Genel Kimya-1 Kimya Ders Notu (Maddenin Özellikleri) Mahmure Özgür MADDE ÖZELLIKLERI VE ÖLÇÜMÜ Kimya N~dir? '. ? " -W ..... bi/.ç)·~!e:r-!I)€, Kimya ma~.1 ~ yapi1anni~ ozellikl~nm, etkilen'nl., kullamlisl~. $e es~e~deki degismeler sirasinda meydana gelen enerji problemlenm inceleyen bir bilim dalidrr. " '. Madde·N edir? Boslukta yer tu~ kütlesi ve agirligi olan hersey maddedir. Bilesim : Bir madde örneginin bilesenlerini ve bunlann madde içindeki bagil oranlarini belirtir. Örnegin; RiO iki basit maddenin (hidrojen ve oksijen) sabit oranlardaki bilesimidir. Suyun bilesimi kütlece % ·11.19 hidrojen ve % 88.81 oksijendir .. " '-_i ,-,-. \\ iVladdeninÖzellikleri : . QjQ. \i\~Le(~ ma~de ?rnegini bas~ madde ?rneklerinden. ayiran nitelikler~ir: Maddenin özelliklei;:fiziksel özellikler ve kimyasal özellikler olmak: üzere iki grupta toplanabilir. j,\ -,.v : ~ C ,:/':i' C () ' . ../ . Fiziksel özellikler ve fiziksel degismelei:--; \.J Lo " L! ; Fiziksel özellikler~ madde/iiiir"kimyasal bilesimini. bozmadan, çesitli,,-, fiziksel. yöi;iemler~etayin edilen Özellikleridir. Btin!ar; yo~~,_~e~ ~~i_',· -; ; C, \ i (kati, si~ ~), ernn~ noktasi, kayna~ noktas~ .se~ re~ v~~_.~kildir. ~ i~ r, ~ -r ~ ­ Fiziksel degismede maddenin bazi fiziksel üzellikleri degisir, ancak bilesimi degismeden kalir. /= .• //---------- , . Örnegin; RiO donaraI ---> ," L NaCl çözeltisi, AgN03 çözeltisi ile beyaz bir çökelti CAgCl) verme özelligi gösterir. Demirin nasianmasi. ~., ., .. J;:f- ;::leh'1eri+)~4IriI2w ?::n'( kr-IID,·fomci0-j OLv? Li ; . r()l1; S Qf rY1aJded;r:-11­ '''-i \ \ l i~ •••. i " f i \ ! d. Ekstraksiyon (çözünen maddelere) ~ e. Süblimasyon (kati maddeyi sividan ayrrma) ( 6i.A ('C.,- ç-:;/';_~ ._ k-:- f Kondensasyon (gaz-gaz) -" CA __ (\. ~ /) ... ...., .-':~,' . -'0 ; -, • -'"'i. ~ j . :1;' ..... '---{ r' i :/"' ,,'-/ '"\ / ,;-,~_,~ i ...-J U,;..-uiL·(.J,.....;. { 0~7"r-I, 1 h i )i,....;;:? 601,-=-. _L_i -""""'I.AC::'--I''-~'::::- ! . { . 1-" e ~'-""'" c.l ; '! - ,J "_i, "- i • - '...- Bilesiklerin A)1f1stInimasi': i.J ! ~ - Fiziksel degismeler süresince,' bir kimyasal bilesigin yapisinda degisiklik olmaz. Kimyasal bilesigin aynsmasi, kimyasal bir degismeyi gerektirir. Ör: bakir sülfatin sudaki çözeltisinden Cu, S ve O'nin geri kaz:imlmasi. Bakrr - kükürt - oksijen bilesigin sudaki çözeltisi mavi renklidir. Bu çözeltiye Zn tanesi eklenirse, kimyasal bir tepkime olur. CUS04 kismen aynsarak krrmizi-kahverenkli kati bakir ÇÔkelegi elde edilir ve Zn çözeltideki bakinn 'yerini alir. çinko sülfatin sudaki renksiz çözeltisi elde' edilir. Baslangiçtaki bakir sülfatin yapisinda bulunan S ve O'ni geri kazanmak için ek kimyasal degismeler gereklidir ve bu daha zor bir istir. Maddenin Halleri : Madde evrende 3 ayri halde bulunabilir. a. kati hal . b. sivi hal c. gaz hal Kati madde : Bir katida atomlar ya da moleküller birbirine çok yakindir ve çok düzenli bir yapida bulunurlar. Sivi madde: Bir sividaki atomlar ya da moleküller bir katininkilere nazaran birbirinden çok daha uzaktirlar. Bu' atom ya da