Bölüm I: Kimya

BÖLÜM-1
•1.1 KİMYA BİLİMLERİ
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ
•1.3 MADDE VE ENERJİ
•1.4 LAVOISIER YASASI, DALTON ATOM KURAMI,SABİT ORANLAR YASASI, KATLI ORANLAR YASASI
•1.5 BİLİMSEL YÖNTEM
•1.1 KİMYA BİLİMLERİ
•Kimya, maddenin bileşimini, yapısını ve değişimini konu alan bir bilim dalıdır ve günümüzde diğer bilimlerle “kaynaşmış” olarak gelişmektedir.
•Kimyanın, insanlığın gelişmesine ne kadar büyük ölçüde katkıda bulunduğu her yerde görülebilir. Bugün yaşamımızda kullanılan maddelerin pek çoğu, bu yüzyılın başında henüz bilinmiyordu.
•Örneğin, plastiklerin yapımında kullanılan polimerleşme ürünleri, (bakalit, naylon, pleksiglas, polietilen, teflon vb.) önce kimya laboratuvarlarında hazırlanmıştır ve günümüzde, kimya endüstrisinin en çok kullanılan ürünlerindendir.
•1.1.KİMYA BİLİMLERİ(DEVAM-1)
•Petrol ve ürünleri, yine kimya mühendisliği bilim dalının önemli konularından biridir.
•Her şeyden önce, kimya laboratuvarlarında hazırlanan ilaçlar, insanları daha sağlıklı ve uzun ömürlü yaptığı gibi, bitkilerin ve hayvanların da daha güçlü ve verimli olmasını sağlar.
•Silikon plastiklerinin, insan vücudu için yedek parça yapılmasında kullanılması, günümüzde etkin araştırma alanlarından biridir.
• Bununla beraber, insan yapısı kimyasal maddelerin neden olduğu çevre kirlenmesi de yine çözümü için kimyacıların uğraştığı bir sorundur.
•1.1.KİMYA BİLİMLERİ(DEVAM-2)
• Önemli kimya bilim dallan, analitik kimya, anorganik kimya, biyokimya, fizikokimya ve organik kimya’ dır.
•Anorganik ve organik kimya, sırasıyla ametaller ve metaller ile bileşiklerinin ve organik bileşiklerin yapılarını ve tepkimelerini konu alır.
•Analitik kimya, kimyasal bileşiklerin bulunması, tanınması ve miktarının ölçülmesi ile uğraşır.
•Fizikokimya, fiziksel etkenlerin -sıcaklık, basınç, derişim, v.b.- madde ve tepkimeler üzerine etkisini inceler.
•Biyokimya, canlı organizmalarda kimyayı konu alır; organizmanın yapıtaşları olan proteinlerin ve nükleik asitlerin, organik moleküllerden oluşmuş biyopolimerler olduğunu belirtelim.
•1.1.KİMYA BİLİMLERİ(DEVAM-3)
•Kuramsal (teorik) kimya diğer kimya bilimlerinin aksine, deney yapmadan, kimyasal bileşiklerin özelliklerini ve tepkimelerin yürüyüşünü inceler.
•Kimya mühendisliği, laboratuvar ölçeğinde yürütülen işlemlerin endüstriyel üretime dönüştürülmesi, yani kimya­sal teknolojilerin kurulması için gerekli tasarımları ve işlemleri konu alan bir bilimdir.
•Biyoteknoloji, biyokimya, biyoloji, tıp ve eczacılık bilim dallarındaki ilerlemeleri birleştirerek biyolojik maddelerin ilaç üretimi ve gen tedavisi amacıyla dönüşümünü ve endüstriyel ölçekte üretilmesini konu alır; günümüzde genetik mühendisliği olarak büyük önem kazanmıştır.
•1.1.KİMYA BİLİMLERİ(DEVAM-4)
•Kimya, diğer bilimlerle ortak olarak yeni bilimlerin gelişmesine de yol açmıştır.
•Örneğin, metalurji, metallerin elde edilmesi ve işlenmesi ve petrol mühendisliği, petrolün ve petrol ürünlerinin elde edilmesi ile uğraşan bilim dallarıdır.
•Agrokimya (tarım kimyası) tarım bilimlerinde kimyasal uygulamaları konu alır.
•Gıda (besin) kimyası, besin maddelerinin kimyasal yapılarını ve organizmadaki işlevlerini inceler,
•çevre kimyası, kimyasal maddelerin yol açtığı çevre kirlenmesini ve önlenmesini konu alır;
•tekstil kimyası ise boyarmaddelerin elyaf boyamacılığında kullanılmasına geniş yer verir.
