon değiştirme tekniğine laboatuvarlarda ne de endüstiriyel alanlarda geniş bir birim düzeni kullanılmıyordu.
1850’de Thompson ve Way işlenmiş toprakta amonyum gibi çeşitli iyonların,kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla yerdeğiştirebildikleri şeklindeki gözlemlerini yayınladılar.Thompson’unçalışmasından yararlanarak Spence bir cam kolonda amonyum sülfatla işleme tabi tutulmuş kumlu kil yatak hazırlayıp yataktan suyu geçirdiği zaman,yatakta amonyum sülfat yerine alçı bulunduğunu görmüştür.laboratuvarda gerçekleşen bu ilk iyon değişimi Henneberg ve Stohmann kimyasal süreç olarak yorumlamış ve bu süreçlerin tersinin olduğunu öne sürmüşlerdir.bu olayları killer ve zeolitlerde de meydana geldiğini önce Lenberg daha sonra ise Wiegner göstermiştir.
Bu keşifler,suyun sertliğinin giderilmesi ve diğer amaçlara hizmet edebilen malzemelerin kullanımı ve bu özelliklerin gösteren ürünlerin sentezlenmesi çabalarına ışık tutmuştur.ilk sentetik iyon değiştiriciler 1903’te Harm ve Rümpler ile 1905’te Gans tarafından hazırlanmıştır.böylece örneğin deniz suyundan altın tuulması gibi uygulamalar gerçekleşebilecekti.
Modern iyon değiştirici teknolojisi 1935 yılında Adams ve Holmes’in şimdiki klasik araştırmalarıyla başladı.adam ve holmes genel olarak reçine diy bilinen iyonları değiştirme özeliğine sahip olan sentetik polimerleri keşfeden kişilerdir.bu keşfin patenti I.G. Farbenindüstrie şirketi tarafından 1936’da alınarak istenen özllikte iyon değiştirici reçinelerin sistematik üretimine başlanmıştır. Polycondensation yöntemiyle elde edilen ilk iyon değiştiricileri yerini 1945’ten sonra d’Alelionun sülfonik asit gruplarının çapraz bağlanmış polistiren reçineye girdirilmesinde, izlediği yöntem kullanılarak elde edilen polimerizasyon ürünleri alınmıştır. 1945’lerden günümüze değin, iyon değiştiricilerle ilgili araştırmalar, çevresel sorunların önem kazanmasıyla, giderek artan ilgiyle sürmektedir.
1.2. İyon Değiştirici Reçineler
İyon değiştiriciler , degişebilir katyon ve anyonları taşıyan, çözünür olmayan katı maddelerdir. Bu sentetik reçineler, yapı olarak iki kısımdan oluşur. İyon değiştirici maddelerin yapısını üç boyutlu hidrokarbon ağı ya da (matrix) elastik oluşturur. Diğer kısmını ise hidrokarbona kimyasal bağlarla bağlanmış asidik ya da bazik, iyonlaşabilen gruplar oluşturur. Organik ağ sabittir ve genel olarak laboratuvarda kullanılan çözücülerde çözünmezler. Ayrıca tüm pratik amaçlar için kimyasal inerttir. Fakat matrixe bağlı iyonlaşabilen ya da tepkimye girebilen aktif iyonlara sahiptir. Bu nedenle eğer bir değiştirici parçası, iyon içeren sulu eriyik ile temasa sokulursa, sonuncusu kolayca reçine ya da baştan bağlı olan iyonlarla değiştirilebilir.
Bir iyon değiştirici reçinenin kimyasal tepkileri , hidrokarbon iskeletine bağlı olan fonksiyonel grupların dağasıyla belirlenir. Belli başlı iki iyon değştirici grup vardır. Bunlar fonksiyonrl grupları sulu ortamların katyonlarıyla reaksiyona girebilen katyon değiştiriciler ve fonkiyonel grupları sulu ortamların anyonlarıyla reaksiyona girebilen anyon değiştiricilerdir. Bazı maddeler de hem anyon hem katyon değişimi yeteneğine sahip olup amfotrik iyon değiştiriciler adını alır.
Tipik bir katyon değiştirici reçinesi olan, sitirendivinil benzen polimeri stiren (1) ve divinil benzenin (2) kopolimerizasyonuyla hazırlanır. Polimeri kopolimerizasyon tepkimesi sırasında polistirenin çapraz bağlarıyla belli aralıklarla dönüşümlü olarak kovalent bağla bağlanırlar. Sonuçta, üç boyutlu, çözünmeyen bir hidrokarbon ağı oluşur. Eğer daha sonra sülfirik asit, polimerle birlikte reaksiyona sokulursa, sülfirik asit grupları (-SO3-H+), stiren divinil benzen polimerinin, benzen zincir çemberlerine girerler ve son madde olarak yapısı şekil 1.1’de gösterilen katyon iyon değiştirici reçine meydana gelir
Atomun Yapısı
ATOMUN YAPISI
Hava, su, dağlar, hayvanlar, bitkiler, vücudumuz, oturduğunuz koltuk, kısacası en ağırından en hafifine kadar gördüğümüz, dokunduğumuz, hissettiğimiz herşey atomlardan meydana gelmiştir. Elimizde tuttuğumuz kitabın her bir sayfası milyarlarca atomdan oluşur. Atomlar öyle küçük parçacıklardır ki, en güçlü mikroskoplarla dahi bir tanesini görmek mümkün değildir. Bir atomun çapı ancak milimetrenin milyonda biri kadardır.
Her atom, bir çekirdek ve çekirdeğin çok uzağındaki yörüngelerde dönüp-dolaşan elektronlardan oluşmuştur. Çekirdeğin içinde ise proton ve nötron ismi verilen başka parçacıklar vardır.
ÇEKİRDEK
Çekirdek, atomun tam merkezinde bulunmaktadır ve atomun niteliğine göre belirli sayılarda proton ve nötrondan oluşmuştur. Çekirdeğin yarıçapı, atomun yarıçapının onbinde biri kadardır.
Maddenin yapıtaşı olan atom, proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdek ve bu çekirdeğin etrafinda durmadan dönen elektronlardan meydana gelir.
Atomun kütlesini oluşturan yoğunluk tüm atoma eşit olarak dağılmamıştır, yani atomun bütün kütlesi atomun çekirdeğinde birikmiştir.
Çekirdekteki protonların hepsi pozitif yüklüdür ve elektromanyetik kuvvet nedeniyle birbirlerini iterler. Fakat güçlü nükleer kuvvet onların itme gücünden 100 kat daha büyük olduğundan, elektromanyetik kuvvet etkisiz hale gelir. Böylece protonlar birarada tutunabilirler.
Kısacası gözle göremeyeceğimiz kadar küçük bir atomun içinde, birbiriyle etkileşim halinde iki büyük kuvvet bulunur. Bu kuvvetlerin değerleri öylesine hassastır ki, birinin biraz daha az veya biraz daha fazla olması atomdaki tüm dengeleri alt üst eder. Dolayısıyla atomun yapısı bozulur, parçalanır ve maddeyi oluşturamaz.
Çekirdeğin İçi: Proton ve Nötronlar
1932 yılına dek, çekirdeğin proton ve elektronlardan oluştuğu sanılıyordu. Çekirdeğin içinde protonla beraber elektronların değil nötronların olduğu ancak o tarihte keşfedilebildi. (Ünlü bilimadamı Chadwick 1932 yılında çekirdeğin içinde nötronun varlığını ispatladı ve bu keşfiyle Nobel ödülü kazandı.)
Evrendeki Çeşitliliğin Kaynağı
Bilimin, şu ana kadar tespit edebildiği 109 tane element vardır. Tüm evren, dünyamız canlı-cansız bütün varlıklar bu 109 elementin çeşitli biçimlerde birleşmeleriyle oluşmuştur. Buraya kadar tüm elementlerin birbirinin benzeri atomlardan oluştuğunu gördük; atomlar da birbirinin aynı parçacıklardan oluşuyordu.
Elementleri temelde birbirlerinden farklı kılan şey, atomlarının çekirdeklerindeki proton sayılarıdır. En hafif element olan hidrojen atomunda bir proton, ikinci en hafif element olan helyum atomunda iki proton, altın atomunda 79 proton, oksijen atomunda 8 proton, demir atomunda 26 proton vardır. İşte altını demirden, demiri oksijenden ayıran özellik, yalnızca atomlarının proton sayılarındaki bu farklılıktır. Soluduğumuz hava, vücudumuz, herhangi bir bitki veya bir hayvan ya da uzaydaki bir gezegen, canlı-cansız, acı-tatlı, katı-sıvı her şey... Bunların hepsi sonuçta aynı proton-nötron-elektronlardan meydana gelmiştir.
Hava, su, dağlar, hayvanlar, bitkiler, vücudumuz, oturduğunuz koltuk, kısacası en ağırından en hafifine kadar gördüğümüz, dokunduğumuz, hissettiğimiz herşey atomlardan meydana gelmiştir. Elimizde tuttuğumuz kitabın her bir sayfası milyarlarca atomdan oluşur. Atomlar öyle küçük parçacıklardır ki, en güçlü mikroskoplarla dahi bir tanesini görmek mümkün değildir. Bir atomun çapı ancak milimetrenin milyonda biri kadardır.
Her atom, bir çekirdek ve çekirdeğin çok uzağındaki yörüngelerde dönüp-dolaşan elektronlardan oluşmuştur. Çekirdeğin içinde ise proton ve nötron ismi verilen başka parçacıklar vardır.
ÇEKİRDEK
Çekirdek, atomun tam merkezinde bulunmaktadır ve atomun niteliğine göre belirli sayılarda proton ve nötrondan oluşmuştur. Çekirdeğin yarıçapı, atomun yarıçapının onbinde biri kadardır.
Maddenin yapıtaşı olan atom, proton ve nötronlardan oluşan bir çekirdek ve bu çekirdeğin etrafinda durmadan dönen elektronlardan meydana gelir.
Atomun kütlesini oluşturan yoğunluk tüm atoma eşit olarak dağılmamıştır, yani atomun bütün kütlesi atomun çekirdeğinde birikmiştir.
Çekirdekteki protonların hepsi pozitif yüklüdür ve elektromanyetik kuvvet nedeniyle birbirlerini iterler. Fakat güçlü nükleer kuvvet onların itme gücünden 100 kat daha büyük olduğundan, elektromanyetik kuvvet etkisiz hale gelir. Böylece protonlar birarada tutunabilirler.
Kısacası gözle göremeyeceğimiz kadar küçük bir atomun içinde, birbiriyle etkileşim halinde iki büyük kuvvet bulunur. Bu kuvvetlerin değerleri öylesine hassastır ki, birinin biraz daha az veya biraz daha fazla olması atomdaki tüm dengeleri alt üst eder. Dolayısıyla atomun yapısı bozulur, parçalanır ve maddeyi oluşturamaz.
Çekirdeğin İçi: Proton ve Nötronlar
1932 yılına dek, çekirdeğin proton ve elektronlardan oluştuğu sanılıyordu. Çekirdeğin içinde protonla beraber elektronların değil nötronların olduğu ancak o tarihte keşfedilebildi. (Ünlü bilimadamı Chadwick 1932 yılında çekirdeğin içinde nötronun varlığını ispatladı ve bu keşfiyle Nobel ödülü kazandı.)
Evrendeki Çeşitliliğin Kaynağı
Bilimin, şu ana kadar tespit edebildiği 109 tane element vardır. Tüm evren, dünyamız canlı-cansız bütün varlıklar bu 109 elementin çeşitli biçimlerde birleşmeleriyle oluşmuştur. Buraya kadar tüm elementlerin birbirinin benzeri atomlardan oluştuğunu gördük; atomlar da birbirinin aynı parçacıklardan oluşuyordu.
Elementleri temelde birbirlerinden farklı kılan şey, atomlarının çekirdeklerindeki proton sayılarıdır. En hafif element olan hidrojen atomunda bir proton, ikinci en hafif element olan helyum atomunda iki proton, altın atomunda 79 proton, oksijen atomunda 8 proton, demir atomunda 26 proton vardır. İşte altını demirden, demiri oksijenden ayıran özellik, yalnızca atomlarının proton sayılarındaki bu farklılıktır. Soluduğumuz hava, vücudumuz, herhangi bir bitki veya bir hayvan ya da uzaydaki bir gezegen, canlı-cansız, acı-tatlı, katı-sıvı her şey... Bunların hepsi sonuçta aynı proton-nötron-elektronlardan meydana gelmiştir.
Modern Atom Modelleri
X
Kütle no
Nötron no
Atom no
Çekirdek yükü
Elektron sayısı
KÜTLE NUMARASI: Atom numarası ve Nötron sayısının toplamına eşittir
ATOM NUMARASI =:Çekirdekteki proton sayısına eşittir
KÜTLE NUMARASI=Proton sayısı +Nötron sayısı
ORBİTAL=Elektronların bir elektron bulutu halinde çekirdek etrafında bulunma olasılığının en yüksek olduğu bölgelere orbital denir. Modern atom modellerinde yörünge sistemi yerine orbitaller gerçekçilik göstermektedir .
bulunuyorsa yarı dolu orbital denir ve
şeklinde gösterilir
Bir orbitalde en fazla 2 elektron bulunur. Elektronlar zıt yönlülerdir. Orbitallerde bir elektron
Bir orbitalde 2 elektron varsa tam dolu denir ve O şeklinde gösterilir.
ORBİTAL CİNSİ ORBİTAL SAYISI
MAKSİMUM ELEKTRON SAYISI
S 1
2
P 3
6
D 5
10
F 7
14
Elektronların orbital dağılımı yapılırken
- Elektronlar çekirdeğe en yakın enerji düzeyinden başlar
- Baş kuvantum sayısı aynı olduğunda elektronlar önce düşük enerjili orbitallerle dolmaya başlar.
ORBİTAL ŞEMASI ŞU ŞEKİLDEDİR
1s
2s
3s ® 2p
4s ® 3p
5s ® 4p ® 3d
6s ® 5p ® 4d
7s ® 6p ® 5d ® 4f
8s ® 7p ® 6d ® 5f
Kütle no
Nötron no
Atom no
Çekirdek yükü
Elektron sayısı
KÜTLE NUMARASI: Atom numarası ve Nötron sayısının toplamına eşittir
ATOM NUMARASI =:Çekirdekteki proton sayısına eşittir
KÜTLE NUMARASI=Proton sayısı +Nötron sayısı
ORBİTAL=Elektronların bir elektron bulutu halinde çekirdek etrafında bulunma olasılığının en yüksek olduğu bölgelere orbital denir. Modern atom modellerinde yörünge sistemi yerine orbitaller gerçekçilik göstermektedir .
bulunuyorsa yarı dolu orbital denir ve
şeklinde gösterilir
Bir orbitalde en fazla 2 elektron bulunur. Elektronlar zıt yönlülerdir. Orbitallerde bir elektron
Bir orbitalde 2 elektron varsa tam dolu denir ve O şeklinde gösterilir.
ORBİTAL CİNSİ ORBİTAL SAYISI
MAKSİMUM ELEKTRON SAYISI
S 1
2
P 3
6
D 5
10
F 7
14
Elektronların orbital dağılımı yapılırken
- Elektronlar çekirdeğe en yakın enerji düzeyinden başlar
- Baş kuvantum sayısı aynı olduğunda elektronlar önce düşük enerjili orbitallerle dolmaya başlar.
ORBİTAL ŞEMASI ŞU ŞEKİLDEDİR
1s
2s
3s ® 2p
4s ® 3p
5s ® 4p ® 3d
6s ® 5p ® 4d
7s ® 6p ® 5d ® 4f
8s ® 7p ® 6d ® 5f
Periyodik Tabloyu Kim Hazırladı?
D. Mendeleev
Periyodik tablo, bilinen tüm elementleri belirli bir düzene göre içeren ve incelemeyi kolaylaştıran bir sistemdir. İlk olarak 1867 yılında J.A.R Newlands, elementleri artan atom kütlelerine göre sıralamış ve bir elementin, kendisini izleyen sekizinci elemente benzer özellikler gösterdiğini ifade eden "Oktavlar Yasası"nı ortaya koymuştu.
Daha sonra 1869 yılında Dmitri Mendeleev, benzer özellikler taşıyan elementleri arka arkaya dizdiğinde, atom kütlesine dayanan bir tablo elde etmiş ve o zamanlar bilinmeyen bazı elementlerin (skandiyum, galyum ve germanyum gibi) varlığını, hatta özelliklerini tahmin edebilmişti.
Lothar Meyer isimli araştırmacı da, 1886 yılında, Mendeleev'den bağımsız olarak, atom kütlelerine göre bir periyodik tablo oluşturmuş ve "valans" kavramını ortaya atmıştı. (bkz. elektron dizilimi)
Günümüzde kullandığımız tablo, yeni elementlerin de yerleştirilebilmesine olanak tanıyan Mendeleev'in periyodik tablosudur. Ancak ilk halinden farklı olarak, elementler atom kütlesine değil, atom numarasına göre düzenlenmiştir. Buna göre periyodik tabloda, soldan sağa ve yukarıdan aşağıya doğru atom numarası artar. Sıklıkla, buna paralel olarak bağıl atom kütlesi de artış gösterir. Tablodaki yatay sıralar "periyot" olarak adlandırılır. Bir elementin periyot numarası, o elementin sahip olduğu elektronların bulunduğu en yüksek enerji seviyesini gösterir.
Periyodik tablo, bilinen tüm elementleri belirli bir düzene göre içeren ve incelemeyi kolaylaştıran bir sistemdir. İlk olarak 1867 yılında J.A.R Newlands, elementleri artan atom kütlelerine göre sıralamış ve bir elementin, kendisini izleyen sekizinci elemente benzer özellikler gösterdiğini ifade eden "Oktavlar Yasası"nı ortaya koymuştu.
Daha sonra 1869 yılında Dmitri Mendeleev, benzer özellikler taşıyan elementleri arka arkaya dizdiğinde, atom kütlesine dayanan bir tablo elde etmiş ve o zamanlar bilinmeyen bazı elementlerin (skandiyum, galyum ve germanyum gibi) varlığını, hatta özelliklerini tahmin edebilmişti.
Lothar Meyer isimli araştırmacı da, 1886 yılında, Mendeleev'den bağımsız olarak, atom kütlelerine göre bir periyodik tablo oluşturmuş ve "valans" kavramını ortaya atmıştı. (bkz. elektron dizilimi)
Günümüzde kullandığımız tablo, yeni elementlerin de yerleştirilebilmesine olanak tanıyan Mendeleev'in periyodik tablosudur. Ancak ilk halinden farklı olarak, elementler atom kütlesine değil, atom numarasına göre düzenlenmiştir. Buna göre periyodik tabloda, soldan sağa ve yukarıdan aşağıya doğru atom numarası artar. Sıklıkla, buna paralel olarak bağıl atom kütlesi de artış gösterir. Tablodaki yatay sıralar "periyot" olarak adlandırılır. Bir elementin periyot numarası, o elementin sahip olduğu elektronların bulunduğu en yüksek enerji seviyesini gösterir.
ELEMENTLERİN SİMGELERİ
Çok az sayıda elementin bilindiği zamanlarda, elementler, Plato'nun Eski Yunanlıların kullandığı toprak-hava-su ve ateş sembollerinden yaptığı uyarlamalarla simgeleniyordu. Daha sonra yeni elementler keşfedildikçe, tüm elementlerin eninde sonunda "altın"a dönüşeceği düşüncesinden yola çıkan simyacılar tarafından, güneş (altın) merkezli sistemdeki her gezegenin adı, bir elemente verildi. O dönemde bilinen elementlerin bazılarının "simya" sembolleri şöyle:
Altın Cıva Kükürt Sodyum
Atom kuramıyla tanıdığımız John Dalton, elementlerin simgelenmesi konusunda, çemberlerden oluşan sembollerin kullanılmasını önerdi. Bu yönteme göre, bazı elementlerin simgeleri şöyleydi:
Karbon Cıva Kükürt Sodyum
En sonunda, 1813 yılında, Jon Jakob Berzelius isimli araştırmacı, elementlerin adları temel alınarak simgelenmesi fikrini ortaya attı. Hâlâ kullanılmakta olan bu yönteme göre:
1. Her element, 1 ya da 2 harften oluşan bir simgeyle ifade ediliyor ve bu simgenin ilk harfi her zaman büyük yazılıyor.
2. Simgelerde sıklıkla, elementin İngilizce adının ilk harfi kullanılıyor.
Örneğin: H (Hidrojen: Hydrogen), C (Karbon: Carbon), N (Azot: Nitrogen)
3. Eğer elementin baş harfiyle simgelenen başka bir element varsa, bu elementin simgesinde baş harfin yanına, İngilizce adının ikinci harfi de ekleniyor.
Örneğin: He (Helyum, Helium), Ca (Kalsiyum: Calcium), Ne (Neon: Neon)
4. Eğer elementin İngilizce adının ilk 2 harfi, bir diğer elementle aynıysa, simgesinde baş harfin yanına, bu kez baş harften sonraki ilk ortak olmayan sessiz harf getiriliyor.
Örneğin: Cl (Klor: Chlorine) ve Cr (Krom: Chromium)
5. Bazı elementlerin simgelerinde de, bu elementlerin Latince ya da eski dillerdeki adları temel alınmış. Bu 11 elementin simgeleri ve adları şöyle:
Na (Sodyum: Natrium)
K (Potasyum: Kalium)
Fe (Demir: Ferrum)
Cu (Bakır: Cuprum)
Ag (Gümüş: Argentum)
Sn (Kalay: Stannum)
Sb (Antimon: Stibium)
W (Tungsten: Wolfram)
Au (Altın: Aurum)
Hg (Cıva: Hydrargyrum)
Pb (Kurşun: Plumbum)
6. Çoğu yapay olarak sentezlenen yeni elementlerin simgeleriyse, atom numaralarına karşılık gelen Latince rakamlar esas alınarak veriliyor.
Örneğin: atom numarası 116 olan Ununheksiyum elementinin simgesi olan "Uuh",
1: uni - 1: uni - 6: hexa kelimelerinin baş harflerinden oluşuyor.
Altın Cıva Kükürt Sodyum
Atom kuramıyla tanıdığımız John Dalton, elementlerin simgelenmesi konusunda, çemberlerden oluşan sembollerin kullanılmasını önerdi. Bu yönteme göre, bazı elementlerin simgeleri şöyleydi:
Karbon Cıva Kükürt Sodyum
En sonunda, 1813 yılında, Jon Jakob Berzelius isimli araştırmacı, elementlerin adları temel alınarak simgelenmesi fikrini ortaya attı. Hâlâ kullanılmakta olan bu yönteme göre:
1. Her element, 1 ya da 2 harften oluşan bir simgeyle ifade ediliyor ve bu simgenin ilk harfi her zaman büyük yazılıyor.
2. Simgelerde sıklıkla, elementin İngilizce adının ilk harfi kullanılıyor.
Örneğin: H (Hidrojen: Hydrogen), C (Karbon: Carbon), N (Azot: Nitrogen)
3. Eğer elementin baş harfiyle simgelenen başka bir element varsa, bu elementin simgesinde baş harfin yanına, İngilizce adının ikinci harfi de ekleniyor.
Örneğin: He (Helyum, Helium), Ca (Kalsiyum: Calcium), Ne (Neon: Neon)
4. Eğer elementin İngilizce adının ilk 2 harfi, bir diğer elementle aynıysa, simgesinde baş harfin yanına, bu kez baş harften sonraki ilk ortak olmayan sessiz harf getiriliyor.
Örneğin: Cl (Klor: Chlorine) ve Cr (Krom: Chromium)
5. Bazı elementlerin simgelerinde de, bu elementlerin Latince ya da eski dillerdeki adları temel alınmış. Bu 11 elementin simgeleri ve adları şöyle:
Na (Sodyum: Natrium)
K (Potasyum: Kalium)
Fe (Demir: Ferrum)
Cu (Bakır: Cuprum)
Ag (Gümüş: Argentum)
Sn (Kalay: Stannum)
Sb (Antimon: Stibium)
W (Tungsten: Wolfram)
Au (Altın: Aurum)
Hg (Cıva: Hydrargyrum)
Pb (Kurşun: Plumbum)
6. Çoğu yapay olarak sentezlenen yeni elementlerin simgeleriyse, atom numaralarına karşılık gelen Latince rakamlar esas alınarak veriliyor.
Örneğin: atom numarası 116 olan Ununheksiyum elementinin simgesi olan "Uuh",
1: uni - 1: uni - 6: hexa kelimelerinin baş harflerinden oluşuyor.
PERİYODİK TABLO Bize Ne Anlatıyor?
Periyodik tabloyu kullanarak, her element hakkında belirli bilgiler elde edebiliriz. Örneğin, 1 kilogramlık bir karbon bloğunda kaç karbon atomu bulunduğunu tayin etmek için, karbon atomunun bağıl atom kütlesini kullanmamız yeterli.
Bağıl Atom Kütlesi: Bir elementin, atom kütle birimi (atomic mass units: amu) cinsinden ortalama kütlesini belirtir. Bu rakam, sıklıkla elementin izotoplarının da ortalama kütlesini belirttiği için, ondalıklı bir sayıdır. Bir elementin bağıl atom kütlesinden atom numarasının (proton sayısının) çıkarılmasıyla, o elementin nötron sayısı bulunabilir.
Atom Numarası: Bir atomda bulunan proton sayısı, elementi tanımlar ve atom numarası olarak adlandırılır. Atomda bulunan proton sayısı aynı zamanda, elementin kimyasal karakteri hakkında da bilgi verir.
Periyodik tabloda sıklıkla karşılaşılan görünüm, yandaki gibidir. Burada, element simgesinin altında verilen "bağıl atom kütlesi", proton ve nötron sayısının toplamına eşittir.
Element simgesinin üstünde verilen atom numarası da, proton sayısına eşit olduğuna göre, bu iki sayının farkı bize elementin nötron sayısını verir.
Örnek: Kalsiyumun (Ca) nötron sayısı:
Bağıl atom kütlesi - Atom numarası = 40-20= 20'dir.