molekü1}(~rinhareketliligi slVlya en önemli ayirtedilebilme özelligi olan akis yetenegini verir. Bulunduklan kabin seklini alirlar. Gaz madde : Bir gazda ise atom ya da molekül1e~ arasindaki uzaklik genellikle bir slvininkinden çok daha büyüktür. Bir gaz daima bulundugu kabi doldurmak üzere genlesir. Kosullara bagli olarak bir madde yanlizca bir halde Jj'eruI@tlilir _ . ya'da iki veya üç halde de olab~lir. Örnegin; küçük bir havuzdaki buz, baliarda erimeye basladiginda su iki hilde bulunur (kati ve sivi). Havuz üzerindeki su buhariru da düsünecek ol1E"sak üç hal bulunur (Kati, sivi ve gaz) . .•...'i' ! r· W 'c. , .'.' ...,. \ . "\ ~ -' \---'\\0\' ~.~ 1..--_. \ , •• j ue;i k'i . f -" :1 m\.j61s'l)' .--' '-~-~ ' ' 'c" v' e -~', ,-i---- .0~;~r<\ \e?Ec~:~~~,\;i,{- J,1,· ~::_ -' if'J / Maddenin Sinif1andinlinasi : 't . fc;,.':U\~ t- Madde atom denen çok küçük birimlerden olusur. Tek bir atom çesidinden olusan maddelere element denir. Her elementin bir adi ve kendine özgü bir sembolü vardir. Maddenin tümü, kIrI!y~ el~mentlerin_~itli kombinasyonlanndan ol~1!!".Element ise yaimz bir tür atom iç~~ saf maddedir. Her element bir veya iki 'harften olusmus bir kimyasal sembol ile temsil edilir. Sembollerin çogu elementin adinin ilk harfi veya ilk iki hai"iidir . . 1 Hydrogen: S~ Carbon : C Ci C" -'(1,0', a .. ' ~ . - n~ii -c.- Helium :JIe. \ Nitrogen : N ' i"/) Silisyum: 31-/ Zink: Zn tp (ufo~{(n ILA Magnezyum: Mg Fenum : Fe, V Bu semboller ~ A1manc~ Ingilizce veya Yunanca isimlerden türetilmistir. ElemeJ1!!e~e!l kimy~a1 YÖIl~emlerledaha basit parçalara aynstinlamazlar. Q' ~elli oran& :lkiya da daha fazla farkli elementin kimyasat bir reaksiyon ile[birlesmesinden meydana gelen maddelere bilesik denir. Örnegin; Fe ve S tozlanin belli oran1ar$ karistinp, karisima isi wrilrrse, kansim isinir ve yeni bir madde (FeS) meydana gelir. Ör: NaCl (sofra tuzu) Bilesikler organik veya' inorganik olarak siniI1andinlirlar., Organik bilesikler; C ve genellikle de H elementini içeren moleküler bilesiklerdir. Dogal gaz dedigimiz CH4, propan gazlari, glikoz, s;ikkaroz gibisekerler organik bilesiklerdir. Inorganik bilesikler; diger tüm bilesikleri kapsar. Bunlann içinde su, caSo4, NH), Si, HCl vb. pek çok madde sayilabilir. Bunlara ek olarak bazi çok basit C bilesikleri, örnegin CO2, CaC03 (tebesir) gibi karbonatlar inorganilç -~~' bilesiklerdif. Bilesikler fiziksel yöntemlerle bi1(~senlerine aynlamaz ve bilesiib1er; . sabittir. Bilesigin özelligi bilesenlerden tamamen farklidir. ,~ Özet olarak: bir madde örnegi ya saf niadJiedir ya da bir karisirndir. Saf madde ise ya element, ya da bir'- biles~dir Kansim ise ya homojendir ya da -', heterojendir. ~La..dde\e\~ ct°oU ~ -f-€L 6~r eleiY1errt- tl Q.~!78 101\ ~itf:.~·:\cJ1Y, bo..5\" s4- bll~~\~6(0n k:.o,':-?I«ilc.nd;J-: (ç.