Şengül Şirin
|
Madde ve özellikleri
KİMYA : Maddenin yapısını, özelliklerini, bir maddenin diğer maddelerden oluşumunu, maddelerin birbirine dönüşümünü inceleyen bilim dalıdır Kimyanın konusu maddedir
Madde : Kütlesi ve hacmi olan her şeydir Hava, toprak, su birer madde örneğidir
Cisim : Maddenin şekil verilmiş halidir Örneğin ; altın bir madde, altın yüzük bir cisimdir
MADDENİN ÖZELLİKLERİ
Maddenin özellikleri fiziksel ve kimyasal özellikler olmak üzere iki grupta incelenebilir
Fiziksel Özellikler : Bir maddenin başka bir maddeye dönüştürülmeden ölçülebilen veya gözlenebilen
özellikleridir Bu özelliklerin çoğu maddenin dış
görünüşü ile ilgilidir Maddenin fiziksel özelliklerinden bazıları şunlardır: hali (katı, sıvı, gaz), şekli, rengi, kokusu, sertliği, öz kütlesi, iletkenliği, erime ve kaynama sıcaklığı, çözünürlüğü, esnekliği,genleşmesi, ışık geçirgenliği vb
Maddenin fiziksel özelliklerinin değiştiği olaylara fiziksel olay ya da fiziksel değişme denir Örneğin; kağıdın yırtılması, buzun erimesi , bardağın kırılması, güneş batımında gökyüzünün renginin maviden kızıla dönüşmesi, tren raylarının yazın uzayıp kışın kısalması, ham petrolün bileşenlerine ayrılması(damıtılması) , şekerin suda çözünmesi , maddenin hal değiştirmesi birer fiziksel olaydır
Not: Fiziksel değişmelerde madde , fiziksel yöntemlerle tekrar eski haline getirilebilir
Kimyasal Özellikler :Bir maddeninbelirli koşullarda , yapısında bir değişme meydana getirme ya da getirememe yeteneğidir
Maddenin bileşimi; su, hava, asit,baz gibi diğer maddelere karşı davranışı ile ilgili özelliklerdir Bir maddenin yanıcılığı ya da yakıcılığı (oksijene karşı davranışı ) asit ya da bazlarla tepkimelere girme yatkınlığı , kararlılığı kimyasal özelliklere örnektir
Maddenin kimyasal özelliklerinde ve yapısında meydana gelen değişmelere kimyasal değişme ya da kimyasal olay denir Kimyasal değişme sonucu bir maddeden yeni bir madde oluşur Kağıdın yanması, sütün ekşimesi, demirin paslanması, gümüşün kararması, yaprağın çürümesi, bileşiklerin ayrıştırılması, elektroliz, etin kokuşması, mayalanma, metallerin asitlerle tepkimesi, elementlerden bileşik oluşumu kimyasal değişmeye birer örnektir
NOT : Kimyasal değişmeye uğrayan bazı maddeler tekrar eski hallerine ancak kimyasal yöntemlerle dönüştürülebilir
ortak (temel) özellikler
Bütün maddelerin sahip oldukları özelliklerdir
Ortak özellikler şunlardır:
1) Hacim
2) Kütle
3) Eylemsizlik
4) Tanecikli Yapı
5) Elektrikli Yapı
Hacim : Maddenin boşlukta kapladığı yerdir Hacmin uluslar arası birimler sistemi (SI)’deki birimi metreküp (m3)‘tür Günlük hayatta ve deneylerde litre (L = dm3) ve bunun binde biri (mL = cm3 ) daha yaygın olarak kullanılır
Kütle :Bir cismin hacmini dolduran madde miktarı ile ilgili bir büyüklüktür Kütle , maddenin bulunduğu coğrafi konum ve koşullardan etkilenmez Kütlenin SI birimi kilogram (kg)’ dır Ancak bunun binde biri olan gram (g) daha yaygın olarak kullanılır Kütle eşit kollu terazi ile ölçülür
Örnek
Aynı madde için d katı > d sıvı > d gaz olduğuna göre buzun suda yüzmesi nasıl açıklanır?