Bu gösterim, periyodik tablonun dışında, örneğin herhangi bir anlatımda elementin adı geçerken de kullanılabilir. Bazı durumlarda, bu iki değerin yeri tam tersi şekilde (atom numarası altta, bağıl atom kütlesi üstte) de olabilir. Ek olarak, simgenin sağ tarafında, elementin + ya da - yükü de gösterilebilir.
Element Simgesi: Her elemente ait bir ya da iki harften oluşan simgelerin, uluslararası geçerliliği vardır. Element simgeleri hakkında detaylı bilgi için tıklayınız.
Elektron Dizilimi: Uyarılmamış bir atomdaki elektronların konumlarını gösterir. Kimyabilimciler, temel fizik bilgilerine dayanarak, atomların elektron dizilimlerine göre nasıl davranabilecekleri konusunda fikir yürütebilirler. Elektron dizilimi, bir atomun kararlılık, kaynama noktası ve iletkenlik gibi özellikleri hakkında bilgi verir. Atomların son enerji düzeylerine (en dış yörüngelerine) "valans düzeyi", burada yer alan elektronlara da "valans elektronları" adı verilir. Kimyasal tepkimelerde birinci derecede önem taşıyan elektronlar, valans elektronlarıdır.
Bir elementin periyodik tablodaki yerine bakarak, o elementin elektron dizilimi de anlaşılabilir. Aynı grupta (dikey sırada) yer alan elementlerin elektron dizilimleri büyük benzerlik gösterir ve bu nedenle de kimyasal tepkimelerde benzer şekilde davranırlar.
Yükseltgenme basamağı (sayısı): Bir elementin, bileşiklerinde alabileceği değerliklerdir. İngilizce'deki "oxidation state" kullanımına karşılık gelmektedir.
Periyodik tabloda yer alan elementler, gözterdikleri belirli ortak özelliklere göre gruplar halinde inceleniyor. Bu gruplar hakkında kısaca bilgi vermek gerekirse:
1. Alkali Metaller:
Periyodik tablonun ilk grubunda (dikey sırasında) yer alan metallerdir. Fransiyum dışında hepsi, yumuşak yapıda ve parlak görünümdedir. Kolaylıkla eriyebilir ve uçucu hale geçebilirler. Bağıl atom kütleleri arttıkça, erime ve kaynama noktaları da düşüş gösterir. Diğer metallere kıyasla, özkütleleri de oldukça düşüktür. Hepsi de, tepkimelerde etkindir. En yüksek temel enerji düzeylerinde bir tek elektron taşırlar. Bu elektronu çok kolay kaybederek +1 yüklü iyonlar oluşturabildikleri için, kuvvetli indirgendirler. Isı ve elektriği çok iyi iletirler. Suyla etkileşimleri çok güçlüdür, suyla tepkime sonucunda hidrojen gazı açığa çıkarırlar.
2. Toprak Alkali Metaller:
Periyodik tablonun baştan ikinci grubunda (dikey sırasında) yer alan elementlerdir. Sıklıkla beyaz renkli olup, yumuşak ve işlenebilir yapıdadırlar. Alkali metallerden daha az tepken (tepkimelere girmeye eğilimli) karakterde olmalarının yanında, erime ve kaynama sıcaklıkları da daha düşüktür. İyonlaşma enerjileri de alkali metallerden daha yüksektir. Toprak elementleri ismi, bu gruptaki elementlerin toprakta bulunan oksitlerinin, eski kimyabilimciler tarafından ayrı birer element olarak düşünülmesinden gelir.
3. Geçiş metalleri:
Sertlikleri, yüksek yoğunlukları, iyi ısı iletkenlikleri ve yüksek erime-kaynama sıcaklıklarıyla tanınırlar. Özellikle sertlikleri nedeniyle, saf halde ya da alaşım halinde yapı malzemesi olarak kullanılırlar. Geçiş elementlerinin hepsi, elektron dizilimlerinde, en dışta her zaman d orbitalinde elektron taşırlar. Tepkimelere giren elektronlar da, d orbitalindeki elektronlardır. Geçiş metalleri sıklıkla birden fazla yükseltgenme basamağına sahiptir. Çoğu, asit çözeltilerinde hidrojenle yer değiştirecek kadar elektropozitiftir. İyonları renkli olduğu için, analizlerde kolay ayırt edilirler.
4. Lantanidler:
Geçiş metallerinin bir alt serini oluştururlar ve toprakta eser miktarda bulunmaları nedeniyle, "nadir toprak elementleri" olarak da isimlendirilirler. En önemli ortak özellikleri, elektron değişiminin yalnızca 4f orbitaline elektron katılımıyla gerçekleşmesidir. Özellikle +3 değerlikli hallerinde, birbirlerine çok benzeyen özellikler gösterirler. Kuvvetli elektropozitif olmaları nedeniyle, üretilmeleri zordur. Çoğunun iyon hallerinin karakteristik renkleri vardır.
5. Aktinidler:
Bu elementlerin en önemli ortak özelliği, elektron katılımının 5f orbitalinde gerçekleşmesidir. Geçiş metallerinin bir alt serisi konumundadırlar ve doğada çok ender bulunabilirler.
6. Transaktinidler:
Aktinidleri takip eden elementlere bu ad verilir. Uranyumdan daha büyük olan bu elementler, yalnızca nükleer reaktörlerde ya da parçacık hızlandırıcılarda elde edilebilirler. Geçiş elementlerinin bir alt bölümüdürler. Metaller ya da ametaller arasındaki yerleri, kesin olarak belirlenememiştir.
7. Ametaller:
Metal özelliği göstermeyen elementlerdir. Metaller çözeltilerde katyonları (pozitif yüklü iyonları) oluştururken, ametaller anyon (negatif yüklü iyon) oluşturma eğilimindedir. Metallerin aksine iyi iletken değillerdir ve elektronegatiflikleri çok yüksektir. Metaller ve ametaller arasında özellikler gösteren bazı yarıiletken elementler, "metaloidler" olarak da adlandırılır. Halojenler ve soygazlar da ametal doğadadır.
8. Halojenler:
Periyodik tablonun 7A grubunda bulunan, tepkimeye eğilimli ametallerdir. Bu gruptaki elementlerin hepsi elektronegatiftir. Elektron alma eğilimi en yüksek olan elementlerdir. Doğada sert olarak değil, mineraller halinde bulunurlar. Element halinde 2 atomlu moleküllerden oluşurlar. Oda koşullarında flor ve klor gaz, brom sıvı, iyotsa katı haldedir. Erime ve kaynama noktaları grupta aşağıdan yukarıya doğru azalır. Zehirli ve tehlikeli elementler olarak bilinirler.
9. Soygazlar:
Periyodik tablonun en son grubunu oluşturan, tümü tek atomlu ve renksiz gaz halinde bulunan elementlerdir. En dış yörüngeleri elektronlarla tamamen dolu olduğu için son derece kararlıdırlar ve tepkimelere eğilimleri de çok düşüktür. Bu davranışları nedeniyle de "soygaz" adını almışlardır. Atmosferde bulunurlar ve sıvı havanın damıtılmasıyla elde edilirler. İlk keşfedilen soygaz, hidrojenden sonra en hafif element olan helyumdur. Radon, çekirdeği dayanıksız olan, radyoaktif bir elementtir. Çok düşük olan erime ve kaynama noktaları, grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe yükselir. İyonlaşma enerjileri, sıralarında en yüksek olan elementlerdir.
Bağıl Atom Kütlesi: Bir elementin, atom kütle birimi (atomic mass units: amu) cinsinden ortalama kütlesini belirtir. Bu rakam, sıklıkla elementin izotoplarının da ortalama kütlesini belirttiği için, ondalıklı bir sayıdır. Bir elementin bağıl atom kütlesinden atom numarasının (proton sayısının) çıkarılmasıyla, o elementin nötron sayısı bulunabilir.
Atom Numarası: Bir atomda bulunan proton sayısı, elementi tanımlar ve atom numarası olarak adlandırılır. Atomda bulunan proton sayısı aynı zamanda, elementin kimyasal karakteri hakkında da bilgi verir.
Periyodik tabloda sıklıkla karşılaşılan görünüm, yandaki gibidir. Burada, element simgesinin altında verilen "bağıl atom kütlesi", proton ve nötron sayısının toplamına eşittir.
Element simgesinin üstünde verilen atom numarası da, proton sayısına eşit olduğuna göre, bu iki sayının farkı bize elementin nötron sayısını verir.
Örnek: Kalsiyumun (Ca) nötron sayısı:
Bağıl atom kütlesi - Atom numarası = 40-20= 20'dir.
Bu gösterim, periyodik tablonun dışında, örneğin herhangi bir anlatımda elementin adı geçerken de kullanılabilir. Bazı durumlarda, bu iki değerin yeri tam tersi şekilde (atom numarası altta, bağıl atom kütlesi üstte) de olabilir. Ek olarak, simgenin sağ tarafında, elementin + ya da - yükü de gösterilebilir.
Element Simgesi: Her elemente ait bir ya da iki harften oluşan simgelerin, uluslararası geçerliliği vardır. Element simgeleri hakkında detaylı bilgi için tıklayınız.
Elektron Dizilimi: Uyarılmamış bir atomdaki elektronların konumlarını gösterir. Kimyabilimciler, temel fizik bilgilerine dayanarak, atomların elektron dizilimlerine göre nasıl davranabilecekleri konusunda fikir yürütebilirler. Elektron dizilimi, bir atomun kararlılık, kaynama noktası ve iletkenlik gibi özellikleri hakkında bilgi verir. Atomların son enerji düzeylerine (en dış yörüngelerine) "valans düzeyi", burada yer alan elektronlara da "valans elektronları" adı verilir. Kimyasal tepkimelerde birinci derecede önem taşıyan elektronlar, valans elektronlarıdır.
Bir elementin periyodik tablodaki yerine bakarak, o elementin elektron dizilimi de anlaşılabilir. Aynı grupta (dikey sırada) yer alan elementlerin elektron dizilimleri büyük benzerlik gösterir ve bu nedenle de kimyasal tepkimelerde benzer şekilde davranırlar.
Yükseltgenme basamağı (sayısı): Bir elementin, bileşiklerinde alabileceği değerliklerdir. İngilizce'deki "oxidation state" kullanımına karşılık gelmektedir.
Periyodik tabloda yer alan elementler, gözterdikleri belirli ortak özelliklere göre gruplar halinde inceleniyor. Bu gruplar hakkında kısaca bilgi vermek gerekirse:
1. Alkali Metaller:
Periyodik tablonun ilk grubunda (dikey sırasında) yer alan metallerdir. Fransiyum dışında hepsi, yumuşak yapıda ve parlak görünümdedir. Kolaylıkla eriyebilir ve uçucu hale geçebilirler. Bağıl atom kütleleri arttıkça, erime ve kaynama noktaları da düşüş gösterir. Diğer metallere kıyasla, özkütleleri de oldukça düşüktür. Hepsi de, tepkimelerde etkindir. En yüksek temel enerji düzeylerinde bir tek elektron taşırlar. Bu elektronu çok kolay kaybederek +1 yüklü iyonlar oluşturabildikleri için, kuvvetli indirgendirler. Isı ve elektriği çok iyi iletirler. Suyla etkileşimleri çok güçlüdür, suyla tepkime sonucunda hidrojen gazı açığa çıkarırlar.
2. Toprak Alkali Metaller:
Periyodik tablonun baştan ikinci grubunda (dikey sırasında) yer alan elementlerdir. Sıklıkla beyaz renkli olup, yumuşak ve işlenebilir yapıdadırlar. Alkali metallerden daha az tepken (tepkimelere girmeye eğilimli) karakterde olmalarının yanında, erime ve kaynama sıcaklıkları da daha düşüktür. İyonlaşma enerjileri de alkali metallerden daha yüksektir. Toprak elementleri ismi, bu gruptaki elementlerin toprakta bulunan oksitlerinin, eski kimyabilimciler tarafından ayrı birer element olarak düşünülmesinden gelir.
3. Geçiş metalleri:
Sertlikleri, yüksek yoğunlukları, iyi ısı iletkenlikleri ve yüksek erime-kaynama sıcaklıklarıyla tanınırlar. Özellikle sertlikleri nedeniyle, saf halde ya da alaşım halinde yapı malzemesi olarak kullanılırlar. Geçiş elementlerinin hepsi, elektron dizilimlerinde, en dışta her zaman d orbitalinde elektron taşırlar. Tepkimelere giren elektronlar da, d orbitalindeki elektronlardır. Geçiş metalleri sıklıkla birden fazla yükseltgenme basamağına sahiptir. Çoğu, asit çözeltilerinde hidrojenle yer değiştirecek kadar elektropozitiftir. İyonları renkli olduğu için, analizlerde kolay ayırt edilirler.
4. Lantanidler:
Geçiş metallerinin bir alt serini oluştururlar ve toprakta eser miktarda bulunmaları nedeniyle, "nadir toprak elementleri" olarak da isimlendirilirler. En önemli ortak özellikleri, elektron değişiminin yalnızca 4f orbitaline elektron katılımıyla gerçekleşmesidir. Özellikle +3 değerlikli hallerinde, birbirlerine çok benzeyen özellikler gösterirler. Kuvvetli elektropozitif olmaları nedeniyle, üretilmeleri zordur. Çoğunun iyon hallerinin karakteristik renkleri vardır.
5. Aktinidler:
Bu elementlerin en önemli ortak özelliği, elektron katılımının 5f orbitalinde gerçekleşmesidir. Geçiş metallerinin bir alt serisi konumundadırlar ve doğada çok ender bulunabilirler.
6. Transaktinidler:
Aktinidleri takip eden elementlere bu ad verilir. Uranyumdan daha büyük olan bu elementler, yalnızca nükleer reaktörlerde ya da parçacık hızlandırıcılarda elde edilebilirler. Geçiş elementlerinin bir alt bölümüdürler. Metaller ya da ametaller arasındaki yerleri, kesin olarak belirlenememiştir.
7. Ametaller:
Metal özelliği göstermeyen elementlerdir. Metaller çözeltilerde katyonları (pozitif yüklü iyonları) oluştururken, ametaller anyon (negatif yüklü iyon) oluşturma eğilimindedir. Metallerin aksine iyi iletken değillerdir ve elektronegatiflikleri çok yüksektir. Metaller ve ametaller arasında özellikler gösteren bazı yarıiletken elementler, "metaloidler" olarak da adlandırılır. Halojenler ve soygazlar da ametal doğadadır.
8. Halojenler:
Periyodik tablonun 7A grubunda bulunan, tepkimeye eğilimli ametallerdir. Bu gruptaki elementlerin hepsi elektronegatiftir. Elektron alma eğilimi en yüksek olan elementlerdir. Doğada sert olarak değil, mineraller halinde bulunurlar. Element halinde 2 atomlu moleküllerden oluşurlar. Oda koşullarında flor ve klor gaz, brom sıvı, iyotsa katı haldedir. Erime ve kaynama noktaları grupta aşağıdan yukarıya doğru azalır. Zehirli ve tehlikeli elementler olarak bilinirler.
9. Soygazlar:
Periyodik tablonun en son grubunu oluşturan, tümü tek atomlu ve renksiz gaz halinde bulunan elementlerdir. En dış yörüngeleri elektronlarla tamamen dolu olduğu için son derece kararlıdırlar ve tepkimelere eğilimleri de çok düşüktür. Bu davranışları nedeniyle de "soygaz" adını almışlardır. Atmosferde bulunurlar ve sıvı havanın damıtılmasıyla elde edilirler. İlk keşfedilen soygaz, hidrojenden sonra en hafif element olan helyumdur. Radon, çekirdeği dayanıksız olan, radyoaktif bir elementtir. Çok düşük olan erime ve kaynama noktaları, grupta yukarıdan aşağıya gidildikçe yükselir. İyonlaşma enerjileri, sıralarında en yüksek olan elementlerdir.
ISI VE SICAKLIK
ISI VE SICAKLIK
Günlük yaşantımızda ısı ve sıcaklık kavramlarını sıkça kullanırız. Isı insan oğlunun en önemli ihtiyaçlarından biridir.
Güneş ışığına bırakılan bir buz parçası yada katı margarin yağı ısı alarak erir. Yanmakta olan ateşin üzerine bırakılan et parçası ısı alarak pişer. Ocakta ısıtılan suyun sıcaklığı artar ve kaynamaya başlar. Isıtma yerine soğutma yapılırsa tersi olaylar olur.
Isı verilen maddelerin şekillerinde de değişiklikler olur. Yazın asfaltlarda kabarma, elektrik kablolarında sarkma, kışın ise büzülmeler olur.Ayrıca ısıtılan bazı maddelerden gazlar çıkarak değişik maddelere dönüşürler.
Bu olaylar, ısının madde üzerinde fiziksel ve kimyasal etkileri olduğunu gösterir. Isıtılan maddelerin, sıcaklığın değişimi, hal değişini, genleşme gibi olaylar fiziksel değişime örnek olarak verilebilir.
ISI VE SICAKLIK
Günlü hayatta bilindiği gibi, ısıtılan maddenin sıcaklığı artar, soğutulan maddelerin ise sıcaklığı azalır. Yani ısı ve sıcaklık birbiriyle ilgili fakat aynı şey değildir.Bu iki kavram birbirine karıştırılmamalıdır.
Hava ısısı 30 C tır. Cümlesi yanlış kullanılan bir cümledir. Doğrusu, “Havanın sıcaklığı 30 C tır” cümlesidir. Isı ile sıcaklık aynı nicelik değildir. Fakat sıcaklığın değişmesi için ısı alış verişinin olması gerekir.
Maddelerin her üç halinde de moleküller hareket ve titreşim halindedir. Dolayısıyla moleküllerin bir hızı yani kinetik enerjisi vardır. Sıcaklık madde moleküllerinin ortalama hızları ile orantılı fiziksel bir büyüklüktür.
Isı ise, moleküllerin kinetik enerjilerinin toplamı ile ilgili bir enerji çeşididir veya maddeye verilen yada maddeden alınan enerji çeşidine ısı enerjisi denir.
Sıcaklık birimi derece, ısı birimi ise kalori yada joule dir.
SICAKLIK OLÇÜMÜ VE TERMOMETRELER
Cisimlerin hangilerini sıcak, hangilerinin soğuk olduğu hakkında dokunma duygumuzla bir fikir edinebiliriz . Fakat dokunma ve hissedebilme duygusu, sıcaklık ölçmek için yanıltıcı olabildiği gibi kesinde değildir.
Şekilde bir elimizi soğuk (5 C) diğer alimizi sıcak (45 C) suya daldırıp bir süre sonra aynı anda iki elimiz sıcak, sol elimiz ise soğuk hisseder.
Bu nedenle sıcaklığı kesin sayılarla ifade etmek için ölçü araçları kullanılır. Bu ölçü araçlarına termometre denir. Isı ve sıcaklık ölçülebilir büyüklükler olduğundan, ısı calorimetre ile sıcaklık ise termometre ile ölçülür.
Sıcaklık T ile sembolize edilir. Günlük hayatta en çok kullanılan termometre celsius termometresidir
Bu termometre 1 atmosferik basınç altında içinde cıva bulunan her iki ucu kapalı ince bir boru suyun dolma noktasını 0, kaynama noktasını 100 ile gösterilerek ve bu aralığın 100 eşit parçaya bölünmesiyle oluşturulmustur.
Yani termometrelerde, suyun donma ve kaynama sıcaklıklarını baz alınarak a, bu sıcaklık aralığı değişik şekilde bölmelendirilerek farklı termometreler yapılmaktadır.
Fahrenheit termometresinde, suyun donma noktası 32 F, kaynama noktası 212 f alınarak bu aralık 180 eşit bölmeye ayrılmıştır.
En düşük sıcaklık – 273 C tır. Bu sıcaklığı 0 gösterilerek oluşturulan Kelvin termometresinde suyun donma noktası 273 K, kaynama noktası 373 K alınarak 100 eşit bölme yapılmıştır.
Termometreler arasındaki ilişki orantı yoluyla bulunabilir.
C-O = F-32 = K-273
100 180 100
Kelvin ile cesius arasında ise,
T(K) = T© + 273
eşitliği vardır.
Ayrıca termometreler arasında dönüşüm yapılırken orantı yöntemi de kullanılabilir. Örneğin suyun sıcaklığı 0 C tan 10 C ta çıkarıldığında yani 10 bölme yükseldiğinde fehrenheit termometresınde 18 bölme yükselir ve T(F) = 32 + 18 = 50 F değerini gösterir.
Termometre Çeşitleri
Sıcaklık termometre ile ölçülür. Sıcaklık değişimleri cisimlerin fiziksel özelliklerinde bir takım değişiklikler meydana getirir. Genelde sıcaklığı artan maddeler hacimde büyür (genleşir), sıcaklığı azalan maddeler ise hacimce küçülür. Hacimce büyüme ve küçülme alınan yada veriln ısı ile orantılıdır. Genleşmeleri ve büzülmeleri sıcaklıkla orantılı olan katı, sıvı ve gaz maddeler kullanılarak termometreler yapılmıştır. Bunların dışında, basınç, senk, direnç ve benzeri özellikleri değişikliklerde termometrelerin hızlanmasında kullanılan özellikleridir.
Termometreler, sıvılı, metal ve gazlı termometreler olmak üzere üçe ayrılır.
Sıvılı termometreler ise, cıvalı termometreler ( Laboratuar ve hasta termometresi) ve alkollü termometreler ( duvar termometresi) olarak ikiye ayrılır.
Termometrelerin çalışma prensipleri birbirinden farklıdır. Ancak iyi bir ölçüm için, termometrelerin bölmelendirilmesi ölçülecek sıcaklık için uygun olmalıdır.
Biz burada sadece sıvılı termometreleri inceleyeceğiz. Sıvılı termometreler cıva ve renklendirilmiş alkolden yapılan laboratuar , duvar ve hastane termometreleridir. Cıva ve alkolün genleşmesi ve büzülme sıcaklıkla orantılıdır.
Cıva ve alkolün donma ve sıcaklıkları incelendiğinde, havanın sıcaklığının -42 C olduğu bir günde , bu sıcaklığı cıvalı termometre ile ölçemeyiz. Aynı şekilde deniz seviyesinde kaynamakta olan suyun sıcaklığını alkollü termometre ile ölçemeyiz.
Çünkü deniz seviyesinde su 100 C ta kaynar. Alkolün kaynama noktası 78 C olduğundan yeterli olmaz.
Termometrenin Duyarlığı
Küçük sıcaklık değişimlerinden etkilenen termometrenin duyarlılığı daha fazladır. Bunun için termometrenin haznesinde daha fazla sıvı ve sıcaklıkla daha çok genleşen sıvı olmalıdır . Cıvanın tercih edilmesi bundan dolayıdır. Ayrıca kılcal boru dar olmalı ki genleşen sıvının hareketi rahat gözlenebilsin.
Yer çekim kuvvetinin sıfır olduğu yerde termometre çalışır. Çünkü genleşme yer çekimine
bağlı degildir.
Örnek…1
Aynı ortamda bulunan termometrelerden, fahrenheit termometresi 68 F değerini gösterdiğine göre, celius ve Kelvin termometreleri hangi değerini gösterir?
Çözüm...
Termometreler arasındaki çözüme göre
C = F-32
100 180
C = 68-32
10 18
Celsius ile Kelvin arasındaki dönüşüm eşitliğine göre,
T(K) = T© + 273
T(K) = 20 + 273
T(K) = 293 K olur.
Örnek… 2
Bir X termometresinde suyun donma noktası – 10 X, kaynama noktası 150 X seçilerek eşit bölmelerndirme yapılmıştır.
Celsius termometresi hava sıcaklığını 30 C gösterdiğine göre, X termometresi kaç gösterir?
Çözüm…
Orantı yöntemi kullanılarak termometreler arasındaki dönüşüm eşitliği yazılabilir.
C = X+10
100 160
30 = X+10
100 160
X=38 C olur.
<- Sıcak mı, Soğuk mu? ->
Avucunuza hohlayın! Fark ettiyseniz ağzınızdan çıkan hava sıcak. Şimdi de dudaklarınızı birleştirip üfleyin. Sanırım farkı fark etmişsinizdir: Ağzınızdan çıkan hava şimdi daha soğuk. Nedeni ne olabilir?
<- Acıklama ->
Hohladığınızda ciğerimizdeki hava ağzınızdan kayda değer bir genleşme olmadan çıkar. Kanımızın sıcaklığında olan bu hava genellikle ortamdaki havadan daha sıcaktır. Ellerimizin bu havayı sıcak olarak hissetmesi de bu yüzdendir.
Isının Ölçülmesi
Isının bir ölçüsü olan sıcaklık, cismin moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri ile doğru orantılı bir büyüklüktür. Sıcağı arttırmak için yani moleküllerin hareketlerini hızlandırmak için çimse dışarıdan enerji vermek gerekir.
Cismin sıcaklığını arttırmak için verilen enerji çeşidine ısı enerjisi denir. Isı, kalori yada joule birimiyle ölçülür. 1 kalori (1cal) 1 gram suyun sıcaklığı 1C arttırmak için verilmesi gereken ısı miktarına denir.
Bir maddenin aldığı ısıyı ölçmek için ısı alış verişi yapan maddeler ortamdan yalıtılmalıdır. Bu yalıtımı sağlayan ve ısının ölçülmesinde kullanılan araçlara kalorimetre kabı denir.
Basit bir kalorimetre kabı, iç içe geçmiş iki kaptan oluşur. İçteki kap gümüşle kaplı çelik yada camdan yapılır. İç yüzü parlatılmış dış kabın içine iç kap konur.
Kapların yüzeylerinin parlak olması ışıma yolu ile ısı kaybını önler. İletim yolu ile ısı kaybını önlemek için iki kap arasındaki hava boşaltılır. Kap yalıtkan maddeden yapılmış bir kapak ile kapatılır. Kapak üzerinde iki delik vardır. Termometre ve karıştırıcı bu delikten geçirilerek sıvı içine konur. Karıştırıcı ile sıvı karıştırılır ve ısının, sıvının her tarafına eşit olarak dağılması sağlanır. Termometre sıvının sıcaklığını ölçer.
Şekilde verilen kalorimetre kabında termometrenin ilk sıcaklığı okunur. Karıştırıcı bir süre döndürülürse termometrenin gösterdiği sıcaklık artar. Bu sıcaklık farkından faydalanılarak suyun aldığı ısı miktarı bulunabilir.