}:./:-C '"" ~arisim : iki ya da. daha fazla m~ddenm kimya~~, degismeye ugramaks ilt2" birarada bulunmalari ile meydana gelir. #J --=) ,".1 (Cc \c.. i', '; \2Ye. - . Kansimlar:fi...7Ikselyöntemlerle bilesenlerine aynlabilirler. Homojen veya heterojen olmak üzere iki tJrlüdür. ')1+2 i'''-- . Homojen kansim1ara çö~!ile; denir. Bunlarin bilesimi ve özellikleri verilen bir örnegin her tarafinda aynidir. Gözle ve mikroskopla-ayirt edilemeyen karisimlardir. Ör: tuzlu su, sekerli su, hava ( hava bir gaz çözeltisidir, azotta çözünmüs çesitli gazlar seklindedir), bira" (alkol" su, bitki öz6tlkatkilarijii karismdir), deniz suyu (su içinde çöZÜ1lnlüs baslica' NaCl ve çok sayicli baska bilesik), bronz (bakrr+çinko), metal karisimlar (alasimi.n-),parfümIer, ilaçlar, ."g id erl!l77 ; /e(/i bel;' - orai) QriQ({JLcz biv-/q -- VYL e:Uie. b{- /ep i~Jif o( 02011,. f? Ayirma ve saflastinna yöntemleri : Kansimlann Ayrilmasi: , ~ Bir karisim uygun fiziksel dtgisikliklerle bilesenlerine ayrilabilir. Homojen ve heterojen kansimlari bilesenlerine ayirma islemlerine saflastirma " denir. Saflastirma yöntemleri iki !$fUpta toplanir: 1.Heterojen karisimhin ayinna yöntemleri 2., Homojen karisunlari ayirma yöntemleri 1. Heterojen.karisimlari ayirma yöntemleri :' a. Sedimantasyon, dekantasyon, SÜZIDe (kati - sivi) b. Santrifüjleme (kati - sivi veya yogunluklari farKlisiVi- sivi) c. Ayirma hunisi (yogunluklari farkli sivi- sivi) d. Yüzeye çikma veya dibe çökme (kati- kati) e. Manyetik ayirma (kati - kati) f. Eleme (kati- kati) 2. Homqjen karisimlari ayirma yöntqmleri : a. Distilasyon (sivilara) " b. Kristallendirme (katilara) (kati-si~i) c. Kromatografi (adsorplanan maddilere)-l:J- Maddenin Ölçülmesi: Birim Sistemleri: Birim ; bir büyüklügü ölçmek ve karsilastinnak amaciyla seçilen ayni cinsten büyüklüklere denir. Dört birim sistemi vardir ~ • MKS (metre - kilogram kuvvet - saniye) • CGS ( santimetre - gram - saniye) • MIS (metre - ton - saniye) • MKSA (SI) (metre - kilogram - saniye ~ amper) SI (Metrik) birimleri : Ölçümün bilimsel sistemi Systeme Internatianale d'Unites (Uluslararasi Birimler Sistemi) diye bilinir ve SI seklinde !GsaltiIir. Bu sIstem metre diye bilinen uzunluk birimini temel alan metrik sistemin modem seklidir. SI ondalik bir sistemdir. SIBirim Sistemine Göre Temel Birimler: Kisaltma Birim adi metre kilogram samye kelvin mol amper Miktar (Sembol) Uzunluk (1) Kütle (m) Zaman (t) Sicaklik (T) Madde miktaIi. (n) Elektrik akrmi (1) m , 1/ kg -/ K.9 s K mol A ~ ~. __ -_ - \.,\ 'r" J -- r'" • -:--- -" . I\J(~;! \ ~\;, VJ! i ['rtf:~,,,: SI ~.irim1:in i~ kullanilan ö~ekle~ : . ('1o,ci1 \ S {~ _ '. (Birimlenn lO'un kuvveden halindeki askat1an ve kat1an ön elde'rle ifade edilir ve önelein sembolü birim sembolünün soluna yazilir.) Katlar Önek Kisaltina 101 deka da 102 liekto li 103 kilo K 106 mega M 109 giga G 1012 tera T .,: Kesirler 10-1 d~si d 10-2 santi c l0~3 mili in 10-6 mikro ~ 10-9 nano n 10-12 piko PWam W-g.m (lkg = 103 g = 106 mg) Kütle: Bir cisimdeki madde miktarini belirtir. SI' da kütle standardi kilo önekini tasir. Bu 1 kg (kilogram)' dir. ~ ..... -. Agirlik: Bir cIsim üzerindeki yerçekimi kuvvetidir. Kütle ile dogru orantilidir. W: agirlik m: kütle g: yerçekimi ivme si Bir maddenin kütlesi sabittir. Agirligi degisebilir. Sicaklik : Kullanilan iki sicaklik eseli vardir. Fahfenheit sicaklik eseiinde buzun erime noktasi 32 OF, suyun kaynama noktasi 21~ OF ~larak alinir"'ve bunl~qrLEabr~nheit d~~l~:y~._bi1inen ~ 180 esit araliga bölünür. ---- -~ik eselinde b~e-nok1;l~ O~.c ve kaynama noktasi 100 oC dir ve bunlarin arasi Celcius dereceleri diye bilinen 100 esit araliga bölünür .. ------~.