•1.1.KİMYA BİLİMLERİ(DEVAM-5)
•Günümüzde gıda mühendisliği, çevre mühendisliği ve tekstil mühendisliği ayrı bilim dalları olarak da gelişmiştir.
•Farmasötik kimya, ilaçların kimyasal yapılarını inceler.
• Tıbbi (medikal) kimya, kimyasal maddelerin hastalıkların tedavisinde kullanılmasını ve tedavi mekanizmasını konu alan yeni bir bilim dalıdır. Kemoterapi ise tıpta kimyasal maddeleri ilaç olarak kullanarak yapılan tedavi türüdür.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ
•Ölçme her denel bilimin temelidir. Bilim adamları bazı büyüklükleri doğrudan ölçerler, bir kısmını ise alınan ölçülere dayanarak hesaplarlar. Bir ölçme sonucu elde edilen rakamlara anlamlı rakamlar denir. Aksi belirtilmedikçe, her ölçmede en son rakamda belirsizlik olduğu kabul edilir; bu belirsizlik, çoğunlukla ölçmede kullanılan araçtaki ölçekten ileri gelir.
• 1,9 cm bulunmuşsa 9 rakamı bir tahmindir ve elde edilen sayının ikinci rakamında belirsizlik vardır, üçüncü rakam ise bilinmemektedir. Kullandığımız cetvelde 0,1 cm bölmelenmesi de yapılmışsa, uzunluk 1,95 cm olarak okunabilir, fakat bu durumda da üçüncü rakamda belirsizlik vardır, çünkü tahmin edilmiştir. İlk ölçmede iki anlamlı rakamlı bir sayı ve ikincisinde üç anlamlı rakamlı bir sayı bulunmuştur.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (DEVAM-1)
•Anlamlı rakamlar, yapılan ölçmelerin güvenilirliğini gösterdikleri için önemlidirler. Daha çok anlamlı rakam içeren bölme sonuçlarına daha çok güvenilir. Yasalar ve kuramlar verilere dayanılarak elde edilir ve bunlara duyulan güven, dayandıkları verilerin, yani yapılan ölçmelerin niteliğine ve kalitesine bağlı olacaktır.
•Ölçme yaparken üzerinde önemle durulması gerekli iki kavram, doğruluk ve duyarlıktır. Doğruluk, bir ölçmenin doğru değere ne kadar yakın olduğunu gösterir.
•Duyarlık, aynı büyüklüğün ölçülmesinde elde edilen iki değerin birbirine ne kadar yakın olduğunu gösterir.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (DEVAM-2)
•Genellikle, bir ölçüde ne kadar çok anlamlı rakam varsa, ölçü o kadar duyarlıdır.
•Yukarıdaki örnekte elde edilen 1,95 cm ölçüsü tekrarlanırsa, yeni ölçü bundan ancak 0,01 cm’ nin katları kadar farkedecektir; çünkü ölçü aracında 0,01 cm tahmin edilebilmektedir. Fakat, 1,9 cm ölçüsü, eğer tekrarlanırsa, yeni ölçü 0,1 cm’nin katları kadar farkedebilir. O halde, ölçme sonucu verilmiş 1,95 cm değeri, 1,9 cm değerinden daha büyük duyarlığa sahiptir. Genel olarak, duyarlığı fazla olan bir ölçme, daha doğru bir ölçmedir. Verilen örnekte, 1,95 cm değeri, daha duyarlı ve daha doğrudur.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (DEVAM-3)
•İki farklı tür ölçme vardır: (i) Doğruden ölçmeler ve (ii) dolaylı ölçmeler.
•Doğrudan ölçmeler, ölçü araçları yardımıyla, bir büyüklüğün bilinmeyen değerini, bilinen yahut standart aynı cinsten bir büyüklük ile karşılaştırmaktan ibarettir.
•Örneğin, bir cetvel ile bir uzunluğun ölçülmesinde olduğu gibi indirekt ölçmeler, direkt olarak ölçülen bir veya daha çok büyüklük yardımıyla yapılan hesaplamalara dayanır. Bunun için istenilen çokluğu, direkt olarak ölçülen çokluklara bağlayan kuramsal (teorik) veya ampirik formüller kullanılır.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (DEVAM-4)
•Ölçü alırken, herhangi bir ölçmeye giren hataların nasıl bulunacağını ve bu hataların nasıl yayıldığını da bilmek gerekir.
