BÖLÜM II MADDEN N YAPISI

Transkript

1 BÖLÜM II MADDEN N YAPISI 2.1. ELEMENTLER N SINIFLANDIRILMASI a. Metal ve Ametaller b. Periyodik Cetvel c. Periyotlar ve Gruplar 1. Periyotlar ve Özellikleri 2. Gruplar ve Özellikleri 2.2. YONLAR a. yonlar n Oluflumu b. yon Çeflitleri 2.3. BA LAR a. Atomlar Bir Arada Tutan Kuvvetler 1. yonik Ba 2. Kovalent Ba 3. Di er Ba Çeflitleri b. Ba lar ve Maddenin Hâlleri 2.4. B LEfi KLER a. yon Yap l Bileflikler b. Molekül Yap l Bileflikler 2.5. ATOMLAR, MOLEKÜLLER ve ÖLÇÜLEB LEN KÜTLELER a. Mol ve Avogadro Say s b. Mol Kütlesi 2.6. BÖLÜMÜN ÖZET 2.7. Ö REND KLER M Z PEK fit REL M 2.8. DE ERLEND RME SORULARI

2 K MYA 2 BU BÖLÜMÜN AMAÇLARI Bu bölümü çal flt n zda; * Metal ve ametal özelliklerini daha iyi anlayarak ve verilen özelliklerine göre elementlerin metal mi, ametal mi oldu unu rahatl kla söyleyebilecek, * Atom numaras verilen bir elementin periyodik cetveldeki yerini bulabilecek, * Elementleri, periyot ve grup elementleri olarak s n fland rmas n yapabilecek, * yonlar n nas l olufltu unu ve iyon oluflumunda atomda nas l bir de iflme meydana geldi ini aç klayabilecek, * yonlaflma enerjisi ve elektron ilgisinin periyodik cetvelde grup ve periyotlarda nas l de iflti ini ö renecek, * Atomlar n neden ve nas l ba oluflturdu unu kavrayacak, * Elementlerin türlerine göre oluflturacaklar ba lar n türünü ve say s n söyleyebilecek, * yon yap l ve molekül yap l bilefliklerin özelliklerini bilecek, * Element ve bilefliklerin mol kütlesini, mol ve avogadro say s n n bulunmas n ö reneceksiniz. NASIL ÇALIfiMALIYIZ? Bu bölümü kavrayabilmek için; * 1. bölümdeki elementler ve bileflikler, atomlarda elektron da l m konular n mutlaka okuyunuz. * TV programlar n izlemeden önce, ders notlar n z n ilgili bölümlerini gözden geçiriniz, * Ders notlar n zdaki ve bölüm sonundaki çözümlü örnekleri inceleyiniz. * Bölüm soru ve testlerini mutlaka çözünüz. 90

3 MADDEN N YAPISI Daha önceki bölümlerde, madde ve özelliklerini, maddelerin kendilerini oluflturan elementlere ayr flt r lmas n, element ve sembollerini, elementlerden bileflik elde edilmesini, bileflik formüllerinin yaz lmas n ve adland r lmas n, elektronlar n orbitallere yerlefltirilmesini ö renmifltiniz. Bu bölümde ise, elementlerin özelliklerine göre s n fland r lmas n, elementlerin belirli bir düzen içinde grupland r ld periyodik cetvelin yap s n, iyonlar n oluflumunu, atomlar n molekül ve bileflikleri oluflturmas n, kimyasal ba lar n oluflmas n ve çeflidini, element ve bilefliklerin mol kütlesi, mol ve avogadro say s n n hesaplanmas n göreceksiniz ELEMENTLER N SINIFLANDIRILMASI 3. bölümde, bilinen element say s n n 112 oldu unu, bunlardan 90 tanesinin do al, geriye kalan 22 sinin ise yapay element oldu unu ö renmifltiniz. Bütün bu elementlerin özelliklerini incelemek çok zor ve zaman al c d r. Bu nedenle elementleri çeflitli özelliklerine göre s n fland r p incelemek daha kolayd r. Fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre elementler, metal ve ametal olarak iki gruba ayr l r.? Çevrenizdeki eflyalar tek tek olarak m yoksa gruplara ay rarak m incelersiniz? a. Metal ve Ametaller Önceki bölümde, nötr bir atomda negatif (-) yüklü elektronlarla, pozitif (+) yüklü protonlar n say lar n n birbirine eflit oldu unu ö renmifltiniz. Metaller kendi aralar nda bir araya gelerek bileflik oluflturmaz. Ancak ametallerle bileflik oluflturur. Metaller, ametallerle bileflik oluflturduklar nda elektron verdikleri için pozitif (+), ametaller ise elektron ald klar için negatif (-) yüklü olur. 91

4 Metallerde genel olarak görülen ortak özellikler flunlard r : 1. Yüzeyleri parlakt r. Örne in; alt n ve gümüfl gibi. 2. Is y ve elektri i iyi iletirler. Örne in; elektrik telleri, yemek piflirme kablar gibi. 3. Tel ve levha hâline getirilerek flekil verilebilirler. Örne in; bak r tel ve çinko levha gibi. 4. Kendi aralar nda bileflik oluflturmazlar. Elektron vererek bileflik yaparlar. Pozitif (+) yüklü iyon olufltururlar. 5. Oda koflullar nda (c va hariç) kat hâlde bulunurlar. 6. Erime ve kaynama noktalar yüksektir. Ametallerde genel olarak görülen ortak özellikler flunlard r : 1. Yüzeyleri parlak de il, matt rlar. 2. Grafit hariç, s ve elektri i iletmezler. 3. K r lgand rlar, tel ve levha hâline getirilemezler. 4. Metallerle ve kendi aralar nda bileflik olufltururlar. Elektron ald klar nda negatif (-) yüklü iyon olufltururlar. 5. Oda koflullar nda kat, s v ve gaz hâlinde bulunurlar. 6. Erime ve kaynama noktalar düflüktür.? Baz elementler, baz özellikleri bak m ndan metallere, baz özellikleri bak m ndan da ametallere benzerler. Bunlara yar metaller denir. letkenlikleri metallerin tersine olarak s cakl kla artar. Örne in; silisyum, germanyum ve bor gibi.? Radyo, televizyon ve bilgisayar gibi araçlar n yap s nda genelde hangi elementler kullan l r. Araflt r n z. 92

5 b. Periyodik Cetvel Periyodik cetveldeki elementlerin özelliklerinin tek tek incelenmesi çok zor ve zaman al c d r. Bundan dolay bilim adamlar elementleri belirli bir düzen içinde s n fland rmak için çal flmalar yapm fllard r. Günümüzdeki periyodik cetvele benzer ilk bilimsel çal flmalar Dimitri Mendeleyev (Dimitri Mendelyef) taraf ndan yap lm flt r. Mendeleyev, elementleri bir arada gösteren bir cetvel yapm fl ve buna periyodik cetvel ad n vermifltir. Mendeleyev, elementleri kütle numaralar na göre s ralam fl ve günümüzdeki periyodik cetvelin temelini oluflturmufltur. Henry Moseley (Henri Mozli), X fl nlar n kullanarak yapt deneyler sonucunda elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin atomun kütlesine de il atom numaras na ba l oldu unu kan tlam flt r. Günümüzde kullan lan periyodik cetvelde elementler, artan atom numaralar na göre haz rlanm flt r. Elementler, artan atom numaralar na göre dizildi inde, elementlerin baz özelliklerinin periyodik olarak tekrarland görülür. Özellikleri birbirine benzeyen elementler, alt alta gelecek flekilde artan atom numaralar na göre s raland nda oluflan cetvele periyodik cetvel denir. 93

6 Tablo 2.1: Elementlerin periyodik cetveli l l 94

7 Periyodik cetvelde yatay s ralara periyot, düfley sütunlara ise grup denir. Periyodik cetvel, 7 periyot ile 8 tane A ve 8 tane B grubu olmak üzere 16 gruptan (18 düfley sütundan) oluflur. Periyodik cetvelde s, p, d ve f olmak üzere dört blok vard r. s bloku 1A ve 2A grubunu içerir. Bu blokta bulunan elementlerin elektron dizilifllerinin sonu s orbitali ile biter. p bloku elementleri 3A, 4A, 5A, 6A, 7A ve 8A gruplar n içerir. Bu blokta bulunan elementlerin elektron dizilifllerinin sonu p orbitali ile biter. d bloku elementleri ise geçifl elementleridir. Bu blokta bulunan elementlerin elektron diziliflleri d orbitali ile biter. B grubu elementleri d blokundad r. f bloku elementleri periyodik cetvelin alt nda iki s ra hâlinde yer alan Lântanitler ve aktinitlerdir. Bu blokta bulunan elementlerin elektron diziliflleri f orbitali ile biter. Tablo 2.2: Periyodik cetvelde blok, periyot ve gruplar 95