Çözüm: Genel olarak saf bir maddenin sıcaklığı artırıldığında hacmi artar, öz kütlesi azalır Ancak suda özel bir durum vardır - 10 0 C taki bir miktar buz ısıtılırsa, 0 0 C a gelinceye kadar hacmi yaklaşık % 8 oranında küçülür Bu küçülme tüm buz eriyip sıcaklığı +4 0 C a gelinceye kadar sürer Bunun tersi yapılırsa yani +4 0 C ta ki su soğutularak buz haline getirilirse hacmi büyür Dolayısıyla öz kütlesi küçülür Bunun nedeni su katı hale geçerken altı su molekülü bir araya gelir Bu arada ortada boşluk kalır Bu da katılaşan suyun hacminin artmasına neden olur
1 L suyun hacim, sıcaklık ve öz kütle değişimleri aşağıdaki grafikte görülmektedir + 4 C tan sonra da diğer maddeler gibi sıcaklıkla hacmi artar
Suyun genleşmesinde görülen bu düzensizliğin önemli sonuçları vardır
* Göl suları neden üstten donmaya başlar ?
* Buzluğa konan su donunca neden cam şişeyi patlatır?
Karışımların Öz kütleleri:
İki sıvı homojen karışabiliyorsa karışımın öz kütlesi, karışımın kütlesinin karışımın hacmine bölünmesiyle bulunur
Sıvılar eşit hacimde karıştırılmış ise : Karışımın öz kütlesi; sıvıların öz kütlelerinin aritmetik ortalamasıdır
İki sıvı eşit kütlelerde karıştırılmış ise :Karışımın öz kütlesi şu bağıntıyla hesaplanır
NOT: Bir karışımın öz kütlesi bileşenlerinin öz kütleleri arasında bir değere sahiptir Örneğin, su ile alkolden oluşan bir karışımın öz kütlesi alkolün öz kütlesinden ( 0,8 g / cm3 ) yüksek ,suyun öz kütlesinden
(1 g / cm3) düşüktür
Öz hacim : Arı bir maddenin birim kütlesinin hacmidir Öz hacim öz kütlenin tersidir Maddenin her üç hali içinde ayırt edicidir Bir maddenin sıcaklığı değiştirilerek öz kütlesi değiştirilirse öz kütle – öz hacim grafiği ters orantılı olur
Buhar basIncI:
Buharlaşma hem açık kaplarda hem de kapalı kaplarda olurAçık kaplarda buharlaşma sıvı tamamen bitinceye kadar devam ederken , kapalı kaplarda sıcaklıkta sabitse bir süre sonra yoğunlaşma da başlar, çünkü buhar haline geçen moleküller birbirleriyle çarpışırken enerji alışverişinde bulunurlar Enerjisi azalan molekül tekrar sıvı hale dönüşürBu olaya yoğunlaşma denir
Buharlaşan molekül sayısı ile yoğunlaşan molekül sayısı birbirine eşit olunca dinamik bir denge kurulurBu denge sırasında buhar moleküllerinin sayısı değişmediği için buharın yaptığı basınç da değişmez Bu basınca , sıvının o sıcaklıktaki denge buhar basıncı yada kısaca buhar basıncı denir
BUHAR BASINCI
1 Sıcaklık arttıkça artar
2 Moleküller arası çekim kuvveti arttıkça azalır
3 Sıvıda çözünmüş katı madde oranı arttıkça azalır
Dİkkat:Sıvıların buhar basınçları sıvının miktarına ve sıvının yüzey alanına ve buharın hacmine bağlı değildir
*Molekülleri arasındaki çekim kuvveti zayıf olan sıvının buharlaşması kolay olduğu için buhar basıncı yüksektirBuhar basınçları yüksek olan sıvılar uçucudur
* Aynı sıcaklıkta iken buhar basıncı yüksek olan (uçucu) sıvının kaynama sıcaklığı düşüktür
GAZ HALİ: Gazlar titreşim , dönme ve öteleme kinetik enerjisine sahiptirler Molekülleri arasındaki boşluklar çok fazla olduğu için sıkıştırılabilirlerbu yüzden bulundukları kabı doldururlar (Daha sonra gaz hali ayrıntılı olarak işlenecektir)
Aşağıda arı maddelerin hal değişimlerine ilişkin terimler gösterilmiştir
FAZ DİYAGRAMI
Saf bir maddenin belirli sıcaklık ve basınçtaki fiziksel durumunu belirlemek için maddenin faz diyagramından yararlanılır Her maddenin kendine has bir faz diyagramı vardır Maddeler yüksek basınç düşük sıcaklıkta katı halde, yüksek sıcaklık düşük basınçta gaz halinde bulunma eğilimindedir