•Hata kaynakları çok çeşitlidir: Deney yapanın kendisi, seçilen yöntemin uygun ve/veya mükemmel olmaması, kullanılan formülün yanlış olması, ölçü araçlarının duyarlığının belli bir sınırı aşamaması, vb.
•Hata kuramının temel ilkeleri ve uygulamaları kitabın kapsamı dışında bırakılmıştır.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (DEVAM-5)
•Bu kitapta yapılan hesaplamalarda kullanılan yöntem, çevirme faktörleri (Ing. factor label) yöntemidir.
•Sayısal soru çözümünde bu yöntemin kullanılması ile, sonuçta bulunan büyüklük, birimi ile beraber elde edilir; çünkü, soru çözümünde sayılar, formüle birimleri ile beraber konur.
•Yöntem, bir kesirde pay ve paydada bulunan aynı birimlerin birbirini götürmesine dayanır, yani birimler de cebrik çokluklar gibi göz önüne alınır ve bu amaçla çevirme faktörleri oluşturulur.
•Örneğin, 10 milin (kara mili) kaç metre edeceğini bulmak için
•1 mil = 1609 m
•eşitliği ile bir çevirme faktörü elde edilir ve 10 mil bununla çarpılır.
•(10 mil) x (1609 m/1 mil) = 16090 m
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (DEVAM-6)
• Bu çevirmede yapılan işlem, 10 mili, mil yok olacak ve m kalacak tarzda seçilen bire eşit bir kesirle çarpmaktan ibarettir. Kesrin değeri bire eşit olduğu için sayısal değer değişmemektedir.
•fakat çevirme faktörü dediğimiz kesir o şekilde düzenlenmiştir ki, mil birimi kaybolmuş, ve istenen m birimi kalmıştır. Çevirme faktörü yanlış olursa sonuç hem sayısal değeri ve hem de birimi bakımından yanlış, olacaktır (Kontrol olanağı!):
•(10 mil) x (1 mil/1609 m) = (10/1609) mil2/m
•Çevirme faktörleri, birimler arasındaki eşitlikler yardımıyla kolayca düzenlenir. Bölüm 2’de kimyasal hesaplamalarda ve kitabın diğer bölümlerinde bütün sayısal soruların çözümünde çevirme faktörleri yöntemi kullanılmıştır.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (D-7)
•Bir büyüklüğü ölçmek için karşılaştırma amacıyla seçilen ayni cinsten büyüklüklere birim dendiğini biliyoruz.
•Bir büyüklüğün ölçülmesi demek, bu büyüklüğün seçilen birimi veya birimin belli bir kesrini kaç kere içerdiğinin aranması demektir.
•Bir ölçme işleminde bir birim büyüklük seçilir ve ölçülecek büyüklük bununla karşılaştırılır. Her büyüklük için bağımsız ve keyfi birimler seçilebilir, fakat böyle hareket edilince değişik büyüklükleri birbirine bağlayan formüller veya bağıntılar üzerinde hesap yapılırken birçok çevirme faktörünün göz önüne alınması gerekir.
• Sayısal hesaplamaları basitleştirmek ve kolaylaştırmak amacıyla temel birimler seçilir ve diğerleri bunlardan türetilir. Fakat, ölçü birimlerinin çokluğu ve aynı zamanda değişik olmaları, az sayıda temel birimlere dayanan birim sistemlerinin kurulmasına yol açmıştır.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (-8)
•Keyfi seçilen temel birimler ile, tanımları bu temel birimlerden çıkarılmış türetilmiş birimlerden oluşan sistemlere birim sistemleri denir.
•Genel olarak ondalık birim sistemleri ve İngiliz birim sistemleri olmak üzere iki türlü sistem vardır ve dört tane önemli birim sistemi vardır: M.K.S. (metre-kilogram kuvvet-saniye) sistemi, C.G.S. (santimetre-gram-saniye) sistemi, M.T.S. (metreton-saniye) sistemi ve M.K.S.A. (ve SI) sistemi.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (9)
•Bu kitapta, endüstrisi gelişmiş olan ülkeler başta olmak üzere, hemen hemen tüm diğer ülkeler tarafından kullanılması kabul edilmiş* olan SI Birim Sistemi kullanılmış ve yanı sıra diğer birimlere de yer verilmiştir.