8 ? Atom numaras verilen bir elementin periyodik cetveldeki yerini (periyot ve grubunu) bulabilir miyiz? 3. bölümde elektronlar n orbitallere yerlefltirilmesini ö renmifltiniz. Bundan yararlanarak atom numaras verilen bir elementin periyodik cetveldeki yerini bulabilirsiniz. fiimdi bunu örneklerle ö renelim. ÖRNEK 2.1 Atom numaras 12 olan Mg elementinin periyodik cetveldeki yeri neresidir? ÇÖZÜM Atom numaras verilen bir elementin hangi periyot ve grupta oldu unu bulmak için elektron dizilifli yaz l r. Temel enerji seviyesi 12 Mg : 1s2 2s 2 2p 6 2 Elektron say s 3s Orbital türü a. Elektron diziliflinde görüldü ü gibi, en büyük temel enerji seviye numaras 3 oldu undan Mg elementi 3. periyottad r. b. 3. enerji seviyesindeki orbitalinde toplam 2 elektron oldu undan bu element 2A grubundad r. c. Mg elementinin elektron diziliflinin sonu s orbitali ile bitti inden s blokundad r. Mg elementi, 3. periyot ve 2A grubunda bulunur. ÖRNEK 2.2 Atom numaras 16 olan S elementi; a. Hangi periyotta, b. Hangi grupta, c. Hangi blokta bulunur. ÇÖZÜM S : 1s2 2s 2 2p 6 3 s 2 3 p 4 6 A grubu p bloku 3. periyot

9 a. En büyük temel enerji seviye numaras 3 tür. Element, 3. periyottad r. b. En büyük temel enerji seviyesinde (3s 2 3p 4 de) toplam = 6 elektron bulundu undan element 6 A grubundad r. c. Son orbital türü p oldu undan element p blo undad r. S elementinin periyodik cetveldeki yeri, 3. periyot ve 6A grubundad r. ÖRNEK Cl elementinin periyodik cetveldeki yeri neresidir? ÇÖZÜM 17 Cl : 1s2 2s 2 2p A grubu 3 s 3 p p bloku a. Klor elementinin elektron diziliflinde görüldü ü gibi en büyük enerji seviye numaras 3 tür. Element, 3. periyottad r. b. En büyük enerji seviyesinde (3s 2 3p 5 ) s orbitalinde 2 elektron ve p orbitalinde 5 elektron olmak üzere toplam 7 elektron bulundu undan bu element 7A grubundad r. Son elektron p orbitalinde oldu undan p blo undad r. Klor elementinin periyodik cetvelindeki yeri 3. periyot ve 7 A grubundad r. ÖRNEK Ti elementinin periyodik cetveldeki yeri neresidir? ÇÖZÜM 3. periyot 22 Ti : 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p s 3d 4 B d bloku 4. periyot a. En büyük temel enerji seviyesinin numaras 4 tür. Buna göre element 4. periyottad r. b. En son orbital türü d dir. Element d blo unda oldu undan B grubundad r. c. Soy gaz (3s 2 3p 6 ) yap s ndan sonra gelen 4s 2 3d 2 enerji seviyelerinde toplam 4 elektron içerdi inden 4B grubundad r. 97

10 Titan elementinin periyodik cetveldeki yeri 4. periyot ve 4B grubundad r. Al flt rma 2.1 P elementinin periyodik cetveldeki yeri neresidir? 15 Al flt rma 2.2 Atom numaras 19 olan K elementi; a. Hangi periyotta, b. Hangi grupta, c. Hangi blokta bulunur? c. Periyotlar ve Gruplar 1. Periyotlar ve Özellikleri Periyodik cetvelde yatay s ralara periyot denildi ini ö renmifltiniz. Tüm periyotlar birinci periyot d fl nda s bloku ile bafllar, p bloku ile biter. Periyodik cetvelde yedi periyot bulunmaktad r. Birinci periyot en k sa olan d r. Hidrojen ile bafllar helyum ile biter. Sadece 2 element bulunur. kinci ve üçüncü periyotlarda 8, dördüncü ve beflinci periyotlarda 18 ve alt nc periyotta ise 32 element bulunur. Bu periyot en uzun olan d r. Yedinci periyot ise henüz tamamlanmam flt r. fiimdilik 26 element bulunmaktad r. Bu periyotta 32 element için yer vard r. Tablo 2.1 incelendi inde periyodik cetvelin alt nda (*) iflareti ile gösterilen Lântanitler alt nc periyodun, (**) iflareti ile gösterilmifl olan aktinitler yedinci periyodun birer devam d r. Periyodik cetvelde bir periyot boyunca soldan sa a gidildikçe; a. Atom numaras ve kütle numaras artar. b. Atom yar çap (hacmi) küçülür. c. yonlaflma enerjisi artar. d. Elektron alma e ilimi artar. e. Metalik özellik azal r. f. Ametal özellik artar. g.de erlik elektronlar genellikle artar. 98

11 2. Gruplar ve Özellikleri Periyodik cetveldeki düfley sütunlara grup denildi ini 8 tane A ve 8 tane B olmak üzere 16 grup bulundu unu ö renmifltiniz. Periyodik cetveldeki baz önemli gruplar n özelliklerini tan yal m. a. Alkali Metaller Periyodik cetvelin 1A grubuna alkali metaller denir. Li, Na, K, Rb, Cs ve Fr elementleri bu grubu oluflturur. Bu grubun son enerji seviyesindeki s orbitalinde bir elektron (s 1 ) bulunur. En aktif metallerdir. Is y ve elektri i iyi iletirler. Do ada serbest hâlde bulunmazlar. Erime noktalar düflüktür. Element Atom Öz kütle Erime Kaynama numaras g/cm 3 (20 C) noktas ( C) noktas ( C) Lityum (Li) 3 0, Sodyum (Na) 11 0, Potasyum (K) 19 0, Rubidyum (Rb) 37 1, Sezyum (Cs) 55 1,88 28,7 678 Tablo 2.3: I A grubu elementlerinin baz özellikleri b. Toprak Alkali Metaller Periyodik cetvelin 2A grubunda bulunan Be, Mg, Ca, Sr, Ba ve Ra dan oluflan elementlerdir. 1A grubu elementlerine göre daha az aktiftirler. Bu grubun son enerji seviyesindeki s orbitalinde 2 elektron (s 2 ) bulunur. Element Atom Öz kütle Erime Kaynama numaras g/cm 3 (20 C) noktas ( C) noktas ( C) Berilyum (Be) 4 1, Magnezyum (Mg) 12 1, Kalsiyum (Ca) 20 1, Stronsiyum (Sr) 38 2, Baryum (Ba) 56 3, Radyum (Ra) Tablo 2.4: Toprak alkali metallerin (II A grubu) baz özellikleri 99

12 c. Halojenler Tuz oluflturan anlam na gelen halojenler, periyodik cetvelin 7A grubunda bulunurlar. Bu elementler, flüor (F), klor (Cl), brom (Br), iyot (I) ve astatin (As) dir. Oda koflullar nda flüor ve klor gaz, brom s v ve iyot ise kat hâlde bulunur. Bu grubun son enerji seviyesindeki s ve p orbitalinde 7 elektron (s 2 p 5 ) bulunur. Element Atom Öz kütle Erime Kaynama numaras g/l(20 C) noktas ( C) noktas ( C) (1atm) Flüor (F) 9 1, Klor (C1) 17 3, Brom (B) 35 3, yot (I) 53 4, d. Soy Gazlar Tablo 2.5: Halojenlerin baz özellikleri Periyodik cetvelin 8A grubunda helyum (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe) ve radon (Rn) elementleri bulunur. Helyum hariç bu grubun son enerji seviyesinde 8 elektron (s 2 p 6 ) bulunur. Soy gazlar kararl bir yap ya sahiptirler. Genellikle bileflik yapmazlar. Kimyasal reaksiyonlarda genellikle elementler elektron alarak, vererek veya ortak kullanarak kendilerine en yak n soy gaz elektron düzenine ulafl rlar. Soy gazlar n erime ve kaynama noktalar oldukça düflüktür. Oda koflullar nda hepsi gaz hâlindedirler. Element Atom Öz kütle Erime Kaynama numaras g/l(20 C) noktas ( C) noktas ( C) (1atm) Helyum (He) 2 0, Neon (Ne) 10 0, Argon (Ar) 18 1, Kripton (Kr) 36 3, Ksenon (Xe) 54 5, Radon (Rn) 86 9, Tablo 2.6: Soy gazlar n baz özellikleri 100