Bu olayda karıştırıcıyı döndürmekle harcanılan enerji suya aktarılır. Buda bulunan ısı miktarına yaklaşık olarak eşittir. Kalori metre içindeki suyun miktarı azaltılırsa, aynı süreli döndürme sonunda termometredeki sıcaklık değeri daha büyük olur. İlk ve son sıcaklık arasındaki fark artar. Bu ise ısının madde miktarına bağlı olduğunu gösterir.
>UYARI<
Isı enerji çeşididir. Kalorimetre ile ölçülür. Birimi joule veya caloridir. Madde miktarına bağlıdır.
Sıcaklık, termometre ile ölçülür, birimi santigrad derece, fahrenheit veya kelvindir. Madde miktarına bağlı değildir.
Isı Alış Verişi
Soğuk ve sıcak su ısı ile yalıtılmış bir kapta karıştırılarak karışımın sıcaklığı ölçüldüğünde ikisi sıcaklık arasında bir değer olduğu görülür. Buna göre, soğuk su ısı alarak sıcaklığı yükselmiş, sıcak su ise ısı vererek sıcaklığı azalmıştır. Yani sıcaklığı büyük olan sudan küçük olan suya bir ısı akışı olmuştur. İki madde arasındaki bu ısı alışverişi sıcaklık eşitliği sağlanıncaya kadar devam eder. Maddeler arasında alınan ve verilen ısı enerjileri eşit olur.
<- BUZ GİBİ ->
Normal oda sıcaklığında, ama özellikle kış aylarında. Metal sandalyeler neden bize tahta veya plastik olanlardan daha soğuk gelir?
<- AÇIKLAMA ->
Kış aylarında vücut sıcaklığımız (iki normalde 37C civarındadır) oda sıcaklığından çokyüksektir. Bu durumda oda sıcaklığında bir nesneyle söz gelimi bir sandalyeye değdiğimizde, ısı vücudumuzdan o nesneye akar. Dolayısı ile o nesneyi soğuk olarak algılarız bir nesne vücudumuzdan ne kadar hızlı ısı çekiyorsa bize o kadar soğuk gelir. Metaller ısıyı tahtadan ve plastikten daha iyi ilettiklerinden, vücudumuzun ısısını daha çabuk algılar; dolayısı ile bu maddeden yapılmış nesnelere dokunduğumuzda onları daha soğukmuş gibi algılarız.
Isı Miktarının Ölçülmesi
Isı alan maddelerin sıcaklığı artar. Isıdaki artış ile sıcaklık değişimi arasındaki ilişkinin tam olarak belirlenebilmesi için bu bilgi yeterli değildir. Sıcaklık artışının, ısının dışında nelere bağlı olduğunu inceleyerek bulalım.
1.) Aynı cins ve eşit kütleli sıvıya eşit miktar ısı enerjisi verildiğinde, sıvıların sıcaklıklarının eşit miktarda arttığı görülür
2.) Aynı cins fakat farklı kütleli sıvılara, eşit miktar ısı enerjisi verildiğinde, kütle az olan ısının sıcaklığının daha fazla arttığı görülür.
3.) Farklı cins ve eşit kütleli sıvılara eşit miktar ısı enerjisi verildiğinde, sıcaklık değişimlerinin farklı olduğu görülür.
Bu üç deneysek gözlemden de anlaşıldığı gibi, sıcaklık artışı, verilen ısı miktarından başka, maddenin kütlesine ve cinsine bağlıdır.
Maddenin cinsinin etkisi öz ısı ile ifade edilir.
Öz Isı
Bir maddenin 1 gramının sıcaklığı 1 C artırmak için verilmesi gereken ısı miktarına öz ısı denir. Öz ısıya bazen ısınma ısısı da denebilir. Öz ısı c ile gösterilir ve maddeler için ayırt edilir bir özelliktir. Yani aynı şartlarda ayrı maddelerin öz ısıları faklıdır.
Kütlesi m, öz ısısı c olan bir maddenin sıcaklığı T kadar değiştirmek için verilmesi yada alınması gereken ısı enerjisi, Q=m.c.T eşitliği ile bulunur.
Kütle gram, c öz ısı cal/g.C, sıcaklık C cinsinden alınırsa , ısı enerjisi calori cinsinden bulunur.
T sıcaklık değişimi, T = T yüksek – T düşük tür.
Madde Öz ısı (cal/g. C)
Su 1
Etil Alkol 0,6
Su Buharı 0,5
Buz 0,5
Alüminyum 0,217
Demir 0,113
Cam 0,109
Prinç 0,094
Bakır 0,09O
Gümüş 0,056
Cıva 0,033
Kurşun 0,031
Isı Sığası
Bir maddenin kütlesi ile öz ısısının çarpımına (m.c) ısı sığası denir. Isı sığası madde miktarına bağlı olup ayıt edici özellik değildir.
Yalıtılmış bir ortamda bir araya konulan iki madde arasında ısı alış verişi olacağını ve ısıl denge sağlandığında alınan ısının verilen ısıya eşit olduğunu daha önce belitmiştik.
m1 kütleli, c1 öz ısılı ve T1C sıcaklığındaki sıvı ile m2 kütleli, c2 öz ısılı ve T2 C sıcaklığındaki ısıca yalıtılmış bir kapta karıştırılırsa karışımın sıcaklığı iki sıcaklık arasında ir değer olur. Ayrıca alınan ısı verilen ısıya eşittir. T1
Q alınan = Q verilen
m1.c1(T denge – T1) = m2.c2(T2 – T denge)
bu bağlantıdan faydalanarak denge sıcaklığı bulunur.
Aynı cins sıvıdan eşit hacimli karışım yapılırsa karışım sıcaklığı, sıcaklığın aritmetik ortalamasından bulunur.
Yani, T karışım = T1+T2 den bulunur
2
Örnek…3
20 C taki 200 gram kurşunun sıcaklığı 120 C ta çıkartmak için 620 calorilik ısı verıyor.
Buna göre, karışımın öz ısısı kaç cal/g.C tır?
Çözüm…
Q=m.c.T bağlantısında verilen değerler yerine konularak c öz ısı bulunur.
Q = m . c . T
620 = 200 . c . (120- 20)
3,1 = 100 c
c = 0,031 cal/g.C olur.
Örnek…4
Sıcaklığı 10 C olan 2 kg su ile, sıcaklığı bilinmeyen 4 kg su karıştırıldığında karışımın denge sıcaklığı 30 C oluyor.
Buna göre sıcaklığı bilinmeyen suyun karışımından önceki sıcaklığı kaç C tır? (C su = 1 cal/g.C)
Çözüm…
Karışımın sıcaklığı 30 C olduğuna göre, sıcaklığı bilinmeyen uyun sıcaklığı kesinlikle 30 C den daha büyüktür. Sular arasındaki alınan ve verilen ısılar eşit olduğundan,
Q alınan = Q verilen
2000.1.(30 – 10 ) = 4000.1.(T – 30)
40 = 4T – 120
160 = 4T
T = 40 C olur.
Örnek…5
Düşey kesiti şeklindeki gibi olan 3h yüksekliğindeki silindirik kapta h yüksekliğinde 30 C sıcaklığında su vardır. Debileri eşit olan X,Y muslukları açılarak musluklardan sıcaklığı 10 C ve 80 C olan su kap doluncaya kadar akıtılıyor
Isıl denge sağlandığında karışımın sıcaklığı kaç C olur?
Çözüm…
h yüksekliğindeki suyun kütlesine m dersek, kap tamamen dolduğunda toplam kütle 3m olur. Buna göre muslukların her birinden eşit ve m kadar su akmıştır. Musluktan akan suların ortak sıcaklığı,
T= Tx + Ty = 10 + 80 = 45C olur.
2 2
musluklardan akan 2m kütleli suyun sıcaklığı 45C , kaptaki m kütleli ve 30C deki su ile karıştırıldığında karışımın denge sıcaklığı,
Q alınan = Q verilen
m.1.(T denge- 30) = 2m.1.(45-T denge)
T denge – 30 = 90 – 2T denge
3T denge = 120
T denge = 120 = 40C olur.
3
Örnek…6
Bir kapta 80C ta gram saf su vardır.
Bu suyun sıcaklığı 50 C ta düşürmek için kaba, 20C taki sudan kaç gram eklenmelidir?(ısı alış verişi sadece sular arasındadır)
Çözüm…
Karıştırılan sular arasında ısı alış verişi olacaktır. Isı alış verişi sadece sular arasında olduğundan alınan ısı verilen ısıya eşittir.
Q alınan = Q verilen
m1.c1.T1 = m2.C2.T2
m.1 (50-20) = 150.1 (80-50)
m.30 = 150.30
m = 150 gram eklenmelidir.
Karışımın son sıcaklığı suların sıcaklıklarının ortalamasına eşit olduğundan karıştırılan suların kütleleri de eşit olmalıdır. Buna göre, 20C taki sudan 150 gram eklenmelidir.
<- Bırr, Amma Soğuk ->
bir dağa çıktıysanız orada havanın daha soğuk ama güneşinde daha yakıcı olduğunu fark etmişsinizdir. (Dağda esmerleşmek daha kolaydır) Nasıl oluyor da yüksek rakımlı yerler, Güneş’e binlerce metre daha yakın oldukları halde, deniz seviyesindeki yelere göre daha soğuk oluyorlar?
<- Açıklama ->
yükseğe çıktıkça sıcaklığın düşmesi iki eksene bağlıdır.
a. Hava Güneş’ten gelen bütün zararlı ışınları soğurduğu halde (ültraviyole, X-ışınları vb.) Güneş’in ışınını pek soğurmaz. Güneş ısısını soğuran ve bu ısıyı konveksiyon yoluyla bitişik hava tabakalarına ileten Dünya’nın yüzeyidir.
b. Normalde yere yakın bir ısının bu havanın soğuk tabakaları üzerine kadar yükselmesi beklenir. Ancak sıcak hava yükseldikçe daha soğuk ve daha az yoğun katmanlarla karşılaşır ve soğur. Sıcak hava, daha pek yol almamışken kendisiyle aynı sıcaklıkta bir katmanla karşılaşarak durur; böylece üstteki daha soğuk katmanların altına sıkışmış olur. Sonuçta daha sıcak katmanların yeryüzüne daha yakın yerlerde hapsolduğu bir tür denge oluşur. Tabii ki bu dikey dağılım günden güne ve yıldan yıla değişmektedir.
Erime ve donma
Maddeler ısı alarak yada ısı vererek bir halden diğer bir hale gçiş yapabilirler. Maddelerin bir halden diğer bir hale geçmesine hal değişimi denir.
Maddelerin katı halden sıvı hale geçmesine erime, sıvı halden katı hale geçmesine ise donma denir.
Eğer bir maddeye ısı verildiği halde sıcaklığı değişmiyorsa madde hal değiştiriyor demektir. Madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmez, verilen ısı maddenin molekülleri arasındaki bağları kopararak hal değiştirmesinde harcanır.
Erime Sıcaklığı
Sabit atmosfer basıncı altında bütün katı maddelerin katı halden sıvı hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine erime sıcaklığı ya da erime sıcaklık noktası denir.
Sabit atmosfer basındı altında her maddenin erime sıcaklığı farklı olduğu için maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Örneğin deniz düzeyinde buzun erime sıcaklığı 0 C dir.
Erime Isısı erime sıcaklığındaki bir katının 1 gramının yine aynı sıcaklıkta sıvı hale gelmesi için verilmesi gereken ısıya erime ısısı denir. Erime ısısı da ayırt edici bir özeliktir. Kütlesi m olan erime ısısındaki bir katıyı eritmesi için verilmesi gereken sıcaklık miktarı,
Q= m . Le bağlantısı ile bulunur.
Örneğin, buzun erime ısısı Le = 80 cal/g dır.
Sıvı bir maddenin ısı verilerek katı bir hale geçmesine donma denir. Sabit atmosfer basıncı altında bütün sıvı maddelerin katı hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu değere donma sıcaklığı yada donma sıcaklık noktası denir.
Erime ile donma bir birinin tersidir. Bundan dolayı bir maddenin erime sıcaklığı, donma sıcaklığına eşittir. Erime ısısı da donma ısısına eşittir.
Örneğin deniz yüzeyinde 0 C taki su donarken dışarıda 80 cal/g lık ısı verir. Erirkende 80 cal/g lık ısı alır.
>UYARI<
-Madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmez.
-Bir maddenin erime sıcaklığı ile donma sıcaklığı eşittir.
-Bir maddenin erime ısısı ile donma ısısı eşittir.
-Erime sıcaklığı ve erime ısısı, maddenin ayırt edici özelliklerindendir.
Erime ve Donmaya Eti Eden Faktörler
Erime ve donma sıcaklığı normal şartlarda sabittir. Eğer basınç ve maddenin sıcaklığı değiştirilirse, maddelerin erime ve donma sıcaklığıda değişir.
BUHARLAŞMA
Sıvı bir maddenin ısı alarak gaz haline geçmesi olayına büharlaşma denir.
Buharlaşma sıvı yüzeyinde olur. Yerlere dökülen suların kaybolması, ağzı açık kaptaki suyun azalması buharlaşma sonucu olur.
Buharlaşma olabilmesi için sıvı moleküllerin ısı alması gerekir. Bu ısı, çevrelerinden alındığı için buharlaşmanın olduğu yerde serinleme olur. Elimize döktüğümüz kolonya ve eter buharlaşırken elimizden ısı alır ve serinlik hissederiz. Terlerimiz buharlaşırken vücudumuz ısı kaybeder ve üşüme hissederiz.
Buharlaşmaya basınç ve diğer fiziksel şartların etkileri çoktur.
-Buharlaşma her sıcaklıkta olabilir.
-Maddeler dışarıdan ısı alarak buharlaşırlar. Dolayısı ile buharlaşmanın olduğu yerde serinleme ve soğuma olur.
-Sıcaklığın artması buharlaşmayı hızlandırır.
-Açık hava basıncının azalması buharlaşmayı arttırır.
-Sıvının açık yüzey alanı arttıkça buharlaşma daha fazla olur.
-Rüzgarlı havada buharlaşma fazla olduğundan ıslak çamaşırlar daha çabuk kurur.
KAYNAMA
Bir kapta bulunan sıvı ısıtılırsa sıcaklığı yükselir ve buharlaşma artar. Sıvının sıcaklığının yükselmesiyle meydana gelen buhar basıncı, sıvının yüzeyine etki eden basınca eşit olduğu an, sıvı kaynamaya başlar.
Kaynama sırasında sıvının sıcaklığı değişmez.
Kaynama Sıcaklığı
Sabit atmosfer basıncı altında bütün sıvı maddelerin, sıvı halden gaz hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine kaynama noktası denir. Kaynama noktası maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Buharlaşma Isısı
Kaynama noktasına gelmiş 1 gram sıvı maddenin tamamının aynı sıocaklıkta gaz haline gelmesi için verilmesi gereken ısıya buharlaşma ısısı denir. Buharlaşma ısısı Lb ile gösterilir. Kaynama sıcaklığındaki m gramlık maddeyi gaz haline getirmek için verilmesi gereken ısı miktarı,
Q=m.Lb bağlantısı ile bulunur.
Suyun buharlaşma ısısı Lb = 540 cal/g dır. Buharlaşma ısısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Gaz halindeki bir maddenin ısı verilerek sıvı hale geçmesine yoğunlaşma denir. Erime ve donmada olduğu gibi, yoğunlaşmada, kaynamanın tersidir. Dolayısıyla bir maddenin kaynama sıcaklığı ile yoğunlaşma sıcaklığı eşittir. Buharlaşma ısısı ile yoğunlaşma ısısı da eşittir.
SÜBLİMLEŞME
Bazı katı maddeler ısı enerjisi alarak sıvı hale geçmeden doğrudan gaz hale geçerler. Bu olaya süblimleşme denir. Naftalin, ernet ve bazı koku yayan maddelerin zamanla azaldığı görülür. Fakat sıvılaştığı görülmez.
Kaynama ve Yoğunlaşmaya Etki Eden Faktörler
Yine erime ve donmada olduğu gibi, kaynama ve yoğunlaşmaya etki eden faktörler vardır. Basınç ve maddenin saflığının değiştirilmesi, kaynama sıcaklığını etkiler.
Kaynama olayının gerçekleşmesi için, buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olması gerekir.atmosfer basıncı artarsa, ağzı açık kaptaki sıvının kaynaması zorlaşır. Dolayısıyla sıvı daha düşük bir sıcaklıkta kaynar. Deniz yüzeyinde 100 C de kaynayan arı su Ankara da 96 C, Erzurum da 94C, Everest in tepesinde 75 C de kaynar.
Saf sıvı içinde karıştırılan farklı maddeler sıvının saflığını bozar. Saflığı bozulan sıvının kaynama noktası değişir. Örneğin suyun içine tuz karıştırılırsa, kaynama noktası yükselir.
<- Çaydanlığın Şarkısı ->
çaydanlığı su kaynatmak için ocağın üzerine koymamızdan hemen sonra çıkmaya başlayan tıslama sesi (çaydanlığın şarkı söylemesi olarak da bilinen ses) hepimiz için bildiktir. Bu ses zamanla artar ve su kaynamaya başladığında da hemen kesilir. Suyun hazır olduğunu, yanı kaynadığını su sesin kesilmesinden anlarız. Çaydanlığın şarkı söylemesine neyin yol açtığını hiç merak ettiniz mi?
<- Açıklama ->
çaydanlığın içindeki suyun önce alt tabakası ısınır. Sıcaklık yükseldikçe dipte buhar kabarcıkları (hava kabarcıkları değil) oluşur. Sudan daha hafif olduklarından yukarı doğru yükselen bu kabarcıklar üst kısımda daha soğuk olan su tabakasıyla karşılaştıklarında sönerler. Çok sayıda kabarcığın sönüşü biz tıslama sesi olarak duyarız. Yani bu ses oluşup sönen kabarcık sayısı arttıkça artar. Çaydanlıktaki suyun tamamı kaynama noktasına kadar ısıtıldığında, buhar kabarcıkları sönmezler; çünkü üst kısımda karşılaşacakları soğuk tabaka kalmamıştır. Bu durumda artık tıslama sesi duyulmaz; çaydanlıktaki suyun tamamı kaynamaktadır.
Suyun Hal Değişim Grafiği
Deniz düzeyinde bir parça saf buz ısıtıldığında önce sıcaklığı artar. Erime sıcaklığına geldiğinde hal değiştirmeye başlar ve buzun tamamı eriyinceye kadar sıcaklığı değişmez. Isı enerjisi verilmeye devam edildiğinde, suyun sıcaklığı artar ve 100 C de kaynamaya başlar. Sıvının tamamı bitinceye kadar sıcaklık değişmez.
Bu açıklamaya göre buzun sıcaklık – alınan ısı grafiği şekildeki gibi olur.
Buzun erime ısısı, Le = 80 cal/g, Buharlaşma ısısı Lb = 540 cal/g dır. Dolayısıyla 0 C taki 1 gram buzu eritmek için 80 calorilik ısı gerekirken, 100 C taki 1 gram suyu gaz haline getirmek için 540 calori gerekmektedir.
Bundan dolayı, Q1 < Q2 dir.
Grafikteki doğruların eğimi,
Tan a = T = 1 dir
Q m.c
Buzun öz ısısı 0,5 cal/g.C, suyun öz ısısı 1 cal/g.C olduğundan, öz ısısı küçük olan doğrunun eğimi daha büyüktür.
Madde ısı hızı sabit olan ocakla ısıtılıyorsa. Isı ekseni yerine zaman ekseni alınabilir. 110 C sıcaklığındaki su buharından düzgün bir şekilde ısı alınırsa, buharın önce sıcaklığı azalır ve 100C de yoğunlaşmaya başlar. Tamamen yoğunlaşarak su haline geldiğinde sıcaklık azalarak 0 C ta dolar ve buz olur. Bu durumda sıcaklık – zaman yada sıcaklık – maddeden alınan ısı grafiği şekildeki gibi olur.
Örnek…7
-10 ta 10 gram buzu ancak eritebilen ısı enerjisi, 0 C sıcaklıktaki 20 gram suyun sıcaklılığı kaç C yükseltir?
(C buz = 0,5 cal/g C, L buz = 80 cal/g, C su = 1 cal/g. C )
Çözüm….
Buzun sıcaklığı – 10 C tan, erime sıcaklığı olan 0 C ta için verilmesi gereken ısı,
Q1 = m . c . T
Q1 = 10 . 0,5 . 10 = 50 calori
0 C taki buzu tamamen eritebilmek için gerekli ısı,
Q2 = m . L buz
Q2 = 10 . 80 = 800 calori
Q toplam = Q1 + Q2
= 50 + 800 = 850 calori
bu kadar ısı enerji ile 0 C taki suyun sıcaklığının kaç derece yükseleceğini bulalım.
Q = m su . c . T
850 = 50 . 1 . T
T = 85 = 17 C olur
5
GENLEŞME ve SIKIŞTIRILABİLİRLİK
Isıtılan bütün maddelerin boylarında uzama, yüzeylerinde ve hacimlerinde artma olur. Günlük hayatımızda değişik yerlerde, örneğin elektrik tellerinin kızın gergin yazın sarkık olması, tren rayları döşenirken bir miktar boşluk bırakılması, demir köprülerin makara üzerine oturtulması gibi hemen hepimiz maddelerin bu özelliğini gözleriz.
Bu olayların açıklanabilmesi için, maddenin ısıtılması veya soğutulması durumundaki davranışlarının bilinmesi gerekir. Gözlemlerimize göre bir maddenin ısıtıldığında veya soğutulduğunda boyutlarında değişme olduğunu biliriz. İşte sıcaklığı değiştirilen maddelerin, boy, yüzey yada hacim olarak değişiklik göstermelerine genleşme denir. Genleşme ister katı ister sıvı isterse gaz olsun maddelerin bütün hallerine ilişkin bir özelliktir. Maddenin fiziksel haline göre, tanecikler arasındaki yani atom yada moleküller arasındaki uzaklık küçük yada büyüktür. Katı halde tanecikler bir birine çok yakınken, gaz fazında çok uzaktır.
Eğer maddelerin üzerine basınç uygulanacak olursa, tanecikler arasındaki uzaklıklar azalır ve madde sıkışır. Gazların sıkışması katı ve sıvıya göre çok daha fazladır. Düşük basınçlarda, gazlarda sıkışabilirlik ve sıcaklıkla genleşme maddenin cinsine bağlı değildir.
Katılarda, atomlar arası uzaklık çok küçük olduğu için bunları sıkıştırarak hacimlerinin küçültmek çok zordur. Ama gazlarda atom yada molekül birbirlerinden uzakta olduğu için sıkıştırıldıklarında yaklaşırlar ve hacimleri küçülür.
<- Fincandaki Kaşık ->
bazıları porselen fincanlara çay doldurmadan önce fincana metal bir kaşık koyarlar. Niye? Hangisi daha zor kırılır, ince bir fincan mı yoksa kalın bir fincan mı?
<- Açıklama ->
Metal kaşık konulmasının nedeni metalın ısı yalıtımı yüksek oluşuyla ilgilidir. Fincana sıcak çar konulurken, fincanın önce iç yüzeyi ısınır, dış yüzey sıcaklıktan daha geç etkilenir. Isının bu eşit olmayan dağılımı, fincanın bütününde eşit olmayan bir genleşmeye ve dolayısıyla çatlaklara yol açar. Dolayısıyla kalın kenarlı bir fincan ince kenarlıdan daha kolay kırılır.
A. KATILARDA GEBNLEŞME
Maddeyi oluşturan tanecikler arasında elektriksel bir çekim kuvveti vardır. Katılarda bu kuvvetler çok büyük olduğundan, katı maddenin tanecikleri yalnız ileri geri titreşim hareketi yaparlar.
Eğer katı maddelere ısı verilerek sıcaklıkları artırılırsa, taneciklerin kinetik enerjileri artar. Bunun sonucu olarak titreşim hareketi artar. Tanecikler birbirinden uzaklaşırlar ve katının hacmi yada boyutları büyür. Sıcaklık artışı tanecikler arası uzaklığın artmasına yani genleşmeye neden olur.
Katı madde, tel şeklinde ise boyca uzaması, ince levha şeklinde ise, hacimce genişlemesi, bunların dışında küre ve silindir gibi şekle sahip ise, hacimce genişlemesi ile ilgilidir. Tel şeklindeki katı maddelerin kesitlerindeki genleşme, boyundaki genleşmenin yanında çok küçük kaldığı için dikkate alınmaz. Aynı şekilde levha şeklindeki katının kalınlığındaki genişleme, yüzeyindeki genleşmenin yanında çok küçük kaldığı için dikkate alınmaz.
Katıların Boyca Uzaması
Isıtılan bir maddenin boyca uzama miktarı, ilk boyuna, sıcaklık artışına ve katı maddenin cinsine bağlıdır. Katını kesit alanına bağlı değildir. Örneğin uzunluğundaki bir metal çubuğun sıcaklığı T C artırılırsa ( T = T2 – T1 ) boyu kadar uzar. Çubuğun bu boyca uzama miktarı,
Bağlantısı ile hesaplanır.
Bu bağlantıdaki boyca uzama katsayısıdır, birimi (1/ C) dir.
Boyca Uzama
Bir cismin birim uzunluğunun sıcaklığı 1 C artırıldığında, meydana gelen uzama miktarı boyca uzama katsayısı denir. Boyca uzama kat sayısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. İlk boyu olan bir metal çubuğun sıcaklığı T C artırılırsa, son boyu,
Olur
>UYARI<
Uzama katsayısı katı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Çubuk şeklindeki maddelerin boyca uzaması kesit alanına bağlı değildir.
Aynı maddeden yapılmış, ilk boyları eşit olan çubukların sıcaklıkları eşit olarak artırılırsa,
kalın olan çubuk ile ince olan çubuğun boyları eşit olarak artar.
Genleşmenin tersi büzülmedir. Bir çubuk sıcaklığı artırıldığında ne kadar uzuyorsa ilk duruma göre sıcaklığı eşit miktar azaltılırsa eşit miktar kısalır.