•Bilimsel ve teknolojik alış-veriş yaptığımız ülkeler ile kolayca anlaşabilmek için ilköğretimden başlayarak SI Birimlerini öğrenmek ve kullanmak gerekir.
•Üniversitelerimizde SI sisteminin kul­lanılması için karar alınmıştır.** SI Birimler sistemi (Le Systeme International d’Unites), bilinen M.K.S.A. (metre-kilogram-saniye-amper) metrik sisteminin birimleri arasından seçilen temel ve türetilmiş birimlerden oluşturulmuştur ve diğer sistemlerin kullanımında getirdiği sorunları ve zorlukları ortadan kaldırmak ve her fiziksel büyüklük için tek bir birim tanımlamak amacıyla seçilmiştir.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (D-10)
•Çizelge 1.2.1 de SI sisteminin temel birimleri gösterilmiş, ve birimlerin ondalık katlarını elde etmek için kullanılan örnekler verilmiştir.
•Çizelge 1.2.1 SI Birimler Sisteminin Temel Birimleri
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (D-11)
•Bilimsel ve teknolojik çalışmalarda SI sisteminin kullanılması ile elde edilecek birliğin ve düzenliliğin yararı açıktır.
•1.2 ÖLÇME, HESAPLAMA, BİRİM SİSTEMLERİ (D-11)
•Bununla beraber, kimyacıların çok kullandığı bir birim olan kalorinin kullanılması, Tartılar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından istenmemektedir.
•SI sisteminde enerji birimi, joule’dür. Fakat, günümüze dek bütün termodinamik değerler kalori (veya kilokalori) cinsinden verildiğinden her iki birimi de kullanma alışkanlığı edinmek gerekir.
•Diğer taraftan, litre (1L= 1dm3), angstrom (1A°=10-10m = 100 pm) ve atmosfer, kimyacıların çok kullandıkları diğer birimler olup, SI birimleri ile bir süre beraber kullanılacakları belirtilmiştir.
•Keza, sıcaklık dereceleri de resmi Kelvin ölçeğinde K ile verildigi gibi Celsius ölçeğinde °C ile de (T/K = t/°C + 273,15) ölçülmektedir.
•SI Birimleri, bunlarla kullanılan ve kullanılacak olan birimlerle beraber, her bölümde yeri geldikçe belirtilecek ve kullanılacaktır.
1.3 MADDE VE ENERJİ
•Uzayda bir yer işgal eden ve kütlesi olan her şey madde olarak tanımlanır.
•Kütle, madde miktarının bir ölçüsüdür.
•Bir cismin kütlesi değişmez, fakat ağırlığı değişir.
•Ağırlık, cisme uygulanan yerçekimi kuvvetidir. Bir cismin ağırlığı, G ile kütlesi, m arasında
•G = mg
•bağıntısı vardır ve yerçekimi ivmesi olan g = 9,81 m s-2 dir.
•Ağırlık (veya kuvvet) için türetilmiş, SI birimi kg m s-2 = N(newton)dur. O halde 1 kg kütlenin ağırlığı 9,81 N dur.
•Yerçekimi ivmesi, dünya. üzerinde yükseklik ile azaldığından, coğrafi enlem ile arttığından ve arizi değişmeler gösterdiğinden bir cismin ağırlığı sabit değildir.
•.3 MADDE VE ENERJİ (D-1)
•Bu nedenle, bir cisimdeki madde miktarının ağırlık değil, kütle ile belirtilmesi daha uygundur.
•Bu kitapta atom ağırlığı değil, atom kütlesi, molekül ağırlığı değil molekül kütlesi sözcükleri kullanılmıştır.
•Bir cismin kütlesinin ölçülmesi, tartma ile yapılır ve cismin kütlesi standart kütleler ile karşılaştırılır.
•Terazi dengede ise cisme ve standart kütleye uygulanan yerçekimi kuvveti aynı olacağı için cismin kütlesinin standart kütleye eşit olduğu sonucuna varılır.
•Kütle yerine bazen ağırlık sözcüğünün kullanılmasıyla önemli bir hata yapılmadığı bilinmekle beraber, kullanmamaya dikkat edilmesi önerilir.
•Maddenin özellikleri, ekstensif ve intensif özellikler olarak iki grupta toplanabilir.
•Kapasite özellikleri, maddenin büyüklüğüne bağlıdır, kütle ve hacim gibi.
1.3 MADDE VE ENERJİ(D-2)
•Şiddet özellikleri, maddenin büyüklüğünden bağımsızdır, yoğunluk, erime noktası ve kaynama noktası gibi.