13 ? e. B Grubu Elementleri B grubu elementlerine geçifl elementleri de denir ve d blo unda bulunurlar. Hepsi metal oldu u için s ve elektri i iyi iletirler. Bu grupta bulunan alt n (Au), gümüfl (Ag) ve bak r (Cu) en iyi iletkenlerdendir. Erime ve kaynama noktalar genellikle yüksektir. Bilefliklerin de farkl yükler alabilirler. Örne in; bak r n Cu +1 ve Cu +2 yüke sahip olmas gibi. f blokunda bulunan elementlere iç geçifl elementleri denir. Bunlar n hepsi metaldir. f blokunda bulunan elementlerin birinci s ras na lântanitler ikinci s ras na aktinitler denir. Ayn grupta bulunan elementlerin özellikleri birbirine benzer mi? nceleyiniz. Periyodik cetvelde bir grupta yukar dan afla ya inildikçe; 1. Atom numaras ve kütle numaras artar. 2. Atom yar çap (hacmi) artar. 3. Elektron alma e ilimi azal r. 4. Metalik özellik artar. 5. Ametalik özellik azal r. 6. yonlaflma enerjileri azal r. 7. De erlik elektronlar say s de iflmez YONLAR Yüksüz bir atomda proton say s elektron say s na eflittir. Bir atom elektron alarak veya vererek kararl hâle gelir. Yüksüz bir atomun elektron almas veya vermesi sonucu, proton ve nötron say s sabit kal rken elektron say s de iflir. Bir atom elektron alarak eksi (-) yüklü, elektron vererek art (+) yüklü tanecikler oluflturur. Art (+) ve eksi (-) yüklü taneciklere iyon denir. Örne in; Na +1, Cl -1, N -3, (CO 3 ) -2 ve (PO 4 ) -3 iyonlar gibi. De erlik elektronlar, bir atomun son (en yüksek) enerji seviyesinde bulunan ve kolay kopar lan elektronlard r. En son enerji seviyesinde bulunan orbitallere de erlik orbitali, bu orbitallerdeki elektronlara ise de erlik elektronlar denir. Elektron al fl verifli ya da elektronlar n ortaklafla kullan lmas de erlik orbitallerindeki elektronlar ile olur. fiimdi ise, atomlar n iyon hâline dönüflmesini ve oluflan iyon çeflitlerini ö reneceksiniz. 101

14 ?? a. yonlar n Oluflumu Atomdaki yüklü tanecikler nelerdir? Bir atomda iki tür yüklü tanecik bulundu unu belirtmifl ve bunlardan pozitif yükle yüklü olan proton, negatif yükle yüklü olan ise elektron olarak nitelendirmifltik. Bu taneciklerin nötr atomdaki say lar n n birbirine eflit oldu unu da ö renmifltik. Bir atom elektron kazan r veya kaybederse, proton ve elektron say s ndaki eflitlik bozulur. Elektron alan atomun elektron say s nda artma ve elektron veren atomun elektron say s nda azalma olur. yon oluflumunda tanecik say s de iflir mi? Elektron kaybeden bir atom pozitif (+) yüklü iyon, elektron kazanan bir atom ise negatif (-) yüklü iyon oluflturur. Oluflan iyonun yükü, kaybedilen veya kazan lan elektron say s na eflittir. Örne in; atom numaras 11 olan sodyum atomunun, 11 proton ve 11 elektronu vard r. Elektron dizilifli, 11 Na : 1s2 2s 2 2p 6 3s 1 fleklindedir. Sodyum atomunun son enerji seviyesinde 1 (3s 1 ) elektron vard r. 1 A grubunda yer al r. Son enerji seviyesindeki de erlik orbitalinde 1 elektron bulundu undan atomun son enerji seviyesindeki toplam de erlik elektron say s 1 dir. Sodyum atomu son enerji seviyesindeki 1 elektronu vererek kararl hâle gelir ve +1 yüklü iyon oluflur. Elektron say s 10 a düfler. Örne in, Atom numaras 9 olan Flüor atomunun elektron dizilifli, 9 F : 1s2 2 2s 2p 5 7 elektron fleklindedir. Flüor atomunun kararl hâle gelmesi ve son enerji seviyesindeki elektron say s n 8 e tamamlamas için 1 elektron almas gerekir. Son enerji seviyesinde 7 elektron vard r ve 7A grubunda yer al r. Flüor atomu 1 elektron ald nda son eneji seviyesindeki elektron say s 8 e ç kar ve kararl hâle geçer. Bir elektron ald nda -1 yüklü iyon oluflur. Flüor 1 elektron ald nda elektron say s 10 a ç kar. O hâlde iyon hâline gelen bir atomda sadece elektron say s de iflir. Proton ve nötron say s nda bir de iflme olmaz. 102

15 ÖRNEK Ca atomu iki elektron verdi inde oluflan iyon yükü ve proton say s kaçt r? ÇÖZÜM Nötr bir atomda proton say s elektron say s na eflittir. Kalsiyum atomu 2 elektron verirse elektron say s 20-2 = 18 olur. yon yükü = proton (p) - elektron (e) yon yükü = yon yükü = + 2 dir. Proton say s de iflmez ayn kal r. Fakat elektron say s azal r. ÖRNEK O-2 iyonundaki proton ve elektron say s kaçt r? ÇÖZÜM a. Atom numaras = proton say s b. yon yükü = p - e (Z) = (p) 8 = p - 2 = 8 -e p = 8 dir. e = ÖRNEK Mg+2 iyonunun; a. Proton ve elektron say lar kaçt r? b. Elektron diziliflini yaz n z. ÇÖZÜM a. Atom numaras = proton say s (Z) = (p) 12 = p e = 10 dur. yon yükü = proton say s +2 = 12 - e e = 12-2 e = 10 dur. - elektron say s 103

16 b. yonlar n elektron dizilifli toplam elektron say s na göre yaz l r. Mg +2 iyonu 10 elektron içerdi inden elektron dizilifli, 12 Mg+2 : 1s 2 2s 2 2p 6 fleklindedir. Al flt rma P-3 iyonunun; a. Proton ve elektron say s kaçt r? b. Elektron diziliflini yaz n z. b. yon Çeflitleri yonlar n (+) ve (-) yüklü olmak üzere ikiye ayr ld n, pozitif (+) yüklü iyonlara katyon ve negatif (-) yüklü iyonlara anyon denildi ini ö renmifltiniz. yonlar ayr ca tek atomlu ve çok atomlu olmak üzere ikiye ayr l r. yon tek atomdan oluflmuflsa buna tek atomlu iyon denir. Örne in; Br -1, Na +1, Fe +3, O -2, N -3 tek atomlu iyonlard r. yon birden fazla atomdan oluflmuflsa buna çok atomlu iyon veya kök denir. Örne in; (OH) -1, (SO 4 ) -2, (CO 3 ) -2, (PO 4 ) -3 çok atomlu iyonlard r. yonlar, tek yüklü oldu u gibi çok yüklü de olabilir. Cl -1, H +1, Br -1, Na +1 tek yüklü iyon, Fe +3, Ca +2, (MnO 4 ) -2, (PO 4 ) -3 çok yüklü iyonlard r. Atom Hacmi Bir atomun hacmi, yar çap ile do ru orant l d r. Atom yar çap ise elektron say s na ve çekirdek yüküne (proton say s na) ba l d r. Bir periyotta soldan sa a do ru, çekirdek yükü (proton say s ) artar. Bundan dolay elektronlar çekirdek taraf ndan daha kuvvetle çekilir. Bu nedenle atom yar çap (atomun hacmi) küçülür. Ayn grupta yukar dan afla ya do ru, atom numaras artt kça enerji seviyesi say s da artar. Çekirde in elektronlar çekme gücü azal r. Bundan dolay atom yar çap (atomun hacmi) büyür. yonlaflma Enerjisi Atom çekirde i, çevresindeki elektronlar n hepsini ayn kuvvetle çekmez. Yak ndaki elektronlar çok, uzaktaki elektronlar az çeker. Bir atomdan elektron koparmak için çekirde in çekim kuvvetini yenecek kadar bir enerji verilmesi gerekir. Çekirde e uzak olan elektronlar yak n olandan daha az enerji ile kopar l r. 104