Uzama katsayısı büyük olan çubuk, ısıtıldığında fazla uzar, soğutulduğunda ise fazla kısalır.
B. SIVILARDA GENLEŞME
Isıtılan bir sıvı hacimce genleşir. Sobanın yanına koyulan dolu şişedeki suyun taşması, sıcak suyla dolu şişenin soğuyunca su seviyesinin düşmesi, sıvının genleştiğini gösterir. Ancak şişeden taşan su, şişeye oranla fazla genleşen su miktarı olduğu unutulmamalıdır. Hava sıcaklığı artınca termometrede cıva düzeyi yükselir. Bu olaylar sıvıların genleştiğini gösterir.
Sıvılar ısıtılırsa, sıvı moleküllerin kinetik enerjileri de artar. Moleküllerin hareketleri hızlanır ve aralarındaki boşluklar artar. Böylece sıvı genleşir. Isıtılan su üç boyutlu genleşeceği için sıvının hacmi artar.genleşme sıvılar için ayırt edici bir özelliktir. Her sıvı için sıvının özelliğine göre bir genleşme kat sayısı vardır. Bir sıvının T1 C sıcaklığındaki hacmi, Vo olmak üzer, sıvının sıcaklığı T2 C ta çıkarıldığında sıvının genleşme miktarı ( V)
Bağlantısı ile hesaplanır.
Bağıntıdaki T = T2 – T1 sıcaklık değişimi, a a hacimce genleşme katsayısıdır.
Eğer aynı hacimdeki ve sıcaklıktaki farklı sıvıların sıcaklıkları eşit miktar artırılırsa, farklı miktarda genleştikleri gözlenir. Dolayısıyla sıvıların genleşme miktarları ilk hacimlerine, sıvının cinsine ve sıcaklık artışına bağlıdır.
Su diğer sıvılardan farklı şekilde genleşir. +4 C ta hacmi en küçük değerini alır. +4 C tanitibaren hacmi artar ve 0 C taki hacmi ile +8 C teki hacmi eşit olur. Hacmin minimum olduğu +4 C ta öz kütlesi maksimum değerini alır. Öz kütlesi büyük olan sıvı altta olduğu için, su birikintilerinin, göllerin ve denizlerin dip kısımlarındaki sıcaklık +4 C civarındadır.
Örnek…14
Taban alanları S, 2S, 2S ve düşey kesiti şekildeki gibi olan silindirik kaplarda h yüksekliğine kadar aynı cins sıvı vardır.
Suların sıcaklıkları eşit miktar artırılırsa, yükselme miktarı olan h1, h2, h3 arasındaki ilişki ne olur?
Çözüm…
1. kapta V hacimde sıvı var ise, 2.ve 3. kaplarda 2V hacminde sıvı vardır. V = Vo . a . T bağlantısına göre, 1. kaptaki sıvının hacmindeki artış V kadar ise, 2. ve 3. kaplarda 2 V dir.
Bu hacimce artış miktarlarının yükseldiği kısım kesit alanına göre, sıvı düzeylerindeki artışlar belirlenir. 3. kaptaki sıvının hacimce artışı 1. kaptakinin iki katı, fakat sıvının yükseldiği kesit alanı da iki kat olduğu için h1 = h2 olur.
1. ve 2. kaplarda sıvının yükseldiği kesit alanları eşit fakat 2. kaptaki hacim artışı iki kat olduğu için h2 = 2h1 olur.
Buna göre sıvı düzeylerin yükselme miktarları arasında
h1 = h3 < h2 ilişkisi vardır.
C. GAZLARDA GENLEŞME
Isıtılan gazlar genleşir. Gaz moleküllerinin kinetik enerjileri artar. Buda gaz moleküllerinin arasındaki uzaklığın artmasına neden olur. Çeşitli gazlarla yapılan deneylerde, normal şartlar altında bütün gazların birim hacimlerinin genleşme miktarlarının yani genleşme kat sayılarının aynı olduğu görülmüştür. Genleşme kat sayılarının eşit olması genleşmenin gazlar için ayırt edici bir özellik olmadığını gösterir.
Hacimlerinin ve sıcaklıklarının aynı olan iki gazın basınçları sabit kalmak şartı ile, sıcaklıkları eşit miktar yükseltilirse, ikisi de eşit miktar genleşir.
Az şişirilmiş ve ağzı bağlı esnek bir balon sıcak su üzerine konulursa balonun içindeki gazın genleştiği ve balonun şiştiği gözlenir. Yani ısıtılan gazlar genleşir.
>UYARI<
gazların genleşme katsayısı sıvılarınkinden, sıvılarınki de katılarınkinden daha büyüktür.
Sıkıştırabilirlik
Katı, sıvı ve gazlar ısıtıldığında genleşir. Soğutulduğun boy ve hacimce küçülür, yani sıkışabilir. Acaba ısınmadan basınç etkisi ile maddenin hacmi küçülebilir mi?
Gazlar, bulundukları hacme göre daha küçük bir hacme sıkıştırılabilir. Örneğin bir otomobil lastiğine havanın sıkıştırılması gibi. Bu sıkıştırma bütün gazlar için aynıdır.
Sıvılar ve katılar hemen hemen hiç sıkışmaz. Basınç yapılarak bir sıvının yada katının hacmi küçültülemez.
Soru…
Katı bir cismin sıcaklığının aldığı ısı enerjisine bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir.
Cismin katı halinin öz ısısı c, erime ısısı L olduğuna göre, c oranı kaçtır.
L
Çözüm…
Katı maddelerin sıcaklığının 30 C den 60 C ye çıkarılması durumundan faydalanarak öz ısısı buluna bilir. Cisim bu aralıkta 30 cal. Isı enerjisi almıştır.
Q = m . c . T
30 = m . c . (60-30)
c = 1 olur.
m
Katı cisim sıvı haline gelirken 100 – 30 = 70 calorilik ısı enerjisi almıştır.
Q = m . L den
70 = m . L
L = 70 dir.
m
1
c = m = 1 olur.
L 70 70
m
Soru…
Isıca yalıtılmış bir ortamda – 10 C deki 50 gram buzun, 80 C de su haline getirilebilmesi için verilmesi gereken ısı enerjisi kaç cal. dir?
( C buz = 0,5 cal/g. C ; Le = 80 cal/g. ; C = 1 cal/g. C )
Çözüm…
Buzun sıcaklığını – 10 C den, 80 C ye çıkarmak için verilmesi gereken ısı enerjisi üç aralıkta ayrı ayrı bulunup, üçünün toplamına eşit olur.
Q = Qı + Qıı + Qııı
Q = m . c buz . T1 + m . L + m . c su . T2
Q = 50 . 0,5 . 10 + 50 . 80 + 50. 1 . (80-0)
Q = 8250 cal. olur.
Soru…
Isıca yalıtılmış boş bir silindirik kap X ve Y musluklarında akan suyla doldurulmak isteniyor. Musluklardan akan suyun hacim – zaman grafiği şekildeki gibi değişiyor.
X ten akan suyun sıcaklığı 20 C, Y den akan suyun sıcaklığı 50 C olduğuna göre, 3t anında kapta toplanan suyun sıcaklığı kaç C olur?
Çözüm…
Grafikteki verilere göre, 3t anına kadar her iki musluktan 2V hacmine su akmıştır. Yani akan suların kütleleri eşittir.
Q alınan = Q verilen
m . c . (Tson – Tx) = m . c . ( Ty – Tson)
Tson – 20 = 50 – Tson
2Tson = 70
Tson = 35 C olur.
Yada, musluktan akan su hacimleri eşit olduğundan, denge sıcaklığı, akan suların sıcaklık toplamının yarısına eşittir.
Yani, Tson = Tx + Ty
2
Tson = 20 + 50
2
Tson = 35 C dir.
Günlük yaşantımızda ısı ve sıcaklık kavramlarını sıkça kullanırız. Isı insan oğlunun en önemli ihtiyaçlarından biridir.
Güneş ışığına bırakılan bir buz parçası yada katı margarin yağı ısı alarak erir. Yanmakta olan ateşin üzerine bırakılan et parçası ısı alarak pişer. Ocakta ısıtılan suyun sıcaklığı artar ve kaynamaya başlar. Isıtma yerine soğutma yapılırsa tersi olaylar olur.
Isı verilen maddelerin şekillerinde de değişiklikler olur. Yazın asfaltlarda kabarma, elektrik kablolarında sarkma, kışın ise büzülmeler olur.Ayrıca ısıtılan bazı maddelerden gazlar çıkarak değişik maddelere dönüşürler.
Bu olaylar, ısının madde üzerinde fiziksel ve kimyasal etkileri olduğunu gösterir. Isıtılan maddelerin, sıcaklığın değişimi, hal değişini, genleşme gibi olaylar fiziksel değişime örnek olarak verilebilir.
ISI VE SICAKLIK
Günlü hayatta bilindiği gibi, ısıtılan maddenin sıcaklığı artar, soğutulan maddelerin ise sıcaklığı azalır. Yani ısı ve sıcaklık birbiriyle ilgili fakat aynı şey değildir.Bu iki kavram birbirine karıştırılmamalıdır.
Hava ısısı 30 C tır. Cümlesi yanlış kullanılan bir cümledir. Doğrusu, “Havanın sıcaklığı 30 C tır” cümlesidir. Isı ile sıcaklık aynı nicelik değildir. Fakat sıcaklığın değişmesi için ısı alış verişinin olması gerekir.
Maddelerin her üç halinde de moleküller hareket ve titreşim halindedir. Dolayısıyla moleküllerin bir hızı yani kinetik enerjisi vardır. Sıcaklık madde moleküllerinin ortalama hızları ile orantılı fiziksel bir büyüklüktür.
Isı ise, moleküllerin kinetik enerjilerinin toplamı ile ilgili bir enerji çeşididir veya maddeye verilen yada maddeden alınan enerji çeşidine ısı enerjisi denir.
Sıcaklık birimi derece, ısı birimi ise kalori yada joule dir.
SICAKLIK OLÇÜMÜ VE TERMOMETRELER
Cisimlerin hangilerini sıcak, hangilerinin soğuk olduğu hakkında dokunma duygumuzla bir fikir edinebiliriz . Fakat dokunma ve hissedebilme duygusu, sıcaklık ölçmek için yanıltıcı olabildiği gibi kesinde değildir.
Şekilde bir elimizi soğuk (5 C) diğer alimizi sıcak (45 C) suya daldırıp bir süre sonra aynı anda iki elimiz sıcak, sol elimiz ise soğuk hisseder.
Bu nedenle sıcaklığı kesin sayılarla ifade etmek için ölçü araçları kullanılır. Bu ölçü araçlarına termometre denir. Isı ve sıcaklık ölçülebilir büyüklükler olduğundan, ısı calorimetre ile sıcaklık ise termometre ile ölçülür.
Sıcaklık T ile sembolize edilir. Günlük hayatta en çok kullanılan termometre celsius termometresidir
Bu termometre 1 atmosferik basınç altında içinde cıva bulunan her iki ucu kapalı ince bir boru suyun dolma noktasını 0, kaynama noktasını 100 ile gösterilerek ve bu aralığın 100 eşit parçaya bölünmesiyle oluşturulmustur.
Yani termometrelerde, suyun donma ve kaynama sıcaklıklarını baz alınarak a, bu sıcaklık aralığı değişik şekilde bölmelendirilerek farklı termometreler yapılmaktadır.
Fahrenheit termometresinde, suyun donma noktası 32 F, kaynama noktası 212 f alınarak bu aralık 180 eşit bölmeye ayrılmıştır.
En düşük sıcaklık – 273 C tır. Bu sıcaklığı 0 gösterilerek oluşturulan Kelvin termometresinde suyun donma noktası 273 K, kaynama noktası 373 K alınarak 100 eşit bölme yapılmıştır.
Termometreler arasındaki ilişki orantı yoluyla bulunabilir.
C-O = F-32 = K-273
100 180 100
Kelvin ile cesius arasında ise,
T(K) = T© + 273
eşitliği vardır.
Ayrıca termometreler arasında dönüşüm yapılırken orantı yöntemi de kullanılabilir. Örneğin suyun sıcaklığı 0 C tan 10 C ta çıkarıldığında yani 10 bölme yükseldiğinde fehrenheit termometresınde 18 bölme yükselir ve T(F) = 32 + 18 = 50 F değerini gösterir.
Termometre Çeşitleri
Sıcaklık termometre ile ölçülür. Sıcaklık değişimleri cisimlerin fiziksel özelliklerinde bir takım değişiklikler meydana getirir. Genelde sıcaklığı artan maddeler hacimde büyür (genleşir), sıcaklığı azalan maddeler ise hacimce küçülür. Hacimce büyüme ve küçülme alınan yada veriln ısı ile orantılıdır. Genleşmeleri ve büzülmeleri sıcaklıkla orantılı olan katı, sıvı ve gaz maddeler kullanılarak termometreler yapılmıştır. Bunların dışında, basınç, senk, direnç ve benzeri özellikleri değişikliklerde termometrelerin hızlanmasında kullanılan özellikleridir.
Termometreler, sıvılı, metal ve gazlı termometreler olmak üzere üçe ayrılır.
Sıvılı termometreler ise, cıvalı termometreler ( Laboratuar ve hasta termometresi) ve alkollü termometreler ( duvar termometresi) olarak ikiye ayrılır.
Termometrelerin çalışma prensipleri birbirinden farklıdır. Ancak iyi bir ölçüm için, termometrelerin bölmelendirilmesi ölçülecek sıcaklık için uygun olmalıdır.
Biz burada sadece sıvılı termometreleri inceleyeceğiz. Sıvılı termometreler cıva ve renklendirilmiş alkolden yapılan laboratuar , duvar ve hastane termometreleridir. Cıva ve alkolün genleşmesi ve büzülme sıcaklıkla orantılıdır.
Cıva ve alkolün donma ve sıcaklıkları incelendiğinde, havanın sıcaklığının -42 C olduğu bir günde , bu sıcaklığı cıvalı termometre ile ölçemeyiz. Aynı şekilde deniz seviyesinde kaynamakta olan suyun sıcaklığını alkollü termometre ile ölçemeyiz.
Çünkü deniz seviyesinde su 100 C ta kaynar. Alkolün kaynama noktası 78 C olduğundan yeterli olmaz.
Termometrenin Duyarlığı
Küçük sıcaklık değişimlerinden etkilenen termometrenin duyarlılığı daha fazladır. Bunun için termometrenin haznesinde daha fazla sıvı ve sıcaklıkla daha çok genleşen sıvı olmalıdır . Cıvanın tercih edilmesi bundan dolayıdır. Ayrıca kılcal boru dar olmalı ki genleşen sıvının hareketi rahat gözlenebilsin.
Yer çekim kuvvetinin sıfır olduğu yerde termometre çalışır. Çünkü genleşme yer çekimine
bağlı degildir.
Örnek…1
Aynı ortamda bulunan termometrelerden, fahrenheit termometresi 68 F değerini gösterdiğine göre, celius ve Kelvin termometreleri hangi değerini gösterir?
Çözüm...
Termometreler arasındaki çözüme göre
C = F-32
100 180
C = 68-32
10 18
Celsius ile Kelvin arasındaki dönüşüm eşitliğine göre,
T(K) = T© + 273
T(K) = 20 + 273
T(K) = 293 K olur.
Örnek… 2
Bir X termometresinde suyun donma noktası – 10 X, kaynama noktası 150 X seçilerek eşit bölmelerndirme yapılmıştır.
Celsius termometresi hava sıcaklığını 30 C gösterdiğine göre, X termometresi kaç gösterir?
Çözüm…
Orantı yöntemi kullanılarak termometreler arasındaki dönüşüm eşitliği yazılabilir.
C = X+10
100 160
30 = X+10
100 160
X=38 C olur.
<- Sıcak mı, Soğuk mu? ->
Avucunuza hohlayın! Fark ettiyseniz ağzınızdan çıkan hava sıcak. Şimdi de dudaklarınızı birleştirip üfleyin. Sanırım farkı fark etmişsinizdir: Ağzınızdan çıkan hava şimdi daha soğuk. Nedeni ne olabilir?
<- Acıklama ->
Hohladığınızda ciğerimizdeki hava ağzınızdan kayda değer bir genleşme olmadan çıkar. Kanımızın sıcaklığında olan bu hava genellikle ortamdaki havadan daha sıcaktır. Ellerimizin bu havayı sıcak olarak hissetmesi de bu yüzdendir.
Isının Ölçülmesi
Isının bir ölçüsü olan sıcaklık, cismin moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri ile doğru orantılı bir büyüklüktür. Sıcağı arttırmak için yani moleküllerin hareketlerini hızlandırmak için çimse dışarıdan enerji vermek gerekir.
Cismin sıcaklığını arttırmak için verilen enerji çeşidine ısı enerjisi denir. Isı, kalori yada joule birimiyle ölçülür. 1 kalori (1cal) 1 gram suyun sıcaklığı 1C arttırmak için verilmesi gereken ısı miktarına denir.
Bir maddenin aldığı ısıyı ölçmek için ısı alış verişi yapan maddeler ortamdan yalıtılmalıdır. Bu yalıtımı sağlayan ve ısının ölçülmesinde kullanılan araçlara kalorimetre kabı denir.
Basit bir kalorimetre kabı, iç içe geçmiş iki kaptan oluşur. İçteki kap gümüşle kaplı çelik yada camdan yapılır. İç yüzü parlatılmış dış kabın içine iç kap konur.
Kapların yüzeylerinin parlak olması ışıma yolu ile ısı kaybını önler. İletim yolu ile ısı kaybını önlemek için iki kap arasındaki hava boşaltılır. Kap yalıtkan maddeden yapılmış bir kapak ile kapatılır. Kapak üzerinde iki delik vardır. Termometre ve karıştırıcı bu delikten geçirilerek sıvı içine konur. Karıştırıcı ile sıvı karıştırılır ve ısının, sıvının her tarafına eşit olarak dağılması sağlanır. Termometre sıvının sıcaklığını ölçer.
Şekilde verilen kalorimetre kabında termometrenin ilk sıcaklığı okunur. Karıştırıcı bir süre döndürülürse termometrenin gösterdiği sıcaklık artar. Bu sıcaklık farkından faydalanılarak suyun aldığı ısı miktarı bulunabilir.
Bu olayda karıştırıcıyı döndürmekle harcanılan enerji suya aktarılır. Buda bulunan ısı miktarına yaklaşık olarak eşittir. Kalori metre içindeki suyun miktarı azaltılırsa, aynı süreli döndürme sonunda termometredeki sıcaklık değeri daha büyük olur. İlk ve son sıcaklık arasındaki fark artar. Bu ise ısının madde miktarına bağlı olduğunu gösterir.
>UYARI<
Isı enerji çeşididir. Kalorimetre ile ölçülür. Birimi joule veya caloridir. Madde miktarına bağlıdır.
Sıcaklık, termometre ile ölçülür, birimi santigrad derece, fahrenheit veya kelvindir. Madde miktarına bağlı değildir.
Isı Alış Verişi
Soğuk ve sıcak su ısı ile yalıtılmış bir kapta karıştırılarak karışımın sıcaklığı ölçüldüğünde ikisi sıcaklık arasında bir değer olduğu görülür. Buna göre, soğuk su ısı alarak sıcaklığı yükselmiş, sıcak su ise ısı vererek sıcaklığı azalmıştır. Yani sıcaklığı büyük olan sudan küçük olan suya bir ısı akışı olmuştur. İki madde arasındaki bu ısı alışverişi sıcaklık eşitliği sağlanıncaya kadar devam eder. Maddeler arasında alınan ve verilen ısı enerjileri eşit olur.
<- BUZ GİBİ ->
Normal oda sıcaklığında, ama özellikle kış aylarında. Metal sandalyeler neden bize tahta veya plastik olanlardan daha soğuk gelir?
<- AÇIKLAMA ->
Kış aylarında vücut sıcaklığımız (iki normalde 37C civarındadır) oda sıcaklığından çokyüksektir. Bu durumda oda sıcaklığında bir nesneyle söz gelimi bir sandalyeye değdiğimizde, ısı vücudumuzdan o nesneye akar. Dolayısı ile o nesneyi soğuk olarak algılarız bir nesne vücudumuzdan ne kadar hızlı ısı çekiyorsa bize o kadar soğuk gelir. Metaller ısıyı tahtadan ve plastikten daha iyi ilettiklerinden, vücudumuzun ısısını daha çabuk algılar; dolayısı ile bu maddeden yapılmış nesnelere dokunduğumuzda onları daha soğukmuş gibi algılarız.
Isı Miktarının Ölçülmesi
Isı alan maddelerin sıcaklığı artar. Isıdaki artış ile sıcaklık değişimi arasındaki ilişkinin tam olarak belirlenebilmesi için bu bilgi yeterli değildir. Sıcaklık artışının, ısının dışında nelere bağlı olduğunu inceleyerek bulalım.
1.) Aynı cins ve eşit kütleli sıvıya eşit miktar ısı enerjisi verildiğinde, sıvıların sıcaklıklarının eşit miktarda arttığı görülür
2.) Aynı cins fakat farklı kütleli sıvılara, eşit miktar ısı enerjisi verildiğinde, kütle az olan ısının sıcaklığının daha fazla arttığı görülür.
3.) Farklı cins ve eşit kütleli sıvılara eşit miktar ısı enerjisi verildiğinde, sıcaklık değişimlerinin farklı olduğu görülür.
Bu üç deneysek gözlemden de anlaşıldığı gibi, sıcaklık artışı, verilen ısı miktarından başka, maddenin kütlesine ve cinsine bağlıdır.
Maddenin cinsinin etkisi öz ısı ile ifade edilir.
Öz Isı
Bir maddenin 1 gramının sıcaklığı 1 C artırmak için verilmesi gereken ısı miktarına öz ısı denir. Öz ısıya bazen ısınma ısısı da denebilir. Öz ısı c ile gösterilir ve maddeler için ayırt edilir bir özelliktir. Yani aynı şartlarda ayrı maddelerin öz ısıları faklıdır.
Kütlesi m, öz ısısı c olan bir maddenin sıcaklığı T kadar değiştirmek için verilmesi yada alınması gereken ısı enerjisi, Q=m.c.T eşitliği ile bulunur.
Kütle gram, c öz ısı cal/g.C, sıcaklık C cinsinden alınırsa , ısı enerjisi calori cinsinden bulunur.
T sıcaklık değişimi, T = T yüksek – T düşük tür.
Madde Öz ısı (cal/g. C)
Su 1
Etil Alkol 0,6
Su Buharı 0,5
Buz 0,5
Alüminyum 0,217
Demir 0,113
Cam 0,109
Prinç 0,094
Bakır 0,09O
Gümüş 0,056
Cıva 0,033
Kurşun 0,031
Isı Sığası
Bir maddenin kütlesi ile öz ısısının çarpımına (m.c) ısı sığası denir. Isı sığası madde miktarına bağlı olup ayıt edici özellik değildir.
Yalıtılmış bir ortamda bir araya konulan iki madde arasında ısı alış verişi olacağını ve ısıl denge sağlandığında alınan ısının verilen ısıya eşit olduğunu daha önce belitmiştik.
m1 kütleli, c1 öz ısılı ve T1C sıcaklığındaki sıvı ile m2 kütleli, c2 öz ısılı ve T2 C sıcaklığındaki ısıca yalıtılmış bir kapta karıştırılırsa karışımın sıcaklığı iki sıcaklık arasında ir değer olur. Ayrıca alınan ısı verilen ısıya eşittir. T1
Q alınan = Q verilen
m1.c1(T denge – T1) = m2.c2(T2 – T denge)
bu bağlantıdan faydalanarak denge sıcaklığı bulunur.
Aynı cins sıvıdan eşit hacimli karışım yapılırsa karışım sıcaklığı, sıcaklığın aritmetik ortalamasından bulunur.
Yani, T karışım = T1+T2 den bulunur
2
Örnek…3
20 C taki 200 gram kurşunun sıcaklığı 120 C ta çıkartmak için 620 calorilik ısı verıyor.
Buna göre, karışımın öz ısısı kaç cal/g.C tır?
Çözüm…
Q=m.c.T bağlantısında verilen değerler yerine konularak c öz ısı bulunur.
Q = m . c . T
620 = 200 . c . (120- 20)
3,1 = 100 c
c = 0,031 cal/g.C olur.
Örnek…4
Sıcaklığı 10 C olan 2 kg su ile, sıcaklığı bilinmeyen 4 kg su karıştırıldığında karışımın denge sıcaklığı 30 C oluyor.
Buna göre sıcaklığı bilinmeyen suyun karışımından önceki sıcaklığı kaç C tır? (C su = 1 cal/g.C)
Çözüm…
Karışımın sıcaklığı 30 C olduğuna göre, sıcaklığı bilinmeyen uyun sıcaklığı kesinlikle 30 C den daha büyüktür. Sular arasındaki alınan ve verilen ısılar eşit olduğundan,
Q alınan = Q verilen
2000.1.(30 – 10 ) = 4000.1.(T – 30)
40 = 4T – 120
160 = 4T
T = 40 C olur.
Örnek…5
Düşey kesiti şeklindeki gibi olan 3h yüksekliğindeki silindirik kapta h yüksekliğinde 30 C sıcaklığında su vardır. Debileri eşit olan X,Y muslukları açılarak musluklardan sıcaklığı 10 C ve 80 C olan su kap doluncaya kadar akıtılıyor
Isıl denge sağlandığında karışımın sıcaklığı kaç C olur?
Çözüm…
h yüksekliğindeki suyun kütlesine m dersek, kap tamamen dolduğunda toplam kütle 3m olur. Buna göre muslukların her birinden eşit ve m kadar su akmıştır. Musluktan akan suların ortak sıcaklığı,
T= Tx + Ty = 10 + 80 = 45C olur.
2 2
musluklardan akan 2m kütleli suyun sıcaklığı 45C , kaptaki m kütleli ve 30C deki su ile karıştırıldığında karışımın denge sıcaklığı,
Q alınan = Q verilen
m.1.(T denge- 30) = 2m.1.(45-T denge)
T denge – 30 = 90 – 2T denge
3T denge = 120
T denge = 120 = 40C olur.
3
Örnek…6
Bir kapta 80C ta gram saf su vardır.
Bu suyun sıcaklığı 50 C ta düşürmek için kaba, 20C taki sudan kaç gram eklenmelidir?(ısı alış verişi sadece sular arasındadır)
Çözüm…
Karıştırılan sular arasında ısı alış verişi olacaktır. Isı alış verişi sadece sular arasında olduğundan alınan ısı verilen ısıya eşittir.
Q alınan = Q verilen
m1.c1.T1 = m2.C2.T2
m.1 (50-20) = 150.1 (80-50)
m.30 = 150.30
m = 150 gram eklenmelidir.
Karışımın son sıcaklığı suların sıcaklıklarının ortalamasına eşit olduğundan karıştırılan suların kütleleri de eşit olmalıdır. Buna göre, 20C taki sudan 150 gram eklenmelidir.
<- Bırr, Amma Soğuk ->
bir dağa çıktıysanız orada havanın daha soğuk ama güneşinde daha yakıcı olduğunu fark etmişsinizdir. (Dağda esmerleşmek daha kolaydır) Nasıl oluyor da yüksek rakımlı yerler, Güneş’e binlerce metre daha yakın oldukları halde, deniz seviyesindeki yelere göre daha soğuk oluyorlar?
<- Açıklama ->
yükseğe çıktıkça sıcaklığın düşmesi iki eksene bağlıdır.
a. Hava Güneş’ten gelen bütün zararlı ışınları soğurduğu halde (ültraviyole, X-ışınları vb.) Güneş’in ışınını pek soğurmaz. Güneş ısısını soğuran ve bu ısıyı konveksiyon yoluyla bitişik hava tabakalarına ileten Dünya’nın yüzeyidir.
b. Normalde yere yakın bir ısının bu havanın soğuk tabakaları üzerine kadar yükselmesi beklenir. Ancak sıcak hava yükseldikçe daha soğuk ve daha az yoğun katmanlarla karşılaşır ve soğur. Sıcak hava, daha pek yol almamışken kendisiyle aynı sıcaklıkta bir katmanla karşılaşarak durur; böylece üstteki daha soğuk katmanların altına sıkışmış olur. Sonuçta daha sıcak katmanların yeryüzüne daha yakın yerlerde hapsolduğu bir tür denge oluşur. Tabii ki bu dikey dağılım günden güne ve yıldan yıla değişmektedir.
Erime ve donma
Maddeler ısı alarak yada ısı vererek bir halden diğer bir hale gçiş yapabilirler. Maddelerin bir halden diğer bir hale geçmesine hal değişimi denir.
Maddelerin katı halden sıvı hale geçmesine erime, sıvı halden katı hale geçmesine ise donma denir.
Eğer bir maddeye ısı verildiği halde sıcaklığı değişmiyorsa madde hal değiştiriyor demektir. Madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmez, verilen ısı maddenin molekülleri arasındaki bağları kopararak hal değiştirmesinde harcanır.
Erime Sıcaklığı
Sabit atmosfer basıncı altında bütün katı maddelerin katı halden sıvı hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine erime sıcaklığı ya da erime sıcaklık noktası denir.
Sabit atmosfer basındı altında her maddenin erime sıcaklığı farklı olduğu için maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Örneğin deniz düzeyinde buzun erime sıcaklığı 0 C dir.
Erime Isısı erime sıcaklığındaki bir katının 1 gramının yine aynı sıcaklıkta sıvı hale gelmesi için verilmesi gereken ısıya erime ısısı denir. Erime ısısı da ayırt edici bir özeliktir. Kütlesi m olan erime ısısındaki bir katıyı eritmesi için verilmesi gereken sıcaklık miktarı,
Q= m . Le bağlantısı ile bulunur.
Örneğin, buzun erime ısısı Le = 80 cal/g dır.
Sıvı bir maddenin ısı verilerek katı bir hale geçmesine donma denir. Sabit atmosfer basıncı altında bütün sıvı maddelerin katı hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu değere donma sıcaklığı yada donma sıcaklık noktası denir.
Erime ile donma bir birinin tersidir. Bundan dolayı bir maddenin erime sıcaklığı, donma sıcaklığına eşittir. Erime ısısı da donma ısısına eşittir.
Örneğin deniz yüzeyinde 0 C taki su donarken dışarıda 80 cal/g lık ısı verir. Erirkende 80 cal/g lık ısı alır.
>UYARI<
-Madde hal değiştirirken sıcaklığı değişmez.
-Bir maddenin erime sıcaklığı ile donma sıcaklığı eşittir.
-Bir maddenin erime ısısı ile donma ısısı eşittir.
-Erime sıcaklığı ve erime ısısı, maddenin ayırt edici özelliklerindendir.
Erime ve Donmaya Eti Eden Faktörler
Erime ve donma sıcaklığı normal şartlarda sabittir. Eğer basınç ve maddenin sıcaklığı değiştirilirse, maddelerin erime ve donma sıcaklığıda değişir.
BUHARLAŞMA
Sıvı bir maddenin ısı alarak gaz haline geçmesi olayına büharlaşma denir.
Buharlaşma sıvı yüzeyinde olur. Yerlere dökülen suların kaybolması, ağzı açık kaptaki suyun azalması buharlaşma sonucu olur.
Buharlaşma olabilmesi için sıvı moleküllerin ısı alması gerekir. Bu ısı, çevrelerinden alındığı için buharlaşmanın olduğu yerde serinleme olur. Elimize döktüğümüz kolonya ve eter buharlaşırken elimizden ısı alır ve serinlik hissederiz. Terlerimiz buharlaşırken vücudumuz ısı kaybeder ve üşüme hissederiz.
Buharlaşmaya basınç ve diğer fiziksel şartların etkileri çoktur.
-Buharlaşma her sıcaklıkta olabilir.
-Maddeler dışarıdan ısı alarak buharlaşırlar. Dolayısı ile buharlaşmanın olduğu yerde serinleme ve soğuma olur.
-Sıcaklığın artması buharlaşmayı hızlandırır.
-Açık hava basıncının azalması buharlaşmayı arttırır.
-Sıvının açık yüzey alanı arttıkça buharlaşma daha fazla olur.
-Rüzgarlı havada buharlaşma fazla olduğundan ıslak çamaşırlar daha çabuk kurur.
KAYNAMA
Bir kapta bulunan sıvı ısıtılırsa sıcaklığı yükselir ve buharlaşma artar. Sıvının sıcaklığının yükselmesiyle meydana gelen buhar basıncı, sıvının yüzeyine etki eden basınca eşit olduğu an, sıvı kaynamaya başlar.
Kaynama sırasında sıvının sıcaklığı değişmez.
Kaynama Sıcaklığı
Sabit atmosfer basıncı altında bütün sıvı maddelerin, sıvı halden gaz hale geçtiği sabit bir sıcaklık değeri vardır. Bu sıcaklık değerine kaynama noktası denir. Kaynama noktası maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Buharlaşma Isısı
Kaynama noktasına gelmiş 1 gram sıvı maddenin tamamının aynı sıocaklıkta gaz haline gelmesi için verilmesi gereken ısıya buharlaşma ısısı denir. Buharlaşma ısısı Lb ile gösterilir. Kaynama sıcaklığındaki m gramlık maddeyi gaz haline getirmek için verilmesi gereken ısı miktarı,
Q=m.Lb bağlantısı ile bulunur.
Suyun buharlaşma ısısı Lb = 540 cal/g dır. Buharlaşma ısısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Gaz halindeki bir maddenin ısı verilerek sıvı hale geçmesine yoğunlaşma denir. Erime ve donmada olduğu gibi, yoğunlaşmada, kaynamanın tersidir. Dolayısıyla bir maddenin kaynama sıcaklığı ile yoğunlaşma sıcaklığı eşittir. Buharlaşma ısısı ile yoğunlaşma ısısı da eşittir.
SÜBLİMLEŞME
Bazı katı maddeler ısı enerjisi alarak sıvı hale geçmeden doğrudan gaz hale geçerler. Bu olaya süblimleşme denir. Naftalin, ernet ve bazı koku yayan maddelerin zamanla azaldığı görülür. Fakat sıvılaştığı görülmez.
Kaynama ve Yoğunlaşmaya Etki Eden Faktörler
Yine erime ve donmada olduğu gibi, kaynama ve yoğunlaşmaya etki eden faktörler vardır. Basınç ve maddenin saflığının değiştirilmesi, kaynama sıcaklığını etkiler.
Kaynama olayının gerçekleşmesi için, buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olması gerekir.atmosfer basıncı artarsa, ağzı açık kaptaki sıvının kaynaması zorlaşır. Dolayısıyla sıvı daha düşük bir sıcaklıkta kaynar. Deniz yüzeyinde 100 C de kaynayan arı su Ankara da 96 C, Erzurum da 94C, Everest in tepesinde 75 C de kaynar.
Saf sıvı içinde karıştırılan farklı maddeler sıvının saflığını bozar. Saflığı bozulan sıvının kaynama noktası değişir. Örneğin suyun içine tuz karıştırılırsa, kaynama noktası yükselir.
<- Çaydanlığın Şarkısı ->
çaydanlığı su kaynatmak için ocağın üzerine koymamızdan hemen sonra çıkmaya başlayan tıslama sesi (çaydanlığın şarkı söylemesi olarak da bilinen ses) hepimiz için bildiktir. Bu ses zamanla artar ve su kaynamaya başladığında da hemen kesilir. Suyun hazır olduğunu, yanı kaynadığını su sesin kesilmesinden anlarız. Çaydanlığın şarkı söylemesine neyin yol açtığını hiç merak ettiniz mi?
<- Açıklama ->
çaydanlığın içindeki suyun önce alt tabakası ısınır. Sıcaklık yükseldikçe dipte buhar kabarcıkları (hava kabarcıkları değil) oluşur. Sudan daha hafif olduklarından yukarı doğru yükselen bu kabarcıklar üst kısımda daha soğuk olan su tabakasıyla karşılaştıklarında sönerler. Çok sayıda kabarcığın sönüşü biz tıslama sesi olarak duyarız. Yani bu ses oluşup sönen kabarcık sayısı arttıkça artar. Çaydanlıktaki suyun tamamı kaynama noktasına kadar ısıtıldığında, buhar kabarcıkları sönmezler; çünkü üst kısımda karşılaşacakları soğuk tabaka kalmamıştır. Bu durumda artık tıslama sesi duyulmaz; çaydanlıktaki suyun tamamı kaynamaktadır.
Suyun Hal Değişim Grafiği
Deniz düzeyinde bir parça saf buz ısıtıldığında önce sıcaklığı artar. Erime sıcaklığına geldiğinde hal değiştirmeye başlar ve buzun tamamı eriyinceye kadar sıcaklığı değişmez. Isı enerjisi verilmeye devam edildiğinde, suyun sıcaklığı artar ve 100 C de kaynamaya başlar. Sıvının tamamı bitinceye kadar sıcaklık değişmez.
Bu açıklamaya göre buzun sıcaklık – alınan ısı grafiği şekildeki gibi olur.
Buzun erime ısısı, Le = 80 cal/g, Buharlaşma ısısı Lb = 540 cal/g dır. Dolayısıyla 0 C taki 1 gram buzu eritmek için 80 calorilik ısı gerekirken, 100 C taki 1 gram suyu gaz haline getirmek için 540 calori gerekmektedir.
Bundan dolayı, Q1 < Q2 dir.
Grafikteki doğruların eğimi,
Tan a = T = 1 dir
Q m.c
Buzun öz ısısı 0,5 cal/g.C, suyun öz ısısı 1 cal/g.C olduğundan, öz ısısı küçük olan doğrunun eğimi daha büyüktür.
Madde ısı hızı sabit olan ocakla ısıtılıyorsa. Isı ekseni yerine zaman ekseni alınabilir. 110 C sıcaklığındaki su buharından düzgün bir şekilde ısı alınırsa, buharın önce sıcaklığı azalır ve 100C de yoğunlaşmaya başlar. Tamamen yoğunlaşarak su haline geldiğinde sıcaklık azalarak 0 C ta dolar ve buz olur. Bu durumda sıcaklık – zaman yada sıcaklık – maddeden alınan ısı grafiği şekildeki gibi olur.
Örnek…7
-10 ta 10 gram buzu ancak eritebilen ısı enerjisi, 0 C sıcaklıktaki 20 gram suyun sıcaklılığı kaç C yükseltir?
(C buz = 0,5 cal/g C, L buz = 80 cal/g, C su = 1 cal/g. C )
Çözüm….
Buzun sıcaklığı – 10 C tan, erime sıcaklığı olan 0 C ta için verilmesi gereken ısı,
Q1 = m . c . T
Q1 = 10 . 0,5 . 10 = 50 calori
0 C taki buzu tamamen eritebilmek için gerekli ısı,
Q2 = m . L buz
Q2 = 10 . 80 = 800 calori
Q toplam = Q1 + Q2
= 50 + 800 = 850 calori
bu kadar ısı enerji ile 0 C taki suyun sıcaklığının kaç derece yükseleceğini bulalım.
Q = m su . c . T
850 = 50 . 1 . T
T = 85 = 17 C olur
5
GENLEŞME ve SIKIŞTIRILABİLİRLİK
Isıtılan bütün maddelerin boylarında uzama, yüzeylerinde ve hacimlerinde artma olur. Günlük hayatımızda değişik yerlerde, örneğin elektrik tellerinin kızın gergin yazın sarkık olması, tren rayları döşenirken bir miktar boşluk bırakılması, demir köprülerin makara üzerine oturtulması gibi hemen hepimiz maddelerin bu özelliğini gözleriz.
Bu olayların açıklanabilmesi için, maddenin ısıtılması veya soğutulması durumundaki davranışlarının bilinmesi gerekir. Gözlemlerimize göre bir maddenin ısıtıldığında veya soğutulduğunda boyutlarında değişme olduğunu biliriz. İşte sıcaklığı değiştirilen maddelerin, boy, yüzey yada hacim olarak değişiklik göstermelerine genleşme denir. Genleşme ister katı ister sıvı isterse gaz olsun maddelerin bütün hallerine ilişkin bir özelliktir. Maddenin fiziksel haline göre, tanecikler arasındaki yani atom yada moleküller arasındaki uzaklık küçük yada büyüktür. Katı halde tanecikler bir birine çok yakınken, gaz fazında çok uzaktır.
Eğer maddelerin üzerine basınç uygulanacak olursa, tanecikler arasındaki uzaklıklar azalır ve madde sıkışır. Gazların sıkışması katı ve sıvıya göre çok daha fazladır. Düşük basınçlarda, gazlarda sıkışabilirlik ve sıcaklıkla genleşme maddenin cinsine bağlı değildir.
Katılarda, atomlar arası uzaklık çok küçük olduğu için bunları sıkıştırarak hacimlerinin küçültmek çok zordur. Ama gazlarda atom yada molekül birbirlerinden uzakta olduğu için sıkıştırıldıklarında yaklaşırlar ve hacimleri küçülür.
<- Fincandaki Kaşık ->
bazıları porselen fincanlara çay doldurmadan önce fincana metal bir kaşık koyarlar. Niye? Hangisi daha zor kırılır, ince bir fincan mı yoksa kalın bir fincan mı?
<- Açıklama ->
Metal kaşık konulmasının nedeni metalın ısı yalıtımı yüksek oluşuyla ilgilidir. Fincana sıcak çar konulurken, fincanın önce iç yüzeyi ısınır, dış yüzey sıcaklıktan daha geç etkilenir. Isının bu eşit olmayan dağılımı, fincanın bütününde eşit olmayan bir genleşmeye ve dolayısıyla çatlaklara yol açar. Dolayısıyla kalın kenarlı bir fincan ince kenarlıdan daha kolay kırılır.
A. KATILARDA GEBNLEŞME
Maddeyi oluşturan tanecikler arasında elektriksel bir çekim kuvveti vardır. Katılarda bu kuvvetler çok büyük olduğundan, katı maddenin tanecikleri yalnız ileri geri titreşim hareketi yaparlar.
Eğer katı maddelere ısı verilerek sıcaklıkları artırılırsa, taneciklerin kinetik enerjileri artar. Bunun sonucu olarak titreşim hareketi artar. Tanecikler birbirinden uzaklaşırlar ve katının hacmi yada boyutları büyür. Sıcaklık artışı tanecikler arası uzaklığın artmasına yani genleşmeye neden olur.
Katı madde, tel şeklinde ise boyca uzaması, ince levha şeklinde ise, hacimce genişlemesi, bunların dışında küre ve silindir gibi şekle sahip ise, hacimce genişlemesi ile ilgilidir. Tel şeklindeki katı maddelerin kesitlerindeki genleşme, boyundaki genleşmenin yanında çok küçük kaldığı için dikkate alınmaz. Aynı şekilde levha şeklindeki katının kalınlığındaki genişleme, yüzeyindeki genleşmenin yanında çok küçük kaldığı için dikkate alınmaz.
Katıların Boyca Uzaması
Isıtılan bir maddenin boyca uzama miktarı, ilk boyuna, sıcaklık artışına ve katı maddenin cinsine bağlıdır. Katını kesit alanına bağlı değildir. Örneğin uzunluğundaki bir metal çubuğun sıcaklığı T C artırılırsa ( T = T2 – T1 ) boyu kadar uzar. Çubuğun bu boyca uzama miktarı,
Bağlantısı ile hesaplanır.
Bu bağlantıdaki boyca uzama katsayısıdır, birimi (1/ C) dir.
Boyca Uzama
Bir cismin birim uzunluğunun sıcaklığı 1 C artırıldığında, meydana gelen uzama miktarı boyca uzama katsayısı denir. Boyca uzama kat sayısı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. İlk boyu olan bir metal çubuğun sıcaklığı T C artırılırsa, son boyu,
Olur
>UYARI<
Uzama katsayısı katı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
Çubuk şeklindeki maddelerin boyca uzaması kesit alanına bağlı değildir.
Aynı maddeden yapılmış, ilk boyları eşit olan çubukların sıcaklıkları eşit olarak artırılırsa,
kalın olan çubuk ile ince olan çubuğun boyları eşit olarak artar.
Genleşmenin tersi büzülmedir. Bir çubuk sıcaklığı artırıldığında ne kadar uzuyorsa ilk duruma göre sıcaklığı eşit miktar azaltılırsa eşit miktar kısalır.
Uzama katsayısı büyük olan çubuk, ısıtıldığında fazla uzar, soğutulduğunda ise fazla kısalır.
B. SIVILARDA GENLEŞME
Isıtılan bir sıvı hacimce genleşir. Sobanın yanına koyulan dolu şişedeki suyun taşması, sıcak suyla dolu şişenin soğuyunca su seviyesinin düşmesi, sıvının genleştiğini gösterir. Ancak şişeden taşan su, şişeye oranla fazla genleşen su miktarı olduğu unutulmamalıdır. Hava sıcaklığı artınca termometrede cıva düzeyi yükselir. Bu olaylar sıvıların genleştiğini gösterir.
Sıvılar ısıtılırsa, sıvı moleküllerin kinetik enerjileri de artar. Moleküllerin hareketleri hızlanır ve aralarındaki boşluklar artar. Böylece sıvı genleşir. Isıtılan su üç boyutlu genleşeceği için sıvının hacmi artar.genleşme sıvılar için ayırt edici bir özelliktir. Her sıvı için sıvının özelliğine göre bir genleşme kat sayısı vardır. Bir sıvının T1 C sıcaklığındaki hacmi, Vo olmak üzer, sıvının sıcaklığı T2 C ta çıkarıldığında sıvının genleşme miktarı ( V)
Bağlantısı ile hesaplanır.
Bağıntıdaki T = T2 – T1 sıcaklık değişimi, a a hacimce genleşme katsayısıdır.
Eğer aynı hacimdeki ve sıcaklıktaki farklı sıvıların sıcaklıkları eşit miktar artırılırsa, farklı miktarda genleştikleri gözlenir. Dolayısıyla sıvıların genleşme miktarları ilk hacimlerine, sıvının cinsine ve sıcaklık artışına bağlıdır.
Su diğer sıvılardan farklı şekilde genleşir. +4 C ta hacmi en küçük değerini alır. +4 C tanitibaren hacmi artar ve 0 C taki hacmi ile +8 C teki hacmi eşit olur. Hacmin minimum olduğu +4 C ta öz kütlesi maksimum değerini alır. Öz kütlesi büyük olan sıvı altta olduğu için, su birikintilerinin, göllerin ve denizlerin dip kısımlarındaki sıcaklık +4 C civarındadır.
Örnek…14
Taban alanları S, 2S, 2S ve düşey kesiti şekildeki gibi olan silindirik kaplarda h yüksekliğine kadar aynı cins sıvı vardır.
Suların sıcaklıkları eşit miktar artırılırsa, yükselme miktarı olan h1, h2, h3 arasındaki ilişki ne olur?
Çözüm…
1. kapta V hacimde sıvı var ise, 2.ve 3. kaplarda 2V hacminde sıvı vardır. V = Vo . a . T bağlantısına göre, 1. kaptaki sıvının hacmindeki artış V kadar ise, 2. ve 3. kaplarda 2 V dir.
Bu hacimce artış miktarlarının yükseldiği kısım kesit alanına göre, sıvı düzeylerindeki artışlar belirlenir. 3. kaptaki sıvının hacimce artışı 1. kaptakinin iki katı, fakat sıvının yükseldiği kesit alanı da iki kat olduğu için h1 = h2 olur.
1. ve 2. kaplarda sıvının yükseldiği kesit alanları eşit fakat 2. kaptaki hacim artışı iki kat olduğu için h2 = 2h1 olur.
Buna göre sıvı düzeylerin yükselme miktarları arasında
h1 = h3 < h2 ilişkisi vardır.
C. GAZLARDA GENLEŞME
Isıtılan gazlar genleşir. Gaz moleküllerinin kinetik enerjileri artar. Buda gaz moleküllerinin arasındaki uzaklığın artmasına neden olur. Çeşitli gazlarla yapılan deneylerde, normal şartlar altında bütün gazların birim hacimlerinin genleşme miktarlarının yani genleşme kat sayılarının aynı olduğu görülmüştür. Genleşme kat sayılarının eşit olması genleşmenin gazlar için ayırt edici bir özellik olmadığını gösterir.
Hacimlerinin ve sıcaklıklarının aynı olan iki gazın basınçları sabit kalmak şartı ile, sıcaklıkları eşit miktar yükseltilirse, ikisi de eşit miktar genleşir.
Az şişirilmiş ve ağzı bağlı esnek bir balon sıcak su üzerine konulursa balonun içindeki gazın genleştiği ve balonun şiştiği gözlenir. Yani ısıtılan gazlar genleşir.
>UYARI<
gazların genleşme katsayısı sıvılarınkinden, sıvılarınki de katılarınkinden daha büyüktür.
Sıkıştırabilirlik
Katı, sıvı ve gazlar ısıtıldığında genleşir. Soğutulduğun boy ve hacimce küçülür, yani sıkışabilir. Acaba ısınmadan basınç etkisi ile maddenin hacmi küçülebilir mi?
Gazlar, bulundukları hacme göre daha küçük bir hacme sıkıştırılabilir. Örneğin bir otomobil lastiğine havanın sıkıştırılması gibi. Bu sıkıştırma bütün gazlar için aynıdır.
Sıvılar ve katılar hemen hemen hiç sıkışmaz. Basınç yapılarak bir sıvının yada katının hacmi küçültülemez.
Soru…
Katı bir cismin sıcaklığının aldığı ısı enerjisine bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir.
Cismin katı halinin öz ısısı c, erime ısısı L olduğuna göre, c oranı kaçtır.
L
Çözüm…
Katı maddelerin sıcaklığının 30 C den 60 C ye çıkarılması durumundan faydalanarak öz ısısı buluna bilir. Cisim bu aralıkta 30 cal. Isı enerjisi almıştır.
Q = m . c . T
30 = m . c . (60-30)
c = 1 olur.
m
Katı cisim sıvı haline gelirken 100 – 30 = 70 calorilik ısı enerjisi almıştır.
Q = m . L den
70 = m . L
L = 70 dir.
m
1
c = m = 1 olur.
L 70 70
m
Soru…
Isıca yalıtılmış bir ortamda – 10 C deki 50 gram buzun, 80 C de su haline getirilebilmesi için verilmesi gereken ısı enerjisi kaç cal. dir?
( C buz = 0,5 cal/g. C ; Le = 80 cal/g. ; C = 1 cal/g. C )
Çözüm…
Buzun sıcaklığını – 10 C den, 80 C ye çıkarmak için verilmesi gereken ısı enerjisi üç aralıkta ayrı ayrı bulunup, üçünün toplamına eşit olur.
Q = Qı + Qıı + Qııı
Q = m . c buz . T1 + m . L + m . c su . T2
Q = 50 . 0,5 . 10 + 50 . 80 + 50. 1 . (80-0)
Q = 8250 cal. olur.
Soru…
Isıca yalıtılmış boş bir silindirik kap X ve Y musluklarında akan suyla doldurulmak isteniyor. Musluklardan akan suyun hacim – zaman grafiği şekildeki gibi değişiyor.
X ten akan suyun sıcaklığı 20 C, Y den akan suyun sıcaklığı 50 C olduğuna göre, 3t anında kapta toplanan suyun sıcaklığı kaç C olur?
Çözüm…
Grafikteki verilere göre, 3t anına kadar her iki musluktan 2V hacmine su akmıştır. Yani akan suların kütleleri eşittir.
Q alınan = Q verilen
m . c . (Tson – Tx) = m . c . ( Ty – Tson)
Tson – 20 = 50 – Tson
2Tson = 70
Tson = 35 C olur.
Yada, musluktan akan su hacimleri eşit olduğundan, denge sıcaklığı, akan suların sıcaklık toplamının yarısına eşittir.
Yani, Tson = Tx + Ty
2
Tson = 20 + 50
2
Tson = 35 C dir.
Element bileşik karışım metal ametal soygaz özellikleri
MADDE
SAF MADDELER KARIŞIMLAR
ELEMENT BİLEŞİK HETEROJEN KARIŞIM HOMOJEN KAR.
Metal Ametal Soygaz Süspansiyon Emilsiyon Adi karışım
MADDE: Boşlukta yer kaplayan belli bir kütlesi ve eylemsizliği olan her şey madde denir. Kütle ve hacim maddelerde ortak olan iki özeliktir.