-. - - SI sicaklik e~~JLKelxiii=eselidir-ve düs~ül.ebii.~!lJ~.lL9jisjjJs:~.siça!<1ik.si!IT .@mr. B~_.~!-fk.JO~K2~lS.l?.~f'yi gösterir. Kelvin eselindeki derece araligi···· Kelvin, Celcius derecesi ile aynidir. T (K) = t (OC) + 273.15. feC)' = 5/9 [t (~F) -32] t (OF) = 9/5 [t eC} - 32] SI·Temel Birimlerinden TüretIlmis Birimler: Ölçülen birçok özellikler, temel büyüklüklerin belli bir kisminin bilesimiyle ifade .edilir. Böyle özelliklerin birimlerine türetilmis birimler denilir .. h ~ __ )'~Cl.(\L Miktar (Sembol) Birim Adi Türetilmis Birim (Kisaltina) Alan (A) metrekare m2 . Hacim (V) metreküp m3 Yogunluk (p) kilogram/metreküp kg/m3 Hiz (v) metrefsaniye mis Basinç (P) pascal (pa) kg/(ms2) Enerji (E) joute (l) (kg.m2)/s2 Frekans (y) hertz (Hz) 1/s Elektrik miktari (Q) coulomb (c) As Elektromotor kuvvet (E) volt (v) ~ kg.m2/As Kuvvet newton (N) kg.mls2Hiz : Belli bir uzakli~ bu uzakligi katetrnek için geçen zamana bölümüdür. Hiz birimi = uzunluk /zaman (m/s) (m.s-1) Hacim : Birimi (uzunluki, SI hacim birimi metreküp (m3)'dür. Daha çok kullanilan hacim birimi cm 3 ve L' dir. 1 ml = 1 cm3 Yogunluk: d = kütleem) lhacim(V) d = kg/m3 en çok kullanilan g/cm3 ve glm' dir. Kati: glcm3 :Sivi: glcm3 , glml Gaz : gldm3 , gIL Uzunluk: birimi metre (m)' dir. 1 mc- 102 cm 103 mm- 106 J.llI1(mikron) 1 J..LiLL = 10-6 in 1 nm- 10-9m- 10 AO , 1 AO= 10-10 m= 10-8 cm Basinç: 1 atm = 760 mmHg = 76 cmHg Eneiji : joule (J) = (kg.m2)/s2 1 J := 0.239 cal iC2J= 4.184 J 1 erg = 10-7 J 1 J = i 07 erg 1 eV = 1,06022.1 0-19 J \ \ \ , \2 5 3 = 5 9 2 9 ~~r:~S~s~.i::cl1\·~,eri: J Birim, bir büyüklügü ölçmek ve karsilastirmak amaciyla seçilen --= ayni cinsten büyüklüklere birim diyoruz. Dört tane birim sistemi var- dir: MKS (Metre-kilogramkuvvet-saniye), CGS (santimetre-gram-saniye), ~ ~ MTS (metre-ton-saniye) ve MKSA (SI) (metre~kilogram-saniye-amper) sis- -===-- ~-,......_ .. temleri. SI birimler sistemi tüm gelismis ülkeler tarafJ.ndan uluslar- -..=- arasi Tartilar ve Ölçüler Konferansinda, 1960 da kabul edilmistir.Ki- saca Systeme International (SI) olarak anilan birim sistemine gore temelbirimler ve miktarlar Tablo 1.2 de verilmistir. Tablo 1.2: SI Birim Sistemine Göre Temel Birimler Miktar (Sembol) Birim adi Kisaltma Uzunluk (9-) metre m Kütle (m) kilogram kg Zaman (t) saniye s Elektrik akimi (I) amper A Sicaklik (T) kelvin K M,vlcl0. mikt--SEKii 1.33 Siviyi katidan ayiran destilasyon teknigi. Çözelti isitilir, sivi kaynatilarak uzaklastirilir, uzaklasan sivi su ceketli bir boru içinde yogunlastirilir (Yogunlas­ tinci) ve toplanir. ~ r"momet" i. S, ç,k", ~ ..--., --..... -..'Jl· ..• ---~;'i-rl~ _ <---iL _'_._ Pi '~._~--- --.. _- _-- ---{rf-~.~ ' ~-"