17 Gaz hâlindeki bir atomdan veya iyondan bir elektron koparmak için atoma verilmesi gereken enerjiye iyonlaflma enerjisi denir. Gaz hâlindeki yüksüz bir atomdan bir elektron koparmak için atoma verilmesi gereken enerjiye birinci iyonlaflma enerjisi denir. X (g) + E 1 X (g) + + e - Birinci iyonlaflma enerjisi (kj/mol) Gaz hâlindeki (+) yüklü bir iyondan bir elektron koparmak için iyona verilmesi gereken enerjiyi de ikinci iyonlaflma enerjisi denir. X + (g) + E 2 X +2 (g) + e - kinci iyonlaflma enerjisi (kj/mol) Ayn atomdan üçüncü, dördüncü,...elektronlar da kopar labilir. Bu durumda iyonlaflma enerjilerinin büyüklükleri; E 1 < E 2 < E 3 < E 4,... < E n fleklinde s ralan r. yonlaflma enerjileri, bir periyotta soldan sa a do ru büyür. Bir grupta yukar dan afla ya do ru küçülür. Bir periyotta 1A grubundaki elementin iyonlaflma enerjisi en küçük, 8 A grubundaki elementin iyonlaflma enerjisi en büyüktür (Tablo 2.7). Birinci iyonlaflma enerjilerinin bir periyot boyunca s ralan fl ; 1A < 3A < 2A < 4A < 6A < 5A < 7A < 8A fleklindedir. Element I. yonlaflma enerjileri II. yonlaflma enerjileri III. yonlaflma enerjileri (kj/mol) (kj/mol) (kj/mol) E 1 E 2 E 3 Lityum (Li) Berilyum (Be) Bor (B) Karbon (C) Azot (N) Oksijen (O) Flüor (F) Neon (Ne) Tablo 2.7: 2. periyottaki elementlerin iyonlaflma enerjileri 105

18 Elektron lgisi Gaz hâlindeki yüksüz bir atomun, bir elektron kazanarak negatif yüklü iyon hâline geçmesi s ras ndaki aç a ç kan enerjiye elektron ilgisi denir. Atomlar n elektron ilgisi sonucu negatif yüklü bir iyon oluflur. X (g) + e - X(g) -1 + Enerji (elektron ilgisi) Ametallerin elektron ilgileri, metallerden daha fazlad r. Elektron ilgisi soldan sa a do ru artar. Örne in; flüor (F) ve oksijen (O) atomlar n n 1 elektron almalar s ras nda enerji aç a ç kar. F (g) + e - O (g) + e - F kj/ mol O kj/ mol dür BA LAR Maddelerin atomlardan olufltu unu daha önceki bölümlerde ö renmifltiniz. fiimdi ise atomlar bir arada tutan kuvvetler üzerinde dural m. a. Atomlar Bir Arada Tutan Kuvvetler Karbon monoksit bilefli indeki karbon ve oksijen atomlar ile potasyum bromür bilefli indeki potasyum ve brom atomlar aras ndaki etkileflim birbirinden farkl d r. Maddelerin oluflmas n sa layan ayn veya farkl cinsten atomlar n kuvvetli etkileflimlerle bir arada tutulmalar n sa layan kuvvetlere kimyasal ba denir. Atomlar, elektron al fl verifli yaparak veya elektronlar n ortaklafla kullanarak elektron düzenlerini soy gazlar n elektron düzenine benzetmeye çal fl r. Bu süreçte atomlar ba oluflturarak daha kararl bir yap kazan r. Kimyasal ba lar, iyonik ve kovalent ba lar olmak üzere iki grupta toplan r. 1. yonik Ba Periyodik cetvelde 1A, 2A ve 3A grubundaki baz elementlerle B grubu elementlerinin tamam metaldir. Metallerin ise iyonlaflma enerjileri düflüktür. Bu nedenle metaller elektron düzenlerini soy gaz elektron düzenine benzetebilmek için elektron verirler ve art (+) yüklü iyon durumuna geçerler. Di er taraftan 4A, 5A, 6A ve 7A grubunda bulunan elementlerin ço u ametaldir. Ametaller soy gaz elektron düzenine ulaflmak için elektron al rlar ve eksi (-) yüklü iyon durumuna geçerler. 106

19 Metallerin ametallerle tepkimesi sonucunda oluflan çok say daki bileflikte atomlar bir arada tutan kuvvetler, (+) ve (-) yüklü iyonlar aras ndaki elektriksel çekim kuvvetidir. yonlar, bileflikteki metal ve ametal atomlar aras nda meydana gelen elektron al fl verifli sonucunda oluflur. O hâlde, pozitif (+) ve negatif (-) yüklü iyonlar aras ndaki elektriksel çekim kuvveti sonucu oluflan kimyasal ba lara iyonik ba denir. Bu tür ba lar içeren bilefliklere ise iyon yap l bileflikler denir. Örne in; NaCl (yemek tuzu) bilefli indeki ba oluflumunu aç klayal m : Sodyum (Na) atomu metaldir ve nötr hâlde 11 elektronu vard r. Kendisinin elektron diziliflini soy gazlar nkine benzetebilmek için bir elektron verir. Bir elektron verdi i için +1 yüklü iyon hâline geçer. Böylece elektron diziliflini, soy gaz elektron dizilifline benzetmifl olur. Na Na + + e - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1s 2 2s2 2p6 1 e 8 e Klor (Cl) atomu ametaldir ve 17 elektronu vard r. Kendisinin elektron diziliflini soy gazlar nkine benzetebilmek için sodyumdan bir elektron al r. Bir elektron ald için -1 yüklü iyon hâline geçer. Böylece elektron diziliflini soy gaz elektron dizilifline benzetmifl olur. Cl + e - Cl - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p5 1s 2 2s 2 2p 6 2 3s 3p 6 7 e 8 e Oluflan Na + ve Cl - iyonlar n n elektrostatik çekim kuvvetiyle birbirini çekmesi sonucu iyonik ba oluflur. Na + + Cl - NaCl Atomlar de erlik elektron say lar n soy gazlardaki gibi sekize (s 2 p 6 ) tamamlama e ilimindedirler. Bu e ilim sekizli anlam nda oktet kural olarak ifade edilir. 107

20 Atomlar aras ndaki iyonik ba oluflumu atomlar n elektron nokta formülleri ya da Lewis (Levis) yap s ile gösterilebilir. Bir atomun Lewis yap s, de erlik elektronlar n n atomun sembolü etraf nda birer nokta hâlinde gösterilmesinden oluflur. Örne in; NaCl deki iyonik ba oluflumu elektron nokta formülüyle gösterilebilir. yonik bilefliklerde, kazan lan ve kaybedilen elektron say lar birbirine eflittir. yonik ba kuvvetli bir ba d r. Bu nedenle iyonik bileflikler oda s cakl nda kat d r. ÖRNEK 2.8 MgF 2 bilefli inin oluflumunu elektron nokta yap s yla gösteriniz. ( 9 F, 12 Mg) ÇÖZÜM Magnezyum ve flüorün elektron diziliflini ve elektron nokta yap lar n yazal m : 12 Mg : 1s2 2s 2 2p 6 3s F : 1s s 2p Mg atomu elektron düzenini soy gaz elektron düzenine ulaflt rmak (en d fl enerji seviyesindeki elektron say s n sekize tamamlamak) için iki elektron vermelidir. Flüor atomu ise bir elektron almal d r. Bir magnezyum atomunun verdi i iki elektronu iki ayr flüor atomu alarak MgF 2 molekülünü oluflturur. 108

21 Al flt rma 2.4 KCl (potasyum klorür) bilefli inin oluflumunu elektron nokta yap s yla gösteriniz. ( 17 Cl, 19 K ) 2. Kovalent Ba Ametal-ametal atomlar aras nda elektron al fl verifli olmaz. Atomlar kararl bir yap ya sahip olabilmek için, en son enerji seviyesindeki (en d fl kabu undaki) baz elektronlar n ortaklafla kullan r. Atomlar aras nda elektronlar n ortaklafla kullan lmas sonucu oluflan ba lara kovalent ba denir. Örne in; H 2 O, NH 3, HF, O 2, N 2, F 2 bilefliklerindeki gibi Kovalent ba larla oluflan bilefliklere molekül yap l bileflikler denir. Bir atomun oluflturabildi i ba say s o atomun elektron dizilifli ile ilgilidir. Kovalent ba, genellikle ya bir çizgi veya iki nokta ile gösterilir. Hidrojen Molekülünde Kovalent Ba lanma Kovalent ba oluflumunun en basit örne i H 2 molekülünde görülür. Hidrojen molekülünü oluflturan H atomlar n n birer elektronlar vard r. Kendisine en yak n soy gaz olan helyum ( 2 He) elektron düzenine ulaflabilmek için iki hidrojen atomu birer elektronlar n ortaklafla kullan r. Bunun sonucunda atomlar aras nda kovalent ba oluflur. 109