Örneğin, suyun faz diyagramı aşağıdaki gibidir
O noktası suyun her üç fazının da aynı anda bulunabileceği sıcaklık ve basıncı gösterir
(Bu koşullar 4,58 mm Hg basınç ve 0,01 0 C sıcaklıktır) bu noktaya üçlü nokta denir
OA,OB ve OC çizgileri maddeyi üç bölmeye ayırır Bu üç bölmede maddenin hangi hallerde bulunduğu faz diyagramı üzerinde gösterilmiştir
OA çizgisi katı – sıvı ,
OB çizgisi sıvı – gaz ,
OC çizgisi ise katı – gaz
denge durumunu belirtir
Çizgiler maddenin çeşitli basınçlardaki hal değiştirme sıcaklıklarını gösterir
Not : Tüm maddelerin faz diyagramında , katı – sıvı çizgisinin sıcaklık ekseni ile yaptığı açı 90 0 ‘ ye yakındır Bu nedenle basıncın donma sıcaklığına etkisi çok azdır
Suyun faz diyagramında katı – sıvı çizgisi biraz sola yatması bize suyun donma sıcaklığının, basınç arttıkça düştüğünü gösterir
Saf Bir Maddenin Hal Değişim Grafiği
Isıtılan bir katının sıcaklığı erime sıcaklığına kadar yükselir, erime sıcaklığında sabit kalır Erime tamamlandıktan sonra sıvının sıcaklığı tekrar yükselir, kaynama sıcaklığında sabit kalır Kaynama tamamlandıktan sonra buharın sıcaklığı artar Bu olaya ilişkin grafik aşağıdaki gibidir
Grafiğin değişik bölgelerindeki enerji değişimi şöyledir
Kinetik enerji : Hareket enerjisidir Sıcaklık arttıkça artar
Potansiyel enerji : Maddenin durumu itibariyle sahip olduğu enerjidir İtme ve çekmenin olduğu her yerde potansiyel enerji vardır Tanecikler arasındaki uzaklık arttıkça potansiyel enerji azalır Bu durumda bir maddenin sıcaklığı yükselirken kinetik enerjisi artar Ancak taneciklerin arasındaki uzaklığın artması nedeni ile potansiyel enerjileri az da olsa azalır Hal değişimi sırasında ise, sıcaklık değişmediği için taneciklerin kinetik enerjileri değişmez Bu arada verilen ısı maddenin potansiyel enerjisini artırır
Sıcaklığın değiştiği I, III ve V bölgelerinde madde homojendir Sıcaklık zamanla arttığı için kinetik enerji artar Tanecikler arasındaki uzaklık artışı ihmal edildiği için potansiyel enerji değişmez
Sıcaklığın sabit kaldığı II ve IV bölgelerinde madde heterojen görünümlüdür Sıcaklık zamanla sabit kaldığı için kinetik enerji değişmez, potansiyel enerji artar
Sıcaklık değişikliğinin olduğu bölgelerdeki alınan ya da verilen ısı miktarını hesaplayabilmek için ;
Q = m cDt
bağıntısı kullanılır
Bağıntıdaki ;
Q = ısı ; birimi kalori (cal)
m = kütle ; birimi gram (g)
c = öz ısı ; birimi cal / g oC
Dt = sıcaklık değişimi ; birimi oC
Öz Isı (Isınma ısısı ya da spesifik ısı ) : Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 oC değiştirmek için gereken ısı miktarıdır Örneğin; suyun değişik halleri için öz ısı değerleri aşağıda gösterilmiştir
cbuz : 0,5 cal/goC
csu : 1 cal/goCsu : 1 cal/goC
cbuhar : 0,5 cal/goCbuhar : 0,5 cal/goC
Isı sığası (Isı kapasitesi) :Bir maddenin sıcaklığını
1 oC yükseltmek için gerekli ısıya ısı sığası ya da su cinsinden değeri denir Kütle ile öz ısının çarpımı (mc) ısı sığasıdır C ile gösterilir Birimi cal / oC tur
Sıcaklık değişiminin olmadığı bölgelerdeki hesaplamalar için;
Q = m L erime ya da Q = m L buharlaştırma
bağıntıları kullanılır
Bağıntıdaki ;
Q : ısı (cal)
m : kütle (g)
Le : Erime ısısı (cal / g)
Lb : Buharlaşma ısısı (cal / g)
Hal Değişim ısısı (L):
Bir maddenin 1 gramının tamamen hal değiştirebilmesi için alınması ya da verilmesi gereken ısı miktarına hal değişim ısısı denir Hal değişim ısıları erime ısısı (L e ), buharlaşma ısısı (L b ), donma ısısı (L d ) ve yoğunlaşma ısısı (L y )dır
Daima L b > L e
L y > L d dir
Genleşme Katsayısı
Maddelerin ısınma sonucu boyunda , yüzeyinde veya hacmindeki büyümeye genleşme denir
Katı bir maddenin sıcaklığı 1oC arttırıldığında;
*birim uzunluğunda meydana gelen artışa boyca uzama katsayısı ( a )
*birim yüzeyinde meydana gelen artışa yüzeyce genleşme katsayısı ( 2a )
*birim hacminde meydana gelen artışa hacimce genleşme katsayısı ( 3a )
denir
Bu katsayılar katılar için ayırt edici özelliktir
Sıvılar için yalnız hacimce genleşme katsayısı ayırt edicidir
Bütün gazların genleşme katsayıları aynı, olup ayırt edici özellik olarak kullanılamaz
Esneklik Katsayısı :Bir cismin kuvvet etkisi ile şeklini değiştirmesi, kuvvet kaldırılınca eski haline dönmesi özelliğine esneklik denir
Katılar için esneklik katsayısı ayırt edici özelliktir
İletkenlik Katsayısı :Elektriği ileten maddelerin, elektrik iletkenlikleri farklıdır Bu farklılık katılar için ayırt edici özellik olarak kullanılır ( 1 / 273 )
Çözünürlük
İki ya da daha çok maddenin oluşturdukları homojen karışıma çözelti denir Çözeltiler çözücü ve çözünenden oluşur Çözeltide miktarı çok olan maddeye çözücü, miktarı az olan maddeye çözünen denir Belli bir sıcaklık ve basınçta doymuş bir çözelti elde etmek için, 100 mL çözücüde çözünmesi gereken madde miktarına o maddenin çözünürlüğü denir Birimi g madde / 100 g çözücüdür Çözünürlük; çözücü ve çözünen cinsine, sıcaklığa ve gazlarda basınca bağlıdır Kimyasal yapısı birbirine benzeyen maddeler birbiri içinde çözünür Örneğin; yağ suda çözünmez, alkolde çözünür
Genel olarak katıların çözünürlüğü sıcaklıkla doğru, gazların çözünürlüğü sıcaklıkla ters orantılıdır Basınç, katıların ve sıvıların çözünürlüğünü etkilemez
Çözünürlük, maddenin her üç hali içinde ayırt edicidir
Not: Çözünürlüğün ayırt edici özellik olabilmesi için aynı sıcaklıkta ,aynı çözücüdeki çözünürlükler dikkate alınmalıdır
Çözeltiyi karıştırmak ve çözünen maddenin tanecik büyüklüğünü değiştirmek çözünürlüğü etkilemez Ancak çözünme hızını değiştirir Karıştırma ve tanecik boyutunu küçültme çözünme hızını arttırır
Ayırt edici özellik
Öz kütle
Öz hacim
Kaynama Sıcaklığı
Donma Sıcaklığı
Erime Sıcaklığı
Yoğunlaşma Sıcaklığı
Öz ısı
Genleşme katsayısı
Esneklik katsayısı
İletkenlik katsayısı
Çözünürlük
Maddelerin Genel Sınıflandırılması
Homojen Madde:Tüm özellikleri her yerinde aynı olan maddedir Arı maddeler, çözeltiler ve gaz karışımları homojendir Hepsi arı su olan kar, buz, yağmur, çiğ, kırağı homojen maddelerdir
Heterojen Madde: Değişik yerlerinde değişik özellikler gösteren maddelerdir Yer altından çıkarılan maden filizleri, kaya parçası, odun parçası, bitki yaprağı, sis, ayran, süt, beton, bulut, boya, tentürdiyot birer heterojen maddedir
·Arı maddeler daima homojendir
·Karışımlar ise homojen ya da heterojen olabilir
Saf (Arı) madde : Tek cins tanecik (atom, molekül ) içeren belirli ayırt edici özellikleri olan homojen maddelere denir Arı maddeler elementler ve bileşiklerdir
Element : Tek cins atom içeren ve kimyasal yöntemlerle daha basit bileşenlere ayrıştırılamayan maddelerdir Elementler sembollerle gösterilir Fe, Cu, Au gibi elementler tek atomlu; O2, H2, P4, S8 gibi elementler çok atomludur Elementler metal, ametal ve yarı metal olarak sınıflandırılır
__________________
Arkadaşlar, efendiler ve ey millet, iyi biliniz ki, Türkiye Cumhuriyeti şeyhler, dervişler, müritler, meczuplar memleketi olamaz En doğru, en hakiki tarikat, medeniyet tarikatıdır
|