•Maddenin özellikleri, fiziksel ve kimyasal özellikler olarak da sınıflandırılabilir:
•Fiziksel özellikler, madde için, diğer bir maddeyi de göz önüne almadan belirtilebilir; kapasite ve şiddet özellikleri, fiziksel özelliklerdir.
•Kimyasal özellikler, maddenin diğer bir madde ile etkileşmesini göz önüne alarak belirtirler; örneğin, sodyum, suya karşı çok etkindir.
•Madde, katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç halde bulunur.
• Bu haller, yeryüzünde rastladığımız “olağan” hallerdir.
• Fakat uzayı da göz önüne alırsak, bu üç hal, pek sık rastlanan haller değildir; uzayda, hemen hemen bütün madde plazma halinde (maddenin dördüncü fazi) bulunur.
1.3 MADDE VE ENERJİ(D-3)
•Bir plazma, bir kısım atomların ve moleküllerin iyonlar halinde bulunduğu ve serbest elektronlar içeren bir karışımdır.
•İyonlaşma, birkaç bin veya birkaç milyar Kelvin sıcaklık ile sağlanır ve iyonlaşma sonucu, belirgin fiziksel ve kimyasal özellikler oluşur.
•Örneğin, plazmada elektriksel iletkenlik yüksek olduğu gibi, akışkan plazma bir elektrik akımı yaratır ve magnetik alandan etkilenir.
•Bu özellikler, çekirdek enerjisi (nükleer enerji) üretiminde önemlidir ve kontrollu çekirdek füzyonu ile elektrik enerjisi elde edilmesi plazma fizikçilerinin ve kimyacılarının en önemli amacıdır.
1.3 MADDE VE ENERJİ(D-4)
•Madde, tek bir fazdan ibaretse homojen madde ve birden fazla faz içeriyorsa heterojen madde olarak adlandırılır.
•Örneğin, bakır, tuz ve tuzun sulu çözeltisi homojendir; su-buz karışımı ve su-yağ karışımı, heterojen maddedir.
•Heterojen madde, bileşimi sabit olmadığından bir karışımdır.
•Heterojen karışımlar birden fazla faz içeren karışımlar olarak tanımlanır ve her faz kendine ait özellikleri taşır.
•Homojen karışımlar, tek fazdan ibarettir ve gaz, sıvı ve katı fazda olabilirler; örneğin, hava, tuzun sulu çözeltisi ve demir-nikel alaşımı,
•Saf madde, element veya bileşik halinde bulunabilir; element daha başka maddelere ayrılamayan, bileşik ise elementlerin belli ve sabit oranlarda birleşmesiyle oluşan saf maddelerdir.
•1.3 MADDE VE ENERJİ(D-5)
•Örneğin, hidrojen ve oksijen, elementler; su, % 11,2 hidrojen ve % 88,8 oksijen içeren bir bileşiktir.
•Saf maddelerin belirgin özelliği, belli koşullarda hallerini değiştirmeleridir.
•Hidrojen, 1 atmosfer basınç altında, -252,7°C’ de sıvı hale, -259,l°C’ de katı hale geçer.
•Oksijenin ise 1 atmosfer basınç altında sıvılaşma ve donma noktaları, sırasıyla, -182,9°C ve -218,4°C’ dir.
•Su, 1 atmosfer basınç altında 100,0°C’ de kaynar ve 0,0°C’ de donar.
•Bir bileşiğin elementlerinden veya diğer bileşiklerden çıkılarak hazırlanmasına sentez, bir bileşiğin yapısının aydınlatılmasına analiz denir.
•Madde türlerinin sınıflanması, Şekil 1.3.1’de -atomları oluşturan parçacıklar da gösterilerek özetlenmiştir.
•1.3 MADDE VE ENERJİ(D-6)
•1.3 MADDE VE ENERJİ(D-7)
•Enerji, iş yapma kapasitesi olarak tanımlanır.
•Çeşitli enerji türleri vardır:
•Mekanik enerji, ısı, iç enerji, elektrik enerjisi, kimyasal enerji, ışıma enerjisi, atom enerjisi, çekirdek enerjisi, vb.
• Bu enerji türleri, kitabın bölümlerinde yeri geldikçe açıklanacaktır.
•Burada, bu enerji türlerinin birbirine dönüştürülebileceğini belirtmekle yetiniyoruz.
•Yalıtılmış, bir sistemde toplam enerji sabittir, enerji yoktan yaratılmaz ve kaybolmaz, bir türden diğerine dönüşür; buna enerjinin korunumu yasası denir.