22 1H 1s ki elektronun ortak kullan lmas ile oluflan kovalent ba tekli ba d r ve bir çizgi (-) ile gösterilir. F 2 Molekülünde Kovalent Ba lanma Flüor atomunun elektron dizilifli; 7 9 F : 1s s 2p fleklindedir. Elektron diziliflinde görüldü ü gibi flüor atomunun son enerji seviyesinde yedi elektron vard r. Elektron say s n sekize tamamlamak ve soy gazlardan 10 Ne elektron dizilifline sahip olmak için tek elektronunu di er flüor atomunun eflleflmemifl elektronu ile ortak kullanarak kovalent ba oluflturur. Ba oluflumunu elektron nokta yap s ile gösterelim:? Cl 2 molekülünün ba yap s n elektron nokta (Lewis) formülüyle gösteriniz. O 2 Molekülünde Kovalent Ba lanma Oksijen molekülündeki oksijen atomunun elektron dizilifli; 6 8 O : 1s2 2s 2 4 2p fleklindedir. Oksijenin de erlik elektron say s alt d r. Sekize tamamlamak için iki elektrona ihtiyaç vard r. Herbir oksijen atomu eflleflmemifl ikifler elektronlar n ortaklafla kullanarak ikili kovalent ba oluflturur. kili kovalent ba a çift ba da denir. 110

23 Ayn cins iki atomun (ametal-ametal) elektronlar n ortaklafla kullan lmas sonucu oluflan kovalent ba a, apolar (kutupsuz) kovalent ba denir. ÖRNEK 2.9 N 2 molekülünün ba yap s n elektron nokta formülüyle gösteriniz. ÇÖZÜM 5 7 N : 1s s 2p Elektron diziliflinde de görüldü ü gibi, azotun son enerji seviyesinde befl elektron vard r. Azotun, 10 Ne soy gaz n n elektron dizilifline benzemesi için üç elektrona ihtiyac vard r. N 2 molekülündeki iki azot atomu üçer elektronlar n ortaklafla kullanarak son enerji seviyelerindeki elektron say s n sekize ç kar rlar. Aralar nda alt elektron ortaklafla kulland için üçlü kovalent ba oluflur. ki atom aras nda bir çift elektron eflleflmiflse tekli ba, iki çift elektron eflleflmiflse ikili ba ve üç çift elektron eflleflmiflse üçlü ba oluflur. 111

24 HCl Molekülünde Kovalent Ba lanma Hidrojen ve klorun elektron nokta yap lar H. ve Cl fleklindedir. Her ikisinin de soy gaz elektron yap s na ulaflabilmeleri için birer elektrona ihtiyac vard r. Fakat her iki atomunda elektron ilgisi büyük oldu u için birinin di erine elektron vermesi mümkün de ildir. Bundan dolay H ve Cl atomlar birer elektronlar n ortaklafla kullanarak kendilerini soy gazlara benzetmifl olur. HCl molekülünde ortaklafla kullan lan elektron çifti her iki atom taraf ndan eflit kuvvetle çekilmez. Klor atomu ortak elektron çiftini hidrojene göre daha büyük bir kuvvetle çeker. Elektron çifti klor çekirde ine daha yak n olaca ndan klorun bulundu u bölge k smen negatif yükle, hidrojenin bulundu u bölge ise k smen pozitif yükle yüklüdür. ÖRNEK 2.10 H 2 O molekülünün oluflumunu elektron nokta formülüyle (yap s yla) gösteriniz. ÇÖZÜM 1 H : 1s1 8 O : 1s2 2s 2 2p 4 Oksijen atomunun elektron alma e ilimi hidrojen atomunun elektron alma e iliminden daha büyük oldu undan ba elektronlar n büyük bir kuvvetle çeker. Bu nedenle oksijen atomu k smen negatif, hidrojen atomu ise k smen pozitif yükle yüklüdür. Oksijen atomu elektron diziliflini neona benzetebilmek için iki hidrojen ile elektronlar n ortak kullan r. 112

25 Farkl iki atom (ametal-ametal) aras nda elektronlar n ortaklafla kullan lmas sonucu polar (kutuplu) kovalent ba oluflur. Örne in; HF, H 2 O, NH 3 ve HCl polar kovalent ba içeren moleküllerdir. Al flt rma 2.5 NH 3 molekülünün oluflumunu elektron nokta yap s ile gösteriniz. 3. Di er Ba Çeflitleri Metal ve ametal atomlar aras nda elektron al fl verifli sonucunda iyonik ba lar n, ametal atomlar n de erlik elektronlar n kendi aralar nda ortak kullanmalar ile kovalent ba lar n olufltu unu ö renmifltiniz. Metal atomlar birarada tutan kuvvet iyonik ba yap s ndan da kovalent ba yap s ndan da farkl d r. Metalik ba : Metaller c va hariç oda s cakl nda kat d r. Metal atomlar kendi aralar nda bileflik yapmaz. Fakat kat ve s v hâllerinde onlar bir arada tutan kuvvetler vard r. Kat ve s v hâllerinde metal atomlar n bir arada tutan kuvvetlere metalik ba denir. Metallerin az say da de erlik elektronu ve çok say da bofl de erlik orbitali vard r. Çekirdek taraf ndan zay f kuvvetle çekilen de erlik elektronlar bofl orbitallere kayabilir. Kendi atomundaki bofl orbitallerde hareket edebildi i gibi komflu orbitallerine de geçebilir. flte metal atomlar na ait çekirdeklerin bu hareketli elektronlar çekmesiyle oluflan ba a metalik ba denir. Elektronlar n hareketli olmas, metallerin elektri i ve s y iyi iletmesini sa lar. Metal atomlar n bir arada tutan metalik ba çok sa lamd r. Bundan dolay metallerin erime ve kaynama s cakl klar yüksektir.? Acaba iyonik, kovalent ve metalik ba d fl nda molekülleri kat ve s v hâlde bir arada tutan kuvvetler var m d r? Molekülleri birbirine ba layan üç ba çeflidi vard r. Bunlar, dipol-dipol et-kileflimi, hidrojen ve van der Waals ba lard r. Hidrojen ba : Hidrojen atomunun O, F ve N atomlar yla oluflturdu u H 2 O, HF ve NH 3 gibi moleküller aras nda görülür. Molekülün hidrojen taraf k smen pozitif (+), di er taraf da k smen negatif (-) yüklüdür. Pozitif (+) ucu oluflturan hidrojen ile di er molekülün negatif (-) ucu aras nda moleküller aras elektrostatik çekim kuvveti oluflur. ki H 2 O, HF ya da NH 3 molekülü aras nda oluflan bu çekim kuvvetine hidrojen ba denir. 113

26 H O H O... H H hidrojen ba H F... H F... H F N hidrojen ba H hidrojen ba H H H... N H H fiekil 2.1: H 2 O, HF ve NH 3 ta hidrojen ba lar n n gösterimi Hidrojen ba, van der Waals ba ndan daha kuvvetlidir. Hidrojen ba yapan moleküllerin erime ve kaynama noktalar yüksektir. Bütün hidrojen ba lar ayn kuvvette de ildir. Van der Waals ba : Bu ba lar n kuvveti molekül içindeki elektron say s na ve molekülün flekline ba l d r. Molekülün kütlesi artt kça elektron say s da artar. Molekül büyüdükçe moleküller aras van der Waals ba lar n kuvveti de artar. Örne in; 10 Ne atomlar aras ndaki van der Waals ba lar n n kuvveti, 18 Ar atomlar aras ndaki van der Waals ba lar n n kuvvetlerinden küçüktür. Soy gaz (He, Ne, Ar,...) atomlar n ve apolar molekülleri (O 2, H 2, F 2, Cl 2, N 2, S 8 gibi), s v ve kat hâlde bir arada tutan kuvvetlere van der Waals ba denir. Van der Waals ba çok zay f bir ba d r. Dipol-dipol etkileflimi: H 2 O, HCl, H 2 S, NH 3, SO 3 gibi polar moleküller aras nda görülen etkileflimdir. Bu moleküllerde k smen pozitif (+) ve k smen negatif yüklü (-) kutuplar bulunur. ki polar molekül birbirine yaklaflt nda, z t kutuplar aras nda elektrostatik çekim kuvveti oluflur. Bu kuvvete dipol-dipol etkileflimi denir. b. Ba lar ve Maddenin Hâlleri Atomlar aras çekim kuvvetleri sonucu oluflan ba lar, iyonik, kovalent ve metalik ba lard r. Bu ba lar kuvvetli ba lard r. Molekülleri bir arada tutan kuvvetler, van der Waals, hidrojen ba lar ve dipol-dipol etkileflimidir. Bu ba lar zay f ba lard r. Moleküller aras çekim kuvvetleri, maddenin fiziksel hâllerini belirler. Bu hâller kat, s v ve gaz hâlleridir. Çekim kuvvetleri ne kadar büyükse, maddenin erime ve kaynama noktas o kadar yüksektir. Moleküller aras çekim kuvveti büyük olan maddeler oda koflullar nda kat hâldedir. Moleküller aras çekim kuvveti azald kça 114

27 maddeler s v ve gaz hâlinde bulunur. Moleküllerin birbiriyle yapt ba lar ile molekül içi ba lar birbirinden farkl d r. Molekül içi ba lar daha kuvvetlidir. Örne in; molekülleri aras ndaki ba lar zay f olan kat karbon dioksit erimeden buharlafl r B LEfi KLER Farkl cins atomlar n belirli oranlarda bir araya gelmesiyle bilefliklerin olufltu unu, metal ve ametal atomlar n n elektron al fl verifli sonucu iyonik ba n ve ametal ametal atomlar n n elektronlar n ortaklafla kullanmalar sonucu kovalent ba n olufltu unu ö renmifltiniz. Elektron al fl verifli ile oluflan bilefliklere iyon yap l, elektronun ortaklafla kullan lmas ile oluflan bilefliklere molekül yap l bileflikler denir. fiimdi bunlar n genel özellikelerini inceleyelim. a. yon Yap l Bileflikler yonik ba ile oluflmufl bilefliklerde (+) ve (-) yüklü iyonlar düzgün bir örgü yap s oluflturur. Bu örgü yap lar nda en küçük birimler atomlar de il iyonlard r. yonlar n oluflturdu u örgü yap lar iyonik kristalleri meydana getirir. yonik kristaller çeflitli geometrik flekillerde bulunurlar. Örne in; NaCl bilefli inin yap s nda bulunan her sodyum iyonunun etraf nda alt tane klorür (Cl - ) iyonu, her klorür (Cl - ) iyonunun etraf nda da alt tane sodyum (Na + ) iyonu bulunur. Na + Cl - C1 - Na + Na + Cl fiekil 2.2: Sodyum klorür (NaCl) kristalinin model gösterimi 115

28 ?? K MYA 2 yonik yap l kat bileflikler elektrik ak m n iletir mi? yonik yap l kat lar, iyon içermelerine ra men elektri i iletmezler. Çünkü kat hâlde iyon yap l bilefliklerde iyonlar aras nda çok kuvvetli etkileflimler oldu undan iyonlar hareket edemez. Bu nedenle iyonik yap l bileflikler kat hâlde elektrik ak m n iletmezler. yonik yap l bilefliklerin çözeltileri elektrik ak m n iletir mi? yonik yap l bileflikler suda iyonlar na ayr larak çözünür. Çözündüklerinde pozitif (+) ve negatif (-) yüklü iyonlar na ayr ld klar için elektrik ak m n iletirler. Örne in; kat sodyum klorür suda çözündü ünde,?? NaCl (kat ) Na + (suda) + Cl - (suda) (sodyum klorür) (sodyum iyonu) (klorür iyonu) ayr l r. Oluflan (+) ve (-) yüklü iyonlar serbest hareket edebildikleri için elektrik ak m n iletirler. yonik yap l bilefliklerin genel özellikleri flöyledir : 1. Oda koflullar nda kat hâldedirler. 2. Kat hâlde elektrik ak m n iletmezler. Eritildiklerinde veya suda çözüldüklerinde iyonlar na ayr larak elektrik ak m n iletirler. 3. Erime ve kaynama noktalar yüksektir. 4. Metal ve ametal atomlar aras nda elektron al fl verifli ile oluflurlar. 5. Sert ve k r lgand rlar. Dövülüp ifllenemezler. Saf su elektrik ak m n iletir mi? Araflt r n z. b. Molekül Yap l Bileflikler Ametal atomlar aras nda elektronlar n ortaklafla kullan lmas sonucu oluflan bilefliklere molekül yap l bileflikler denir. Bir molekül, bilefli in bütün özelliklerini tafl yan en küçük parças d r. Molekül yap l bilefliklerin formülleri yaz l rken molekül formülleri kullan l r. Molekül yap l bilefliklerin sulu çözeltileri elektrik ak m n iletir mi? 116

29 Molekül yap l bilefliklerin büyük ço unlu u kat ve s v hâlde elektrik ak m n iletmez. Molekül yap l bilefliklerin ço u iyonik bilefliklerin aksine suda çözünmez. Bu bilefliklerin suda çözünenleri ise molekül yap lar n koruyarak çözündü ünden, dolay s yla iyon oluflmad için çözeltileri elektrik ak m n iletmez. Örne in; fleker çözeltisi elektrik ak m n iletmez. Bu durum flekerin moleküler yap ya sahip oldu unu ve suda çözünürken iyonlar na ayr flmad n gösterir. Cl 2 H 22 O 11 (kat ) fleker Cl 2 H 22 O 11 (suda) fleker çözeltisi? Baz molekül yap l bileflikler, molekül yap l olmalar na ra men suda az da olsa iyonlaflt klar ndan elektrik ak m n zay f da olsa iletirler. Örne in; CH 3 COOH (asetik asit) ve NH 3 (amonyak) gibi bileflikler suda iyonlar na ayr flt ndan elektrik ak m n iletirler. Molekül yap l bilefliklerin genel özellikleri flöyledir: 1. Erime ve kaynama noktalar düflüktür. 2. Genellikle ametal ametal atomlar aras nda elektronlar n ortaklafla kullan lmas sonucu oluflurlar. 3. Genellikle suda moleküller hâlinde çözündüklerinden sulu çözeltileri, kat ve s v hâlleri elektrik ak m n iletmez, 4. Oda koflullar nda kat, s v ve gaz hâlinde olabilirler. yon yap l ve molekül yap l bilefliklerin ortak özelli i her iki bileflik türünün de kat hâlde elektri i iletmemesidir. Karbon dioksit gaz (CO 2 ) elektrik ak m n iletir mi? Araflt r n z ATOMLAR, MOLEKÜLLER VE ÖLÇÜLEB LEN KÜTLELER Günlük yaflant m zda kulland m z pek çok maddenin miktar n ifade etmek için de iflik birimler kullan l r. Örne in; süt, su, benzin gibi s v maddelerin miktarlar n litre ile, fleker, çivi gibi kat maddelerin miktarlar n kilo ile, do al gaz gibi gaz maddelerinkini ise m 3 ile belirtiriz. Ayr ca yumurtay tane ile kumafl ise metre ile al r z. Yaln z küçük maddeleri tek tek saymak zor oldu u için onlar daha iyi belirleyecek birimler kullan l r. Örne in; toplu i neleri ve raptiyeleri kutu ile, yumurtay düzine ile, yaz yazmak için kulland m z kâ tlar da top ile al r z. 117

30 Atomlar ve moleküller çok küçük taneciklerdir. Bunlar n kütlelerini tek tek ölçmek mümkün de ildir. Ayr ca bir maddenin ölçülebilen kütlelerinde çok say da atom ve molekül bulunur. Bu çok büyük say lardan meydana gelen atom ve molekülleri de pratik birimlerle ifade etmemiz gerekir. a. Mol ve Avogadro Say s Atomlar ve molekülleri pratik birimlerle ifade etmek için, 12 C izotopu karfl laflt rmal atom olarak kabul edilir. Bir tane 12 C izotopunun kütlesinin 1/12 ine (on ikide birine) bir atomik kütle birimi (1 akb) denir. 1 H atomu = 1 akb 1 S atomu = 32 akb 1 Ca atomu = 40 akb 1 Fe atomu = 56 akb Yap lan çal flmalar sonucunda, 12, 0000 gram 12 C izotopunun 6,02 x tane karbon atomu içerdi i belirlenmifltir. 6,02x10 23 say s Avogadro say s olarak bilinir. Avogadro say s kadar taneci e (atom, iyon, molekül vb.) 1 mol denir. Mol, çift, düzine gibi bir say sayma birimidir. Mol say s n ile gösterilir. Maddenin bir molünün içerdi i tanecik say s na Avogadro say s denir. Avogadro say s N A sembolü ile gösterilir. 1 mol = 6,02 x tanecik Buna göre; 1 mol C atomu = 6,02 x tane C atomu 1 mol O 2 molekülü = 6,02 x tane O 2 molekülü 1 mol Ca atomu = 6,02 x tane Ca atomu 1 mol H 2 O molekülü = 6,02 x tane H 2 O molekülü 1 mol Na +1 iyonu = 6,02 x tane Na +1 iyonu 1 mol elektron = 6,02 x tane elektron içerir. 118

31 Tanecik say s verilen bir maddenin mol say s (n), n (mol say s ) = N (Tanecik say s ) NA (Avogadro say s ) formülü ile bulunur. ÖRNEK ,01 x tane hidrojen (H) atomu kaç moldür? ÇÖZÜM 1. yol : Formül kullanarak çözelim; n (mol say s ) = N (Tanecik say s ) NA (Avogadro say s ) n = 3, 01 x 1023 = 6,02 x ,5 mol 2. yol 6,02 x tane H atomu 1 mol ise 3,01 x tane H atomu X X = 3, 01 x 1023 = 6,02 x ,5 moldür. ÖRNEK mol CO 2 molekülünde kaç tane CO 2 molekülü bulunur? ÇÖZÜM 1. yol 1 mol CO 2 molekülü 6,02 x tane CO 2 molekülü içerirse 2 mol CO 2 molekülü X X = 6,02 x 1023 x2 1 = 12,04 x tane CO 2 molekülü içerir. 119

32 2. yol n = N N A 2 = N 6,02 x N = 6,02 x x 2 = 12,04 x tane CO 2 molekülü ÖRNEK ,01 x tane N 2 molekülü kaç moldür? ÇÖZÜM 6,02 x tane N 2 molekülü 1 mol ise 3, 01 x tane N 2 molekülü X X = 3,01 x ,02 x = 0,05 moldür. Al flt rma 2.6 0,2 mol O 2 molekülünde kaç tane O 2 molekülü bulunur? b. Mol Kütlesi Periyodik tabloda atom kütlesi olarak verilen say lar, o atomun 1 molünün gram cinsinden kütlesidir. 1 mol element atomunun gram cinsinden kütlesine, o elementin mol kütlesi denir. Mol kütlesinin birimi g/ mol dür. Örne in; 1 mol karbon atomunun mol kütlesi 12 g / mol dür. Formül kütlesi, bir bilefli in akb cinsinden toplam kütlesine o bilefli in formül kütlesi ya da formül a rl denir. Bir bilefli in formül kütlesi, formülün kapsad element atom say lar ile atom kütlelerinin çarp mlar n n toplam na eflittir. Birimi akb ile ifade edilir. 120

33 ÖRNEK 2.14 FeCl 2 (demir(ii) klorür) bilefli inin formül kütlesini hesaplay n z. (Cl: 35,5, Fe : 56) ÇÖZÜM FeCl 2 1 Fe : 1 x 56 = 56 akb 2 Cl : 2 x 35,5 = + 71 akb Toplam : 127 akb Bir FeCl 2 (demir(ii) klorürün) formül kütlesi 127 akb dir. ÖRNEK 2.15 H 2 SO 4 bilefli inin formül kütlesini hesaplay n z. (H : 1, O : 16, S : 32,) ÇÖZÜM H 2 S O 4 2 H : 2 x 1 = 2 akb 1 S : 1 x 32 = 32 akb 4 O : 4 x 16 = + 64 akb Toplam : 98 akb ÖRNEK 2.16 Fe 2 (SO 4 ) 3 (demir(ii) sülfat) bilefli inin formül kütlesini hesaplay n z. ( O : 16, S : 32, Fe : 56) ÇÖZÜM Fe 2 (S O 4 ) 3 2 Fe : 2 x 56 = 112 akb 3 S : 3 x 32 = 96 akb 12 O : 12 x 16 = akb Toplam : 400 akb Formül kütlesi, iyonik veya molekül yap l her türlü bileflik için kullan l r. 121

34 Al flt rma 2.7 CaCO 3 (kalsiyum karbonat) bilefli inin formül kütlesini hesaplay n z. (C : 12, O : 16, Ca : 40) Bilefli in mol kütlesi, molekül yap l bir element veya bilefli in bir mol molekülünün (taneci inin) gram olarak kütlesine bilefli in mol kütlesi denir. Mol kütlesi bir maddenin (atom, molekül, iyon vb.) kütlesidir. Molekül yap l bileflikler için, formül kütlesi yerine molekül kütlesi de kullan l r. Bileflik formülündeki elementlerin atom kütleleri kullan larak bilefli in molekül kütlesi hesaplan r. Bir bilefli in molekül kütlesinin ya da formül kütlesinin say sal de eri, o bilefli in mol kütlesinin say sal de erine eflittir. Mol kütlesi, bir bilefli in bir mol molekülünde bulunan atom say lar ile mol atom kütlelerinin çarp mlar n n toplam na eflittir. ÖRNEK 2.17 HNO 3 (nitrik asitin) bilefli inin mol kütlesini hesaplay n z. (H : 1, N : 14, O : 16) ÇÖZÜM H N O 3 1 H : 1 x 1 = 1 g 1 N : 1 x 14 = 14 g 3 O : 3 x 16 = 48 g + Toplam : 63 g/ mol dür. 1 mol HNO 3 in mol kütlesi 63 gramd r. ÖRNEK 2.18 Mg 3 (PO 4 ) 2 (magnezyum fosfat) bilefli inin mol kütlesini hesaplay n z. (O : 16, Mg : 24, P : 31) ÇÖZÜM Mg 3 (PO 4 ) 2 1 mol Mg 3 (PO 4 ) 2 n mol kütlesi 262 gramd r. 3 Mg : 3 x 24 = 72 g 2 P : 2 x 31 = 62 g 8 O : 8 x 16 = g Toplam : 262 g/ mol dür. 122

35 ÖRNEK 4.19 K 3 PO 4 (potasyum fosfat) bilefli inin mol kütlesini hesaplay n z. (P:31, O:16, K:39) ÇÖZÜM K 3 P O 4 3 K : 3 x 39 = 117 g 1 P : 1 x 31 = 31 g 4 O : 4 x 16 = + 64 g Toplam : 212 g/ mol dür. 1 mol K 3 PO 4 ün mol kütlesi 212 gramd r. ÖRNEK 2.20 CaSO 4 (kalsiyum sülfat) bilefli inin mol kütlesini hesaplay n z. (O : 16, S : 32, Ca : 40) ÇÖZÜM Ca S O 4 1 Ca : 1 x 40 = 40 g 1 S : 1 x 32 = 32 g 4 O : 4 x 16 = + 64 g Toplam : 136 g/ mol dür. 1 mol CaSO 4 n mol kütlesi 136 gramd r. Al flt rma 2.8 A1 2 (SO 4 ) 3 (alüminyum sülfat) bilefli inin mol kütlesini hesaplay n z. (O : 16, A1 : 27, S : 32) Mol - Kütle liflkisi Bir maddenin kütlesi verildi inde mol say s afla da verilen formülle hesaplan r. Mol say s = Kütle (gram cinsinden) Mol kütlesi (g/ mol) n = m M (n) mol say s n, (m) gram cinsinden kütleyi, (M) mol kütlesini ifade eder. 123

36 ÖRNEK gram CO 2 (karbon dioksit) gaz kaç moldür? (C : 12, O : 16) ÇÖZÜM 1 moldür. CO 2 1 x x 16 = = 44 gramd r. 1. yol 44 g CO 2 1 mol ise 11 g CO 2 X ÖRNEK gram NaOH (sodyum hidroksit) kaç moldür? (H : 1, O : 16, Na : 23) ÇÖZÜM NaOH in mol kütlesi : 1 x x x 1 = NaOH in mol kütlesi : 40 gramd r. 2. yol (formülle) n = m M X = = 0,25 moldür. n = n = 0, 25 moldür. 1. yol 40 g NaOH 1 mol ise 20 g NaOH X X = 20 = 0,5 moldür yol (formülle) n = m M n = n = 0,5 moldür. Al flt rma gram SO 2 (kükürt dioksit) gaz kaç moldür? (O:16, S : 32) 124

37 Gaz Hacmi - Mol liflkisi Normal koflullar alt nda (0 C s cakl k ve 1 atm bas nçta) bütün gazlar n 1 molleri 22,4 litredir. Oda koflullar nda ise bütün gazlar n 1 molleri 24,5 litredir. Gaz n cinsi ne olursa olsun normal koflullar alt nda (NK de) hepsinin 1 molü 22,4 litre hacim kaplar. NK de hacmi bilinen gazlar n molü afla daki formülle hesaplan r. Mol = Hacim 22,4 (n) mol say s n, (V) litre cinsinden verilen hacmi ifade eder. ÖRNEK 2.23 NK de 5,6 litre hacim kaplayan CO 2 gaz kaç moldür? ÇÖZÜM 1. yol CO 2 veya n = V 22,4 1 moldür. 22,4 litre CO 2 gaz 1 mol ise 5,6 litre CO 2 gaz X X = 5, 6 x 1 22, 4 = 5,6 22,4 NK de hacmi 22,4 litredir. = 0,25 moldür. 2. yol (formülle) n = Hacim 22,4 n = 5,6 22,4 n = 0,25 moldür. ÖRNEK ,6 g C 2 H 5 OH (etil alkol) kaç moldür? (H : 1, C : 12, 0 :16) ÇÖZÜM C 2 H 5 OH ün mol kütlesi = 2x12 + 6x1+1x16 = 46 gramd r. 1. yol 2. yol (formülle) 46 g C 2 H 5 OH 1 mol ise 4,6 g C 2 H 5 OH X X = 4,6 46 = 0,1 mol n = m M = 4,6 46 = 0,1 mol 125

38 Al flt rma 2.9 NK de 44,8 litre hacim kaplayan SO 2 (kükürt dioksit) gaz ; a. Kaç moldür? b. Mol kütlesi kaç gramd r? c. Kaç tane molekül içerir? (O : 16, S : 32) 126

39 2.6. BÖLÜMÜN ÖZET K MYA 2 Fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre elementler, metal ve ametal olarak iki gruba ayr l r. Parlak yüzeyli olma, s ve elektri i iyi iletme, tel ve levha hâline gelebilme, elektron vererek bileflik oluflturma, erime ve kaynama noktalar n n yüksek olmas, oda koflullar nda kat hâlde bulunma, metallerin ortak özellikleridir. Mat yüzeyli olma, s y ve elektri i iletmeme, oda koflullar nda kat, s v ve gaz hâlinde bulunma, tel ve levha hâline gelememe, metaller ve kendi aralar nda bileflik oluflturma, erime ve kaynama noktalar n n genellikle düflük olmas, ametallerin ortak özellikleridir. Özellikleri birbirine benzeyen elementler alt alta gelecek flekilde artan atom numaralar na göre s raland nda oluflan cetvele periyodik cetvel denir. Periyodik cetvelde yatay s ralara periyot, düfley sütunlara ise grup denir. Periyodik cetvel, 7 periyot ile 8 tane A ve 8 tane B grubu olmak üzere 16 gruptan oluflur. Periyodik cetvelde s, p, d ve f olmak üzere dört blok vard r. s ve p bloklar nda A grubu elementleri, d blo unda B grubu elementleri ve iç geçifl elementleri (lântanitler ve aktinitler) ise f blo unda yer al r. Atom numaras verilen bir elementin elektron diziliflinden yararlanarak periyodik cetveldeki yeri (periyot ve grubu) bulunabilir. Örne in, 20 Ca : 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 2 4s 2 A grubu 4. periyot Ayn periyottaki elementlerin de erlik elektronlar ayn (kabukta) enerji düzeyinde yer al r. Ayn grupta bulunan elementlerin özellikleri birbirine benzer. Periyotlarda soldan sa a gidildikçe, atom numaras ve kütle numaras büyür, atom yar çap küçülür, iyonlaflma enerjisi büyür, elektron alma e ilimi artar, ametalik özellik artar. 127

40 Gruplarda yukar dan afla ya inildikçe, atom numaras ve kütle numaras büyür, atom yar çap büyür, elektron alma e ilimi azal r, iyonlaflma enerjileri azal r, metalik özellik artar. (+) veya (-) yüklü atom veya atom gruplar na iyon denir. (+) yüklü iyonlara katyon ve (-) yüklü iyonlara anyon denir. Elektron kaybeden bir atom (+) pozitif yüklü iyon, elektron kazanan bir atom ise (-) negatif yüklü iyon oluflturur. Oluflan iyon yükü, kaybedilen veya kazan lan elektron say s na eflittir. yon tek atomdan oluflmuflsa buna tek atomlu iyon denir. Örne in; Na +1, O -2, N -3 tek atomlu iyonlard r. yon birden fazla atomdan oluflmuflsa buna çok atomlu iyon denir. Örne in; (OH) -1, (SO 4 ) -2, (PO 4 ) -3 gibi. yon hâline gelen bir atomda sadece elektron say s de iflir. Proton ve nötron say s nda bir de iflme olmaz. Gaz hâlindeki bir atomdan veya iyondan bir elektron koparmak için atoma verilmesi gereken enerjiye iyonlaflma enerjisi denir. Gaz hâlindeki yüksüz bir atomdan bir elektron koparmak için atoma verilmesi gereken enerjiye birinci iyonlaflma enerjisi denir. + X (g) + E 1 X (g) + e - Birinci iyonlaflma enerjisi Gaz hâlindeki (+) yüklü bir iyondan bir elektron koparmak için iyona verilmesi gereken enerjiye de ikinci iyonlaflma enerjisi denir X (g) + E 2 X (g) + e - kinci iyonlaflma enerjisi Ayn atomdan üçüncü, dördüncü,... elektronlar da kopar labilir. Bu durumda iyonlaflma enerjilerinin büyüklükleri, E 1 < E 2 < E 3 < E 4...< E n fleklinde s ralan r. Gaz hâlindeki bir atoma bir elektron kat lmas yla aç a ç kan enerjiye, elektron ilgisi denir. X (g) + e - -1 X (g) + Enerji yonlaflma enerjisi ve elektron ilgisi, gruplarda yukar dan afla ya do ru azal r. Periyotlarda ise soldan sa a do ru genelde artar. 128

41 Atomlar bir arada tutan kuvvetlere kimyasal ba denir. Kimyasal ba lar, iyonik ve kovalent ba lar olmak üzere iki grupta toplan r. pozitif (+) ve negatif (-) yüklü iyonlar aras ndaki elektriksel çekim kuvveti sonucu oluflan kimyasal ba lara iyonik ba denir. yonik ba lar, bileflikteki metal ve ametal atomlar aras nda elektron al fl verifli sonucunda oluflur. yonik ba kuvvetli bir ba d r. Örne in; NaCl, CuO bilefliklerinin oluflumu iyonik ba la gerçekleflir. Atomlar aras ndaki iyonik ba oluflumu atomlar n elektron nokta formülleri ya da Lewis (Levis) yap s ile gösterilebilir. Bir atomun Lewis yap s de erlik elektronlar n n atomun sembolü etraf nda birer nokta hâlinde gösterilmesinden oluflur. Atomlar aras nda elektronlar n ortaklafla kullan lmas sonucu oluflan ba lara kovalent ba denir. Kovalent ba, ametal ametal aras nda oluflur. Örne in; H 2 O, N 2 moleküllerinde oldu u gibi. Ayn cins iki atomun (ametal ametal) elektronlar n n ortaklafla kullan lmas sonucu oluflan ba a apolar (kutupsuz) kovalent ba denir. Örne in; O 2, H 2, N 2 gibi. Farkl iki atom (ametal ametal) aras nda elektronlar n ortaklafla kullan lmas sonucu oluflan ba a polar (kutuplu) kovalent ba denir. Örne in; HCl, H 2 O gibi. Kat ve s v hâldeki metal atomlar n bir arada tutan kuvvetlere metalik ba denir. Hidrojen ba, hidrojen atomunun O, F ve N atomlar yla oluflturdu u H 2 O, HF ve NH 3 gibi moleküller aras nda oluflan ba d r. Soy gaz (He, Ne, Ar,...) atomlar n ve apolar molekülleri (O 2, H 2, N 2, S 8 gibi) s v ve kat hâlde bir arada tutan kuvvetlere van der Waals ba denir. Kovalent ba, iyonik ve metalik ba kuvvetli, dipol-dipol etkileflimi, van der Waals ve hidrojen ba lar ise zay f ba lard r. yon yap l bileflikler metallerin ametallerle, molekül yap l bileflikler ise ametallerin kendi aralar nda yapt bilefliklerdir. yonik yap l bileflikler kat hâlde elektri i iletmezler, s v hâlde ve sulu çözeltilerinde elektri i iletirler. yonik yap l bilefliklerin erime ve kaynama noktalar yüksektir. Sert ve k r lgand rlar, dövülüp ifllenemezler. Molekül yap l bilefliklerin erime ve kaynama noktalar düflüktür. Oda koflullar nda kat, s v ve gaz hâlindedirler. Kat ve s v hâlde ço unlukla elektri i iletmezler. Bir tane 12 C izotopunun kütlesinin 1/12 ine (onikide birine) bir atomik kütle birimi denir. 129