HACİM :Maddenin uzayda kapladığı alana denir. Hacim birimleri : m3 ,dm3, cm3 , mm3 , Lt
KÜTLE:Maddenin değişmeyen miktarıdır. Kütle birimleri : kg , gr
EYLEMSİZLİK:Hareket halindeki bir cismi durdurmak istediğimizde veya duran bir cismi hareket ettirmek istediğimizde cismin göstermiş olduğu tepkiye denir.
AYIRTEDİCİ ÖZELLİK:Maddelerin birbirinden ayrılmasını sağlayan özkütle , erime noktası , donma noktası , kaynama noktası , yanma gibi özellikler madde miktarıma bağlı değildir.
ÖZKÜTLE: (Yoğunluk):Bir maddenin birim hacminin kütlesine denir. Birimleri : gr/cm3
SAF MADDE :Fiziksel yollarla kendisinden başka maddelere ayrışmayan maddelerdir. Saf maddelerin belirli erime ve kaynama noktaları vardır. Doğada 2 çeşit saf madde vardır.
1-ELEMENT :Aynı tür atomların bir araya gelerek oluşturdukları fiziksel ve kimyasal yollarla başka maddelere ayrıştırılamayan saf maddelerdir. Demir (fe) , karbon (C )
2-BİLEŞİK:İki veya daha fazla türdeki atomların belli oranlarda birleşerek oluşturdukları değişik özellikteki saf maddelerdir. Su ( H2O )
KARIŞIMLAR
KARIŞIM: İki veya daha fazla saf maddenin değişik oranlarda karıştırılmasıyla oluşur. Kum ve su karışımı. Karışımlar istenilen oranda yapılabilir. Yani rastgele yapılabilir. Karışımlar homojen ve heterojen karışımlar olmak üzere iki sınıfta incelenir.
1-HOMOJEN KARIŞIMLAR: Özellikleri her yerde aynı olan karışımlardır. Örneğin ; çözeltiler , alaşımlar, gaz karışımları vb.
2-HETEROJEN KARIŞIM: Özellikleri her yerde aynı olmayan karışımlardır.
a-)SÜSPANSİYON :Bir katının , bir sıvı içerisinde çözünmeden çok küçük zerreler halinde dağılmasıyla oluşan sistemlerdir. (Katı + Sıvı karışımlar) Örnek olarak ; şeker-su karışımı.
b-)EMİLSİYON :Bir sıvının bir başka sıvı içinde çözünmeden çok küçük zerreler halinde dağılmasıyla oluşan heterojen karışımlara denir.(Sıvı + Sıvı karışımlar) örnek: su-zeytinyağı.
c-)ADİ KARIŞIM . İki veya daha fazla katı maddenin karıştırılmasıyla oluşan heterojen karışımlara denir. (Katı + Katı karışımı) Örnek olarak ; kum ve taş karışımı.
Karışımların özellikleri
1- Karışımları istediğimiz maddelerle yapabiliriz.
2- Karışımları istediğimiz oranlarda yapabiliriz.
3- Karışımı oluşturan maddeler özelliklerini kaybetmezler.
4- Homojen veya heterojen olabilir.
5- Belli bir formülleri yoktur.
6- Saf değildirler.
7- Karışımı oluşturan bileşenler her oranda karıştırılabilir.
ELEMENT
Tek cins atomdan oluşmuş saf maddelere element denir. Örnek olarak demir(Fe) , bakır(cu) , vb.
• Saf yapıdadırlar bu nedenle belirli erime ve kaynama noktaları vardır.
• Homojendirler.
• En küçük yapıtaşları atomlardır.
• Kimyasal ve fiziksel yolarla daha küçük parçalara bölünemezler.
• Reaksiyonlara girerek bileşikleri oluştururlar.
• Doğada bulunan elementler 3 grupta incelenir. Bunlar : metal , ametal ve soygazlardır.
BİLEŞİKLER
İki veya daha fazla elementin belirli oranlarda bir araya gelerek , kendi özelliklerini kaybedip oluşturdukları yeni saf maddelere bileşik denir. Örnek olarak iki hidrojen atomu(H) ve bir oksijen(O) atomu birleşerek H2O(su) bileşiğini oluştururlar.
• Bileşikler kendilerini oluşturan elementlerin özelliğini göstermezler.
• Saf maddelerdir. Belirli erime ve kaynama noktalarına sahiptirler.
• Bileşiklerin özelliğini gösteren en küçük yapıtaşına molekül denir.
• Bileşikler farklı cins atomlardan oluşur.
• Kendini oluşturan atomlara kimyasal yöntemlerle ayrıştırılabilir.
• Bileşiği oluşturan atomlar arasında sabit kütle oranları vardır.
• Bileşikler formüllerle gösterilir.
ÖRNEK: I. Saf madde olması
II. Kendinden başka maddelere ayrışmaması.
III. İki farklı maddenin birleşmesiyle oluşması.
IV. Elektriği iletmesi.
Yukardaki ifadelerden hangisi veya hangileri bir maddenin kesinlikle element olduğunu belirler.
CEVAP : I. Saf maddeler element ve bileşik olabilir.
II. Kendinden başka maddelere ayrışmayan maddeler elementlerdir.
III. İki farklı maddenin birleşmesiyle oluşan maddelere bileşik denir.
IV. elektriği ileten maddeler metal veya eloktrolit çözeltiler olabilir.
O halde doğru cevap sadece II. seçenektir.
MADDEKİ DEĞİŞMELER
Fiziksel Değişmeler Kimyasal Değişmeler
Fiziksel değişme:
Maddenin molekül yapısı bozulmadan oluşan değişmelerdir. Maddenin şekli değişir. Madde katı, sıvı veya gaz halinde bulunabilir. Isı etkisi ile bir halden başka bir hale dönüşebilir. Bunların hepsi fiziksel değişime örnektir. Fiziksel değişmenin temel özelliği, maddenin tekrar eski haline dönebilmesidir. Eritilen mumun sonra donarak eski haline gelmesi vb.
Kimyasal değişme:
Maddenin molekül yapısındaki değişikliklerdir. Bu değişmelerde madde yeni özellikte başka maddelere dönüşür. Moleküller oluşurken, atomların özellikleri değişir.
2Hidrojen + Oksijen = Su
Hidrojen ve oksijen yanıcı ve yakıcı maddelerdir fakat su ne yanıcı ne de yakıcıdır. Kağıdın yakılması, un helvası yapımı, mumun yanması, demirin paslanması, sütün yoğurda dönüşmesi, birer kimyasal değişmedir. Kimyasal değişme sonrası eski madde yok olur. Başka bir örnek yanan kağıt kimyasal değişmeye örnektir.
ÖRNEK: Aşağıdakilerden hangisi veya hangileri fiziksel olay değildir?
(1) Odunun yanması (2) Suyun buharlaşması
(3) Tuzun suda çözünmesi (4) Yazın elektrik tellerinin uzaması
CEVAP : (1) Odunun yanması ; yanma reaksiyonlar kimyasal bir olaydır.
(2) Suyun buharlaşması fiziksel bir olaydır . Çünkü madde hal değiştirmiştir yapısı değişmemiştir.
(3) Tuzun suda çözünmesi fiziksel bir olaydır. Maddenin yapısında bir değişme yok.
(4) Yazın elektrik tellerinin uzaması fiziksel bir olaydır. Telin yapısı değişmemiş sadece genleşme olayı olmuştur.
NOT: Yanma olayları , yeni bir bileşik oluşturma kimyasal olaylardır. Ancak genleşme , çözünme ve hal değişiklikleri fiziksel olaylardır.
ATOM VE MOLEKÜLLER
ATOM :Bir elementin tüm özelliklerini taşıyan en küçük yapıtaşına denir.
MOLEKÜL : Bir bileşiğin tüm özelliklerini taşıyan ve bölünemeyen en küçük parçasıdır.
ATOMUN YAPISI : Atomlar iki kısımdan oluşur.
Çekirdek ve çekirdek etrafında belli yörüngede
hareket eden elektronlardan oluşur. Çekirdekte proton
protonlar ve nötronlar bulunur.
PROTON : Atom çekirdeğinde yer alan +1 yüklü parçacıklardır Kütlesi 1 akb’dir
NÖTRON :Atom çekirdeğindeki yüksüz parçacıklardır. Kütlesi 1 akb’dir. Çekirdekteki proton ve nötron sayıları toplamı kütle numarasını verir.
ELEKTRON: ‘-’ yüklü parçacıklardır. Kütlesi yok denecek kadar azdır. Kütlesi 1/2000 akb’dir. Yüksüz atomlarda elektron sayısı proton sayısına eşittir.
YÜK : bir atomun aldığı ve verdiği elektron sayısıdır. Yük proton ve elektron sayıları farkına eşittir.
Kütle Numarası = proton say. + nötron say. Atom Num.= proton say. nötr atomlarda: proton sayısı = elektron eşittir .
Örnek: Bir X atomunun nötron sayısı 18, elektron sayısı ise 17 olduğuna göre X’in proton sayısı atom numarası ve kütle numarası nedir?
Örnek: Bir A elementinin kütle numarası 28 ve proton sayısı nötron sayısından 2 eksik olduğuna göre A’nın atom numarası nedir?
İYON: (+) ve (-) yüklü atom yada atom gruplarına İYON denir.
(+) yüklü iyonlara KATYON ; (-) İyonlara da ANYON denir.
İyon yükünü bulurken proton sayısından elektron sayısı çıkarılır.
Örnek: X-3 , Y+2 , Z-1 iyonları 3’er elektron verirlerse iyon yükleri ne olur?
Çözüm:
X için İyon yükü = -3 demek iyonun elektron sayısı , proton sayısından 3 fazla demektir. 3 e verirse proton sayısı ile elektron sayısı birbirlerine eşit olur ve atom nötr olur.
Y için İyon yükü = +2 demek elektron sayısı , proton sayısından 2 az demektir 3 elektron daha verirse ; elektron sayısı 5 eksik olur. O halde yükü -5 olur.
Z için İyon yükü = -1 demek iyonun elektron sayısı , proton sayısından 1 fazladır. 3 elektron verirse. Elektron sayısı , proton sayısından 2 az olur. Yükü +2 olur.
X0 , Y-5 , Z+2
Örnek: X-1 ve X+3 iyonlarının toplam elektron sayısı 34’tür. X atomunun çekirdek yükü nedir?
Çözüm: X atomunun elektron sayısına t diyelim.
X-1 atomunun elektron sayısına t + 1 olur Toplam e. Sayısı = ( t + 1) + ( t – 3)
X+3 atomunun elektron sayısına t - 3 olur 34 = 2t – 2
X = t = 16 elektron
İZOTOP: Atom numaraları aynı kütle numaraları birbirinden farklı olan atomlar birbirinin izotopudur. Ör: C612 , C136 birbirinin izotopudur.
Hidrojenin 3 izotopu vardır.
Hidrojen : H11 Proton sayısı : 1 ; nötron sayısı : 0
Döteryum : H12 Proton sayısı : 1 ; nötron sayısı : 1
Trityum : H13 Proton sayısı : 1 ; nötron sayısı : 2
• İzotop atomların kimyasal özellikleri aynıdır , fakat fiziksel özellikleri farklıdır.
• İzotop iyonlar için elektron sayıları farkı ise kimyasal özelikleri de farklıdır.
ÖRNEK : Element Atom No Kütle No P+ e- n0
X 21 46 .... ..... .....
Y ..... 47 ..... .... 23
Z ..... ..... 21 .... 23
Yukarıdaki çizelgede birbirinin izotopu olan atom çiftleri aşağıdakilerden hangisidir?
A-) X-Z B-) Y-Z C-) X-Y D-) X-Y-Z
PERİYODİK CETVEL
Periyodik cetvel elementleri gösteren ve özellikleriyle ilgili bilgi veren bir tablodur. Bu tabloda elementler atom numaralarına göre sıralanmıştır. Yatay sıralara periyot ; düşey sıralara ise grup denir. Aynı gruptaki elementler birbirleriyle benzer özellik gösterirler. Periyodik cetvelin en sağındaki grupta yer alan elementlere soygaz (asalgaz) denir.
Periyodik cetveli 3 ana grupta inceleyebiliriz. Bunlar metal , ametal ve soygazdır.
Periyodik cetvelde bazı grupların özel adı vardır.
1. Grup elementler : Alkali metaller 7. Grup elementler : Halojenler
2. Grup elementler : Toprak alkali metaller 8. Grup elementler : Soygazlar
METALLER AMETALLER SOYGAZLAR
1-) e vermeye yatkındırlar 1-) e almaya yatkındırlar 1-) e alıp vermezler
2-) Tel ve levha haline alabilirler 2-)Dövülürlerse toz halini alırlar ---------------------
3-)Elektriği iletirler 3-)Elektriği iletmezler ---------------------
4-)Parlaktırlar 4-)Mattırlar ---------------------
5-)Genelde katı haldedirler 5-)katı,sıvı ve gaz haldedirler. 5-)Gaz haldedirler
6-)Aralarında bileşik yapmazlar . 6-)Kendi aralarında bileşik --------------------
Ancak alaşım yapabilirler. yapabilirler.
PERİYODİK CETVELİN ÖZELLİKLERİ
Periyodik cetvelde soldan sağa gidildikçe:
1. Atom numarası ve kütle numarası artar.
2. Atom çapı azalır.
3. Elektron ilgisi artar periyot
4. Elektron koparmak zorlaşır.
5. Metallik özellik azalır , ametallik artar.
6. Bazik özellik azalır, asidik özellik artar. grup
Per. cetvelde yukarıdan aşağıya inilince
1. Atom numarası ve kütle numarası artar.
2. Atom çapı artar.
3. Elektron ilgisi azalır
4. Elektron koparmak kolaylaşır.
5. Metallik özellik artar , ametallik azalır.
6. Bazik özellik artar, asidik özellik azalır.
Örnek: 3. Periyot 6A grubunda bulunan X elementi ile 4. Periyot 1A grubunda bulunan Y elementinin oluşturacağı bileşiğin bir molekülünde kaç elektron vardır?
Çözüm:
X : 2 , 8 , 6 Yükü = - 2 olur. Y : 2 , 8 , 8 , 1 Yükü = +1 olur.
Y+1X-2 çaprazlama yapılırsa Y2X bileşiği oluşur. 2.Y + 1.X = 2 .19 + 16 = 54 e
Bileşiklerin Adlandırılması:
Bileşik formülleri element sembollerinden yararlanılarak yazılır. Formül yazılırken önce pozitif değerli atom yazılır. Daha sonra negatif değerli atom veya kök yazılır. Bileşik oluşumundaki alınan ve verilen elektron sayıları eşitlenir.
Al3+2 Br2-3 H2+1O-2 Ca3+2N2-3
Ametal—Ametal Bileşiklerin Adlandırılması
I. Ametalin atom sayısı + I. Ametalin adı + II. Ametalin sayısı + II. Ametalin adı + Ek
Latince Sayılar:
1- Mono 2- Di 3- Tri 4- Tetra 5- Penta
6- Heksa 7- Hepta 8- Okta 9- Nona 10- Deka
O : Oksit ÖRNEK: N2O5 = di azot penta oksit
S : Sülfür CO2 = mono karbon di oksit
F,Cl,Br,I –ür eki CO = Karbon monoksit
N : Nitrür PCl3 = fosfor tri oksit
P2O5 = di fosfor penta oksit
Metal—Ametal Bileşiklerin Adlandırılması
Metal Adı + Ametal Adı veya Metal Adı + Metal Değerliği + Ametal Adı
Na+1Cl-1 Sodyum klorür Fe+2Cl2-1 Demir II klorür
Ca+2O-2 Kalsiyum oksit Fe+3Cl2-1 Demir III klorür
Metal – Kök Bileşiklerin Adlandırılması
Metal Adı + Kök Adı
SO4-2 Sülfat CO3-2 Karbonat NO3-1 Nitrat PO4-3 Fosfat
Na2CO3 Sodyum Karbonat NaHCO3 Soyum bikarbonat
CaSO4 Kalsiyum Sülfat Fe2+3(SO4)3-2 Demir III sülfat
ELEKTRON DAĞILIMI Atomun çekirdeği etrafında elektronların dizildiği yörünge adını verdiğimiz enerji katmanları vardır. Çekirdeğin etrafından başlayarak 1.2.3.4..... yörünge şeklinde sıralanırlar. Her yörüngede bulunacak elektron sayısı ise 2n2 ile hesaplanır.
n = yörünge sayısıdır.
1.yörünge = 2 2.yörünge = 8 3.yörünge = 18 4.yörünge = 32 Dış yörüngedeki elektronlar kolayca atomdan ayrılabilir. İlk yörüngedeki elektronlar kolayca ayrılamaz. Son yörüngede en fazla 8 bir önceki yörüngesinde ise en fazla 18 elektron bulunur. Atomlar son yörüngelerini ya 8 ya da 2 ye tamamlamak ister. Böylece soygaza benzemek ister. (okted-dukted kuralı) Hidrojen = 1 Neon = 2 8
Potasyum = 2 8 8 1 Helyum = 2 Sodyum = 2 8 1
Kalsiyum = 2 8 8 2 Lityum = 2 1 Magnezyum= 2 8 2 Berilyum = 2 2 Alüminyum= 2 8 3 Bor = 2 3 Silisyum = 2 8 4 Karbon = 2 4 Fosfor = 2 8 5 Azot = 2 5 Kükürt = 2 8 6 Oksijen = 2 6 Klor = 2 8 7 Flor = 2 7 Argon = 2 8 8
NOT: Son yörüngesinde 1 , 2 veya 3 elektron bulunan elementler metaldir.
Son yörüngesinde 4 , 5 ,6 veya 7 elektron bulunduran elementler ametaldir.
Son yörüngesinde 8 elektron bulunduran elementler soygazdır.
ATOMLAR ARASI BAĞLAR :
Atomları bir arada tutan kuvvetlere kimyasal bağ adı verilir. Tuğla arasına konan harç gibi. İyonik ve Kovalent bağ olmak üzere iki çeşittir.
İYONİK BAĞ : Metal ve ametal atomlarının bir araya gelmesiyle oluşur. Ametal elektron alarak (-) , metal ise elektron vererek (+) elektrikle yüklenir. Bu şekilde elektrikle yüklü atomlara İYON denir. Bu şekildeki elektron alışverişine ise İYONİK BAĞ veya Elektriksel Çekim Kuvveti denir.
ÖRNEK : NaCl , LiF , MgCl , CaCl2 , CaO vb.
KOVALENT BAĞ : İki ametal atomunun bir araya gelip karşılıklı olarak birbirlerinin elektronlarını ortak kullanmasıyla oluşan bağa Kovalent Bağ denir. Her iki ametalde elektron alarak (-) yüklenmek ister. Bu nedenle elektron çiftlerini ortak kullanırlar.
ÖRNEK : H2 , Cl2 , N2 , O2 , F2 , NH3 ,H2O
İYON NEDİR ? : Elektrikle yüklü atom veya atom gruplarına İYON denir.
ÖRNEK: Aşağıdaki bileşiklerin kimyasal bağlarının türünü söyleyiniz? [ Na : 11 ; CI : 17 ; C : 6 ; O : 8
Mg : 12 ; F : 9 ; H : 1 ]
A-) NaCI B-) CO2 C-) MgF2 D-) H2O
Cevap:
A-) Na : 2 . 8 . 1 ---- metal CI : 2 . 8 . 7 --- > ametal metal--ametal arasında iyonik bağ vardır.
B-) C : 2 . 4 ----- ametal O : 2 . 6 --- ametal ametal –ametal arasında kovalent bağ vardır.
C-) Mg: 2 . 8 . 2 --- metal F : 2 . 7 --- ametal metal –ametal arasında iyonik bağ vardır.
D-) H : 1 ----- ametal O : 2 . 6 --- ametal ametal –ametal arasında kovalent bağ vardır.
NOT : Hidrojenin son yörüngesinde bir elektron olmasına rağmen ametal özelliği gösterir.
SORULAR:
1- İyonik bağ nasıl gerçekleşir ?
2- Kovalent bağ nasıl gerçekleşir ?
3- Kimyasal bağ nedir ?
4- Elektronlar hangi yörüngede en zayıftır ?
5- Elektronlar hani durumda yörüngeden kopmaz ?
ÇÖZELTİLER
Çözelti: iki veya daha fazla saf maddenin birbiriyle homojen bir şekilde karıştırılmasıyla elde edilen karışımlara denir. Bir çözeltide çözücü ve çözünen diye iki bileşen vardır. Miktarca fazla olana çözücü az olana da çözünen denir.
Çözeltiler madde miktarına göre Derişik ve Seyreltik çözelti diye ikiye ayrılır.
1-Derişik Çözelti : Çözüneni fazla , çözeni az olan çözeltidir.
2-Seyreltik Çözelti : Çözüneni az , çözücüsü fazla olan çözeltilerdir.
Çözünürlüklerine göre de çözeltiler 3’e ayrılırlar.
1-Doymamış Çözeltiler
2-Doymuş Çözeltiler
3-Aşırı Doymuş Çözeltiler
DOYMUŞ ÇÖZELTİ : Belli sıcaklıkta daha fazla madde çözemeyen çözeltidir. DOYMAMIŞ ÇÖZELTİ : Belli sıcaklıkta daha fazla çözebilen çözeltidir. ( İYON ÇÖZELTİ) ELEKTROLİT ÇÖZELTİ : Yapılarında (+) ve (-) yüklü iyon bulunduran maddelerin çözeltileridir. Asit,baz ve tuzlar. Elektriği iletir.
(MOLEKÜL ÇÖZELTİ) ELEKTROLİT OLMAYAN ÇÖZELTİ : Yapılarında (+) veya (-) yüklü iyon bulundurmayan maddelerin çözeltileridir. Bunlar nötrdür. Şeker ve alkol gibi. Elektriği iletmez.
ÖRNEK : Şeker ve tuz suda çözünür. Tuz alkolde , alkol suda çözünmez.
ÇÖZÜNÜRLÜK: Belli şartlarda birim miktar çözücüde çözünecek olan maksimum çözünen miktarıdır. Katı ve sıvıların çözünürlüğü sıcaklık artışıyla artar. Gazların ise sıvılardaki çözünürlüğü sıcaklık artıkça azalır. Gazların sıvılardaki çözünürlüğü basınç artıkça artar.
ÇÖZÜNÜRLÜK ÇÖZÜNÜRLÜK
KATI VE SIVI GAZ
GAZ
SICAKLIK SICAKLIK
ÇÖZÜNME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER:
1-Sıcaklık 2-Karıştırma 3-Tanecik büyüklüğü
ÇÖZELTİLERİN ÖZELLİKLERİ:
1-Homojendirler
2-İyonik katıların suda çözünmesiyle oluşan çözeltiler elektriği iletirler. Molekül yapılı katıların suda çözünmesiyle oluşan çözeltiler elektriği iletmezler.
3-Çözeltilerin kaynama noktaları sıvının kaynama noktasından büyüktür. Donma noktası ise küçüktür. Kısaca Kaynama noktası yükselmesi; Donma noktası alçalması gerçekleşir. Aynı zaman da çözeltilerin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan fazladır.
ASİTLER VE BAZLAR
Suda çözündüklerinde H+1 iyonu veren maddelere asit ;
Suda çözündüklerinde OH-1iyonu veren maddelere baz denir.
Asitlerle bazların birleşmesiyle oluşan maddelere tuz denir.
ASİT + BAZ TUZ + SU
Bu olaya nötralleşme denir.
ASİTLERİN ÖZELLİĞİ:
1. Tatları ekşi olup, yakıcı olan maddelerdir.
2. Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
3. Mavi turnosol kağıdını kırmızıya çevirirler.
4. Bakır ,civa , gümüş , altın ve platin dışındaki metallere etki ederek H2 gazı çıkarırlar.
5. pH’ları 7’den küçüktür.Asit çözeltisine su eklendikçe pH büyür.
BAZLARIN ÖZELLİĞİ:
1. Tatları acı olup kaygandırlar.
2. Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
3. Kırmızı turnosol kağıdını maviye çevirirler. Fenoftalin ile pembeye dönerler.
4. Aleminyum , çinko , kalay , kurşun , krom gibi amfoter maddelerle tepkime verip H2 gazı ve tuz oluşturur.
Zn + 2KOH H2 + K2ZnO2
5. Asitlerle birleşerek tuz ve su oluştururlar.
6. pH’ları 7’den büyüktür. Baz çözeltisine su eklendikçe pH azalır.
TUZLARIN ÖZELLİKLERİ:
1. Suda çözündüklerinde iyonlara ayrışırlar.
2. Sulu çözeltileri elektriği iletir.
3. pH’leri 7’dir.
MOL KÜTLESİ Bir elementin veya bileşiği oluşturan elementlerin toplam kütlesine Mol Kütlesi denir.
Mol kütlesi ; atom-gram , formül-gram ve molekül-gram terimlerinin yerine kullanılır. Her elementin bir atom ağırlığı (kütle NO) vardır. Her elementin atom kütlesi kadar gram miktarında ise,EŞİT SAYIDA ATOM bulunur. Yani 12 gram C'da,56 gram Fe'de,32 gram S'de eşit sayıda atom bulunur. Bu sayı değeri ise 6,02.1023 tanedir. Bu sayıya AVAGADRO SAYISI denir.
ÖRNEKLER : Na -- 1 atom-gram = 1 mol ( 23 gram) = 6,02.1023 2Na -- 2 atom-gram =2 mol (2.23=46 gram) = 2 . Avagadro sayısı
H2SO4 --1 formül-gram = 1 molekül-gram = 1 mol = 98 gram = 6,02.1023 2 H2SO4--- 2 formül-gram =2 molekül-gram = 2 mol = 2.98= 196 gram =2 . Avagadro sayısı PROBLEM : 1 mol H2SO4 de kaç tane atom vardır ? ÇÖZÜM : H2SO4 = 2mol H + 1 mol S + 4 mol O atomu vardır.
H2SO4 = 2 + 1 + 4 = 7 mol atom vardır.
O halde H2SO4 = 7 . 6,02.1023 = 42,14.1023 tane atom vardır. PROBLEM : 1 mol NH3 molekülündeki atom sayısı kaçtır ?
ÇÖZÜM : NH3 = 1 mol N + 3 mol H = 4 mol atom vardır.
O halde NH3 = 4 . 6,02.1023 = 24,08.1023 tane atom vardır. PROBLEM : 1 mol H atomunda atom sayısı kaçtır ? ÇÖZÜM : H = 1 mol H = 1 mol atom vardır. O halde H = 6,02.1023 tane atom vardır.
PROBLEM : 1 Mol H2 molekülünde atom sayısı kaçtır ? ÇÖZÜM : H2 = 2 mol H = 2 mol atom vardır. O halde H2 = 2 * 6,02.1023 tane atom vardır.
PROBLEM : 1 mol H2SO4 de kaç tane H2SO4 molekülü vardır ? ÇÖZÜM : H2SO4 = 1 mol = Avagadro sayısı kadar H2SO4 molekülü vardır.
REAKSİYONDA MADDE DEĞİŞİMİ Reaksiyona giren elementler veya bileşikler reaksiyon sonucunda kendine benzemeyen ÜRÜN denilen yeni maddeler oluşturur. Reaksiyonlar denklemle gösterilir. Sol da giren madde,sağda çıkan maddeler yazılır. ÖRNEK : Demir + Kükürt +ısı ---- Demirsülfür Zn + 2HCI ------ ZnCI2 + H2 CuO + H2 ----- Cu + H2O EKZOTERMİK REAKSİYON ( ISI VEREN REAKSİYON ): Reaksiyonda dışarıya ısı enerjisi veriliyorsa Ekzotermik reaksiyondur. Kibritin,mumun,kömürün yanması gibi. ÖRNEK : Na2CO3 + H2SO4 ------- Na2SO4 + CO2 + H2O + Isı C + O2 ----- CO2 + Isı Mg + 1/2O2 ------ MgO + Isı K + 1/2CI2 ----- KCI + ısı(enerji) 2Fe + 3/2O2 ------ Fe2O3 + ısı H2 + 1/2O2 ---- H2O + ısı ENDOTERMİK REAKSİYON ( ISI ALAN REAKSİYON ) Reaksiyona ısı enerjisi veriliyorsa endotermik reaksiyondur. ÖRNEK : CaCO3 + ısı ----- CaO + CO2 KCIO3 + ısı ----- KCI + 3/2 O2 H2O + ısı ------ H2 + 1/2O2 NH4CI + ısı ----- NH3 + HCI REAKSİYONDA KÜTLENİN KORUNUMU Reaksiyonlarda giren ürün ile çıkan ürünün kütle miktarı daima birbirine eşittir. Giren madde 50 gram ise çıkan üründe daima 50 gramdır. Bu bilgiyi Fransız Lavosier bulmuştur.
NÜKLEER REAKSİYON Bir element atomunun başka bir element atomuna dönüştüğü olaylara Nükleer Reaksiyon,bu reaksiyonda çıkan enerjiye de Nükleer enerji denir. RADYOAKTİF MADDE : Işıma yaparak kendiliğinden parçalanan ve başka elementlere dönüşebilen maddelere Radyoaktif madde, bu olaya da Radyoaktivite denir. Örnek: Uranyum,radyum,toryum,polonyum,plütonyum vb. Radyoaktivitede Alfa,Beta,gamma gibi ışınlar yayılır. Gamma en girici,alfa en az giricidir.
Alfa insan derisinden içeri giremez. Gamma X veya Röntgen ışını olarak ta bilinir. ALFA : Havada bir kaç cm ilerler. Canlı dokular için tehlikelidir. Elektrik yüklüdür. Magnetik alanda saparlar. Alfa ışınları (+) yüklü helyum çekirdeğidir. Alfa ışıması yapan bir atomnu atom numarası 2 , kütle numarası 4 azalır.
236U -- 90Th + He BETA : Havada birkaç metre ilerler. Canlıya zarar verir. Bu tür maddelere dokunmak tehlikelidir. Elektrik yüklüdür. Magnetik alanda saparlar. Beta ışınları (-) yüklü elektronlardır. Beta ışıması yapan bir atomun atom numarası 1 artar kütle numarası değişmez.
225Ra -- 90Th + -1e
GAMMA : Havada kilometrelerce yol alır. Ancak kurşun gibi ağır metaller yolunu keser. Eloktromagnetik dalgalardan oluşmuştur. Magnetik alanda sapmazlar. Atomun atom ve kütle numarasını değiştirmez sadece fazla enerjini ışımasını sağlar. Radyoaktif maddelerle ilk çalışmaları Henri Bekerel,Merie Curie,Pierre Curie yapmışlardır. FİSYON ( ÇEKİRDEK BÖLÜNMESİ ) : Uranyum gibi atomlar parçalanırken iki çekirdeğe bölünür. Bu esnada ısı ve radyoaktif ışınlar oluşur. Bu olaya Fisyon denir. Atom bombası gibi. FÜZYON ( ÇEKİRDEK KAYNAŞMASI ) : Hafif iki atom çekirdeği yüksek sıcaklık ve basın altında tek bir çekirdek oluşturmasına Füzyon denir. Hidrojen bombası,Güneşte oluşan enerji gibi. RADYOAKTİF REAKSİYONLARDA AÇIĞA ÇIKAN ENERJİNİN KAYNAĞI : BU reaksiyonlarda bir miktar kütle kaybolur. Bu kütle enerjiye dönüşür. Einstein teorisine göre bu enerji şöyle hesaplanır :
E= m.c2
E = Joule cinsinden enerji m = Kg olarak kayıp kütle
c =Işık hızı ( 3.108 m/sn)
SAF MADDELER KARIŞIMLAR
ELEMENT BİLEŞİK HETEROJEN KARIŞIM HOMOJEN KAR.
Metal Ametal Soygaz Süspansiyon Emilsiyon Adi karışım
MADDE: Boşlukta yer kaplayan belli bir kütlesi ve eylemsizliği olan her şey madde denir. Kütle ve hacim maddelerde ortak olan iki özeliktir.
HACİM :Maddenin uzayda kapladığı alana denir. Hacim birimleri : m3 ,dm3, cm3 , mm3 , Lt
KÜTLE:Maddenin değişmeyen miktarıdır. Kütle birimleri : kg , gr
EYLEMSİZLİK:Hareket halindeki bir cismi durdurmak istediğimizde veya duran bir cismi hareket ettirmek istediğimizde cismin göstermiş olduğu tepkiye denir.
AYIRTEDİCİ ÖZELLİK:Maddelerin birbirinden ayrılmasını sağlayan özkütle , erime noktası , donma noktası , kaynama noktası , yanma gibi özellikler madde miktarıma bağlı değildir.
ÖZKÜTLE: (Yoğunluk):Bir maddenin birim hacminin kütlesine denir. Birimleri : gr/cm3
SAF MADDE :Fiziksel yollarla kendisinden başka maddelere ayrışmayan maddelerdir. Saf maddelerin belirli erime ve kaynama noktaları vardır. Doğada 2 çeşit saf madde vardır.
1-ELEMENT :Aynı tür atomların bir araya gelerek oluşturdukları fiziksel ve kimyasal yollarla başka maddelere ayrıştırılamayan saf maddelerdir. Demir (fe) , karbon (C )
2-BİLEŞİK:İki veya daha fazla türdeki atomların belli oranlarda birleşerek oluşturdukları değişik özellikteki saf maddelerdir. Su ( H2O )
KARIŞIMLAR
KARIŞIM: İki veya daha fazla saf maddenin değişik oranlarda karıştırılmasıyla oluşur. Kum ve su karışımı. Karışımlar istenilen oranda yapılabilir. Yani rastgele yapılabilir. Karışımlar homojen ve heterojen karışımlar olmak üzere iki sınıfta incelenir.
1-HOMOJEN KARIŞIMLAR: Özellikleri her yerde aynı olan karışımlardır. Örneğin ; çözeltiler , alaşımlar, gaz karışımları vb.
2-HETEROJEN KARIŞIM: Özellikleri her yerde aynı olmayan karışımlardır.
a-)SÜSPANSİYON :Bir katının , bir sıvı içerisinde çözünmeden çok küçük zerreler halinde dağılmasıyla oluşan sistemlerdir. (Katı + Sıvı karışımlar) Örnek olarak ; şeker-su karışımı.
b-)EMİLSİYON :Bir sıvının bir başka sıvı içinde çözünmeden çok küçük zerreler halinde dağılmasıyla oluşan heterojen karışımlara denir.(Sıvı + Sıvı karışımlar) örnek: su-zeytinyağı.
c-)ADİ KARIŞIM . İki veya daha fazla katı maddenin karıştırılmasıyla oluşan heterojen karışımlara denir. (Katı + Katı karışımı) Örnek olarak ; kum ve taş karışımı.
Karışımların özellikleri
1- Karışımları istediğimiz maddelerle yapabiliriz.
2- Karışımları istediğimiz oranlarda yapabiliriz.
3- Karışımı oluşturan maddeler özelliklerini kaybetmezler.
4- Homojen veya heterojen olabilir.
5- Belli bir formülleri yoktur.
6- Saf değildirler.
7- Karışımı oluşturan bileşenler her oranda karıştırılabilir.
ELEMENT
Tek cins atomdan oluşmuş saf maddelere element denir. Örnek olarak demir(Fe) , bakır(cu) , vb.
• Saf yapıdadırlar bu nedenle belirli erime ve kaynama noktaları vardır.
• Homojendirler.
• En küçük yapıtaşları atomlardır.
• Kimyasal ve fiziksel yolarla daha küçük parçalara bölünemezler.
• Reaksiyonlara girerek bileşikleri oluştururlar.
• Doğada bulunan elementler 3 grupta incelenir. Bunlar : metal , ametal ve soygazlardır.
BİLEŞİKLER
İki veya daha fazla elementin belirli oranlarda bir araya gelerek , kendi özelliklerini kaybedip oluşturdukları yeni saf maddelere bileşik denir. Örnek olarak iki hidrojen atomu(H) ve bir oksijen(O) atomu birleşerek H2O(su) bileşiğini oluştururlar.
• Bileşikler kendilerini oluşturan elementlerin özelliğini göstermezler.
• Saf maddelerdir. Belirli erime ve kaynama noktalarına sahiptirler.
• Bileşiklerin özelliğini gösteren en küçük yapıtaşına molekül denir.
• Bileşikler farklı cins atomlardan oluşur.
• Kendini oluşturan atomlara kimyasal yöntemlerle ayrıştırılabilir.
• Bileşiği oluşturan atomlar arasında sabit kütle oranları vardır.
• Bileşikler formüllerle gösterilir.
ÖRNEK: I. Saf madde olması
II. Kendinden başka maddelere ayrışmaması.
III. İki farklı maddenin birleşmesiyle oluşması.
IV. Elektriği iletmesi.
Yukardaki ifadelerden hangisi veya hangileri bir maddenin kesinlikle element olduğunu belirler.
CEVAP : I. Saf maddeler element ve bileşik olabilir.
II. Kendinden başka maddelere ayrışmayan maddeler elementlerdir.
III. İki farklı maddenin birleşmesiyle oluşan maddelere bileşik denir.
IV. elektriği ileten maddeler metal veya eloktrolit çözeltiler olabilir.
O halde doğru cevap sadece II. seçenektir.
MADDEKİ DEĞİŞMELER
Fiziksel Değişmeler Kimyasal Değişmeler
Fiziksel değişme:
Maddenin molekül yapısı bozulmadan oluşan değişmelerdir. Maddenin şekli değişir. Madde katı, sıvı veya gaz halinde bulunabilir. Isı etkisi ile bir halden başka bir hale dönüşebilir. Bunların hepsi fiziksel değişime örnektir. Fiziksel değişmenin temel özelliği, maddenin tekrar eski haline dönebilmesidir. Eritilen mumun sonra donarak eski haline gelmesi vb.
Kimyasal değişme:
Maddenin molekül yapısındaki değişikliklerdir. Bu değişmelerde madde yeni özellikte başka maddelere dönüşür. Moleküller oluşurken, atomların özellikleri değişir.
2Hidrojen + Oksijen = Su
Hidrojen ve oksijen yanıcı ve yakıcı maddelerdir fakat su ne yanıcı ne de yakıcıdır. Kağıdın yakılması, un helvası yapımı, mumun yanması, demirin paslanması, sütün yoğurda dönüşmesi, birer kimyasal değişmedir. Kimyasal değişme sonrası eski madde yok olur. Başka bir örnek yanan kağıt kimyasal değişmeye örnektir.
ÖRNEK: Aşağıdakilerden hangisi veya hangileri fiziksel olay değildir?
(1) Odunun yanması (2) Suyun buharlaşması
(3) Tuzun suda çözünmesi (4) Yazın elektrik tellerinin uzaması
CEVAP : (1) Odunun yanması ; yanma reaksiyonlar kimyasal bir olaydır.
(2) Suyun buharlaşması fiziksel bir olaydır . Çünkü madde hal değiştirmiştir yapısı değişmemiştir.
(3) Tuzun suda çözünmesi fiziksel bir olaydır. Maddenin yapısında bir değişme yok.
(4) Yazın elektrik tellerinin uzaması fiziksel bir olaydır. Telin yapısı değişmemiş sadece genleşme olayı olmuştur.
NOT: Yanma olayları , yeni bir bileşik oluşturma kimyasal olaylardır. Ancak genleşme , çözünme ve hal değişiklikleri fiziksel olaylardır.
ATOM VE MOLEKÜLLER
ATOM :Bir elementin tüm özelliklerini taşıyan en küçük yapıtaşına denir.
MOLEKÜL : Bir bileşiğin tüm özelliklerini taşıyan ve bölünemeyen en küçük parçasıdır.
ATOMUN YAPISI : Atomlar iki kısımdan oluşur.
Çekirdek ve çekirdek etrafında belli yörüngede
hareket eden elektronlardan oluşur. Çekirdekte proton
protonlar ve nötronlar bulunur.
PROTON : Atom çekirdeğinde yer alan +1 yüklü parçacıklardır Kütlesi 1 akb’dir
NÖTRON :Atom çekirdeğindeki yüksüz parçacıklardır. Kütlesi 1 akb’dir. Çekirdekteki proton ve nötron sayıları toplamı kütle numarasını verir.
ELEKTRON: ‘-’ yüklü parçacıklardır. Kütlesi yok denecek kadar azdır. Kütlesi 1/2000 akb’dir. Yüksüz atomlarda elektron sayısı proton sayısına eşittir.
YÜK : bir atomun aldığı ve verdiği elektron sayısıdır. Yük proton ve elektron sayıları farkına eşittir.
Kütle Numarası = proton say. + nötron say. Atom Num.= proton say. nötr atomlarda: proton sayısı = elektron eşittir .
Örnek: Bir X atomunun nötron sayısı 18, elektron sayısı ise 17 olduğuna göre X’in proton sayısı atom numarası ve kütle numarası nedir?
Örnek: Bir A elementinin kütle numarası 28 ve proton sayısı nötron sayısından 2 eksik olduğuna göre A’nın atom numarası nedir?
İYON: (+) ve (-) yüklü atom yada atom gruplarına İYON denir.
(+) yüklü iyonlara KATYON ; (-) İyonlara da ANYON denir.
İyon yükünü bulurken proton sayısından elektron sayısı çıkarılır.
Örnek: X-3 , Y+2 , Z-1 iyonları 3’er elektron verirlerse iyon yükleri ne olur?
Çözüm:
X için İyon yükü = -3 demek iyonun elektron sayısı , proton sayısından 3 fazla demektir. 3 e verirse proton sayısı ile elektron sayısı birbirlerine eşit olur ve atom nötr olur.
Y için İyon yükü = +2 demek elektron sayısı , proton sayısından 2 az demektir 3 elektron daha verirse ; elektron sayısı 5 eksik olur. O halde yükü -5 olur.
Z için İyon yükü = -1 demek iyonun elektron sayısı , proton sayısından 1 fazladır. 3 elektron verirse. Elektron sayısı , proton sayısından 2 az olur. Yükü +2 olur.
X0 , Y-5 , Z+2
Örnek: X-1 ve X+3 iyonlarının toplam elektron sayısı 34’tür. X atomunun çekirdek yükü nedir?
Çözüm: X atomunun elektron sayısına t diyelim.
X-1 atomunun elektron sayısına t + 1 olur Toplam e. Sayısı = ( t + 1) + ( t – 3)
X+3 atomunun elektron sayısına t - 3 olur 34 = 2t – 2
X = t = 16 elektron
İZOTOP: Atom numaraları aynı kütle numaraları birbirinden farklı olan atomlar birbirinin izotopudur. Ör: C612 , C136 birbirinin izotopudur.
Hidrojenin 3 izotopu vardır.
Hidrojen : H11 Proton sayısı : 1 ; nötron sayısı : 0
Döteryum : H12 Proton sayısı : 1 ; nötron sayısı : 1
Trityum : H13 Proton sayısı : 1 ; nötron sayısı : 2
• İzotop atomların kimyasal özellikleri aynıdır , fakat fiziksel özellikleri farklıdır.
• İzotop iyonlar için elektron sayıları farkı ise kimyasal özelikleri de farklıdır.
ÖRNEK : Element Atom No Kütle No P+ e- n0
X 21 46 .... ..... .....
Y ..... 47 ..... .... 23
Z ..... ..... 21 .... 23
Yukarıdaki çizelgede birbirinin izotopu olan atom çiftleri aşağıdakilerden hangisidir?
A-) X-Z B-) Y-Z C-) X-Y D-) X-Y-Z
PERİYODİK CETVEL
Periyodik cetvel elementleri gösteren ve özellikleriyle ilgili bilgi veren bir tablodur. Bu tabloda elementler atom numaralarına göre sıralanmıştır. Yatay sıralara periyot ; düşey sıralara ise grup denir. Aynı gruptaki elementler birbirleriyle benzer özellik gösterirler. Periyodik cetvelin en sağındaki grupta yer alan elementlere soygaz (asalgaz) denir.
Periyodik cetveli 3 ana grupta inceleyebiliriz. Bunlar metal , ametal ve soygazdır.
Periyodik cetvelde bazı grupların özel adı vardır.
1. Grup elementler : Alkali metaller 7. Grup elementler : Halojenler
2. Grup elementler : Toprak alkali metaller 8. Grup elementler : Soygazlar
METALLER AMETALLER SOYGAZLAR
1-) e vermeye yatkındırlar 1-) e almaya yatkındırlar 1-) e alıp vermezler
2-) Tel ve levha haline alabilirler 2-)Dövülürlerse toz halini alırlar ---------------------
3-)Elektriği iletirler 3-)Elektriği iletmezler ---------------------
4-)Parlaktırlar 4-)Mattırlar ---------------------
5-)Genelde katı haldedirler 5-)katı,sıvı ve gaz haldedirler. 5-)Gaz haldedirler
6-)Aralarında bileşik yapmazlar . 6-)Kendi aralarında bileşik --------------------
Ancak alaşım yapabilirler. yapabilirler.
PERİYODİK CETVELİN ÖZELLİKLERİ
Periyodik cetvelde soldan sağa gidildikçe:
1. Atom numarası ve kütle numarası artar.
2. Atom çapı azalır.
3. Elektron ilgisi artar periyot
4. Elektron koparmak zorlaşır.
5. Metallik özellik azalır , ametallik artar.
6. Bazik özellik azalır, asidik özellik artar. grup
Per. cetvelde yukarıdan aşağıya inilince
1. Atom numarası ve kütle numarası artar.
2. Atom çapı artar.
3. Elektron ilgisi azalır
4. Elektron koparmak kolaylaşır.
5. Metallik özellik artar , ametallik azalır.
6. Bazik özellik artar, asidik özellik azalır.
Örnek: 3. Periyot 6A grubunda bulunan X elementi ile 4. Periyot 1A grubunda bulunan Y elementinin oluşturacağı bileşiğin bir molekülünde kaç elektron vardır?
Çözüm:
X : 2 , 8 , 6 Yükü = - 2 olur. Y : 2 , 8 , 8 , 1 Yükü = +1 olur.
Y+1X-2 çaprazlama yapılırsa Y2X bileşiği oluşur. 2.Y + 1.X = 2 .19 + 16 = 54 e
Bileşiklerin Adlandırılması:
Bileşik formülleri element sembollerinden yararlanılarak yazılır. Formül yazılırken önce pozitif değerli atom yazılır. Daha sonra negatif değerli atom veya kök yazılır. Bileşik oluşumundaki alınan ve verilen elektron sayıları eşitlenir.
Al3+2 Br2-3 H2+1O-2 Ca3+2N2-3
Ametal—Ametal Bileşiklerin Adlandırılması
I. Ametalin atom sayısı + I. Ametalin adı + II. Ametalin sayısı + II. Ametalin adı + Ek
Latince Sayılar:
1- Mono 2- Di 3- Tri 4- Tetra 5- Penta
6- Heksa 7- Hepta 8- Okta 9- Nona 10- Deka
O : Oksit ÖRNEK: N2O5 = di azot penta oksit
S : Sülfür CO2 = mono karbon di oksit
F,Cl,Br,I –ür eki CO = Karbon monoksit
N : Nitrür PCl3 = fosfor tri oksit
P2O5 = di fosfor penta oksit
Metal—Ametal Bileşiklerin Adlandırılması
Metal Adı + Ametal Adı veya Metal Adı + Metal Değerliği + Ametal Adı
Na+1Cl-1 Sodyum klorür Fe+2Cl2-1 Demir II klorür
Ca+2O-2 Kalsiyum oksit Fe+3Cl2-1 Demir III klorür
Metal – Kök Bileşiklerin Adlandırılması
Metal Adı + Kök Adı
SO4-2 Sülfat CO3-2 Karbonat NO3-1 Nitrat PO4-3 Fosfat
Na2CO3 Sodyum Karbonat NaHCO3 Soyum bikarbonat
CaSO4 Kalsiyum Sülfat Fe2+3(SO4)3-2 Demir III sülfat
ELEKTRON DAĞILIMI Atomun çekirdeği etrafında elektronların dizildiği yörünge adını verdiğimiz enerji katmanları vardır. Çekirdeğin etrafından başlayarak 1.2.3.4..... yörünge şeklinde sıralanırlar. Her yörüngede bulunacak elektron sayısı ise 2n2 ile hesaplanır.
n = yörünge sayısıdır.
1.yörünge = 2 2.yörünge = 8 3.yörünge = 18 4.yörünge = 32 Dış yörüngedeki elektronlar kolayca atomdan ayrılabilir. İlk yörüngedeki elektronlar kolayca ayrılamaz. Son yörüngede en fazla 8 bir önceki yörüngesinde ise en fazla 18 elektron bulunur. Atomlar son yörüngelerini ya 8 ya da 2 ye tamamlamak ister. Böylece soygaza benzemek ister. (okted-dukted kuralı) Hidrojen = 1 Neon = 2 8
Potasyum = 2 8 8 1 Helyum = 2 Sodyum = 2 8 1
Kalsiyum = 2 8 8 2 Lityum = 2 1 Magnezyum= 2 8 2 Berilyum = 2 2 Alüminyum= 2 8 3 Bor = 2 3 Silisyum = 2 8 4 Karbon = 2 4 Fosfor = 2 8 5 Azot = 2 5 Kükürt = 2 8 6 Oksijen = 2 6 Klor = 2 8 7 Flor = 2 7 Argon = 2 8 8
NOT: Son yörüngesinde 1 , 2 veya 3 elektron bulunan elementler metaldir.
Son yörüngesinde 4 , 5 ,6 veya 7 elektron bulunduran elementler ametaldir.
Son yörüngesinde 8 elektron bulunduran elementler soygazdır.
ATOMLAR ARASI BAĞLAR :
Atomları bir arada tutan kuvvetlere kimyasal bağ adı verilir. Tuğla arasına konan harç gibi. İyonik ve Kovalent bağ olmak üzere iki çeşittir.
İYONİK BAĞ : Metal ve ametal atomlarının bir araya gelmesiyle oluşur. Ametal elektron alarak (-) , metal ise elektron vererek (+) elektrikle yüklenir. Bu şekilde elektrikle yüklü atomlara İYON denir. Bu şekildeki elektron alışverişine ise İYONİK BAĞ veya Elektriksel Çekim Kuvveti denir.
ÖRNEK : NaCl , LiF , MgCl , CaCl2 , CaO vb.
KOVALENT BAĞ : İki ametal atomunun bir araya gelip karşılıklı olarak birbirlerinin elektronlarını ortak kullanmasıyla oluşan bağa Kovalent Bağ denir. Her iki ametalde elektron alarak (-) yüklenmek ister. Bu nedenle elektron çiftlerini ortak kullanırlar.
ÖRNEK : H2 , Cl2 , N2 , O2 , F2 , NH3 ,H2O
İYON NEDİR ? : Elektrikle yüklü atom veya atom gruplarına İYON denir.
ÖRNEK: Aşağıdaki bileşiklerin kimyasal bağlarının türünü söyleyiniz? [ Na : 11 ; CI : 17 ; C : 6 ; O : 8
Mg : 12 ; F : 9 ; H : 1 ]
A-) NaCI B-) CO2 C-) MgF2 D-) H2O
Cevap:
A-) Na : 2 . 8 . 1 ---- metal CI : 2 . 8 . 7 --- > ametal metal--ametal arasında iyonik bağ vardır.
B-) C : 2 . 4 ----- ametal O : 2 . 6 --- ametal ametal –ametal arasında kovalent bağ vardır.
C-) Mg: 2 . 8 . 2 --- metal F : 2 . 7 --- ametal metal –ametal arasında iyonik bağ vardır.
D-) H : 1 ----- ametal O : 2 . 6 --- ametal ametal –ametal arasında kovalent bağ vardır.
NOT : Hidrojenin son yörüngesinde bir elektron olmasına rağmen ametal özelliği gösterir.
SORULAR:
1- İyonik bağ nasıl gerçekleşir ?
2- Kovalent bağ nasıl gerçekleşir ?
3- Kimyasal bağ nedir ?
4- Elektronlar hangi yörüngede en zayıftır ?
5- Elektronlar hani durumda yörüngeden kopmaz ?