•A. Einstein, madde ve enerji arasındaki bağıntıyı E = mc2 formülü ile vermiştir;
•burada, m, maddenin kütlesini, E, enerjiyi ve c, ışık hızını göstermektedir.
•1.3 MADDE VE ENERJİ(D-8)
•Onun için kimyasal tepkimeler sırasında enerji değişmeleri, daima toplam madde miktarında değişmeye de yol açar; fakat bu değişme denel olarak ölçülemeyecek kadar küçüktür.
•Örneğin, 2 g hidrojen ve 16 g oksijen, 18 g su oluşturmak üzere tepkimeye girdikleri zaman enerji değişmesi, 10-9 g’ lık bir madde değişmesine karşılık gelir.
•1.4 LAVOISIER YASASI, DALTON ATOM KURAMI,
•SABİT ORANLAR YASASI, KATLI ORANLAR YASASI
•Kimyanın temel yasalarından birincisi, Lavoisier Yasası olarak bilinen kütlenin korunumu yasasıdır.
•Bir kimyasal tepkimede madde yoktan yaratılmaz ve kaybolmaz; yani bir kimyasal tepkimeye giren maddelerin kütleleri toplamı, tepkimede oluşan maddelerin kütleleri toplamına eşittir.
•1.4 LAVOISIER YASASI
•A. Lavoisier tarafından 1789’da yayınlanan “Traite Elementaire de Chimie” kitabında kimyada denel çalışmanın önemi vurgulanmıştır.
•Bunu izleyen yıllarda, diğer üç temel yasa ortaya konulmuştur:
•J.Richter (1791) ve J. Proust (1799) tarafından birbirlerinden bağımsız olarak verilen ve daha çok Proust Yasası diye bilinen sabit (değişmez) oranlar yasası,
•J. Dalton (1803) tarafından verilen Dalton atom kuramı ve
•yine Dalton yasası olarak bilinen katlı oranlar yasası.
•1.4. SABİT ORANLAR YASASI
•Sabit oranlar yasası: Bir bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında değişmez bir oran vardır.
•H2O için bu oran 1/8’dir, 9 g H2O ayrışırsa 1 g H2 ve 8 g O2 elde edilir.
•2 g H2, 8 g O2 ile tepkimeye sokulursa 9 g H2O oluşur ve 1 g H2 etkileşmeden geriye kalır.
•Tepkimede H2 ve O2 değişik miktarda da kullanılsa bileşimi değişmez.
•J. Dalton, modern kimyanın en önemli kurucularından biridir ve madde için atom kuramını önermiştir.
•Gerçi, atom kavramı, M.Ö. 400-500 yıllarında Yunan filozofları Leucippus ve Democritus tarafından ortaya atılmıştı, fakat denel gözlemlere dayanmıyordu.
•1.4.DALTON ATOM KURAMI
•Dalton kuramı, kütlenin korunumu ve sabit oranlar yasalarına ve diğer denel gözlemlere dayanılarak önerilmiştir.
•Dalton kuramının postulatları aşağıdaki gibi sıralanabilir:
•(i) Madde, görünmeyen ve atom denilen parçacıklardan oluşmuştur.
•(ii) Bir elementin bütün atomları aynı özellikleri taşır ve diğer bir elementin özelliklerinden farklıdır.
•(iii) Kimyasal tepkimeler, atomların düzenlenme türünün, birleşme şeklinin değişmesinden ibarettir.
•Şüphesiz, her kuramın başarısı, gözlemleri açıklamasına ve henüz bulunmamış yasaları tahmin edebilmesine dayanır.
•Dalton kuramı, her iki açıdan da başarılıdır.
•1.4.DALTON ATOM KURAMI (D-1)
•Birincisi, kütlenin korunumu yasasını açıklar.
•Bir kimyasal tepkime, atomların yeniden düzenlenmesin den ibaretse ve sistemden hiçbir atom kaybolmuyorsa, tepkime sırasında toplam kütle sabit kalacaktır.
•İkincisi, sabit oranlar yasasını açıklar.
•Bunu açıklayabilmek için A ve B elementlerinden oluşan bir bileşik düşünelim ve her molekülde iki atom A ve bir atom B bulunsun.
•Molekül, tek bir parçacık olarak göze alınabilecek olan ve birbirlerine bağlı atomlar grubudur.
