YKS Kimya – 11.Sınıf Özeti

Milli Eğitim Bakanlığı  11. sınıf Kimya ders kitabından derlenen özet bilgilere bu yazımızda ulaşabilirsiniz. 

 

Dalton’ın atom teorisindeki görüşleri şunlardır:
● Madde, çok yoğun, bölünemez ve yok edilemez atomlardan
oluşmuştur.
● Bir elementin atomları şekil, kütle, büyüklük bakımından
birbirinin aynıdır.
● Bir elementin bütün kimyasal tepkimelere katılabilen en
küçük parçası atomdur. Atomlar parçalanamaz veya oluşturulamaz.
Tepkimelerde atomların sadece düzenlenişi
değişebilir. Bu nedenle tepkimelerde atomların sayıları,
cinsleri ve kütleleri korunur.
● Farklı element atomlarının birleşmesiyle moleküller oluşur.
Bir bileşiğe ait moleküller birbirinin aynıdır.

 

Katlı Oranlar Yasası’na göre iki element birden fazla bileşik oluşturmak üzere birleşirken bileşiklerdeki bir elementin belli
bir kütlesiyle birleşen ikinci elementin farklı kütleleri arasında küçük tam sayılarla ifade edilen bir oran olmalıdır.

 

Kütlenin Korunumu, Sabit Oranlar ve Katlı Oranlar Yasaları maddenin kimyasal değişimlerdeki davranışlarını tanımlarken, bu değişimlerde gerçekleşen tepkimelerde maddenin neden böyle davrandığını Dalton Atom Teorisi açıklar.

 

Thomson’ın “Üzümlü Kek Modeli” olarak da bilinen atom modelindeki  görüşleri şunlardır:
● Atom, pozitif + yüklerden oluşan bir küreciktir. Modelde kek kısmı pozitif yükleri ifade eder

● Atomda yük dengesini sağlayacak kadar negatif – yük, pozitif + yükler arasında homojen olarak dağılmaktadır. Modelde kek içerisindeki üzümler negatif yükleri ifade eder.

 

Elektronların varlığı belirlendikten sonra 1908 yılında Robert Andrews Millikan (Rabırt Endruv Milikan) yaptığı bir dizi yağ damlası deneyi sonucunda elektronun yükünü buldu . Millikan, Thomson’ın hesapladığı yük/kütle değerini kullanarak elektronun kütlesini de hesapladı.

 

Atomların nötr olması, yapısında elektronların ve elektronların yüküne eşit fakat zıt yüklü, pozitif bir taneciğin de var olmasını gerektirir. 1886’da Eugen Goldstein (Öjen Goldştayn) katot ışınlarının özelliklerini incelemiş ve pozitif yüklü ışınların varlığını göstermiştir. Bu pozitif yüklü ışınlara kanal ışınları denir.

 

Rutherford’un, oluşturduğu atom modelindeki görüşleri şunlardır:
● Bir atomda pozitif yük ve kütle, atomun merkezinde çekirdek
adı verilen küçük bir hacimde toplanmıştır.
● Pozitif yüklerin toplam kütlesi, atom kütlesinin yaklaşık yarısına
sahiptir.
● Atomda, negatif yüklü elektronlara eşit sayıda pozitif yüklü
tanecik bulunduğu için atom nötrdür.
● a parçacıklarının çoğu sapmaya uğramadığına göre atomun
büyük bir kısmı boşluktur. Elektronlar çekirdek etrafındaki
boşlukta hızla hareket eder.

 

Çekirdekli atom modelini ilk kez Ernest Rutherford ileri sürmüştür.

 

Rutherford, oluşturduğu modelde çekirdekte toplanan pozitif yüklere proton adını vermiştir. Rutherford’un modeli, Thomson Atom Modeli’ni geçersiz kılmış olsa da elektronların neden çekirdeğe düşmediği veya dışarı fırlayıp gitmediği sorusuna yanıt veremediği için yetersiz kalmıştır. Rutherford, 1920 yılında atom çekirdeğinde protonların yalnız olmadığını, çekirdekte yüksüz ve kütlesi protonun kütlesine eşit bir taneciğin de bulunduğunu ileri sürmüştür. Ancak bu tanecik 1932 yılında James Chadwick (Ceyms Çedvik) tarafından deneysel olarak belirlenmiş ve nötron olarak isimlendirilmiştir.

 

Her element atomunun çekirdeğinde taşıdığı pozitif elektrik yüküne (proton) o elementin atom numarası denir. Moseley’nin deneyleri sonucunda atom numaraları belirlenen element atomlarının kütle spektrometresi ile tek tek kütleleri ölçüldüğünde, çekirdekte protondan başka bir taneciğin bulunması gerektiği ortaya çıkmıştır. Bu tanecik Chadwick tarafından keşfedilen nötrondur.

 

Frekansları, çok düşük elektromanyetik dalga frekansları ile çok yüksek kozmik ışınların frekansları arasında
değişim gösterir. En yüksek frekanslı dalgalar, en büyük enerjiye sahiptir.,

 

Dalga boyu: Ardışık dalgalarda, eş noktalar arasındaki uzaklığa dalga boyu denir.  (lamda) ile gösterilir. Birimi metredir.
Dalga boyu, dalganın yayıldığı kaynağın frekansına ve yayıldığı ortama bağlıdır. Bir dalganın enerjisi, dalga boyu ile ters orantılıdır.

Genlik: Dalganın orta çizgisinden tepesine veya çukuruna olan dik mesafeye genlik denir. “A” ile gösterilir

 

Frekans: Belirli bir noktadan bir saniyede geçen dalga sayısına frekans denir.  (nü) ile sembolize edilir. Birimi hertz’dir (Hz).
Frekans, dalga boyu ile ters orantılı olarak değişir. Uzun dalga boyuna sahip dalgalar düşük frekanslı, kısa dalga boyuna sahip dalgalar yüksek frekanslıdır.

Dalga hızı: Dalgaların birim zamanda aldığı yola dalga hızı denir. “v” ile gösterilir.
v = lamda · nü

 

Işık hızı: Elektromanyetik dalgaların boşlukta, dalga boyuna bağlı olmaksızın hareket ettikleri hıza ışık hızı denir. “c” ile gösterilir.
c = 2,99 · 108 m/s’dir.
Elektromanyetik dalgaların hızı boşlukta ışık hızına eşittir. Bu
durumda;
c = lamda . nü

 

Işığın tanecik hâlinde yayıldığı fikrini ilk kez Sir Isaac Newton (Sör Ayzek Nivtın) savunmuştu. Daha sonra ışığın dalgalar
hâlinde yayıldığını savunan Huygens (Huygens), yansıma ve kırılma olaylarının dalga modeliyle de açıklanabileceğini gösterdi. 19. yüzyılda Maxwell (Meksvel) ışığı, elektrik ve manyetik alan titreşimlerinden oluşan bir elektromanyetik dalga olarak tanımlayarak düşüncelerini formüllerle ispatladı. Girişim ve kırınım olayları ışığın dalga modeli ile açıklanır.

 

Işığın dalga boyu çok küçük olduğundan ışıkta girişim olayı kolayca gözlemlenemez.

 

Işıkta girişim deneyi ilk kez Thomas Young (Tamıs Yang) tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu deney, ışığın dalga özelliğinde
olduğunu kanıtlayan ilk deneydir. Young, uyguladığı deneyde ışığın su dalgalarında olduğu gibi girişime uğradığını ve bu nedenle ışığın dalga karakterinde olduğunu kanıtlamış ve ışığın dalga boyunu ölçmüştür.

 

Işığın dalga modelinin kabul görmesinden sonra kırınım olayı da açıklanmıştır. Kırınım, girişim olayının bir benzeridir. Işığın kırınımı ilk defa Francesca Grimaldi (Françeska Grimaldi) tarafından yorumlanmıştır. Grimaldi, bir ışık kaynağı önüne yerleştirdiği bir cismin gölgesini incelediğinde gölge sınırlarının net olmadığını gözlemlemiştir. Bu durumu ışığın cismin kenarları çevresinde bükülmesi yani kırınıma uğraması şeklinde açıklamıştır.

 

Işığın dalga özelliğinde olduğunu kanıtlayan çift yarık (Young) deneyinde, eş fazlı bir ışık kaynağı iki paralel yarık açılmış ince bir levhayı aydınlatır. Yarıktan geçen ışık, levhanın arkasındaki bir ekranda gözlemlenir. Işığın dalga özelliğinde olması, ışık dalgalarının iki yarıktan da geçerek girişim yapmasını ve ekranda aydınlık ile karanlık bantlar oluşturmasını sağlar. Bu durum, ışık sadece tanecikli yapıda olsa gözlemlenemez.

 

Işığın tanecikli yapıda olduğu ilk kez Newton tarafından ileri sürülmüştür. Işık bir enerji türüdür. Newton’dan sonra ışık enerjisinin paketler hâlinde, kütlesiz tanecikler tarafından taşındığını düşünen Planck (Plank) bunu formüllerle de tanımlamıştır. Daha sonra Einstein (Aynştayn), Planck’ın oluşturduğu modeli geliştirerek ışık enerjisini paketler hâlinde taşıyan bu tanecikleri foton olarak adlandırmıştır

 

Işığın metal yüzeyine çarparak metalden elektron koparması olayına fotoelektrik olay denir. Fotoelektrik olay gözlemleri
sırasında yayınlanan elektronların hızının yani kinetik enerjilerinin ışığın frekansına bağlı olduğu belirlenmiştir. Dalga modeline göre kinetik enerji, ışımanın şiddetine bağlıdır

 

Yüksek enerjili ışık fotonlarının atomda serbest hâlde elektronlara çarparak saçılmasına
Compton Olayı denir. Compton Olayı ışığın tanecik karakterinde olduğunu açıklayan önemli olaylardan biridir.

 

Compton Olayı, yüksek enerjili X ışınlarının fotonu ile karbon atomunun serbest elektronunun çarpıştırılması sonucu
elektronun ve fotonun saçılması olayıdır. X ışınlarının elektronlardan saçılması klasik dalga teorisi ile açıklanamaz. Compton Olayı, ışığın tanecikli yapıda olduğunu desteklemiş ve açıklamıştır.

 

Bir siyah cisim soğurduğu ışınları dışarı vermek zorundadır. Siyah cisim ışıması bir cismin sahip olduğu ısı enerjisinden dolayı etrafa yaydığı ışınımdır. Siyah cismin dışarı yaydığı ışıma çeşitli dalga boylarının karışımı hâlindedir. Işık şiddeti dalga boyuna bağlı olarak düzenli bir şekilde değişir. Siyah cisim ısıtıldığında yaydığı ışımanın şiddeti artar. Yüksek sıcaklıkta kısa dalga boylu ışımalar oluşurken düşük sıcaklıkta uzun dalga boylu ışımalar olur. Işıma şiddetinin, ışımanın dalga boyuna bağlı olarak değişmesi de dalga modeliyle açıklanamayıp tanecik modeliyle açıklanır.

 

Elektromanyetik ışınların enerjisi ile frekansı doğru orantılıdır. Frekansı düşük olan ışınların enerjisi de düşüktür. Radyo-TV
dalgaları düşük enerjili ışınlar olup dalga boyları uzundur. Gama ve X ışınları ise yüksek enerjili ışınlar olup dalga boyları kısadır.

 

 

Elektromanyetik ışımanın atomlar ve moleküllerle etkileşmesini konu alan bilim dalına spektroskopi denir. Elektromanyetik dalga spektrumlarının kaydedildiği aletlere spektrometre, ışımanın madde ile etkileşmesini inceleyen aletlere de spektroskop adı verilir

 

Elektromanyetik dalgaları ilk kez deneysel olarak elde eden Hertz’in keşfettiği dalgalar, radyo dalgalarıdır. Radyo dalgaları
bir iletken üzerinde yüklü taneciklerin ivmeli hareketleriyle elde edilir. Dalga boyları yüklerin titreşimine bağlı olarak binlerce kilometreden birkaç santimetreye kadar değişebilir. Radyo dalgaları sadece dünya üzerindeki iletişimlerde kullanılmaz. Evrenin yapısı hakkında radyo teleskoplar yardımıyla elde edilen birçok bilgiye yıldızlardan ve pulsarlardan dünyaya ulaşan radyo dalgaları sayesinde ulaşılır

 

Mikrodalgalar da bir iletken üzerinde yüklü taneciklerin ivmelendirilmesiyle oluşur. Radarlarda, mutfaklarımızda kullandığımız mikrodalga fırınların çalışmasında, maddelerin atom ve molekül özelliklerini incelemede mikrodalgalardan yararlanılır.

 

Dalga boyları görünür bölgedeki kırmızı ışıktan büyük olan dalgalardır. Bu dalgalar ilk kez Sir William Herschel (Sör Vilyım
Hörşıl) tarafından keşfedilmiştir. Kızılötesi ışınlar, cisimlerin sıcaklığına bağlı olarak atomların enerji düzeylerindeki değişmeler ve tanecik titreşimleriyle oluşur. Fizik tedavi, spektroskop, ev ve hastanelerin ısıtılması gibi uygulama alanları vardır

 

Görünür Dalgalar
Elektromanyetik spektrum içerisinde sınırları en küçük ve en
belirgin olan dalgalardır. Bilinen bütün renkler ve bu renklerin birleşimi
olan beyaz ışık, görünür ışık dalgalarını oluşturur. Beyaz
ışık, prizmadan geçerken kırılır ve renklere ayrılır. Bunun nedeni
prizmadan geçirildiğinde farklı dalga boylarına sahip ışınların
farklı şekilde kırılarak kırmızıdan mora tüm renkleri içeren spektrumun
oluşmasıdır. Bu spektrum görünür bölge spektrumudur.
Gökkuşağı bir görünür bölge spektrumudur
Görünen tüm farklı renkler, farklı dalga boylarındaki ışıktan
oluşur. Tek bir dalga boyuna sahip ışığa monokromatik (tek renkli)
ışık, farklı dalga boylarına sahip ışığa ise polikromatik (çok
renkli) ışık denir. Güneş ışığı polikromatik ışıktır.

 

Morötesi Dalgalar
Frekansı ve enerjisi görünür ışıktan daha büyük, dalga boyları
ise daha küçük olan ışınlardır. Dalga boyları 4 · 10-7 m’den daha
kısadır. Güneş, önemli bir morötesi ışık kaynağıdır. Güneşten
gelen ve canlılar için tehlikeli olan morötesi ışınlar, atmosferin
stratosfer denilen üst katmanlarında oksijenle tepkimeye girerek
ozon tabakasını oluşturur

 

X Işınları
Wilhelm Konrad Roentgen (Vilhem Konrad Rontgın) tarafından
Crookes tüpüyle yapılan çalışmalar sırasında keşfedilmiş
ışınlardır. Röntgen ışınları olarak da bilinen bu ışınlar floresan
parıldamaya neden olup fotoğraf filmine etki eder. X ışınları morötesi
ışınlara göre daha yüksek enerjilidir. Metal levhaya yüksek
hızla çarpan elektronların yavaşlayarak durması sürecinde
yayınlanan elektromanyetik dalgalardır. Tıpta bazı görüntüleme
sistemlerinde, bazı kanser tedavilerinde ve dişçilikte kullanılır

 

Gama Işınları
Elektromanyetik dalgalar içinde enerjisi en büyük ve giriciliği
en fazla olan, ışık hızında yayılan dalgalardır. Atom çekirdeğindeki
proton ve nötronların hareketliliği nedeniyle oluşur. Dalga
boyları atom ve çekirdek boyutunda olduğundan, atom çekirdeği
ile ilgili bazı bilgilerin elde edilmesi gama ışınları sayesinde olur.
Gama ışınları tıpta, metal dökümlerin defolarının belirlenmesinde
kullanılır.

 

 

Prizmadan geçirildiğinde çeşitli renklerden oluşmuş bir gökkuşağı görünümünde,
renkler arasında boşluk olmayan bir spektrum elde edilir.
Buna sürekli (kesiksiz) spektrum adı verilir
Gaz hâlindeki maddeler ısıtıldığında ışık yayınlar. Bu ışığın
ince bir demeti prizmadan geçirildiğinde renklerin sürekli olmadığı
ve bazı koyu çizgilerin yer aldığı bir spektrum elde edilir. Buna
çizgi (kesikli) spektrum adı verilir. Her elementin kendine özgü
bir çizgi spektrumu vardır.

 

Element atomları hangi dalga boyunda ışıma yapıyorsa o dalga
boyundaki ışımaları soğurabilir. Bu durumda her element atomunun
kendine özgü bir ışıma (emisyon) spektrumu olduğu gibi
bir de soğurma (absorbsiyon) spektrumu olmalıdır. Yani atomlar
hangi dalga boyunda ışıma yapıyorlarsa o dalga boyundaki ışımayı
soğurabilir.

 

 

Bohr’un Atom Modeli’ndeki görüşleri şunlardır:
● Elektronlar çekirdek çevresinde elektrostatik kuvvet etkisiyle,
küresel kararlı yörüngelerde ışıma yapmadan dolanır.
Her yörünge belli bir enerjiye sahiptir. Bu nedenle yörüngeler enerji düzeyi (n) ya da kabuk olarak isimlendirilir.
Yörüngelerin ortak merkezi çekirdektir. Yörüngeler
K, L, M, N, O… gibi harflerle ya da 1, 2, 3… gibi sayılarla
gösterilir

● Yörüngelerde hareket hâlinde olan elektronların açısal momentum değerlerinin büyüklüğü n · h 2pi ’dir. Yani elektronlar çekirdek çevresinde rastgele yerlerde değil, açısal momentum büyüklüklerinin h 2pi sabit sayısının tam katlarına
eşit olan yörüngelerde dolanır. Bu görüşüyle Bohr elektronların yeri ve hareketi hakkında ilk kez açıklama
getiren bilim insanı olmuştur.

● Atomda elektronlar genellikle en az enerjili n = 1 seviyesinde
bulunur. Bu seviyede bulundukları sürece enerji
yaymazlar. Ancak bir elektron dış etkilerle daha yüksek
enerji seviyelerine n = 2, 3, 4, … gibih geçmiş olabilir. Bu
durumdaki atomlar uyarılmış hâldedir.
Yüksek enerji seviyesine çıkan bir elektron daha kararlı
olan düşük enerji seviyesine geçerken bir miktar enerjisini
foton olarak yayınlar. Yayınlanan bu enerji, yüksek
enerji seviyesi ile düşük enerji seviyesi arasındaki fark
kadar enerjidir. Foton şeklinde atomdan dışarıya enerji
yayınlanması olayına ışıma (emisyon) denir
Elektronlar tarafından yayınlanan ya da soğurulan ışımanın
enerjisi ile frekansı arasında aşağıdaki bağıntı vardır.
TE = Edış – Eiç = h · nü

 

Bohr Atom Modeli’ne göre atom, merkezinde yoğun bir hacme sahip pozitif yüklü bir çekirdek bulundurur. Bu çekirdek civarında elektronlar, yarıçapı belirli olan yörüngelerde hareket eder

 

Balmer’in hidrojen spektrumunda gözlediği elektronların
n = 2 seviyesinin üstündeki enerji seviyelerinden n = 2 seviyesine
geçişleri görünür bölgede gerçekleşir. Spektrumda geçişler
sırasında yayılan ışımaların tamamına Balmer (Balmır) serisi
denir.

Hidrojen atomunda elektronların yüksek enerjili bir katmandan
n = 3 seviyesine geçişleri kızıl ötesi bölgede spektrum çizgileri
oluşturur. Bu geçişler sırasında yayılan ışımaların tamamına
F. Paschen (Peşhen) serisi denir.

Hidrojen atomunda elektron, yüksek enerjili bir katmandan
n = 1 seviyesine inerse enerji morötesi ışık şeklinde yayınlanır.
Oluşan spektral seri Lymann (Laymin) serisi olarak adlandırılır.
Hidrojen atomunda elektron yüksek enerjili bir katmandan
n = 4 seviyesine geçiş yaparsa oluşan spektral seri Brackett
(Bıraket) serisi, n = 5 seviyesine geçiş yaparsa oluşan spektral
seri Pfund (Fand) serisi olarak isimlendirilir

 

 

 

 

Pozitif yüklü bir çekirdeğin etrafında dönen tek bir elektronu tanımlayan Bohr, oluşturduğu atom modelinde yörüngenin yarıçapı ile yörüngedeki elektronun toplam enerjisi arasında bir bağıntı kurmuştur

 

Hidrojen atomundaki elektron çekirdeğe en yakın seviyede
n = 1 bulunuyorsa temel hâldedir. Daha önce de öğrendiğimiz
gibi elektron enerji kazandığında daha yüksek bir enerji düzeyine
geçiş yapar. Hidrojen uyarılmış hâle geçer. Uyarılmış hidrojen
atomu aldığı enerjiyi foton hâlinde geri vererek tekrar geldiği seviyeye
döner. Bu sırada yayınlanan fotonun enerjisi, elektronun
geçiş yaptığı enerji seviyeleri arasındaki fark enerji kadardır

 

 

Bohr Atom Modeli, sadece tek elektronlu atom veya iyonların spektrumlarını açıklayabilir. Bu modelde dalga-tanecik ikiliği göz önüne alınmamıştır

 

Heisenberg belirsizlik ilkesine göre bir elektronun hem yeri hem de hızı aynı anda belirlenemez. Bu durumda Bohr atom
modelinde ileri sürülen yörünge kavramı yanlıştır

 

1924 yılında De Broglie (Dö Brogli), ışık dalgalarının
foton olarak davranabilmesinden yola çıkarak elektron gibi küçük
taneciklerin dalga özelliği gösterebileceğini ileri sürdü.
Bohr’a göre bir tanecik olan elektron, atom içinde elektrostatik
ve merkezcil kuvvetlerin etkisinde belirli çizgiler olan yörüngelerde
dolanmaktaydı. De Broglie tanecik ve dalganın birbirinden
bağımsız olmayıp birbirlerini tamamlayan parçalar olduğunu düşündü.
De Broglie’ye göre hareket hâlindeki taneciklere dalgalar
eşlik edebilirdi. Bazen taneciklerin elektromanyetik radyasyonlar
gibi bazen de elektromanyetik radyasyonların tanecik gibi davrandığını
ileri sürerek elektronlara sanal bir dalganın eşlik ettiğini
düşünmüştü

De Broglie, daha çok elektron dalgaları üzerinde çalışmalar
yaptı. Ancak elde ettiği sonuçların her türlü tanecikli yapı için geçerli
olduğunu kabul etti.

 

De Broglie’nin formülle açıkladığı dalga-tanecik ikiliği ancak
dalga boylarının atom ve çekirdek boyutlarına yakın olması durumunda
önem kazanır. Çünkü büyük cisimlerde dalga boyu ölçülemeyecek
kadar küçüktür.

 

Çekirdekten belirli uzaklıkta bulunan, elektronun bulunma olasılığının yüksek olduğu uzay parçalarına
orbital adı verilir. Orbitaller, elektronların çekirdeğin etrafında hangi konumda
bulunacağını veren fonksiyonlardır. Kuantum sayıları Schrödinger denkleminin çözümünden elde edilen sayılardır.

 

Baş Kuantum Sayısı
“n” ile gösterilir. Elektronun atom içinde uzun süre kaldığı
bölgelere kabuk adı verilir. Kabukların tam sayılarla numaralandırılmasında
baş kuantum sayıları kullanılır

 

Kabuk Baş kuantum sayısı
K n = 1
L n = 2
M n = 3
N n = 4
O n = 5

Baş kuantum sayısı, elektronun bulunduğu kabukları veya enerji düzeyini gösterir. Elektronun çekirdekten olan ortalama uzaklığını belirler.Baş kuantum sayısının değeri büyüdükçe elektronun enerjisi artar ve çekirdekten uzaklaşır.

 

Açısal Momentum (orbital) Kuantum Sayısı
“l” ile gösterilir. Genellikle aynı n değerine sahip orbitaller topluluğu
kabuk olarak adlandırılır. Birden fazla elektronlu atomlarda,
elektronların çekirdekten uzaklığını kabuk kavramıyla anlatmak
yeterli olmaz. Çünkü kabuk elektronun bulunma ihtimalinin
en fazla olduğu bölgeleri tanımlamaz.
Atomun kuantum modelinde , değerleri, elektronların bulunduğu
kabuklar içindeki alt kabukları belirler. Aynı n ve , değerine
sahip bir veya daha fazla sayıdaki orbitaller alt kabuğu oluşturur.
Açısal momentum kuantum sayısı, n değerlerine bağlı olarak
0 ile n-1 arasındaki tam sayı değerlerini alır.
Her kabukta açısal momentum şiddeti aynı olan elektronlar
aynı alt kabukta yer alır

 

 

Manyetik kuantum sayısı, her bir alt kabukta bulunan orbitalleri belirler. Her alt kabuk ve orbital ait olduğu baş kuantum sayısı ile belirlenir.

 

 

Spin kuantum sayısı, elektronun kendi etrafındaki dönme yönünü belirler. Dönme yönü saat yönünde ise spin kuantum sayısı +1/2 , saatin tersi yönünde ise spin kuantum sayısı -1/2 dir

 

Bir atomda dört kuantum sayısı aynı olan iki elektron bulunamaz. Bu Wolfgang Pauli’nin (Volfgeng Pauli) yayılma
spektrumları üzerinde yaptığı çalışmalar sonucu ortaya konmuş olup Pauli dışlama ilkesi olarak isimlendirilir. Bu ilkeye göre iki elektronun; baş kuantum sayısı (n), açısal momentum kuantum sayısı (l) ve manyetik kuantum sayısı (ml) aynı olabilir. Ancak spin kuantum sayısı (ms) farklı olmalıdır. Bunun sonucu olarak aynı orbitali sadece iki elektron işgal edebilir. Bu elektronlar zıt spinli olmalıdır. Her bir alt kabuk içerdiği orbital sayısının iki katı kadar elektron içerir. Örneğin, s alt kabuğu bir tane orbital içerir. Dolayısıyla alabileceği elektron sayısı ikidir. p alt kabuğu üç tane
orbital içerir. Alabileceği elektron sayısı altıdır. Herhangi bir enerji düzeyindeki orbital sayısı ve alabileceği elektron sayısı aşağıdaki formüllerle belirlenir.

 

n: Enerji düzeyi
n2: Bulunulan enerji düzeyindeki orbital sayısı
2n2: Bulunulan enerji düzeyindeki orbitallerin alabileceği
en fazla elektron sayısı

 

Elektronlar eş enerjili orbitallere önce birer birer yerleşir. Bütün eş enerjili orbitaller birer elektron aldıktan sonra ikinci elektronlar ters spinli olma koşuluyla yerleşmeye başlar. Hund (Hund) Kuralı olarak bilinen bu kurala göre, atomlar olabildiği kadar çok sayıda eşleşmemiş elektrona sahip olma eğilimindedir. Bunun nedeni elektronların aynı elektriksel yüke sahip olmaları ve birbirlerinden olabildiğince uzak kalabilmek için eş enerjili orbitallere teker teker yerleşmeyi tercih etmeleridir.

 

 

Atomda elektronlar orbitallere en düşük enerjili orbitallerden başlayarak yerleşir. (n + l) değeri arttıkça orbitallerin enerjileri
artar.

 

 

Elektronlar eş enerjili orbitallere öncelikle birer birer yerleşir. Bütün eş enerjili orbitaller birer elektron aldıktan sonra ikinci elektronlar, birinci elektronlarla ters spinli olacak şekilde yerleşir.

 

Atomlar için en düşük enerjili, en kararlı durumu gösteren yapı temel hâl olarak adlandırılır. Element atomlarının elektron  dağılımının yazılmasında Aufbau (Aufbav) İlkesi kullanılır

 

 

Katyonlar oluşurken elektronlar, en büyük n ve en büyük l değerine sahip orbitallerden ayrılır

3d orbitallerinde bulunan elektronlar çekirdeğe daha yakın olduğundan 4s orbitalindeki elektronlardan daha çok çekilir. Bu nedenle önce 4s elektronları verilir.

 

 

 

1A grubu elementleri alkali metaller olarak isimlendirilir.

2A grubu elementleri toprak alkali metaller olarak isimlendirilir.

 

Ametal atomlarının tek kovalent bağ ile bağlanmasıyla oluşan molekülde atomların çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısı kovalent yarıçap olarak tanımlanır.

 

Soy gazlar için katı hâlde hesaplanan yarıçapa Van der Waals yarıçapı denir

 

iyonlar eşdeğer büyüklükte olmadığından, aralarındaki uzaklığın katyon ve anyon arasında uygun şekilde bölüştürülmesiyle elde edilen yarıçapa iyonik yarıçap denir.

 

Komşu iki metal atomunun çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısına atom yarıçapı denir

 

Atom yarıçapı, atomun çekirdeği ile elektron bulutu arasındaki uzaklığı gösterir.
Elementlerin atom yarıçapı taşıdığı enerji katmanı sayısı arttıkça büyür, çekirdek yükü arttığında ise küçülür.

 

Gaz hâlindeki bir atomun temel hâlinden bir elektronu uzaklaştırmak için gerekli olan minimum enerjiye iyonlaşma enerjisi
denir. İyonlaşma enerjisi değerinin yüksek olması, atomdaki elektronun ne kadar sıkı bağlandığının göstergesidir. Çok
elektronlu gaz hâlindeki bir atomda, atomun temel hâlinden ilk elektronu uzaklaştırmak için gerekli olan enerji miktarına birinci iyonlaşma enerjisi denir. İyonlaşma ısı alan (endotermik) bir tepkimedir.

 

Birinci iyonlaşma enerjisi gaz hâlindeki bir atomun son temel enerji seviyesindeki, çekirdek tarafından en az kuvvetle çekilen ilk elektronunun koparılması için gerekli olan minimum enerji miktarıdır. Birinci iyonlaşma enerjisi, genellikle periyot numarası arttıkça artar

 

Baş gruplarda periyot boyunca iyonlaşma enerjileri arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir.
1A<3A<2A<4A<6A<5A<7A<8A

 

Gaz hâlindeki bir atom, bir elektron alarak anyonuna dönüştüğünde açığa çıkan enerji
elektron ilgisi olarak tanımlanır.

 

Kimyasal bir bağı oluşturan atomların bağdaki elektronları kendine çekme yeteneğinin ölçüsüne elektronegatiflik denir.
Elektronegatifliği yüksek olan elementler elektronları daha fazla çekme eğilimindedir.

 

Metal oksitleri suda çözündüğünde baz özelliği gösteren oksit bileşikleridir. Metal oksitlerin su ile tepkimelerinde bazlar, asitlerle tepkimelerinde tuz ve su oluşur.

 

Periyodik cetvelde elementlerin iyonlaşma enerjileri soldan
sağa doğru artarken oluşturdukları oksitlerin özellikleri de iyonikten,
moleküllü yapılara doğru değişmektedir. Periyot boyunca
soldan sağa doğru metalik karakter azalır ve oksit bileşikleri önce
bazik daha sonra amfoter ve asidik karakter gösterir. Genellikle
metal oksitleri bazik, ametal oksitleri asidiktir. Baş grup elementlerinin
grup boyunca yukarıdan aşağıya doğru metalik özellikleri
artarken metal oksitlerinin bazik karakterinin de aynı yönde arttığı
söylenebilir.

 

Al2O3, ZnO, BeO, Bi2O3 gibi oksitler amfoter oksittir. Sulu çözeltileri hem asitlerle hem de bazlarla tepkimeye girer.

 

Ametal oksitlerinin çoğu asit özellik gösterir. Ametal oksitlerinin suyla tepkimelerinde asitler, bazlarla tepkimelerinde tuz ve su oluşur.

 

Periyodik çizelgede aynı periyotta soldan sağa doğru elementlerin hidroksit bileşiklerinin bazik özelliği azalır, asit özelliği artar. Aynı grupta ise yukarıdan aşağıya doğru elementlerin hidroksit bileşiklerinin asit özelliği azalırken baz özelliği artar.

 

Elemente ait ardışık iyonlaşma enerjileri arasında büyük bir artış olmuşsa bu artışa kadar olan iyonlaşma enerjisi sayısı elementin grup numarasını verir. Elemente ait değerlik elektronlarını koparmak için gereken enerjiler genellikle bir önceki iyonlaşma enerjisi değerinin 1,5-3 katıdır. Değerlik elektronlarının bulunduğu enerji düzeyinin bir alt enerji düzeyinden bir elektronu koparmak için gereken enerji, bir önceki iyonlaşma enerjisi değerinin en az 4 veya daha fazla katıdır. Bunun nedeni değerlik elektronlarını kaybeden elementin soy gaz elektron düzenine sahip olarak kararlı hâle geçmesidir.

 

Alkali metaller en aktif metallerdir. Bütün bileşikleri suda iyi çözünür. Oksit bileşikleri bazik özellik gösterir

 

f blok elementleri kimyasal özellikleri bakımından birbirine çok benzerdir. Bu blok elementlerinin atom çapları birbirine çok yakındır. Lantanitlerin çoğu doğada bir arada bulunur. Lantanitler aktif metallerdir. İçlerinde
sadece prometyum radyoaktiftir. Aktinitlerin ise hepsi radyoaktif metaldir

 

F ve O2 örneğinde olduğu gibi elektron sayıları ve elektron dizilişleri aynı olan farklı atom ya da iyonlara izoelektronik denir.

 

 

 

 

 

Bir atomun referans olarak seçilen başka bir atomdan kaç kat daha ağır olduğunu gösteren sayıya bağıl atom kütlesi denir.

 

Bağıl atom kütlesi bir elementin, atomik kütle birimi cinsinden ortalama kütlesini belirler. Bu sayı genellikle elemente ait izotopların da ortalama kütlesini belirttiği için ondalıklı bir sayıdır.

 

1 C atomunun kütlesi 12 akb,
1 N atomunun kütlesi 14 akb,
1 Ca atomunun kütlesi 40 akb’dir.

 

Avogadro sayısı kadar atom ya da molekül içeren madde bir moldür.

 

Avogadro sayısı (NA) = 6,0221367 · 1023

 

 

 

Molekül içindeki atomların akb cinsinden kütlelerinin toplamına molekül kütlesi denir.

 

Molekül yapılı olmayan iyonik bileşiklere, formülde atomların gerçek sayıları değil, en küçük oranları verilir. Bu bileşikler için molekül kütlesi değil, formül kütlesi terimi kullanılır.

 

Elementin atom kütlesi = (1.izotopun doğal bolluk yüzdesi x 1. izotopun kütlesi) + (2. izotopun doğal
bolluk yüzdesi x 2. izotopun kütlesi) + (…………………..)

Maddelerin atom veya molekül yapılarıyla ilgili özelliklerine
kimyasal özellik denir. Maddenin iç yapısında meydana gelen, sonucunda maddeye ait kimyasal özelliklerin değiştiği işlemler kimyasal değişim olarak adlandırılır

 

Kimyasal tepkime denklemlerinin yazılması ve denkleştirilmesinde aşağıdaki basamaklar izlenir:
● Giren ve ürünler belirlenir, okun soluna girenlerin, sağına
ise ürünlerin formülleri ya da sembolleri yazılır.
● Denkleştirmede girenlerin ve ürünlerin başına uygun katsayılar
yazılarak her iki taraftaki atom sayıları eşitlenir.
● Atom sayıları denkleştirilirken önce metal, sonra hidrojen ve
oksijen dışındaki ametal atomu sayıları eşitlenir. Daha sonra
sırasıyla hidrojen ve oksijen atomu sayıları denkleştirilir.
● Denklemde bileşik ya da molekül formülündeki sayılar değiştirilemez.
● Denkleştirmede mümkün olan en küçük tam sayılar kullanılmalıdır.

 

Yanma tepkimeleri genellikle ısı açığa çıkaran ekzotermik tepkimelerdir. Ancak N2 gazının yanması sırasında ısı açığa
çıkmaz. Bu tepkime ısı alan bir tepkimedir.

 

 

Asitlerin ya da bazların birbirleri ile etkileşmesiyle çoğunlukla sulu çözeltide gerçekleşen, sonucunda tuz ve su oluşan kimyasal tepkimelere nötrleşme tepkimesi denir.

 

Sulu çözeltide çözünmeyen ürün ya da çökelek oluşturan tepkimelere çözünme-çökelme tepkimesi denir. Bu tepkimelerde çözünmeyen bir katı olarak çözeltiden ayrılan kısma çökelek adı verilir.

 

Elektron aktarımı ile gerçekleşen, tepkimeye katılan element atomlarının yükseltgenme sayısının değiştiği tepkimelere redoks (indirgenme-yükseltgenme) tepkimeleri denir. Fosil yakıtların yanmasından, demirin paslanmasına, yediğimiz besinlerin sindirilmesinden, temizlikte kullandığımız ağartıcı maddelerin etkisine, çeşitli alanlarda kullandığımız pillere kadar birçok tepkimede indirgenme-yükseltgenme gerçekleşir

 

Metallerin asitler ya da bazlarla gerçekleştirdiği tepkimeler redoks tepkimesidir. Bu tepkimelerde metaller indirgen, asitler ya da bazlar ise yükseltgen özellik gösterir.

 

Elektronlar yükseltgenme yarı tepkimesinde ürün olarak indirgenme yarı tepkimesinde ise giren olarak alınır.

 

Redoks tepkimeleri denkleştirilirken aşağıdaki kuralları izlemek yararlı olur.
● Tepkime denkleminde sembolü görülen atomların yükseltgenme
sayıları belirlenir.
● Yükseltgenme basamakları incelenerek hangi atomun yükseltgendiği,
hangi atomun indirgendiği bulunur.
● Atomların aldıkları ve verdikleri elektron sayıları belirlenir.
Alınan elektron sayısı, verilen elektron sayısına eşit olacak
şekilde, yükseltgenen ve indirgenen atomların sembolleri
ya da bu sembolleri içeren formüller uygun katsayılarla çarpılır.
● Son olarak H ve O atomlarının sayısal eşitliği sağlanır.

 

 

Kimyasal tepkimelerde girenlerin ve ürünlerin nicel olarak değerlendirilmesine stokiyometri denir.

 

Denkleştirilmiş bir kimyasal tepkimede belirtilen oranlar stokiyometrik miktar olarak isimlendirilir. Kimyasal tepkimelerde tüm girenler her zaman stokiyometrik miktarlarda verilmez. Ancak kimyasal tepkimelerde girenler her zaman belirli bir stokiyometrik oranda birleşerek ürün oluşturur. Endüstride pahalı girenlerle üretim yapılırken bu girenin tamamen harcanmasını sağlamak için ucuz olan giren gerekenden fazla miktarda eklenir. Gerçekleşen tepkime sonunda fazla eklenen giren, tepkime ortamında artar. Tepkime sonunda tamamen tükenen girene sınırlayıcı bileşen denir. Sınırlayıcı bileşen tamamen tükendiği için bu madde tükendiğinde tepkime ve ürün oluşumu durur.

 

Bir kimyasal tepkimede denkleştirilmiş tepkimeye göre sayısal olarak hesaplanan, sınırlayıcı bileşenin tamamen kullanılması hâlinde oluşabilecek ürün miktarına kuramsal verim denir. Bir tepkimenin kuramsal verimini sınırlayıcı bileşen belirler. Kuramsal verim bir tepkimede elde edilebilecek en yüksek verimdir. Gerçekleşen tepkime sonunda oluşan ürün miktarına ise gerçek verim denir. Gerçek verim uygulamada kullanılır. Daima kuramsal verimden daha küçüktür.
Kimyasal bir tepkimenin yüzde verimi, gerçek verimin kuramsal verime oranlanması ile hesaplanır. Yüzde verim hesaplarken aşağıda verilen formül kullanılır.

 

 

Yüzde bileşim bir bileşiğin içerdiği elementlerin kütlece bağıl oranlarını verir. Kimyasal formüllerde bu oranlar mol cinsinden gösterildiği için kütle oranları mol oranlarına çevrilmelidir. Bunun için aşağıdaki işlemler uygulanmalıdır.
● Formülü belirlenecek olan bileşik 100 gram kabul edilir.
● 100 gram örnekte bulunan elementlerin kütleleri mol sayısına
çevrilir.
● Belirlenen mol sayıları element sembollerinin sağ alt köşesine
yazılır.
● Tüm sayılar mol sayılarının en küçüğüne bölünerek tam
sayıya çevrilir.
● Belirlenen mol sayıları tam sayılara çok yakın değerler ise
tam sayıya yuvarlanarak kaba formül bulunur.

 

Açık hava basıncını ölçmede kullanılan barometrelerde ve kapalı kaplardaki gaz basıncını ölçmede kullanılan manometrelerde gaz basıncı, sıvı basıncıyla karşılaştırılarak ölçülür.

 

Kapalı kaplardaki gaz basıncının ölçülmesinde çoğunlukla manometreler kullanılır. Manometrelerin çalışma ilkesi barometrelere benzer. Gaz basıncının ölçülmesinde kullanılan sıvılı manometreler iki çeşittir . Genellikle atmosfer basıncının altındaki basınçları ölçmek için kapalı uçlu manometreler kullanılırken  atmosfer basıncına eşit ya da atmosfer basıncından büyük basınçları ölçmek için açık uçlu manometreler kullanılır

 

Cıvanın öz kütlesi bir çok sıvının öz kütlesinden yüksektir. Bir manometrede ya da barometrede sıvı yüksekliği sıvının öz kütlesi ile ters orantılıdır. Bu nedenle barometre ve manometre sistemlerinde genellikle cıva kullanılır

 

Boyle Yasası’na göre sıcaklıklar sabit tutulduğu sürece, belirli ölçüde alınan ideal bir gazın hacmiyle basıncının çarpımı sabittir.

 

Charles Yasası’na göre sabit basınçta, herhangi bir miktardaki ideal gazın hacminin azalıp  çoğalması, aynı oranda mutlak sıcaklığının da azalıp çoğalmasına neden olur. Bir gaz örneği sabit basınçta ısıtılırken hacmi artmalıdır. Gaz örneği sabit basınçta soğutulurken ise hacmi azalmalıdır.

 

Sıcaklığın 0°C ve basıncın 1 atm olduğu koşullarda [Normal koşullar (NK)] tüm gazların molar hacmi 22,4 L’dir. Sıcaklığın 25°C ve basıncın 1 atm olduğu koşullarda (oda koşulu) tüm gazların molar hacmi 24,5 L’dir.

 

Avogadro Yasası’na göre basınç ve sıcaklıkları aynı olan gaz örneklerinin hacimleri ile mol sayıları doğru orantılıdır.

 

Tüm bilim dallarında değişimlerin izlenmesinde bilimsel yöntem kullanılır. Bilimsel yöntem, araştırmalara sistematik bir yaklaşım olarak tanımlanır

 

Hipotez, bilim insanının araştırmasına başlamadan önce gözlemlerine, tecrübelerine, incelemelerine dayanarak ortaya attığı tahminidir. Sonuç doğru ya da yanlış çıkabilir.

 

Herhangi bir olay ya da bu olayın temelini oluşturan yasalarla ilgili belirli bir ilkeyi açıklayan çalışmalar teori olarak isimlendirilir.

Yasa ise tüm bilim insanlarının araştırmaları sonucunda aynı sonucu vermiş, herkes tarafından kesin olarak kabul görmüş, çürütülme ve değişebilme olasılığı olmayan, matematiksel olarak ifade edilebilen bir kavramdır. Teoriyi, yasanın bir alt basamağı gibi düşünmek doğru değildir. Çünkü ikisi de farklı kavramlardır. Teori bir olguyu açıklamaya çalışırken yasa tanımlamaya, bir formül şeklinde göstermeye çalışır. Yasalar, olaylar arasındaki ilişkiyi gösteren sözel ya da matematiksel ifadeler olup aynı koşullar altında her zaman geçerlidir.

 

Tanecikleri arasındaki çekim kuvveti önemsenmeyen, taneciklerinin hacimleri ihmal edilen, mutlak sıfır noktasına kadar
(0 K = -273°C) gaz hâlini koruyan gaz modeline ideal gaz denir. İdeal gaz tanecikleri birbirini itmez veya çekmez. Taneciklerin kendi hacimleri, kabın hacmi yanında ihmal edilir. Doğada tamamen ideal gaz olarak davranan bir gaz yoktur.
Gerçek gazlar ancak belirli koşullarda ideale yakın davranış gösterebilir. Gazlar genellikle düşük basınç ve yüksek sıcaklık koşullarında ideale yaklaşır.

 

Avogadro Yasası’na göre hacim (V), mol sayısı (n) ile doğru orantılıdır.

Charles Yasası’na göre hacim (V), mutlak sıcaklıkla (T) doğru orantılıdır.

Boyle Yasası’na göre hacim (V), basınç (P) ile ters orantılıdır.

 

 

P · V = n ·R · T

 

İdeal gaza en çok benzeyen gaz helyumdur. Düşük basınç ve yüksek sıcaklıkta gazların molekül kütlesi, kaynama noktası
ve yoğunluğu azaldıkça gaz, ideal gaza daha çok yaklaşır.

 

Eşitlik mol kütlesinin hesaplanması için düzenlenirse aşağıdaki formül elde edilir.
Ma =  d ·R · T / P

 

Gazların Kinetik Molekül Teorisi veya Gazların Kinetik Teorisi olarak bilinen, gaz davranışları hakkında birçok genelleme ile sonuçlanan teoride elde edilen temel varsayımlar aşağıda verilmiştir:

● Gazlar birbirlerine oldukça uzakta bulunan, her yöne doğru
hızlı, sürekli, doğrusal ve zikzaklı olarak hareket eden taneciklerden
oluşmuştur. Gaz moleküllerinin bu hareketlerine
Brown hareketi adı verilir
● Gaz tanecikleri birbiriyle ve bulundukları kabın çeperleriyle
esnek çarpışmalar yapar. Bu çarpışmalarda tanecikler birbirine
enerji aktarsalar bile sistemdeki taneciklerin toplam
enerjisi değişmez.
● Gaz tanecikleri birbirine ne itme ne de çekme kuvveti uygular.
● Gaz taneciklerinin öz hacimleri tanecikler arası uzaklık yanında
oldukça küçük olduğundan ihmal edilerek gaz hacmi,
kap hacmi olarak alınır. Moleküller, “noktalar” olarak düşünülebilir.
Yani kütleleri vardır ama hacimleri ihmal edilir.
● Gaz taneciklerinin ortalama kinetik enerjileri KE mutlak
sıcaklıkla T doğru orantılıdır ve sadece sıcaklığa bağlı
olarak değişir.

 

Gazların Kinetik Teorisi, gazların basınç, sıcaklık, hacim gibi makroskopik özelliklerini moleküler bileşimlerine ve hareketlerine bağlı olarak açıklar.
Bir ideal gazın moleküler modeli, gazın içinde bulunduğu kabın çeperlerine uyguladığı basıncın, gaz moleküllerinin bu duvarlara çarpmalarından ortaya çıktığını kabul eder. Kinetik teori bu nedenle Kinetik Moleküler Teori veya Çarpışma Teorisi olarak da bilinir.

 

 

Gaz moleküllerinin hızları mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır. Sıcaklık arttıkça gaz moleküllerinin hızları da artar. Moleküller arasındaki esnek çarpışmalar sırasında bazı moleküllerin hızları ve kinetik enerjileri
artarken bazı moleküllerin hızları ve kinetik enerjileri azalabilir. Bu nedenle gaz moleküllerinin ortalama
hızından ya da ortalama kinetik enerjisinden söz etmek daha doğru olur.

 

 

 

Bir gaza ait moleküllerin farklı gaz molekülleri ile kinetik özelliklerinden dolayı birbiri içinde karışmasına difüzyon (yayılma)
denir.Gaz molekülleri çok hızlı olsalar bile difüzyonun tamamlanması oldukça uzun zaman alır. 1832 yılında Thomas
Graham , gazların difüzyon hızlarının, aynı sıcaklık ve basınç koşullarında mol kütlelerinin karekökleriyle ters orantılı olduğunu belirlemiştir

 

 

Gaz moleküllerinin küçük bir delik aracılığıyla bulunduğu kaptan daha düşük basınçlı ortama yayılmasına efüzyon (dışa yayılma) denir

 

Kinetik teorinin varsayımlarına yani gaz yasalarına tam olarak uyan gazlara ideal gaz, uymayanlara da gerçek gaz denir.
Gerçekte hiçbir gaz tam anlamıyla ideal gaz değildir. İdeal gaz kavramı bir varsayımdır.

 

Gerçek gazlar yüksek sıcaklıkta ve düşük basınçta ideal gaz gibi davranır

 

Bir sistemin homojen bir parçası olan ve sistemin diğer parçalarından kesin bir sınırla ayrılmış olan bölümüne faz denir. Belli bir maddenin katı, sıvı ve gaz durumunu veya birkaç maddeden oluşan bir karışımın fiziksel görünümünün değişimini sıcaklık, basınç veya karışımın içeriğinin fonksiyonu olarak gösteren grafiklere faz diyagramı denir. Faz diyagramında üç eğrinin birleştiği noktaya üçlü nokta denir. Üçlü nokta üç fazın dengede bulunduğu sıcaklık ve basınç değerini gösterir.

 

 

Maddenin katı ile sıvı fazlarını bir arada bulunduran eğri erime eğrisi, sıvı ve gaz fazlarını bir arada bulunduran eğri buharlaşma eğrisi, hem katı hem gaz fazlarını bir arada bulunduran eğri süblimleşme eğrisidir.

 

Bir maddenin çeşitli fazlarının termodinamik açıdan kararlı olduğu basınç ve sıcaklık bölgelerini gösteren diyagramlara faz diyagramı denir. Faz diyagramında faz sınırları olarak adlandırılan bölgeleri ayıran çizgiler, iki fazın dengede olduğu basınç ve sıcaklık değerlerini gösterir. Fazlar arasındaki eğriler üzerinde maddeler daima iki faz hâlinde ve termodinamik dengede bulunur. Ancak üçlü noktada katı, sıvı ve gaz üçlü faz hâlinde termodinamik denge durumunda bulunur.

 

 

 

Her gaz için farklı değerde uygulanan basınç ne kadar yüksek
olursa olsun gazın sıvılaştırılamadığı sıcaklık değerine kritik
sıcaklık denir. Kritik sıcaklık TK ile gösterilir ve moleküller arası
çekim kuvvetleri ile doğru orantılıdır. Kritik sıcaklıkta sıvılaştırmanın
sağlanabileceği en düşük basınca kritik basınç denir. Kritik
basınç PK ile gösterilir

 

Madde kritik sıcaklığın üstünde
sadece gaz hâlinde, kritik
sıcaklığın altında ise katı ya da
sıvı hâlde bulunabilir.

 

Bir gazın sıcaklığı artırıldığında kinetik enerjisi ve moleküllerinin
hızı artar, sıcaklığı azaltıldığında kinetik enerjisi ve moleküllerinin
hızı azalır. Gazlar aniden genleştirildiklerinde moleküller
birbirinden uzaklaşır ve ortalama hızları düşer. Genleşen
gaz molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinin yenilmesi için
gereken enerjiyi moleküller kendi öz ısılarını kullanarak karşıladıklarından,
gaz soğur. Bu olaya Joule-Thomson olayı denir.Buzdolaplarının soğutma
sistemlerinde gazların sıvılaştırılmasında
Joule-Thomson olayından yararlanılır.

 

Buhar hâline geçerken ortamdan ısı alarak ortam sıcaklığını
düşürüp ortamın soğumasına neden olan maddelere soğutucu
akışkanlar denir. Her gaz, soğutucu akışkan olarak kullanılmaz.
Soğutucu akışkan olarak kullanılacak maddenin basınç uygulandığında
sıvılaşabilmesi ve üzerindeki basınç kaldırıldığında genleşerek
buhar hâline geçmesi gerekir.
Soğutucu akışkanların kritik sıcaklığının yüksek, kaynama
noktasının düşük olması gerekir. Örneğin su kritik sıcaklığı yüksek
olmasına rağmen kaynama sıcaklığı düşük olmadığından
soğutucu akışkan olarak kullanılamaz. Soğutucu akışkan olarak
kullanılacak maddenin oda koşullarında buhar hâlinde olması
gerekir. Kaynama sıcaklıkları düşük, kritik sıcaklıkları yüksek,
oda koşullarında buhar hâlinde bulunan karbondioksit, freon-12
gibi gazlar soğutucu akışkan olarak kullanılabilir.Soğutucu akışkanlar; soğutma,
havalandırma ve ısı pompası
sistemlerinde istenilen bölgeden
ısıyı absorbe ederek dış
ortama veya başka bir ortama
taşınım ve iletim yoluyla geçirir.

 

Soğutucu Akışkanların Özellikleri
● Kritik sıcaklığı yüksek olmalıdır.
● Normal kaynama noktası düşük olmalıdır.
● Uygulanabilecek bir basınçta buharlaşmalı ve sıvılaşmalıdır.
● Yanıcı ve zehirleyici olmamalı, metallerle tepkimeye girmemelidir.
● Kimyasal olarak aktif olmamalıdır.
● Çevreye zarar vermemelidir.
● Ucuz ve kolay bulunur olmalıdır.
● Oda koşullarında gaz hâlinde olmalıdır.

 

Bir gaz karışımında bulunan gazların her birinin ayrı ayrı uyguladığı
basınca kısmi basınç denir. Bir gazın kısmi basıncı o
gazın aynı kapta yalnız başına bulunması hâlindeki basıncına
eşittir. Yani gazlar bir kapta ister yalnız başına, ister başka gazlarla
karışım hâlinde bulunsun, yapacakları basınç değişmez.
Kısmi basınç doğrudan ölçülemez. Ölçülebilen toplam basınçtır.
Karışımın toplam basıncı toplam mol sayısı ile doğru orantılıdır.
Gaz karışımında bulunan gazlar, toplam basıncı mol sayıları ile
doğru orantılı olarak paylaşır.
Dalton’un kısmi basınçlar kanununa göre bir gaz karışımının
toplam basıncı karışımdaki her bir gazın kısmi basınçları toplamına
eşittir.

 

 

Mol kesri, gaz karışımındaki herhangi bir gazın mol sayısının, toplam mol sayısına
oranıdır. Genellikle X ile gösterilir. Mol kesri daima 1’den
küçüktür. Karışımı oluşturan gazların mol kesirleri toplamı 1’dir.
Karışımdaki gazlardan mol kesri büyük olanın kısmi basıncı da
büyük olur.

 

 

NaCl’ün suda çözünmesinde olduğu gibi bir iyonun (çözünen maddenin)
belirli bir yönlenme ile su molekülleri tarafından kuşatılmasına
hidratlaşma, su dışında çözücü molekülleri ile kuşatılmasına ise
solvatasyon adı verilir. Hidratlaşma çözeltideki iyonların kararlı
olmasını sağlar ve katyonlarla anyonların birleşmesini engeller.
NaCl suda çözündüğünde, çözeltideki iyonlar iyon-dipol etkileşiminden
ileri gelen hidratlaşma nedeniyle kararlıdır.

 

Bazı çözeltiler oluşurken çevreye
ısı verilir, bazılarında ise
çevreden ısı alınır. Alınan ya da
verilen bu ısıya çözünme ısısı
denir.

 

Polar maddelerde moleküller
arası çekim kuvvetleri oldukça
fazladır. Bir molekülün negatif
yüklü kısmı, diğer molekülün
pozitif yüklü kısmı tarafından
çekilir. Bu şekilde bütün moleküller
arasında bir ağ yapısı kurulur.
Apolar bir molekül, polar
bir moleküldeki bu ağ yapısını
bozarak çözemez.
Bu nedenle genellikle polar
maddeler polar çözücülerde,
apolar maddeler de apolar çözücülerde
iyi çözünür

 

 

Kütlece yüzdeleri farklı aynı tür çözeltilerin karıştırılması
durumunda aşağıdaki formül kullanılarak kütlece yüzde
derişimi hesaplanır.
%1 · m1 + %2 · m2 + … = %son · mson

 

ppm, bir çözeltinin 10’6 gramında
çözünen maddenin gram
miktarıdır.

 

Bir çözeltide herhangi bir bileşenin mol sayısının, çözeltideki
tüm bileşenlerin mol sayıları toplamına oranına mol kesri denir.
Gazlar konusunda da öğrendiğiniz gibi mol kesri X ile gösterilir.
Bir çözeltideki mol kesirleri toplamı 1’e eşittir.

 

1 L çözeltide çözünmüş bulunan maddenin mol sayısına molarite
denir. M ile gösterilir. Birimi mol/L veya molar (M) olarak
kullanılır.

 

Aynı çözeltinin molar derişimleri farklı örnekleri karıştırılırsa
aşağıdaki formül kullanılarak oluşan yeni çözeltinin molar
derişimi hesaplanır.
M1 · V1 + M2 · V2 + … = Mson · Vson

 

Bir çözeltiden çökme olmadan bir miktar su buharlaştırılırsa
derişim artar. Bir çözeltiye bir miktar daha çözücü eklenirse
derişim azalır. Bu durumlarda aşağıdaki formül kullanılarak
çözeltinin yeni derişimi hesaplanır.
M1 · V1 + M2 · V2 + … = Mson · Vson

 

Madde miktarlarının doğrudan mol olarak ölçülemediği durumlarda
çözeltinin yüzde derişimi ve öz kütlesi biliniyorsa
yüzde derişim ve öz kütle ile ilişkilendirme yapılarak çözeltinin
mol sayısı ve molaritesi hesaplanabilir.
● Kütlece ya da hacimce yüzde derişimi ve öz kütlesi bilinen
çözeltilerin molar derişimi aşağıdaki formül kullanılarak da
hesaplanabilir.
M =  % d. 10 / Ma

Formülde,
d : Çözeltinin öz kütlesini
% : Çözeltinin kütlece ya da hacimce yüzde derişimini
Ma : Çözünenin mol kütlesini
M : Çözeltinin molaritesini
gösterir.

 

Çözeltide çözünen madde iyonlarına ayrışıyorsa çözeltideki
iyonların da molaritesi belirlenebilir. Çözeltideki iyonların
molar derişimleri mol sayılarıyla doğru orantılıdır

 

1 kg çözücüde çözünen maddenin mol sayısına molalite
denir. Molalite m ile gösterilir. Birimi mol/kg’dır.

Balon jojeler, genellikle borosilikat
camdan üretilmiş olan,
çözelti hazırlamada kullanılan
ölçekli kaplardır.

 

Balon jojeler hazırlanacak çözelti hacmine göre
uygun ölçekte seçilir.
İstenilen molar derişimde bir çözelti aşağıdaki gibi hazırlanır.

Çözeltinin hacmi ve molar derişimi kullanılarak önce çözünen
maddenin mol sayısı daha sonra kütlesi hesaplanır.
● Çözünecek tür hassas bir teraziyle tartılır.
● Tartımı alınan çözünen bir balon jojeye aktarılır.
● Balon joje, içerisine konulan katıyı çözmek için bir miktar
saf su ilave edilerek çalkalanır.
● Tüm katı çözündükten sonra balon joje ölçü işaret çizgisine
kadar saf su ile doldurulur.

 

Çözeltilerin bazı özellikleri
içermeleri çözünen taneciklerinin kimyasal özelliklerine değil, sayılarına
bağlıdır. Çözeltilerin bu sayısal özellikleri koligatif özellik olarak adlandırılır. Koligatif özelliklerin hepsinde ortak nokta çözeltideki
taneciklerin atom, iyon ya da molekül sayılarına bağlı
olarak değişmesidir.

 

Saf bir sıvıda uçucu olmayan
bir katı çözünmüşse aynı sıcaklıkta
oluşan çözeltinin buhar
basıncı saf çözücüsününkinden
düşük olur. Aynı sıcaklıkta saf bir
sıvıya kendisinden daha uçucu
bir sıvı eklenerek çözelti hazırlanırsa
oluşan çözeltinin buhar
basıncı, saf çözücüsününkinden
yüksek olur.

 

Rault Yasası’na göre çözücüsü A, çözüneni B olan iki bileşenli
bir çözeltide, çözücünün ve çözünenin kısmi buhar basınçları mol
kesirleriyle doğru orantılı olduğundan,

Rault Yasası’na tam olarak uyan çözeltilere ideal çözelti
denir. Benzen-toluen çözeltisi ideal çözeltidir.

Kaynama noktasındaki yükselmeyi hesaplamak için aşağıdaki
bağıntı kullanılır.

 

Donma sıcaklığındaki düşme, çözünenin mol kesrine bağlıdır.
Seyreltik çözeltilerde mol kesri molalite ile orantılı olduğundan
donma noktasındaki alçalma aşağıdaki eşitlikle ifade edilir.

 

 

Kaynama noktasının yükselmesi
için çözünenin uçucu olmaması
gerekirken donma noktası
alçalmasında böyle bir sınırlama
yoktur. Örneğin 65 °C’ta
kaynayan uçucu bir sıvı olan
metanol bazen otomobil radyatörlerinde
antifiriz olarak kullanılır.

 

Ozmotik basınç, çözeltilerdeki
yoğunluk farkı nedeniyle
oluşan çekim kuvvetidir.
Ozmotik basınç, çözeltideki
çözünmüş madde yoğunluğu
ile doğru orantılıdır.
Belirli bir yoğunluğa sahip
her sulu çözeltinin saf suyla etkileşmesi
durumunda, etkileşime
girdiği saf suyu emebilmesi
için aktif olan bir ozmotik değeri
vardır.

 

Eğer iki çözelti eşit derişimde ve aynı ozmotik basınca sahipse
bu çözeltilere izotonik çözelti denir. Eğer iki çözeltinin ozmotik
basınçları farklı ise daha yüksek derişimli çözelti hipertonik,
daha düşük derişimli çözelti hipotonik olarak adlandırılır

 

Dengedeki çözelti üzerine denge basıncından (ozmotik basınç)
daha büyük bir basınç uygulayarak çözücünün akış yönünün
değiştirilip çözeltiden saf çözücüye su akışı sağlanmasına
ters ozmoz denir.Ters ozmoz bir membran
teknolojisi olup ozmotik basınçtan
yararlanılarak, mineralce
zengin olan suyun, yarı geçirgen
bir membranın diğer tarafına
mineralleri azaltılmış olarak
geçirilmesi işlemidir.

 

Doymuş çözelti, çözücünün
bulunduğu koşulda çözebileceği
maksimum çözüneni çözdüğü
durumda oluşur.
Doymuş çözeltiler, çözücü
ilave edilerek ya da sıcaklıkları
değiştirilerek doymamış hâle
getirilebilir.

 

Tuzların büyük çoğunluğu
suda endotermik çözünürken
az bir kısmı da ekzotermik olarak
çözünür.
Eğer bir tuzun sudaki çözünürlüğü
sıcaklıkla artıyorsa
belirli sıcaklıktaki doymuş sulu
çözeltisi ısıtıldığında doymamış
hâle geçer.
Eğer bir tuzun sudaki çözünürlüğü
sıcaklıkla azalıyorsa
belirli sıcaklıktaki doymuş sulu
çözeltisi ısıtıldığında çözeltinin
derişimi azalır.

 

Gazların sıvılardaki çözünürlüğü sıcaklıkla ters orantılı olarak
değişir.

 

Gazların çözünürlüğü ile basınç arasındaki nicel ilişki
Henry Yasası ile açıklanır. Bu yasa bir gazın sıvıdaki çözünürlüğünün,
bu gazın çözelti üzerindeki kısmi basıncı ile orantılı olduğunu
ifade eder. Henry Yasası aşağıdaki eşitlik ile verilir.
c = k ·P

Formülde,
c : Gazın molar derişimini,
P : Çözelti üzerindeki gazın atm cinsinden basıncını,
k : Belirli bir gaz için sadece sıcaklığa bağlı sabitini
gösterir.
k’nin birimi mol/L.atm’dir.

 

Henry Yasası kinetik molekül kuramı ile nitel olarak açıklanabilir.
Bir çözücü içerisinde çözünebilecek gaz miktarı, gaz
hâlindeki moleküllerin sıvı yüzeyine hangi sıklıkla çarptığına ve
tutulduğuna bağlıdır. Bu durumda, çözeltiye giren gaz moleküllerinin
sayısı, çözeltiden gaz fazına geçen moleküllerin sayısına
eşit olacaktır. Gazın kısmi basıncı artırıldığında, sıvı yüzeyine
daha fazla molekül çarpacağından sıvı içerisinde daha fazla gaz
molekülü çözünür. Sıvı yüzeyine uygulanan basınç arttıkça hem
çözelti hem gaz fazının derişimi arttığından sıvı içerisindeki çözünürlük
artar

 

Gazoz, kola ve maden suyu gibi asitli içecekler, basıncın dış
basınçtan yüksek olduğu koşullarda şişelenip kapaklandığı için,
kapakları açıldığında basıncın azalmasıyla gaz kabarcıkları çıkar
ve içeceklerdeki çözünmüş gaz miktarı azalır. Bu olay Henry
Yasası’na bir kanıttır.
Vurgun olayını da aynı nedenle açıklamak mümkündür

 

Yağ asitlerinin ve trigliseridlerin çeşitli organik çözücülerdeki
çözünürlüklerinin farklı olması, çözücü ekstraksiyonu ile asit
giderme yönteminin temelini oluşturmaktadır. Bu yöntemde çözücü
yardımıyla yağ tohumdan ayrılır. Çözücü ekstraksiyonunda
susuz ve sulu etanol, metanol, aseton, etilasetat, karbondioksit,
diklorometan, bütanol, hekzan gibi çözücüler kullanılır

 

Yağ rafinasyonu işlemini kısaca normal tatta ve berrak yağ
elde etmek için ham yağda bulunan ve istenmeyen tüm maddelerin
yağdan uzaklaştırılması olarak tanımlayabiliriz

 

Degumming yönteminde yağın içerdiği yapışkan maddeler
genellikle hidroklorik asit, fosforik asit kullanılarak giderilir.
Türkiye’de bu işlemde daha çok, sodyum klorür veya pirofosfatın
%40-65’lik çözeltisi kullanılır.

 

Asit Giderme (Nötralizasyon)
Yağ sanayisinde asitlik giderme işlemi yaygın olarak serbest
asitlerin bazlarla nötralizasyonu şeklinde uygulanmaktadır. Yağda
serbest hâlde bulunan yağ asitleri NaOH ile muamele edilince
yağda çözünmeyen sabun meydana gelerek çöker. Sabun
yanında asit karakterde olan bazı maddelerle sabun tarafından
absorbe edilen maddeler de çöker. Ayrıca yüksek derecede vakumda
damıtma işlemi uygulanarak serbest yağ asitlerinin yağdan
ayrılması sağlanır.

 

Ağartma
Yağ sanayisinde ağartma işleminin amacı, ham yağın doğal
olarak içerdiği ve tohumun yağa işlenmesi sırasında oluşan renk
maddelerinin uzaklaştırılmasıdır. Bu iş için tonsil, bentonit gibi
çeşitli adlar altında satılan ve sanayide “ağartma toprağı” genel
adı ile bilinen tutucu maddeler kullanılır. Ayrıca kırmızı, mavi ve
yeşil renklerin adsorbsiyonunda aktif kömür kullanılır.

 

Vinterizasyon
Vinterizasyon yemeklik yağlara uygulanan bir işlemdir. Yağlarda
bulunan doymuş trigliseritlerin, özellikle de stearinlerin,
8-10 °C’ta donarak yağı bulandırmalarını önlemek amacıyla yapılır.
Bu işlem genellikle ayçiçeği, çiğit ve mısırözü gibi yağlarda
uygulanır.

 

Koku Giderme (deodorizasyon)
Koku alma işleminin amacı, istenmeyen kokudaki ve tattaki
maddelerin yağdan uzaklaştırılmasıdır. Koku alma işlemi kısaca
yağın tadını ve kokusunu bozan bazı uçucu maddeleri, su buharı
ile yağdan ayırmak şeklinde tanımlanabilir.

 

Kristalizasyon
Rafinasyonu biten yağ kristalizatörlere alınır ve istenilen kristalizasyon
sıcaklığına kadar (0-10 °C) soğutulur. Böylece yağlarda
bulunan ve yüksek derecede eriyen trigliseritlerle (genelde
stearin) vaxlar (mumlar) ayrılır.

 

Çözücü karıştırarak kristallendirme
işleminde kullanılan
çözücü:
● Kristallenecek bileşiği sıcakta
çok iyi, soğukta ise az
çözmelidir.
● Saflaştırılacak maddedeki
safsızlıkları hiç çözmemelidir.
● Saflaştırılacak maddeyle
veya safsızlıklar ile tepkimeye
girmemelidir.
● Kolay uçucu olmalı yani
kaynama noktası düşük olmalıdır.

 

Kâğıt Kromatografisi
Kâğıt kromatografisi dağılma mekanizmasıyla yürüyen düzlemsel
bir kromatografi yöntemidir. Kâğıt kromatografisi, incelenecek
karışımdaki bileşenlerin, kâğıdın yüzeyinde sabit faz
olarak kullanılan su ve hareketli faz olarak kullanılan çözücü arasında
farklı dağılımı esasına dayanmaktadır.

 

Çevresi ile hem madde hem de enerji alışverişi yapabilen sistemlere
açık sistem denir. Örneğin bir arabanın motoru,
aldığı yakıtın yanmasıyla elde edilen ısı enerjisini mekanik
enerjiye dönüştürerek arabanın hareket etmesini sağlar.

 

Çevresi ile madde alışverişi yapmayan, sabit miktarda madde
içeren, ancak enerji alışverişi yapabilen sistemlere kapalı sistem
denir . Örneğin buzdolabına konulan ağzı kapalı
bir şişe çevresiyle enerji alışverişi yapar. Ancak madde geçişine
kapalıdır.

 

Çevresi ile madde ve enerji alışverişi yapmayan sistemlere
izole sistem denir. Ancak izole sistem kavramı mutlak anlamda
yasaklanmış bir ısı alışverişi gibi algılanmamalıdır. Böyle sistemlerde
olayın gerçekleştiği süre içinde çevre ile ısı alışverişi ihmal
edilebilir düzeydedir. Örneğin bir termostaki soğuk su çevresiyle
madde alışverişi yapmaz . Enerji değişimi de ihmal
edilecek düzeydedir.

 

Sıcaklığın sabit kaldığı açık sistemlere izotermal sistem
denir. Bu sistemlerde çevre ile gerçekleşen ısı alışverişi çok hızlı
olduğundan sıcaklığın sabit kaldığı varsayılır. Örneğin sağlıklı
insan vücudunun sıcaklığı 36,5 °C’tur.

 

Hacmin sabit kaldığı sistemlere izokorik sistem denir. Bu sistemlerde
gerçekleşen olaylardaki iç enerji değişimi, açığa çıkan
veya alınan ısıya eşittir. Çünkü hacim değişmedikçe mekanik iş
yapılamaz. Örneğin düdüklü tencere izokorik sisteme örnektir

 

Basıncın sabit kaldığı sistemlere izobarik sistem denir. Bu tür sistemlerde iş ve ısı alışverişi vardır. Çoğu fiziksel ve
kimyasal olay atmosfer basıncı altında yürüdüğünden birer sabit
basınçlı sisteme örnektir. Örneğin hareketli pistonlu bir kaptaki
gaz ısıtılırsa ısınmaya bağlı basınç değişimi, serbest ve sürtünmesiz
hareket eden pistonun yer değiştirmesi (hacim büyümesi)
ile giderilir; ısınmaya rağmen gaz basıncı değişmez.

 

Sıcaklık, bir maddenin moleküler
kinetik enerjilerinin ortalama
değeridir. Isı ise sıcaklıkları
farklı maddeler arasında
alınıp verilen enerji türüdür.

 

Her sistem belirli bir iç enerjiye sahiptir. Bir sistemin toplam
enerjisi iç enerji (U) olarak adlandırılır. İç enerji tüm taneciklerin
kinetik enerjileri ile taneciklerin birbirleriyle etkileşmelerinden
doğan potansiyel enerjinin toplamıdır

 

İç enerjideki değişmeler TU ile gösterilir ve iç enerji değişimi
için
TU = Uson – Uilk

 

 

Sistemde kazanılan tüm
enerjiler iç enerjiyi artırır. İşaretleri
pozitif alınır. Sistemde ısı ve iş
olarak kaybolan enerjiler iç enerjiyi
azaltır. Bu nedenle işaretleri
negatif olur.

 

 

 

 

Bir sisteme iş yaptırmanın alışılagelen bir yolu, onun genleşmesine
izin vererek bir pistonu veya atmosferi itmesini sağlamaktır.
Ancak eğer bir tepkime dayanıklı bir kap içinde gerçekleşiyorsa
genleşme olmaz ve bu nedenle herhangi bir iş yapılmaz.
Bu durumda bir tepkime sabit hacimde gerçekleştiği zaman
yayılan veya absorblanan ısı, iç enerji değişimine eşittir.

 

Qv : Sabit hacimdeki bir sisteme verilen ısı
W = 0 olduğundan deltaU = Qv olur.

 

1 g maddenin sıcaklığını 1℃
artırmak için gerekli olan ısı
miktarına öz ısı (ısınma ısısı)
denir. c ile gösterilir. Birimi
cal/g ℃ veya J/g °C’’tur.

 

 

Termodinamiğin sıfırıncı yasasına
göre, iki cisim üçüncü
bir cisimle sıcaklıkça eş değerde
ise bu iki cisim birbirleriyle
de sıcaklıkça eş değerdedir.

 

Termodinamiğin birinci yasasına
göre, evrendeki toplam
enerji sabittir. Enerji yok edilemez.
Ancak farklı formlarda bulunabilir
ve enerji formları birbirine
dönüştürülebilir.

 

delta Usistem + delta Uçevre = 0

 

deltaU = q + w

Formülde,
q: Sisteme ısı olarak aktarılan enerjiyi
w: Sisteme yapılan veya sistemin yaptığı işi
gösterir.

 

Sabit hacimli bir sistemde
gerçekleşen tepkimede iş yapılmaz.
Bu nedenle sabit hacimli
sistemlerde iç enerji değişimi,
alınan ya da verilen ısıya eşittir

 

 

 

Bir sistemdeki olaylar sabit
bir dış basınca karşı gerçekleşiyorsa
sisteme verilen ısının
bir kısmı iş yapılmasında kullanılır.
Bu durumda iç enerji değişimi,
tepkimenin ısı değişimi ile
yapılan işin toplamına eşit olur

 

Sabit basınç altında gerçekleşen kimyasal tepkimelerde oluşan
mekanik işi de kapsayan bir kavrama gerek vardır. Bu kavram
entalpi olarak adlandırılır ve H ile gösterilir.

 

 

Sabit basınç altında gerçekleşen
tepkimedeki ısı değişimi,
tepkime entalpisi olarak tanımlanır.
Tepkimeye girenlerin ve
ürünlerin standart oluşum entalpileri
biliniyorsa tepkimenin
standart entalpi değişimi hesaplanabilir.

 

Bir dönüşümde çevreden ısı alınıyor ise bu dönüşüm endotermik
olay, çevreye ısı salınıyor ise ekzotermik olay adını alır.

 

Endotermik tepkimelerin gerçekleşmesi
için gereken enerji,
sisteme çevreden alınır. Bu
tepkimeler sırasında potansiyel
enerji artar.
Ekzotermik tepkimeler de ise
sistemden çevreye ısı verilir. Bu
tepkimeler sırasında bu nedenle
potansiyel enerji azalır.

 

 

Hess Yasası’nı uygulamak için genel kural, elementleri okun
solunda, ilgilendiğiniz bileşiği okun sağında yazarız. Ayrıca tek
tek yazdığımız eşitlikleri son eşitliği elde etmek üzere gerektiğinde
uygun katsayılarla çarparız.
Hess Yasası uygulanırken, bir tepkime bir sayı ile çarpılıyorsa,
tepkimenin entalpi değeri de bu sayı ile çarpılır. Tepkime ters
çevriliyorsa, tepkimenin entalpi değeri işaret değiştirir.

 

İki farklı gaz örneği birbiri
içinde karışırken hiçbir entalpi
ve iç enerji değişimi olmaz.
Gazların karışmasını sağlayan
itici güç, bu gazların düzensizliğini
artırma eğiliminden
kaynaklanır.

 

Sabit basınçta ve sabit sıcaklıkta iş yapabilen enerjiye faydalı
enerji denir. Faydalı enerji, serbest enerji ve termal enerji olmak
üzere iki türlü tanımlanır. Termal enerji ise yalnız sıcaklık ve basınç
değişmesinden dolayı iş yapabilen enerjidir

 

Entropi kullanılmayan termal enerjinin ölçüsüdür ve bir düzensizlik
hâlindeki enerjidir. S sembolü ile gösterilir. Birimi J/mol.K’dir.
Düşük entropi düzensizliğin az, yüksek entropi düzensizliğin fazla olduğu anlamına gelir. Entropi bir hâl fonksiyonudur. Koşulları
belirli olan bir sistemin tek bir entropi değeri vardır. İki farklı
hâl arasındaki entropi değişimi deltaS ile gösterilir. Düzensizlik
artıyorsa entropi de artar ve deltaS pozitif değer alır (deltaS > 0).
Düzensizlik azalıyorsa entropi de azalır ve TS negatif değer alır
(deltaS < 0).

 

Bir maddenin veya bir sistemin
düzensizlik ölçüsü olan
entropi, tıpkı entalpi gibi, maddenin
fiziksel hâline göre değişen
bir değerdir. Entropi maddenin
gaz hâlinde en büyük,
katı hâlinde ise en küçük değere
sahiptir

 

 

 

 

Sabit basınçtaki bir tepkime için çevrenin entropisindeki değişme,

 

 

 

Mutlak sıfır olarak bilinen
bu sıcaklık entropi için başlangıç noktası olarak kabul edilir.
Bu koşullar altında molekül hareketleri en az düzeyde olup atomlar
ve moleküller hatasız bir kristal oluşturmak üzere düzenlenmiştir.
Bu hatasız kristallerin mutlak sıfır sıcaklığında entropileri
sıfır kabul edilir. Bu durum termodinamiğin üçüncü yasası ile
açıklanır. Bu yasaya göre, mutlak sıfır sıcaklığındaki kusursuz bir
kristalin mutlak entropisi sıfırdır

 

Birim zamanda madde miktarındaki değişime tepkime hızı
denir.

 

Tepkime hızı, birim zamanda
tepkimeye girenlerin ya da
ürünlerin miktarlarındaki değişme
ile belirlenir.
Tepkime hızı, birim zamanda,
birim hacimde değişime uğrayan
madde mol sayısı olarak
ifade edilebilir.

 

Bu nedenle bir çarpışmanın tepkimeyle sonuçlanabilmesi
için;
● Yeterli kinetik enerjiye sahip taneciklerin
● Aynı düzlemde uygun geometrik şekilde çarpışmaları gerekir.
Bu özellikleri taşıyan çarpışmalara etkin çarpışma denir.
Taneciklerin çarpışma geometrileri uygun değilse tanecikler çok
hızlı çarpışsalar bile kimyasal tepkime gerçekleşmez.

 

Uygun geometrik doğrultuda
ve yönde yeterli enerjiye sahip
taneciklerin yaptıkları çarpışmalara
etkin çarpışma denir.
Etkin çarpışma sayısı arttıkça
tepkime hızı artar.

 

Bir tepkimenin aktivasyon
enerjisi;
• Sıfırdan büyüktür (Ea > 0).
• Tepkimeye giren maddelerin
türüne bağlıdır.
• Katalizör kullanıldığında değişir.

 

 

Tepkime entalpisi ileri yöndeki tepkimenin aktifleşme enerjisi
ile geri yöndeki tepkimenin aktifleşme enerjisi farkına eşittir.

 

Renksiz hidrojen gazı ile
sarı-yeşil renkli klor gazının
tepkimesiyle renksiz HCI gazının
oluşması tepkimesinde,
tepkimeye girenlerin ve ürünlerin
mol sayıları eşit olduğundan
hız, rengin açılması ve kaybolmasıyla
izlenebilir. Renk açılması
ne kadar hızlı gerçekleşiyorsa
tepkime o kadar hızlıdır

 

Hız denklemi, gaz ve çözelti
hâlindeki tepkime girenlerine
göre yazılır.
Saf katılar ve sıvılar derişimleri
sabit olduğundan hız denkleminde
yer almaz.

 

Hız sabiti, bir tepkimeye
giren madde derişimlerinin değişme
hızını belirten orantı sabitidir.

 

 

Hız sabiti farklı tepkimeler
için farklı değerde olup katalizör
kullanıldığında ya da sıcaklık
değiştirildiğinde değişir.
Endotermik ve ekzotermik
tepkimelerde hız sabitinin (k)
değeri sıcaklık arttıkça veya
eşik enerjisi azaldıkça artar.
Hız sabitinin değeri ne kadar
büyükse tepkime o kadar
hızlıdır. Derişim değişimi hız
sabitini etkilemez.
Hız sabitinin birimi tepkimenin
derecesine bağlıdır.

 

Mekanizmalı tepkimelerde
basit basamaklar taraf tarafa
toplanarak gerekli sadeleştirme
yapıldığında net tepkime denklemi
elde edilir.
Mekanizmalı tepkimelerde
adım sayısı kadar aktifleşmiş
kompleks bulunur. Her adımın
hızı farklıdır.
Aktifleşme enerjisi azaldıkça
tepkime hızlandığı için aktifleşme
enerjisi en büyük olan
adım yavaş adımdır.
Mekanizmalı tepkimelerde
en yavaş adım, tepkimenin hızını
belirleyen adımdır.
Hız denklemi yavaş adıma
göre yazılır.

 

Tepkime mekanizmasındaki basit basamaklarda yer alan,
daima başlardaki basit basamaklarda oluşan ve daha sonraki
basit basamaklarda harcanan maddelere ara ürün denir. Ara
ürün net denkleştirilmiş tepkimede yer almaz.
Basit basamakta tepkimeye giren moleküllerin sayısına molekülerite
denir. Eğer basit basamakta sadece tek bir tepken
molekülü varsa bu tepkimelere unimoleküler tepkime ya da monomoleküler
tepkime denir.

 

Basit basamakta iki tepken molekülü varsa bu tepkimelere
bimoleküler tepkime denir. Bu tepkimeler ikinci dereceden hız
bağıntısına sahiptir.

 

Basit basamakta üç tepken molekülü içeren tepkimelere termoleküler
tepkime denir. Bu tepkimeler üçüncü dereceden hız
bağıntısına sahiptir.

 

Bir tepkimenin gerçekleşebilmesi
için, tepkimeye katılan
taneciklerin belli bir aktifleşme
enerjisine sahip olması ve çarpışması
gerekir. Eğer tepkimeye
giren taneciklerin enerjileri
arttırılırsa, etkin çarpışma olasılığı
da artar.
Sıcaklık artışıyla, tepkime
verebilecek taneciklerin kinetik
enerjileri, dolayısıyla hızları artacağından,
tanecikler birbiriyle
daha sık aralıklarla çarpışacak
ve tepkime hızı da artacaktır.

Arrhenius bağıntısına göre
sıcaklık arttıkça hız sabitinin
sayısal değeri büyür. Eşik enerjisinin
değeri arttıkça hız sabitinin
değeri küçülür.

 

Kimyasal tepkime ortamına dışarıdan eklenen ve tepkime sonunda
değişikliğe uğramadan çıkan, oluşan maddelerin bileşimini
değiştirmeyen ancak tepkimenin hızını değiştiren maddelere katalizör
denir.
Katalizörlerin tepkimeye yaptığı etkiye kataliz adı verilir. Katalizörler,
mekanizmalı tepkimelerde net tepkime denklemlerinde
gösterilmez. Ancak katalizörün belirtilmesi gereken tepkimelerde
katalizör denklemdeki ok işaretinin üzerine yazılır.

Bazı tepkimelerde ışık katalizör olarak nitelendirilir. Işığın tepkimeleri
hızlandırmasına fotokataliz denir.

Bazı tepkimelerde, oluşan ürünlerden biri katalizör olarak
görev yapabilir. Böyle katalizörlere oto katalizör denir. Gerçekleşen
olaya otokataliz adı verilir.

 

Katalizörler, tepkimelerin aktifleşme enerjilerini düşünerek girenlerin
daha düşük enerjili aktifleşmiş kompleks oluşturmalarını
sağlar (Grafik 6.7). Böylelikle aktifleşme enerjisi engelini aşan tanecik
sayısı ve sonuçta da tepkime hızı artmış olur.

 

 

Katalizörlerin Genel Özellikleri:
● Bir tepkimenin başlaması ve devam etmesi için katalizör
kullanılması zorunlu değildir.
● Katalizör, aktifleşmiş kompleksin enerjisini düşürür. Daha
düşük enerjili aktif kompleks oluşturur. Yani aktif kompleksin
türünü değiştirir.
● Katalizör, aktifleşme enerjisini düşürerek tepkimeyi hızlandırır.
● Katalizör, ileri ve geri tepkimelerin aktifleşme enerjisini eşit
miktarda azaltır.
● Katalizör, tepkimenin mekanizmasını (basamak sayısını)
değiştirir.
● Katalizör, tepkimenin hız sabitini (k) değiştirir.
● Katalizör, tepkimenin ısısını (TH) değiştirmez.
● Katalizör; girenlerin ve ürünlerin enerjilerini, türlerini, oluşan
ürün miktarını, tepkimenin yönünü değiştirmez. Ancak
ürünün daha kısa sürede oluşmasını sağlar.
● Katalizör, katıldığı tepkime tamamlandığında miktarında ve
kimyasal yapısında hiçbir değişme olmaksızın tepkimeden
çıkar. Bu nedenle net tepkime denkleminde yer almaz.
● Genellikle çok az miktarda kullanılması tepkimeyi hızlandırmak
için yeterlidir.

 

Genel olarak katalizör denilince
tepkime hızını artıran maddeler
aklımıza gelir. Bunlara,
pozitif katalizörler de denir. Bazı
katalizörler bir tepkimenin aktifleşme
enerjisini yükselterek ya
da önceden var olan katalizör
etkisini yok ederek tepkime hızı
düşürülebilir. Bu şekilde tepkime
hızını düşüren katalizörlere
de negatif katalizör ya da inhibitör
adı verilir.

 

 

Fiziksel denge, maddelerin
yapısını değiştirmeden fiziksel
hâllerinde gerçekleşen değişimlerle
kurulan dengedir.
Kapalı sistemlerde gerçekleşen
hâl değişimleri ve çözünürlük
olayları fiziksel dengeye
örnek olarak verilebilir

 

Kimyasal tepkimelerde denge anındaki özellikler aşağıda verilmiştir.
● Gözlenebilen olaylar sabit kalır.
● Gözlenemeyen olaylar devam eder.
● İleri ve geri tepkime hızları eşitlenir.
● Derişimler sıcaklık, basınç gibi koşullar değişmediği sürece
sabit kalır.
● Minimum enerji eğilimi ile maksimum düzensizlik eğilimi
uzlaşır.
● Tepkime mekanizmasına bağlı olmayan dinamik bir olaydır.

 

 

Saf katılar ve sıvılar; derişimleri
değişmediğinden denge
bağıntısında yer almaz.
• Denge tepkimesindeki maddelerin
mol sayıları denge bağıntısında
molar derişimlere üs
olarak yazılır.
• Mekanizmalı tepkimelerde
denge bağıntısı net tepkimeye
göre yazılır.
• Denge sabitinin sayısal değeri
sadece sıcaklığa bağlı olarak
değişir.
• Denge sabiti 1’den çok büyük
ise denge sağa yani ürünler
yönüne kayar ve ürün oluşumu
artar. Denge sabiti 1’den çok küçükse
denge sola yani tepkenler
yönüne kayar ve tepken oluşumu
artar.
• Termodinamikte K denge
sabiti (Kc ya da Kp) standart değerler
olan 1 M veya 1 atm değerlerine
oranlandığından birimsizdir.
Bu oranlama tüm birimleri
kaldırır. Ancak derişimin veya
basıncın sayısal değerini yok etmez.
Bu nedenle denge sabitinin
birimi yerine sadece sayısal
değeri alınır.

 

 

 

 

Gaz fazında gerçekleşen bir
denge tepkimesinde tepkimeye
giren gazlarla ürünlerdeki
gazların tepkime denklemindeki
mol sayıları birbirine eşitse
(delta n = 0) dengede Kp = Kc olur.
Çünkü bir sayının sıfırıncı üssü
1’e eşittir.

 

Kp = Kc · (R · T)üssü delta n

 

 

Denge tepkimelerinde ürünler / girenler oranı denge kesri olarak
adlandırılır

 

Denge sabiti, denge kesrine eşit (Kc = Q) ise sistem dengededir.
● Denge sabiti, denge kesrinden büyük (Kc  > Q) ise sistem
dengede değildir. Denge kesri, denge sabitine eşit oluncaya
kadar tepkime, tepkenler azalıp ürünler artacak şekilde
ileri yönde yürür.
● Denge sabiti, denge kesrinden küçük (Kc < Q) ise sistem
dengede değildir. Denge kesri, denge sabitine eşit oluncaya
kadar tepkime, ürünler azalıp tepkenler artacak şekilde
geri yönde yürür

 

Le Chatelier İlkesi’ne göre
denge hâlindeki bir tepkimenin
ileri ve geri yöndeki hızlarının
eşitliği bir dış etki ile bozulduğunda,
yeni denge kuruluncaya
kadar, dengenin bozuluş biçimine
bağlı olarak ileri ya da geri
yöndeki tepkime daha hızlı olarak
yürür. Ancak ilk uygulanan
etki tamamen yok edilemez

 

Denge durumunda tepkimede
yer alan maddelerin derişimleri
sabittir. Dışarıdan madde
ekleyerek ya da denge tepkimesindeki
maddelerden birinden bir
miktar uzaklaştırarak madde derişimleri
değiştirilirse sistem bu
etkiyi azaltacak yönde davranış
gösterir.

 

Kimyasal bir tepkimenin denge
bağıntısında yer almayan bir
maddenin sisteme eklenmesi ya
da sistemden çıkarılması dengeyi
etkilemez.
Ancak sistem izobarik sistemse
denge bağıntısında yer
almayan madde eklenmesi ya
da çıkarılması dengeyi bozabilir.
Çünkü madde eklenmesi ya da
çıkarılması kap hacmini dolayısıyla
madde derişimlerini değiştirir.

 

 

İzokorik sistemde sabit sıcaklıkta
denge tepkimesinde
yer almayan herhangi bir gaz
eklenirse kapta toplam basınç
artar. Ancak tepkimedeki gazların
kısmi basınçları değişmeyeceğinden
denge durumu
değişmez.
İzobarik sistemde sabit sıcaklıkta
denge tepkimesinde
yer almayan herhangi bir gazın
eklenmesi kaptaki toplam
basıncı değiştirmez. Fakat
tepkimedeki gazların kısmi basınçları
değişeceğinden denge
bozulur.

 

Giren ve ürün mol sayılarının
eşit olduğu gaz fazında gerçekleşen
tepkimelerde hacim
değişimi dengeyi etkilemez.

 

 

 

Dengedeki sistemlerde sıcaklık artışı:
● Endotermik tepkimelerde dengeyi ürünler yönüne bozar.
● Ekzotermik tepkimelerde ise dengeyi girenler yönüne bozar.
● Endotermik tepkimelerde, ileri tepkimenin hız sabitinin (ki)
değerini geri tepkimenin hız sabitine (kg) göre daha çok artırdığından
ki/kg oranı büyür. Denge sabitinin sayısal değeri
de artar.

Ekzotermik tepkimelerde, geri tepkimenin hız sabitinin (kg)
değerini ileri tepkimenin hız sabitine (ki) göre daha çok artırdığından
ki/kg oranı küçülür. Denge sabitinin sayısal değeri
de azalır

 

Denge tepkimeleri derişimden,
basınçtan, hacimden ve
sıcaklıktan etkilenir. Derişim,
basınç ve hacim, dengeyi etkilemesine
rağmen denge sabitini
değiştirmez. Sıcaklık ise hem
dengeyi hem de denge sabitini
etkiler.

 

Suyun iyonlaşması endotermik
bir denge tepkimesidir. Endotermik
denge tepkimelerinde
denge sabiti sıcaklıkla doğru
orantılı olarak değiştiği için suyun
iyonlaşma sabiti (Ksu) sıcaklık
arttıkça artar

 

 

Bir asit ne kadar kuvvetli ise
konjuge bazı o kadar zayıftır.

 

Zayıf bazların konjuge asitlerinin
çapı küçük, yükü büyük
metal katyonlarının tuzları asidik
sulu çözelti oluşturur.

 

Zayıf asitlerin konjuge bazlarını
içeren tuzlar bazik sulu
çözeltiler oluşturur.

 

Bir asitin iyonlaşma denge
sabiti (Ka) değeri arttıkça suda
iyonlaşma yüzdesi artar. Asitin
suda iyonlaşma yüzdesi arttıkça
oluşturacağı H+ iyonu derişimi
yani asitin kuvveti artar.

 

 

Bir zayıf asitin Ka değeri ne
kadar büyükse asitin kuvveti o
kadar fazla ve konjuge bazı o
kadar zayıftır.
Bir zayıf bazın Kb değeri ne
kadar büyükse bazın kuvveti o
kadar fazla ve konjuge asiti o
kadar zayıftır.

 

Suda iyonlaştıklarında ortama
sadece bir proton verebilen
asitlere monoprotik asit, birden
fazla proton verebilen asitlere
poliprotik asitler denir. Örneğin
HNO3 bir monoprotik asit,
H2SO4 bir poliprotik asittir.

 

Tampon çözeltiler, belli bir
pH’si olan, seyreltme ya da az
miktarda kuvvetli asit ya da baz
ilavesiyle pH’si değiştirilemeyen
çözeltilerdir. Tampon çözeltiler
zayıf bir asit ile konjuge
bazını ya da zayıf bir baz ile
konjuge asitini içerir.

 

 

Bikarbonat tamponu
Karbonik asit ve bikarbonat konsantrasyonları vücuttaki fizyolojik
mekanizmalar tarafından ayrı ayrı düzenlenir. Bikarbonat
tamponunun bileşenleri karbonik asit ve bikarbonattır.
Fosfat tamponu
Tamponlama gücü yüksektir ama öğelerinin mutlak konsantrasyonları
düşük olduğundan, fosfat tamponu güçlü bir tampon
olarak kabul edilemez. Fosfat tamponu böbrekler ve hücre içi sıvıları
için önemlidir.
Protein tamponu
Proteinlerdeki amino asitlerin bazen asidik, bazen bazik özellik
göstermesi sonucu çalışan bir tampon sistemidir. Kan plazması
ve hücre içi sıvılar için önemlidir.

 

Eğer anyonun Kb değeri, katyonun Ka değerinden büyükse
anyon katyondan daha büyük oranda hidroliz olacağından
çözelti bazik olur.
● Eğer anyonun Kb değeri, katyonun Ka değerinden daha küçük
ise katyon anyondan daha büyük oranda hidroliz olacağından
çözelti asidik olur.
● Eğer anyonun Kb değeri ile katyonun Ka değeri yaklaşık
olarak birbirine eşitse çözelti nötr çözeltiye yakın olur.

 

İndikatörler, çözelti pH’sine
bağlı olarak renk değiştiren,
karmaşık yapıdaki organik bileşiklerdir.
İndikatörler asit ya da
baz titrasyonunun bitiş noktasını
saptama amaçlı kullanılabilir

 

Titrasyon, derişimi bilinmeyen
bir asit/baz çözeltisinin, mol
sayısı bilinen başka bir asit/baz
çözeltisi yardımıyla derişiminin
belirlenmesini sağlayan bir uygulamadır.
Titrasyonda derişimi
bilinen çözeltiye titrant adı
verilir.

 

Bir tuz için çözünürlük çarpımı
(Kçç), sıcaklık ile doğru
orantılı ise çözünme endotermik,
ters orantılı ise çözünme
ekzotermiktir.

 

Aynı sıcaklıkta, bir katı ortak
iyon içeren bir çözeltide çözündüğünde
katının çözünürlük
çarpımı (Kçç) değişmezken çözünürlüğü
azalır.

 

Ortak iyon içermeyen tuzların
çözünürlüğe etkisi, ortak
iyonların etkisi kadar önemli
değildir. Eğer bu tuzlar çözünürlüğe
etki ediyorsa, bu etki
çözünürlüğü azaltıcı yönde değil
artırıcı yöndedir.

 

Bir çözünme olayında;
• Kçç = Qiyon ise çözelti doymuştur ve dengededir.
• Kçç > Qiyon ise çözelti doymamış ve dengede değildir.
Çözelti doygun hâle gelene kadar madde eklenmelidir.
• Kçç < Qiyon ise çözelti doymuş olup aşırı madde içermektedir.
Aşırı madde Kçç = Qiyon oluncaya kadar çöker ve çözelti
dengeye ulaşır.

 

Lewis asit-baz tepkimelerinde
koordine kovalent bağ oluşur.

 

 

 

 

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Başa dön tuşu