GENEL KİMYA
Madde ve Özellikleri
I.DERS
Kaynaklar:ar 1
GENEL KİMYA
Raymond CHANG
Çeviri Editörleri:
T. UYAR-S. AKSOY-R. İNAM
2
Kaynaklar:ar 1
GENEL KİMYA1/2
Petrucci -Horwood –Herring
Çeviri ed.
T. UYAR-S. AKSOY
3
Kaynaklar:
MODERN
ÜNİVERSİTE
KİMYASI 1/2
C.E. MORTIMER
Çeviri
T. ALTINATA vd
4
Kimya, Nedir?
evrendeki bütün maddelerin özelliklerini
Kimya
ve değişimlerini inceleyen bir bilim dalıdır.
• Biyoloji, eczacılık ve tıp
Anestezi, aşı, ilaç, gen tedavisi
•Enerji ve çevre
Fosil yakıtlar, güneş enerjisi, nükleer enerji
• Malzeme ve teknoloji
Polimerler, seramikler, moleküler bilgisayarlar
• Tarım ve gıda
Genetiği değiştirilmiş organizmalar, doğal pestisitler, gübreler
5
Makroskopik
Mikroskopik
6

KİMYANIN BÖLÜMLERİ

ORGANİK KİMYA: C ve bileşiklerini inceler.

İNORGANİK KİMYA: Genellikle C ve bileşikleri
dışındaki maddeleri inceler.

ANALİTİK KİMYA: Maddelerin tanınması, analizi,
bileşiminin nicel ve nitel yönden incelenmesiyle
ilgilenir.

FİZİKOKİMYA: Maddelerin enerji ilişkilerini ve hal
değişimlerini inceler.

BİYOKİMYA: Canlıların yapısında gerçekleşen
kimyasal olayları ve bunların sonuç ve etkilerini
inceler.

NÜKLEER KİMYA: Atom çekirdeğindeki
değişmeleri inceler.
7
Madde nedir?
• Kütlesi olan ve uzayda yer kaplayan her
şey maddedir.
• Tüm maddeler, en azından ilke olarak
üç halde bulunabilirler: katı, sıvı ve gaz.
8
Maddenin Yapısı
Madde:
Tanecikli yapıda
 Boşluklu yapıda
 Hareketli yapıda

9
Maddenin Yapısı

Madde taneciklerden meydana geliyorsa,
tanecikler neden görülemiyor?

1 damla suda 2x1021 tane su
molekülünün (H2O, suyu oluşturan
tanecikler) bulunması, çıplak gözle
neden maddeyi oluşturan taneciklerin
görülmediğini açıklar.
10
Maddenin Yapısı
Maddedeki tanecikler:
Atomlar
 Moleküller
 İyonlar

11
Maddenin Yapısı
Demir çubuk, bir şişedeki cıva, bakır kap,
alüminyum çerçeve, tanecikleri atomlar
olan maddelere örnek verilebilir.
 Bir kaptaki su (H2O), alkol (C2H5OH),
aseton (C3H6O), çay şekeri (C12H22O11)
ve bir tüpteki oksijen (O2) tanecikleri
moleküller olan maddelere örnek teşkil
eder.

12
Maddenin Yapısı
Tanecikleri iyonlar olan maddeler:

Sodyum klorür (yemek tuzu) NaCl
Na+, Cl-
Kalsiyum Karbonat (kireç taşı) CaCO3
Ca2+, CO32 Sodyum karbonat (çamaşır sodası)
Na2CO3
2Na+, CO32
13
Maddenin Yapısı


Maddenin boşluklu
yapısı:
50 mL su ve 50 mL alkol
karıştırıldığı zaman
toplam hacim daima 100
mL den daha az (90-95
mL) olur. Bu durum nasıl
açıklanabilir?
Aynı durum, taneli yapılı
maddeler (nohut-pirinç
vb) içinde düşünülebilir.
14
Maddenin Yapısı
Maddenin Taneciklerinin Hareketliliği
 Maddenin taneciklerinin hareketli olduğu,
maddenin gaz hali göz önüne
alındığında daha kolay anlaşılır.
 Bir maddenin gaz halindeki tanecikleri
hareketli olmasaydı, evde hangi
yemeklerin piştiği apartman girişinde
anlaşılabilir miydi?
15
Maddenin Halleri
Maddenin bulunma durumlarına
maddenin halleri denir.
 Maddenin halleri