•Göz önüne alınan bileşiğin bir molekülünde (A’ nın kütlesi/B’ nin kütlesi) oranı (2 x A atom kütlesi/B atom kütlesi)’ dir.
•Ne kadar çok sayıda molekül bir arada olursa olsun, daima 2 tane A atomuna karşılık bir tane B atomu bulunacağından, örnek maddenin miktarına bakmaksızın A/B kütle oranı (2 x A atom kütlesi/B atom kütlesi) olacaktır.
•1.4.DALTON ATOM KURAMI (D-2)
•A ve B atomları tepkimeye sokulursa daima 2 tane A atomu, 1 tane B atomu ile etkileşecektir.
•Örneğin, 100 tane A atomu ve 150 tane B atomu karıştırılırsa tepkime sonunda, geriye 100 tane B atomu kalır.
•Üçüncüsü, Dalton atom kuramı, katlı oranlar yasasını da ortaya çıkarmıştır:
•Aynı iki element çeşitli bileşikler oluşturuyorsa, bunlardan birinin sabit kütlesiyle birleşen diğer elementin artan kütleleri arasında tamsayılarla yazılabilen basit bir oran vardır.
•Örneğin, C, O2 ile CO ve CO2 bileşiklerini oluşturur. CO de 12 g C ile 16 g O2 ve CO2 de 12 g C ile 32 g O2 birleşmiştir.
•O halde, sabit 12 g C ile birleşen O2 miktarları arasında 32/16 = 2 oranı vardır.
•Bu sonuç, atom kuramına uygundur. Çünkü, CO de 1 atom C, 1 atom O ile ve CO2 de 1 atom C, 2 atom O ile birleştiğinden, CO2 de daima CO’dekinin iki katı kadar O atomu bulunacak ve sonuçta CO2 deki O kütlesi, CO’deki O kütlesinin iki katı olacaktır.
•Soru 1.4.1: Azot, oksijenle çeşitli oksitler oluşturur. Biri 2,62 g N2 ve 1,50 g O2 den, diğeri 0,655 g N2 ve 1,50 g O2 den oluşmuşsa bu denel sonuçların katlı oranlar yasasına uyduğunu gösteriniz.
•Çözüm: Tepkimelere giren O2 miktarı sabit olduğuna göre N2 miktarlarını oranlayalım:
•2,62 g N2/0,655 g N2 = 4
•Basit bir tamsayı elde edildiğine göre azot oksitleri katlı oranlar yasasına uymaktadır. (Oksitler, N2O ve N2O4 tur.)
•Soru 1.4.2: Kükürdün fluorla yaptığı bileşiklerden biri 0,447 g S, 1,06 g F2 ile ve diğeri 0,438 g S, 1,56 g F2 ile tepkimeye sokularak hazırlanmıştır.
Bu bileşiklerin katlı oranlar yasasına uyduğunu gösteriniz.
•Çözüm: Görüldüğü gibi tepkimelere giren S ve F2 miktarı sabit değildir.
•İkinci bileşikte, birincide olduğu gibi, 0,477 g S ile birleşen F2 miktarını bulalım ve sonra iki bileşikte de 0,447 g S ile birleşen F2 miktarlarını oranlayalım.
• (0,447 g S) x (1,56 g F2/0,438 g S) = 1,59 g F2 .
•1,59 g F2/l,06 g F2 = 3/2
•Kükürt fluorürleri katlı oranlar yasasına uymaktadır. (Bileşikler, SF4 ve SF6’dür.)
•1.4.DALTON ATOM KURAMI (D-3)
•Aşağıdaki deney, bir kimyasal maddenin bir seri tepkime sonunda bileşimini değiştirmeden ve kütlesi değişmeden geri kazanılabileceğini göstermek için düzenlenmiştir.
•Ögrencinin, gözle görülen değişikliklerle yürüyen tepkimeleri daha ilginç ve inandırıcı bulacağı düşünülerek bakır metalinin çözülmesi ve yeniden çöktürülmesi konu alınmıştır.
•Deney, istenirse, laboratuvarda tekrarlanabilir. Bir parça bakır teli bir beher içine konur, bakır ve beher tartılır.
•Behere bromlu su katılarak, bakırı çözmesi için bir gece bekletilir.
•Oluşan çözelti, bakır derişimine bağlı olarak mavi veya kahverengi olabilir. (Mavi renk [Cu(H2O)4]2+ iyonundan, kahverengi [CuBr4]2- iyonundan ileri gelir.)