ÇÖZELTİLER
Çözelti: iki veya daha fazla saf maddenin birbiriyle homojen bir şekilde karıştırılmasıyla elde edilen karışımlara denir. Bir çözeltide çözücü ve çözünen diye iki bileşen vardır. Miktarca fazla olana çözücü az olana da çözünen denir.
Çözeltiler madde miktarına göre Derişik ve Seyreltik çözelti diye ikiye ayrılır.
1-Derişik Çözelti : Çözüneni fazla , çözeni az olan çözeltidir.
2-Seyreltik Çözelti : Çözüneni az , çözücüsü fazla olan çözeltilerdir.
Çözünürlüklerine göre de çözeltiler 3’e ayrılırlar.
1-Doymamış Çözeltiler
2-Doymuş Çözeltiler
3-Aşırı Doymuş Çözeltiler
DOYMUŞ ÇÖZELTİ : Belli sıcaklıkta daha fazla madde çözemeyen çözeltidir. DOYMAMIŞ ÇÖZELTİ : Belli sıcaklıkta daha fazla çözebilen çözeltidir. ( İYON ÇÖZELTİ) ELEKTROLİT ÇÖZELTİ : Yapılarında (+) ve (-) yüklü iyon bulunduran maddelerin çözeltileridir. Asit,baz ve tuzlar. Elektriği iletir.
(MOLEKÜL ÇÖZELTİ) ELEKTROLİT OLMAYAN ÇÖZELTİ : Yapılarında (+) veya (-) yüklü iyon bulundurmayan maddelerin çözeltileridir. Bunlar nötrdür. Şeker ve alkol gibi. Elektriği iletmez.
ÖRNEK : Şeker ve tuz suda çözünür. Tuz alkolde , alkol suda çözünmez.
ÇÖZÜNÜRLÜK: Belli şartlarda birim miktar çözücüde çözünecek olan maksimum çözünen miktarıdır. Katı ve sıvıların çözünürlüğü sıcaklık artışıyla artar. Gazların ise sıvılardaki çözünürlüğü sıcaklık artıkça azalır. Gazların sıvılardaki çözünürlüğü basınç artıkça artar.
ÇÖZÜNÜRLÜK ÇÖZÜNÜRLÜK
KATI VE SIVI GAZ
GAZ
SICAKLIK SICAKLIK
ÇÖZÜNME HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER:
1-Sıcaklık 2-Karıştırma 3-Tanecik büyüklüğü
ÇÖZELTİLERİN ÖZELLİKLERİ:
1-Homojendirler
2-İyonik katıların suda çözünmesiyle oluşan çözeltiler elektriği iletirler. Molekül yapılı katıların suda çözünmesiyle oluşan çözeltiler elektriği iletmezler.
3-Çözeltilerin kaynama noktaları sıvının kaynama noktasından büyüktür. Donma noktası ise küçüktür. Kısaca Kaynama noktası yükselmesi; Donma noktası alçalması gerçekleşir. Aynı zaman da çözeltilerin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan fazladır.
ASİTLER VE BAZLAR
Suda çözündüklerinde H+1 iyonu veren maddelere asit ;
Suda çözündüklerinde OH-1iyonu veren maddelere baz denir.
Asitlerle bazların birleşmesiyle oluşan maddelere tuz denir.
ASİT + BAZ TUZ + SU
Bu olaya nötralleşme denir.
ASİTLERİN ÖZELLİĞİ:
1. Tatları ekşi olup, yakıcı olan maddelerdir.
2. Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
3. Mavi turnosol kağıdını kırmızıya çevirirler.
4. Bakır ,civa , gümüş , altın ve platin dışındaki metallere etki ederek H2 gazı çıkarırlar.
5. pH’ları 7’den küçüktür.Asit çözeltisine su eklendikçe pH büyür.
BAZLARIN ÖZELLİĞİ:
1. Tatları acı olup kaygandırlar.
2. Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
3. Kırmızı turnosol kağıdını maviye çevirirler. Fenoftalin ile pembeye dönerler.
4. Aleminyum , çinko , kalay , kurşun , krom gibi amfoter maddelerle tepkime verip H2 gazı ve tuz oluşturur.
Zn + 2KOH H2 + K2ZnO2
5. Asitlerle birleşerek tuz ve su oluştururlar.
6. pH’ları 7’den büyüktür. Baz çözeltisine su eklendikçe pH azalır.
TUZLARIN ÖZELLİKLERİ:
1. Suda çözündüklerinde iyonlara ayrışırlar.
2. Sulu çözeltileri elektriği iletir.
3. pH’leri 7’dir.
MOL KÜTLESİ Bir elementin veya bileşiği oluşturan elementlerin toplam kütlesine Mol Kütlesi denir.
Mol kütlesi ; atom-gram , formül-gram ve molekül-gram terimlerinin yerine kullanılır. Her elementin bir atom ağırlığı (kütle NO) vardır. Her elementin atom kütlesi kadar gram miktarında ise,EŞİT SAYIDA ATOM bulunur. Yani 12 gram C'da,56 gram Fe'de,32 gram S'de eşit sayıda atom bulunur. Bu sayı değeri ise 6,02.1023 tanedir. Bu sayıya AVAGADRO SAYISI denir.
ÖRNEKLER : Na -- 1 atom-gram = 1 mol ( 23 gram) = 6,02.1023 2Na -- 2 atom-gram =2 mol (2.23=46 gram) = 2 . Avagadro sayısı
H2SO4 --1 formül-gram = 1 molekül-gram = 1 mol = 98 gram = 6,02.1023 2 H2SO4--- 2 formül-gram =2 molekül-gram = 2 mol = 2.98= 196 gram =2 . Avagadro sayısı PROBLEM : 1 mol H2SO4 de kaç tane atom vardır ? ÇÖZÜM : H2SO4 = 2mol H + 1 mol S + 4 mol O atomu vardır.
H2SO4 = 2 + 1 + 4 = 7 mol atom vardır.
O halde H2SO4 = 7 . 6,02.1023 = 42,14.1023 tane atom vardır. PROBLEM : 1 mol NH3 molekülündeki atom sayısı kaçtır ?
ÇÖZÜM : NH3 = 1 mol N + 3 mol H = 4 mol atom vardır.
O halde NH3 = 4 . 6,02.1023 = 24,08.1023 tane atom vardır. PROBLEM : 1 mol H atomunda atom sayısı kaçtır ? ÇÖZÜM : H = 1 mol H = 1 mol atom vardır. O halde H = 6,02.1023 tane atom vardır.
PROBLEM : 1 Mol H2 molekülünde atom sayısı kaçtır ? ÇÖZÜM : H2 = 2 mol H = 2 mol atom vardır. O halde H2 = 2 * 6,02.1023 tane atom vardır.
PROBLEM : 1 mol H2SO4 de kaç tane H2SO4 molekülü vardır ? ÇÖZÜM : H2SO4 = 1 mol = Avagadro sayısı kadar H2SO4 molekülü vardır.
REAKSİYONDA MADDE DEĞİŞİMİ Reaksiyona giren elementler veya bileşikler reaksiyon sonucunda kendine benzemeyen ÜRÜN denilen yeni maddeler oluşturur. Reaksiyonlar denklemle gösterilir. Sol da giren madde,sağda çıkan maddeler yazılır. ÖRNEK : Demir + Kükürt +ısı ---- Demirsülfür Zn + 2HCI ------ ZnCI2 + H2 CuO + H2 ----- Cu + H2O EKZOTERMİK REAKSİYON ( ISI VEREN REAKSİYON ): Reaksiyonda dışarıya ısı enerjisi veriliyorsa Ekzotermik reaksiyondur. Kibritin,mumun,kömürün yanması gibi. ÖRNEK : Na2CO3 + H2SO4 ------- Na2SO4 + CO2 + H2O + Isı C + O2 ----- CO2 + Isı Mg + 1/2O2 ------ MgO + Isı K + 1/2CI2 ----- KCI + ısı(enerji) 2Fe + 3/2O2 ------ Fe2O3 + ısı H2 + 1/2O2 ---- H2O + ısı ENDOTERMİK REAKSİYON ( ISI ALAN REAKSİYON ) Reaksiyona ısı enerjisi veriliyorsa endotermik reaksiyondur. ÖRNEK : CaCO3 + ısı ----- CaO + CO2 KCIO3 + ısı ----- KCI + 3/2 O2 H2O + ısı ------ H2 + 1/2O2 NH4CI + ısı ----- NH3 + HCI REAKSİYONDA KÜTLENİN KORUNUMU Reaksiyonlarda giren ürün ile çıkan ürünün kütle miktarı daima birbirine eşittir. Giren madde 50 gram ise çıkan üründe daima 50 gramdır. Bu bilgiyi Fransız Lavosier bulmuştur.
NÜKLEER REAKSİYON Bir element atomunun başka bir element atomuna dönüştüğü olaylara Nükleer Reaksiyon,bu reaksiyonda çıkan enerjiye de Nükleer enerji denir. RADYOAKTİF MADDE : Işıma yaparak kendiliğinden parçalanan ve başka elementlere dönüşebilen maddelere Radyoaktif madde, bu olaya da Radyoaktivite denir. Örnek: Uranyum,radyum,toryum,polonyum,plütonyum vb. Radyoaktivitede Alfa,Beta,gamma gibi ışınlar yayılır. Gamma en girici,alfa en az giricidir.
Alfa insan derisinden içeri giremez. Gamma X veya Röntgen ışını olarak ta bilinir. ALFA : Havada bir kaç cm ilerler. Canlı dokular için tehlikelidir. Elektrik yüklüdür. Magnetik alanda saparlar. Alfa ışınları (+) yüklü helyum çekirdeğidir. Alfa ışıması yapan bir atomnu atom numarası 2 , kütle numarası 4 azalır.
236U -- 90Th + He BETA : Havada birkaç metre ilerler. Canlıya zarar verir. Bu tür maddelere dokunmak tehlikelidir. Elektrik yüklüdür. Magnetik alanda saparlar. Beta ışınları (-) yüklü elektronlardır. Beta ışıması yapan bir atomun atom numarası 1 artar kütle numarası değişmez.
225Ra -- 90Th + -1e
GAMMA : Havada kilometrelerce yol alır. Ancak kurşun gibi ağır metaller yolunu keser. Eloktromagnetik dalgalardan oluşmuştur. Magnetik alanda sapmazlar. Atomun atom ve kütle numarasını değiştirmez sadece fazla enerjini ışımasını sağlar. Radyoaktif maddelerle ilk çalışmaları Henri Bekerel,Merie Curie,Pierre Curie yapmışlardır. FİSYON ( ÇEKİRDEK BÖLÜNMESİ ) : Uranyum gibi atomlar parçalanırken iki çekirdeğe bölünür. Bu esnada ısı ve radyoaktif ışınlar oluşur. Bu olaya Fisyon denir. Atom bombası gibi. FÜZYON ( ÇEKİRDEK KAYNAŞMASI ) : Hafif iki atom çekirdeği yüksek sıcaklık ve basın altında tek bir çekirdek oluşturmasına Füzyon denir. Hidrojen bombası,Güneşte oluşan enerji gibi. RADYOAKTİF REAKSİYONLARDA AÇIĞA ÇIKAN ENERJİNİN KAYNAĞI : BU reaksiyonlarda bir miktar kütle kaybolur. Bu kütle enerjiye dönüşür. Einstein teorisine göre bu enerji şöyle hesaplanır :
E= m.c2
E = Joule cinsinden enerji m = Kg olarak kayıp kütle
c =Işık hızı ( 3.108 m/sn)
Kİmyasal Hesaplamalar ve Kimyasal Tepkimeler
Kimyasal hesaplama yapabilmek için;
1- Tepkime denklemi doğru olarak yazılarak eşitlenmelidir. Bir tepkime bize şu bilgileri verir.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
1 mol 3 mol 2 mol ( Mol sayısı korunmadı)
22,4 litre 3x22,4 litre 2x22,4 litre (N.Ş.A) (Korunmadı)
28 gram 6 gram 34 gram (Kütle korundu)
2 mol atom 6 mol atom 8 mol atom (Atom s. Korundu)
2 litre 3 litre 2 litre ( Sadece gazlar için)
6,02x1023 3x 6,02x1023 2x 6,02x1023
2- Başlangıçta bir maddenin miktarı verilirse o miktar önce mole çevrilir. Tepkime denkleminden faydalanılarak istenilen maddelerin mol sayıları hesaplanır.
3- Hesaplanan mol sayıları istenilen birimlere çevrilir.
Örnek : 3,2 gram CH4 gazı yeteri kadar O2 gazı ile yakılırsa,
A) Kaç mol O2 harcanır ? B) N.Ş.A da kaç litre hava harcanır. ? C) Kaç gram CO2 gazı oluşur ve N.Ş.A da kaç litredir ? D) Kaç tane H2O molekülü oluşur ? ( C=12 H=1 O=16 N=6x1023)
n= m/Ma ise n=3,2/16= 0,2 mol CH4
CH4 + 2O2 --->CO2 + 2H2O
0,2 0,4 0,2 0,4
A) 0,4 mol O2 harcanır. B) 0,4x5x22,4=44,8 litre hava harcanır. (Havanın 1/5 i O2 dir.)
C) 0,2x44=8,8 gram CO2 oluşur. D) 0,4x6x1023 = 2,4x1023 tane H2O oluşur.
Tepkime Çeşitleri :
1- Yanma Tepkimeleri: Yanma hava oksijeniyle (O2) tepkime demektir. 2 çeşit yanma vardır.
A) Yavaş Yanma: Bu tür yanmalarda bir alev yada parlaklık görülmez. Örneğin demirin paslanması, solunum..
B) Hızlı Yanma : Bu çeşit yanmalarda alev yada parlaklık gözükür ve olay kısa sürer. Örneğin mumun yanması, kağıdın yanması..
Bir element yanarsa oksiti, bir bileşik yanarsa bileşikteki elementlerin ayrı ayrı oksitleri oluşur.
Örnek : C + O2 ----->CO2 H2 + 1/2 O2 ------>H2O
CS2 + 3O2 CO2 + 2SO2 CO + 1/2O2 CO2
CO2 + O2 Yanmaz. Soygazlar ( He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rd) yanmazlar.
Asit- Baz Tepkimeleri : Asitlerle bazların tepkimelerinden tuz ve su oluşur.
Asit çözeltisi + Baz çözeltisi Tuz + su
HCl + NaOH------> NaCl + H2O
2H3PO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 6H2O
Aktif Metallerin Asit Çözeltileriyle Olan Tepkimeleri: Aktif metaller asit çözeltileriyle tepkimeye girerlerse tuz ve H2 gazı oluşur.
Na + HCl ------>NaCl + 1/2H2 Al + 3HNO3 ----->Al(NO3)3 + 3/2H2
Yarı Soy Metallerin Asitlerle Olan Tepkimeleri : Yarı soy metaller ( Cu, Hg, Ag) Soy metaller ise Au ve Pt dir.
Yarı soy metaller yapısında oksijen bulunan kuvvetli ve derişik asit çözeltileriyle tepkime verirler. Tepkime sonunda tuz, asidin yapısından gelen bir oksit ve su oluşur. Bu tür tepkimelerde H2 gazı oluşmaz.
Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 +2 NO2(g) +2 H2O
2Ag +2 H2SO4 Ag2SO4 + SO2 +2H2O
FORMÜL BULMA
Bir molekülü oluşturan atomların bağıl sayılarını veren formüle basit formül (kaba formül), molekülü oluşturan atomların gerçek sayılarını veren formüle de molekül formülü denir.
Molekül formülü basit formülün tam sayılı katlarıdır.
(Basit formül) n= molekül formülü
MADDE BASİT FORMÜL MOLEKÜL FORMÜLÜ
Amonyak NH3
Glikoz CH2O C6H12O6
Eten CH2 C2H4
basit formül bulunurken;
1- Verilen madde miktarları mole çevrilir.
2- Bulunan sayılar ilgili maddelerin sağ alt köşelerine yazılır.
3- sayılar tam sayı değilse ya içlerindeki en küçük sayıya bölünür yada uygun bir sayıyla genişletilerek sadeleştirilir.
Örnek -1
Bir organik bileşikte 2,4 gram C, 12,04.1022 tane azot (N) atomu, 0,2 mol O atomu ve 0,6 gram H atomu bulunmaktadır. Bileşiğin basit formülü nedir ?
Çözüm :
nC= 2,4/12 = 0,2 mol C nN= 12,04.1022/6,02.1023= 0,2 mol N nO=0,2 mol nH= 0,6/1= 0,6 mol H
C0,2H0,6N0,2O0,2 dir. Sayılar 0,2 ye bölünürse CH3NO olur.
Örnek-2
0,2 molünde 0,4 mol Pb ve 9,6 gram oksijen içeren bileşiğin basit formülü nedir ?( O=16)
Çözüm:
0,2 molünde 0,4 mol Pb varsa 1 molünde 2 mol Pb vardır. 0,2 molünde 9,6 gram O varsa 1 molünde 48 gram O bulunur.
NO= 48/16 = 3 mol O olur. Formül ise Pb2O3 olur.
Örnek-3
C ve H dan oluşan bir bileşiğin kütlece %25 i H dir. Buna göre bileşiğin basit formülü nedir ?(C=12 H=1)
Çözüm : 75 gram C nC= 75/12 = 6,25 mol nH= 25/1= 25 mol
C6,25H25 her ikisi de 6,25 e bölünürse CH4 bulunur.
Örnek-4
C,H ve O içeren organik bir bileşiğin 4,6 gramı oksijenle yakıldığında 8,8 gram CO2 ile 1,8.1023 tane H2O molekülü oluşmaktadır. Bileşiğin formülü nedir ? (C=12 H=1 O=16)
Çözüm :
X + O2 -------> CO2 + H2O
4,6 gram 0,2 mol 0,3 mol
bileşikteki karbon 0,2x12= 2,4 gram, bileşikteki hidrojen 0,3x2=0,6 gramdır. Oksijen ise 4,6 -(2,4+0,6) = 1,6 gramdır.
nC=0,2 nH=0,6 nO=0,1 mol C0,2H0,6O0,1 10 ile çarpılırsa C2H6O bulunur
Örnek-5
11,2 gram A ile 3,2 gram B den oluşan bileşiğin formülü AB dir. 22,4 gram A ve 9,6 gram B den oluşan bileşiğin formülü nedir ?
Çözüm :
11,2 gram bileşikte A ise 22,4 gram A2dir. 3,2 gram B yi gösteriyorsa 9,6 gram B B3 olmalıdır. Yani A2B3 dür.
Örnek-6
44 gram Mn ile N.Ş.A da 8,96 litre O2 gazı artansız tepkimeye giriyor. Oluşan bileşiğin formülü nedir ?
( Mn=55)
Çözüm :
nMn= 44/55 = 0,8 mol nO= 8,96/22,4 = 0,4 mol O2 O= 0,8 mol atom dur.
Mn0,8O0,8 her taraf 0,8 bölünürse MnO dur.
1- Tepkime denklemi doğru olarak yazılarak eşitlenmelidir. Bir tepkime bize şu bilgileri verir.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
1 mol 3 mol 2 mol ( Mol sayısı korunmadı)
22,4 litre 3x22,4 litre 2x22,4 litre (N.Ş.A) (Korunmadı)
28 gram 6 gram 34 gram (Kütle korundu)
2 mol atom 6 mol atom 8 mol atom (Atom s. Korundu)
2 litre 3 litre 2 litre ( Sadece gazlar için)
6,02x1023 3x 6,02x1023 2x 6,02x1023
2- Başlangıçta bir maddenin miktarı verilirse o miktar önce mole çevrilir. Tepkime denkleminden faydalanılarak istenilen maddelerin mol sayıları hesaplanır.
3- Hesaplanan mol sayıları istenilen birimlere çevrilir.
Örnek : 3,2 gram CH4 gazı yeteri kadar O2 gazı ile yakılırsa,
A) Kaç mol O2 harcanır ? B) N.Ş.A da kaç litre hava harcanır. ? C) Kaç gram CO2 gazı oluşur ve N.Ş.A da kaç litredir ? D) Kaç tane H2O molekülü oluşur ? ( C=12 H=1 O=16 N=6x1023)
n= m/Ma ise n=3,2/16= 0,2 mol CH4
CH4 + 2O2 --->CO2 + 2H2O
0,2 0,4 0,2 0,4
A) 0,4 mol O2 harcanır. B) 0,4x5x22,4=44,8 litre hava harcanır. (Havanın 1/5 i O2 dir.)
C) 0,2x44=8,8 gram CO2 oluşur. D) 0,4x6x1023 = 2,4x1023 tane H2O oluşur.
Tepkime Çeşitleri :
1- Yanma Tepkimeleri: Yanma hava oksijeniyle (O2) tepkime demektir. 2 çeşit yanma vardır.
A) Yavaş Yanma: Bu tür yanmalarda bir alev yada parlaklık görülmez. Örneğin demirin paslanması, solunum..
B) Hızlı Yanma : Bu çeşit yanmalarda alev yada parlaklık gözükür ve olay kısa sürer. Örneğin mumun yanması, kağıdın yanması..
Bir element yanarsa oksiti, bir bileşik yanarsa bileşikteki elementlerin ayrı ayrı oksitleri oluşur.
Örnek : C + O2 ----->CO2 H2 + 1/2 O2 ------>H2O
CS2 + 3O2 CO2 + 2SO2 CO + 1/2O2 CO2
CO2 + O2 Yanmaz. Soygazlar ( He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rd) yanmazlar.
Asit- Baz Tepkimeleri : Asitlerle bazların tepkimelerinden tuz ve su oluşur.
Asit çözeltisi + Baz çözeltisi Tuz + su
HCl + NaOH------> NaCl + H2O
2H3PO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 6H2O
Aktif Metallerin Asit Çözeltileriyle Olan Tepkimeleri: Aktif metaller asit çözeltileriyle tepkimeye girerlerse tuz ve H2 gazı oluşur.
Na + HCl ------>NaCl + 1/2H2 Al + 3HNO3 ----->Al(NO3)3 + 3/2H2
Yarı Soy Metallerin Asitlerle Olan Tepkimeleri : Yarı soy metaller ( Cu, Hg, Ag) Soy metaller ise Au ve Pt dir.
Yarı soy metaller yapısında oksijen bulunan kuvvetli ve derişik asit çözeltileriyle tepkime verirler. Tepkime sonunda tuz, asidin yapısından gelen bir oksit ve su oluşur. Bu tür tepkimelerde H2 gazı oluşmaz.
Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 +2 NO2(g) +2 H2O
2Ag +2 H2SO4 Ag2SO4 + SO2 +2H2O
FORMÜL BULMA
Bir molekülü oluşturan atomların bağıl sayılarını veren formüle basit formül (kaba formül), molekülü oluşturan atomların gerçek sayılarını veren formüle de molekül formülü denir.
Molekül formülü basit formülün tam sayılı katlarıdır.
(Basit formül) n= molekül formülü
MADDE BASİT FORMÜL MOLEKÜL FORMÜLÜ
Amonyak NH3
Glikoz CH2O C6H12O6
Eten CH2 C2H4
basit formül bulunurken;
1- Verilen madde miktarları mole çevrilir.
2- Bulunan sayılar ilgili maddelerin sağ alt köşelerine yazılır.
3- sayılar tam sayı değilse ya içlerindeki en küçük sayıya bölünür yada uygun bir sayıyla genişletilerek sadeleştirilir.
Örnek -1
Bir organik bileşikte 2,4 gram C, 12,04.1022 tane azot (N) atomu, 0,2 mol O atomu ve 0,6 gram H atomu bulunmaktadır. Bileşiğin basit formülü nedir ?
Çözüm :
nC= 2,4/12 = 0,2 mol C nN= 12,04.1022/6,02.1023= 0,2 mol N nO=0,2 mol nH= 0,6/1= 0,6 mol H
C0,2H0,6N0,2O0,2 dir. Sayılar 0,2 ye bölünürse CH3NO olur.
Örnek-2
0,2 molünde 0,4 mol Pb ve 9,6 gram oksijen içeren bileşiğin basit formülü nedir ?( O=16)
Çözüm:
0,2 molünde 0,4 mol Pb varsa 1 molünde 2 mol Pb vardır. 0,2 molünde 9,6 gram O varsa 1 molünde 48 gram O bulunur.
NO= 48/16 = 3 mol O olur. Formül ise Pb2O3 olur.
Örnek-3
C ve H dan oluşan bir bileşiğin kütlece %25 i H dir. Buna göre bileşiğin basit formülü nedir ?(C=12 H=1)
Çözüm : 75 gram C nC= 75/12 = 6,25 mol nH= 25/1= 25 mol
C6,25H25 her ikisi de 6,25 e bölünürse CH4 bulunur.
Örnek-4
C,H ve O içeren organik bir bileşiğin 4,6 gramı oksijenle yakıldığında 8,8 gram CO2 ile 1,8.1023 tane H2O molekülü oluşmaktadır. Bileşiğin formülü nedir ? (C=12 H=1 O=16)
Çözüm :
X + O2 -------> CO2 + H2O
4,6 gram 0,2 mol 0,3 mol
bileşikteki karbon 0,2x12= 2,4 gram, bileşikteki hidrojen 0,3x2=0,6 gramdır. Oksijen ise 4,6 -(2,4+0,6) = 1,6 gramdır.
nC=0,2 nH=0,6 nO=0,1 mol C0,2H0,6O0,1 10 ile çarpılırsa C2H6O bulunur
Örnek-5
11,2 gram A ile 3,2 gram B den oluşan bileşiğin formülü AB dir. 22,4 gram A ve 9,6 gram B den oluşan bileşiğin formülü nedir ?
Çözüm :
11,2 gram bileşikte A ise 22,4 gram A2dir. 3,2 gram B yi gösteriyorsa 9,6 gram B B3 olmalıdır. Yani A2B3 dür.
Örnek-6
44 gram Mn ile N.Ş.A da 8,96 litre O2 gazı artansız tepkimeye giriyor. Oluşan bileşiğin formülü nedir ?
( Mn=55)
Çözüm :
nMn= 44/55 = 0,8 mol nO= 8,96/22,4 = 0,4 mol O2 O= 0,8 mol atom dur.
Mn0,8O0,8 her taraf 0,8 bölünürse MnO dur.
Kaydol:
Kayıtlar (Atom)