Katı
 Sıvı
 Gaz

16
Maddenin Halleri
17
Maddenin Halleri

Su molekülünün üç hali

H2O(k)
H2O(s)
H2O(g)
18
19
Maddenin Halleri
Madde Hallerinin Özellikleri
Hal
Katı(k)
Sıvı(s)
Gaz(g)
Özellik
Kütlesi, hacmi ve şekli belirlidir.
Kütle ve hacim belirlidir.
Şekil değişir ve konulduğu
kabın şeklini alır.
Kütle belirlidir. Konulduğu
kabın hacmini kaplar.
Konulduğu kabın şeklini alır.
20
Maddenin Halleri
Maddenin Plazma Hali: Elektrikçe nötr
olan; atom, iyon, elektron ve moleküllerin
bir arada bulunduğu karışıma plazma
hali denir.
 Daha çok yüksek sıcaklık ve basınçta
plazma hali ile karşılaşılır.
 Güneş, kibrit alevi, floresan lambadaki
ışıldama maddenin plazma haline örnek
verilebilir.

21
Çekirdek Birleşmesi - Füzyon
Çekirdek birleşmesi, küçük çekirdeklerin daha büyük bir çekirdek
oluşturmak için birleşmesidir. İki hafif çekirdek daha büyük ve kararlı
bir çekirdek oluşturmak üzere birleşirse önemli miktarda enerji açığa
çıkar.
Çekirdek birleşmesi güneşte sürekli olarak meydana gelir. Güneş
hidrojen (H) ve helyumdan (He) oluşmuştur. Bu atomlar da elektron,
H+ ve He2+ şeklinde iyonlaşmışlardır. 15000000 oC’lik bir sıcaklığı olan
güneşin iç kısmında aşağıdaki birleşme reaksiyonları olur:
1
1 H
2
+ 12H → 23He
3He
1
1 H
+ 23He →
+ 11H →
1
2
2H
4He
+ 211H
+ +10β
Bu olay çekirdek birleşmesi ile enerji üretimi düşüncesinin temel
dayanağıdır.
Kısaca, güneşin enerji kaynağını 4 Hidrojen atomunun 1
Helyum atomuna dönüşmesi sırasında gerçekleşen
reaksiyon karşılar.
4 H atomu 4,032 akb birim ağırlıktadır. Halbuki 1 He atomu
4,003 akb birim ağırlıktadır.
Bu olay sonucunda 0,029 akb kütle E = mc2 bağıntısı
sonucu enerjiye dönüşmektedir. Yani güneşte her saniyede
564 milyon ton H, 560 milyon ton He’a dönüşmekte ve
kaybolan 4 milyon ton kütle enerjiye dönüşerek ışınım
şeklinde uzaya yayılmaktadır.
Bu enerji miktarı 3.86 x 1026 J’ dür. Toplam enerji rezervi
1.785 x 1047 J olan Güneş daha milyonlarca yıl ışımasını
sürdüreceğinden dünya için sonsuz olarak kabul edilebilecek
bir enerji kaynağıdır.
Maddedeki Hal Değişimleri
Gaz
Süblimleşme
Kırağılaşma
Yoğunlaşma
Buharlaşma
SIVI
Erime
Donma
Katı
24
Maddenin Sınıflandırılması

Çevremizde görülen bütün maddeler
aşağıdaki gibi sınıflandırılır.
Madde
Saf maddeler
Elementler
f iziksel yöntemlerle
Karişimlar
ayrilabilir
Bileşikler
Kimyasal yöntemlerle ayrilabilir
Homojen
Karişimlar
Heterojen
Karişimlar
Süspansiyonlar (Kireçli su)
Emülsiyonlar (Yağ+su)
Aerosol (sis)
25
Saf maddeler ve karışımlar
Bir saf madde, belirli ya da sabit bir
bileşimi olan ve kendine özgü
özellikleriyle ayırt edilebilen maddedir.
 Bir karışım, iki ya da daha fazla saf
maddenin bir araya gelmesiyle oluşur.
 Karışımın bileşimi maddenin her
tarafında aynı ise homojendir.
 Karışımın bileşimi maddenin her
tarafında aynı değilse heterojendir.

26
Karışımlar
Bileşimleri belli bir kimyasal formülle
ifade edilemeyen maddelerdir.
 Karışımların erime ve kaynama noktaları
sabit değildir.
 Tuzlu su, içme suyu, çay, kahve ve
toprak karışımlara örnek olarak
verilebilir.

27
Homojen Karışımlar

Alaşımlar ve çözeltiler homojen
karışımlardır.

Çözelti; çözünen ve çözücü’den oluşup
çeşitli şekillerde elde edilebilir.
28
Çözeltiler
Çözelti çeşidi
Sıvı-sıvı
Katı-sıvı
Katı-katı
Sıvı-gaz
Gaz-gaz
Örnekler
Kolonya (alkol-su-esans)
Tuzlu su, şekerli su
Alaşımlar:
Demir-karbon (çelik),
bakır-çinko (pirinç) vb
Kolalı içecekler
Saf hava
29
Heterojen Karışımlar

Her tarafında aynı özelliğe sahip
olmayan karışımlara heterojen karışım
denir.

Heterojen karışımlarda iki faz ayrı ayrı
görülür.
30
Heterojen Karışımlar

Sıvı-katı heterojen karışımlara
süspansiyon denir.

Su-kum, su-un, bulut (hava-su buharı
karışımı), ayran birer süspansiyon örneğidir.

Sıvı-sıvı heterojen karışımlara emülsiyon
denir.

Su-zeytin yağı, su-benzin karışımı birer
emülsiyon örneğidir.
31
Aerosol (Heterojen karışım)
Bir sıvının ya da bir katının gaz içinde
çözünmesi
 Örneğin;
 Sigara dumanı (Gaz içinde katı)
 Toz bulutu (Gaz içinde katı)
 Sis (Gaz içinde sıvı)
 Köpük (Gaz içinde sıvı)
 Deodorant (Gaz içinde katı)

32
Karışımlar fiziksel yollarla bileşenlerine ayrılabilirler.
Mıknatıs yardımıyla
Distilasyon
33
Element ve bileşikler

Saf madde kimyasal yollarla daha basit
bileşenlerine ayrılamıyorsa bu madde
elementtir.

Henüz 114 tane element bilinmektedir.
Bunların sadece 82 tanesi doğal, 32
tanesi ise yapaydır.
34
Element ve bileşikler
Farklı cins elementlerin atomlarının bir
araya gelerek oluşturdukları
taneciklerden (moleküller veya iyonlar)
meydana gelen maddelere bileşik denir.
 Bileşikler saf maddelerdir.
 Bütün saf maddelerin erime ve kaynama
noktaları sabittir.
 Bileşikler sadece kimyasal yollarla
bileşenlerine ayrılabilirler

35
Element ve bileşikler
Bileşikleri ya da elementleri oluşturan en küçük
tanecikler atom kümeleriyse molekül olarak
adlandırılırlar.
Alüminyum elementi atomik yapıdayken oksijen
elementi moleküler yapıdadır.
36
Bileşikler
Bileşik adı
Su
Etil alkol
Aseton
Karbon dioksit
Sodyum klorür
Formülü
H 2O
C2H5OH
C 3H 6O
CO2
NaCl
Sodyum bikarbonat NaHCO3
Bileşik Çeşidi
moleküler
moleküler
moleküler
moleküler
iyonik
iyonik
37
Maddenin Ayırt Edici Özellikleri
Ayırt Edici Özellik
Katı
Sıvı
Gaz
Özkütle
+
+
+
Erime noktası
+
-
-
Donma noktası
-
+
-
Kaynama noktası
-
+
-
Yoğunlaşma
noktası
-
-
+
Çözünürlük
+
+
+
Genleşme
+
+
-
Esneklik
+
-
-
Elektrik iletkenliği
Metaller için
-
-
38
Maddenin Genel Özellikleri

Hacim

Kütle

Eylemsizlik (Cisimlerin hareket
durumlarını koruma eğilimleridir)
39
Maddenin ayırt edici özellikleri
Yalnız öz kütlesi veya yalnız
erime noktası veya yalnız
kaynama noktası bilinen bir
maddenin hangi madde olduğu
anlaşılabilir mi?
40
Maddenin ayırt edici özellikleri
• Nikelin öz kütlesi 8,9 g/cm3’tür. Acaba öz
kütlesi 8,9 g/cm3 olan bir madde nikel
midir?
• Öz kütlesi demirin 7,86 g/cm3 ve gümüşün
10,5 g/cm3 ’tür. Belli bir oran da demir ve
gümüşten karıştırarak öz kütlesi 8,9 g/cm3
olan alaşım hazırlanabilir. Bu durumda öz
kütleleri 8,9 g/cm3 olan madde nikel de
olabilir, demir – gümüş alaşımı da olabilir.
Demek ki, öz kütle yalnız başına tam
anlamıyla ayırt edici olma özelliği
göstermeyebilir.
41
Maddenin ayırt edici özelliklerinin
her biri tek başına yeterli mi?
Erime noktası
 Kaynama noktası
 Yoğunluk
 Kırılma indisi
 İletkenlik
vb fiziksel özellikler tek başlarına bir maddeyi
teşhis etmek için kullanılamazlar. Aynı erime
noktasına sahip binlerce molekül vardır.

42
Fiziksel ve Kimyasal Özellikler

Maddenin rengi, kokusu, hacmi, hali,
yoğunluğu, erime noktası ve kaynama noktası
gibi bazen beş duyumuzla doğrudan bazen de
ölçümler yaparak tespit edilen özelliklere
maddenin fiziksel özellikleri denir.
 Maddenin enerji etkisiyle ya da diğer kimyasal
maddelerle yeni maddeler oluşturabilme
yeteneğine maddenin kimyasal özellikleri
denir.
43
Fiziksel ve Kimyasal Değişmeler
Maddenin taneciklerinin yapısının
değişmediği durumdaki değişmelere
fiziksel değişme denir.
 Maddenin hal değiştirmesi bir fiziksel
değişmedir.
 Hal değişimi sırasında maddenin
taneciklerinin yapısında bir değişme
olmaz. Sadece, taneciklerin enerjileri ve
bir araya gelme biçimleri değişir.

44
Fiziksel ve Kimyasal Değişmeler
Maddenin taneciklerinin yapısının
değiştiği durumdaki değişmelere
kimyasal değişme denir.
 Odunun yanması, dinamit’in ısıtıldığında
patlaması, demirin paslanması birer
kimyasal değişme örnekleridir.

45
Kimyasal Değişme (Reaksiyon)
Kimyasal değişmelere çoğunlukla
“Kimyasal Reaksiyon” denir.
 Bir kimyasal reaksiyonda, başlangıçta
alınan maddelere “reaktantlar” veya
reaksiyona girenler denir.
 Reaksiyon sonucunda meydana
gelenlere de ürünler denir.

Reaksiyona G irenler (Reaktantlar)
Ürünler
46
Değişim tipleri
Fiziksel değişim bir maddenin kompozisyonunu ya
da bileşimini değiştirmez.
(Buzun erimesi ya da şekerin suda çözünmesi)
Kimyasal değişim ise maddenin kompozisyonunu ya
da bileşimini değiştirir.
H2 havada yandığı
zaman suya dönüşür.
47
Yaygın Elementler ve Sembolleri
Al
Alüminyum
Ag
Gümüş
Mg
Magnezyum
Au
Altın
He
Helyum
Ne
Neon
Ar
Argon
H
Hidrojen
Ni
Nikel
As
Arsenik
I
İyot
O
Oksijen
N
Azot
Sn
Kalay
Pt
Platin
Cu
Bakır
Ca
Kalsiyum
K
Potasyum
Ba
Baryum
C
Karbon
Cs
Sezyum
Br
Brom
Cl
Klor
Si
Silisyum
Hg
Civa
Co
Kobalt
Sr
Stronsiyum
Zn
Çinko
Pb
Kurşun
Ti
Titan
F
Flor
S
Kükürt
U
Uranyum
P
Fosfor
Li
Lityum
Xe
Ksenon
48
İYONLAR
1-Katyonlar: Yüksüz atom elektron verdiğinde katyona dönüşür.
49
Anyonlar: Yüksüz atom elektron aldığında anyona dönüşür
50
Ölçme
Kimyasal çalışmalar ağırlıklı olarak
ölçmeler üzerinedir.
Maddelerin özellikleri yapılan ölçümlerle
belirlenir.
Ölçülen bir miktar genel olarak sayılarla ve
uygun birimlerle ifade edilir.
51
SI (Systeme International d’Unites) Birimleri
Günümüzde ölçüm birimleri olarak, Uluslararası
Birimler Sistemi (SI) adı verilen bir standart birim
sistemi kullanılmaktadır.
Temel SI Birimleri
Fiziksel büyüklük
Birim adı
Kısaltılışı
Kütle
kilogram
kg
Uzunluk
metre
m
Zaman
saniye
s
Sıcaklık
kelvin
K
Madde miktarı
mol
mol
Elektrik akımı
amper
A
Aydınlatma şiddeti
kandil
cd
52
Kütle ve Ağırlık

Kütle (mass), madde miktarının değişmez bir
ölçüsüdür.

Ağırlık (weight) ise, madde ile yer küre
arasındaki çekim kuvvetidir.

w = mg
53
Edwin Aldrin ay yüzeyinde. Resim 1969’da Neil
Armstrong tarafından çekilmiştir. Armstrong’un
ve Aldrin’in giydiği elbiseler çok fazla yük gibi
görünüyor. Fakat, ay kütlesi, dünyanın 1/81’i ve
aradaki çekim ivmesi, yerçekiminin 1/6’sı olduğu
için bu elbiselerin aydaki ağırlığı dünyadaki
ağırlığının sadece 6’da 1’idir.
Çanakkale ile Kars şehirleri yaklaşık aynı
enlemde olmalarına rağmen herhangi bir
nesnenin ağırlığı Kars’ta daha azdır (yükseklik
farkı). Sinop ile Mersin şehirlerinin her ikisi de
deniz seviyesinde olmasına rağmen herhangi bir
nesnenin ağırlığı Sinop’ta daha büyüktür (enlem
farkı).
Görüldüğü gibi ağırlık yer
değişebilirken, kütle değişmez.
değişikliğinde
Birim Sistemleri
Bir büyüklüğü ölçmek için karşılaştırma
amacıyla seçilen aynı cinsten büyüklüklere
birim denir.
 Kimya’da kullanılan SI Uluslararası birimler:

(The International System of Units, Système International d'Unités)

KÜTLE: ton, kg, g, mg
 1000 mg = 1 g
 1000 g = 1 Kg
 1000 kg = 1 ton
55
Birim Sistemleri
MADDE MİKTARI: Mol
Bir kimyasal türün 1 mol’ü, 6,022.1023
atom, molekül, iyon, elektron veya iyon
çiftidir.

HACİM: L, mL, cm3
Uzunluğun küpü
1000 cm3 =1000 mL= 1 L

56
1999’da Mars’a gönderilen ilk iklim uydusu ($125,000,000 ) planlanan daha fazla
(100 km) mars atmosferine girmiş ve ısınarak parçalanmıştır. Hata İngiliz birim
sisteminden SI birim sistemine dönüştürme işleminden kaynaklanmıştır.
1 lb = 1 N
1 lb = 4.45 N
Kuvvet = kütle x ivme
1 lb = 0,4536 kg
yerçekimi ivmesi = 9,81 m/s2
57 57
Hacim (m3)
1 cm3 = (1 x 10-2 m)3 = 1 x 10-6 m3
1 dm3 = (1 x 10-1 m)3 = 1 x 10-3 m3
1 L = 1000 mL = 1000 cm3 = 1 dm3
1 mL = 1 cm3
58
Yoğunluk (kg/m3)
1 g/cm3 = 1 g/mL = 1000 kg/m3
kütle
yoğunluk =
hacim
m
d= V
Yoğunluğu 21,5 g/cm3 olan bir platin metalinin hacmi
4.49 cm3’ ise kütlesi kaç gramdır?
m
d= V
m = d x V = 21,5 g/cm3 x 4,49 cm3 = 96,5 g
59 59
60
Birim Sistemleri
ZAMAN:
 Yıl, ay, gün, saat, dakika, saniye

UZUNLUK:
 Metre (ve alt ve üst katları)
 Angstrom (Å) = 10-10 m
 1 inç = 2,54 cm = 25,4 mm

61
Uzunluk önekleri
62
Sıcaklık
K = 0C + 273
273 K = 0 0C
373 K = 100 0C
0F
9
=
x 0C + 32
5
32 0F = 0 0C
212 0F = 100 0C
63
172.9 0F’ı Celsius (0C)’ a çeviriniz.
9
=
x 0C + 32
5
0F – 32 = 9 x 0C
5
0F
5 x (0F – 32) = 0C
9
0C = 5 x (0F – 32)
9
0C = 5 x (172.9 – 32) = 78,3
9
64
Birim Sistemleri
BASINÇ
 Atm, Bar, Torr, mm-Hg

1 atm= 760 torr=760 mm-Hg
 1 bar = 750,062 torr = 0,9869 atm

65
Birim Sistemi
Birim sistemlerinde kullanılan alt ve üst
kat önekleri
ÖNEK
KAT
SEMBOL
 mili
10-3 kat
m
 kilo
103 kat
k
 mikro
10-6 kat

 nano
10-9 kat
n

66
Birim Sistemi
Kimyada Kullanılan Bazı Sabitler
 R (İdeal Gaz Sabiti)
 R=0,082 L.atm./mol. K
 R=1,987 kal./mol. K
 R= 8,314 jull /mol. K
 NA=Avogadro sayısı = 6.02X1023
67
ANLAMLI SAYILAR

Milattan önce 4000 li yıllar ifadesindeki 4000
rakamının doğruluk ve hassasiyeti nedir?

3 gr, 3,0 gr, 3,00 gr aynı mıdır?

40±2 neyi ifade eder?
 sayısı kaç basamak?
3,14159265358979323846264338327950288419716939
93751058…………….

68
ANLAMLI SAYILAR

YUVARLAMA:
 Virgülden sonra alınacak hane basamağından
sonra gelen rakamlar 0,1,2,3 ve 4 ise atılır;
 Virgülden sonra alınacak hane basamağından
5, 6, 7, 8 ve 9 ise en son kalan rakam bir
artırılır
 Örneğin 3,141592 … rakamı virgülden sonra
iki haneli olacaksa 3.14 olur eğer virgülden
sonra üç hane olacaksa 3,142 olur
69
ANLAMLI SAYILAR

Üslü sayılar

0,000000106= 1,06x10-7

1060000000=1,06 x109

753279880650=7,53x1011
70
ÇEVİRME FAKTÖRÜ

Matematiksel işlemlerde birimler dikkate
alınmalı ve çevirme faktörleri kullanılarak
anlamlı birimleri ifade eden rakamlar elde
edilmelidir.
İstenen miktar
ve birimi
Verilen miktar
ve birimi
X
Çevirme
f aktörü
71
ÇEVİRME FAKTÖRÜ

Örnek: 36 km/saat kaç m/sn’dir?
?
m
sn
İstenen miktar
ve birimi
36
km
saat
Verilen miktar
ve birimi
X
1000 m
X
1 km
1 saat
10 m/sn
3600 sn
Çevirme
f aktörü
72
Download

GENEL KİMYA