1.4.DALTON ATOM KURAMI (D-4)
•Bromlu su, bakırın tümünü çözecek miktarda değilse, biraz, beyaz CuBr çökeleği de oluşur.
•Çözelti buharlaştırılırsa, koyu kahve­rengi olur ve geriye katı CuBr2 kalır.
•500°C’ ye kadar ısıtılırsa beyaz CuBr oluşur ve serbest Br2 gaz halinde çıkar (Ocakta çalışılmalıdır).
•CuBr, derişik nitrik asitte çözülür (Ocakta); Cu(NO3)2 çözeltide kalır, NO2 ve Br2 gaz halinde çıkarlar.
•Cu(NO3)2, ısıtılırsa CuO elde edilir ve H2 ile indirgenerek metalik Cu elde edilir.
•(CuO ısıtılmadan önce H2 geçirilerek beherdeki hava uzaklaştınlmalı, sonra ısıtarak H2 ile indirgeme işlemi yapılmalıdır.)
•Bütün işlemler aynı beherde yapılmaktadır.
•Deney sonunda, bakır ve beher tekrar tartılır ve ağırlıkta bir azalma ve artma görülmez.
•1.4.DALTON ATOM KURAMI (D-4)
1.5 BİLİMSEL YÖNTEM
•Bilimde ilerleme, bilimsel yöntem dediğimiz yöntemin uygulanmasıyla mümkündür.
•Gerçekte, pek çok önemli keşif-örneğin, H.Becquerel’ in radyoaktifliği bulması ve A.Fleming’ in penisilini bulması tesadüf sonucu olmakla beraber, bu kişilerin “bilimsel” düşünmelerinin ve bulduklarının yeni bir şey olduklarının farkına varmalarının sonucudur.
•Temel ve uygulamalı bilimler öğrencileri, bilimsel gözlem yapmayı ve bilimsel düşünmeyi öğrenmelidirler.
•Bilimsel yöntem birkaç basamakta uygulanabilir. Birinci basamakta, gözlem yapılarak veriler toplanır.
•Gözlemin nasıl yapılması gerektiği, en iyisi,laboratuvarda öğrenilir.
•Toplanan veriler, nitel olabilir, yani deney düzeneği kurularak deney sonuçları gözlenir veya nicel sonuçlar alınabilir.
•1.5 BİLİMSEL YÖNTEM(D-1)
•Bunun için çeşitli ölçmeler yapılarak sayısal sonuçlar toplanır.
•Daha sonra, toplanan verilerin değerlendirilmesi ve elde edilen bilginin -eğer mümkünse-bir yasa halinde verilmesi gerekir.
•Yasalar yardımıyla, gözlemlerin sonuçları, deney yapmadan kestirilebilir.
•Yasalar, en iyisi sayısal bir bağıntı (eşitlik, formül) ile ifade edilirler; bununla beraber, doğanın neden böyle davrandığını açıklayamazlar.
•Bilim adamları, bundan sonra gözlemlerinin nedenini açıklamaya çalışırlar.
•İşte, bilimsel yöntemde, ikinci basamak, gözlemleri açıklamak için hipotez (varsayım) önermektir ve doğruluğunun denenmesi gerekir.
•1.5 BİLİMSEL YÖNTEM(D-2)
•Yanlışlığı ispat edilemezse, bir hipotez, kuram (teori) haline dönüşür.
•Bir kuramın ileri sürülmesi, yeni deneylere yol açar ve yanlışlığı ispat edilirse bırakılır veya gözlemlerle uyuşması için değiştirilir ve yeniden denenir.
•O halde bilimin gelişmesi, deney yapılması, bunları açıklayan kuramların ortaya konulması ve denenmek için yeniden deney yapılması yolunda olmaktadır.
•Bu arada, bir kuramın doğruluğunun genellikle ispat edilemeyeceğini belirtelim; en iyisi, yanlışlığını gösteren bir denel sonuç olmayışıdır.
1.5 BİLİMSEL YÖNTEM(D-3)
•Bir bilim adamı kuramları ve denel gözlemleri karıştırmamalı ve doğru yasaları ve yanlış olmayan kuramları ortaya koyabilmek için herşeyden önce iyi bir gözlemci olmalıdır. Tarihte bilimin fazla gelişmediği dönemlerde kuramlar, denenmeden doğru olarak kabul edilmiştir.
•Öğrenci, kitapta çeşitli yasalar, hipotezler ve kuramlar hakkında bilgi edineceğinden burada örnekler verilmemiştir.

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın