BÖLÜM 1 TEMEL KAVRAMLAR

Transkript

1 BÖLÜM 1 TEMEL KAVRAMLAR Kapsam Kimyanın Dalları Bilimsel Yöntem Bilimsel Notasyon Kimyada Kullanılan SI Birimleri

2 Kimyanın dalları KİMYA Anorganik Kimya Organik Kimya Fizikokimya Biyokimya Nükleer Kimya Analitik Kimya Kuantum Kimyası Elektro-Kimya Polimer Kimyası Kalitatif Kimya Kantitatif Kimya Kataliz & Adsorpsiyon Termodinamik Kolloidler Kimyanın dalları Analitik kimya Malzemelerin nitel ve nicel özelliklerini inceler. Anorganik kimya Karbon elementi dışındaki tüm elementler ve onların bileşiklerini araştırır

3 Kimyanın dalları Organik kimya C ( Karbon) elementinin H, O, N, S, P, vs... Elementlerle bileşiklerini inceler. ör. Polimerler, boyalar, ilaçlar Kimyanın dalları Fiziksel kimya Kuantum kimyası: Atomların iç yapısını inceler. Elektrokimya: Elektrikle kimyasal tepkimelerin etkileşmini inceler. Kataliz ve adsorpsiyon Adsorpsiyon: bir katının yüzeyinde tutunma (gaz,sıvı,katı) Kataliz: tepkime hızının değiştirilmesi Uçaklarda kullanılan tuvalet temizleyici deodorantların kullanılabilirliğini test etmek üzere yapılan elektrokimya deneyi. Automobil katalizörü Margarin

4 Kimyanın dalları Termodinamik: Isı ile hareket ilişkisini inceler. Kolloidler: Saç jölesi, traş köpüğü, krem, şampuan gibi heterojen karışımları araştırır ve üretir Kimyanın dalları Biyokimya Biyolojik sistemlerin kimyasal özelliklerini inceler. Yapay olarak biyokimyasallar üretir: vitaminler, hormonlar, antibiyotikler

5 Kimyanın dalları Nukleer Kimya Atomların çekirdek yapılarını inceler. Bulgularını nükleer tıp, nükleer santraller gibi farklı alanlara uygular Dünyanın ve İnsanlığın en önemli 3 problemi?

6 Dünyanın ve İnsanlığın en önemli 3 problemi?... Çevre Kirliliği Doğal Kaynakların Tükenmesi Nüfus Artışı Kimya bilimin bu problemlerin çözümünde önemli rolleri vardır. Kimya Maddelerin özelliklerini ve birbirine dönüşümünü inceler Bilimsel yöntem Problemi bul Araştır Gözlem yap Belki başka bir problem ortaya çıkar Hipotez Kur Belki cevap bulursun Deneyler yap Sonuca Ulaş Verileri Topla 12 6

7 Bilimsel yöntem Problem Soru şeklinde olabilir. ör. Gazların özellikleri nedir? ör. Işık bitkilerin büyümesinde ne tür bir rol oynar? Gözlem Doğal & ölçülebilen olaylar ör. Lavoisier Kimyasal değişimde kütle sabit kalır. Hipotez Bir problemin incelenmesinde düşündüğünü söylemektir. Gözlemlerin açıklanmasıdır. Doğru bir hipotezin doğru olması gerekmez ama denenebilir olmalıdır Bilimsel yöntem Deneyler Hipotezin denendiği basamaklardır (reçete) En az iki değişkenden oluşur bunlar Kontrol Grup (ları) Deney Grupları Tekrarlanabilir olmalıdır Teoriler deneylere dayanır Yeni gözlem ve deneylerle değişebilir

8 Problem: Ge ilavesi Silikon çiplerin elektriksel iletkenliğini nasıl etkiler? Hipotez: Pozitif eğer cümlesi Eğer Si çipe Ge eklenirse, silikon çipin elektriksel iletkenliği artacaktır. Negatif eğer cümlesi Eğer Si çipe Ge eklenirse, silikon çipin elektriksel iletkenliği artmayacaktır

9 Problem: Ge ilavesi Silikon çiplerin elektriksel iletkenliğini nasıl etkiler? Deneyler : Kontrol Grup T (K) Bağıl nem (%) P (atm) Si (%) Ge (%) I = f (Ge) Deneysel gruplar Si (%) Ge (%) I (ma) Sonuç (teori): Si çipe 0.8 gram Ge ilavesi elektriksel iletkenliği artırmaktadır İşçiler temiz bir odada üretilen komputer çipleri kontrol ediyorlar

10 Bilimsel yöntem Yasa Doğadaki genelleşmiş bir kuraldır. ör. Kütlenin Korunumu Kimyasal bir dönüşün (tepkime) sırasında toplam kütle sabit kalır. (Lavoisier,1770) Kimyasal bir tepkimede atomlar parçalanmaz, yerleri değişir. eg. Kütlenin ve Enerjinin Korunumu Yasası Bir fiziksel değişiklik ya da kimyasal bir tepkimede enerji yok edilemez ve yoktan oluşturulamaz. Yalnızca bir biçimden öbürüne dönüşür. (Albert Einstein,1905, E = mc 2 ) Bilimsel yöntem Çizelge 1.Kapalı bir kaptaki Azot gazının sıcaklığa bağlı hacim değişimi Deneme Sıcaklık,T(K) Hacim,V(cm 3 )

11 Bilimsel yöntem Hacim Sıcaklık Şekil 2. Kapalı bir kapta bulunan Azot gazının sıcaklık-hacim grafiği Bilimsel yöntem Ev ısıtma oranları ABD'de enerji tüketimi ,0% % 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% Coal Natural Gas Propane Fuel Oil Kerosene Electricity Wood No Heat Source Other 24% 8% 8% 22% 38% Coal Petroleum Natural Gas Renewable Energy Nuclear Source Mişigan Gölünde su seviyeleri arası Şikago'da nüfus Level (meters) 177, , , , , , , , Population Year Years

12 Deney hataları Sistematik hatalar Ölçüm cihazının ölçüm sınırlarına/ varsa kusuruna bağlı, ya da ölçüm alırken yapılan sürekli hatalar. Gelişigüzel (Deneysel) hatalar Ölçüm yapan kişinin dikkat ve becerilerinden kaynaklanır Deney hataları Kesinlik (Precision) Aynı deneyde yapılan ölçümlerin birbirine yakınlığıdır. Doğruluk (Accuracy) Tek bir ölçümün gerçek değere yakınlığıdır

13 Deney hataları Mass (g) of water Mass (g) of water High Precision(kesinlik), High Accuracy(doğruluk) Trial number Low Precision, High Accuracy Trial number Mass (g) of water Mass (g) of water High Precision, Low Accuracy Trial number Low Precision, Low Accuracy Trial number Kesinlik & Doğruluk

14 Verilerin ölçülmesi 1960 da toplanan, the General Conference of Weights and Measures SI birimlerini (The International System of Units) kabul etmiştir. Büyüklük Uzunluk Kütle Zaman Sıcaklık Madde Miktarı SI Birim meter Kilogram Saniye Kelvin mol Sembolü m kg s K mol Elektrik Akımı Amper A Aydınlanma Kandela cd Temel birimler Uzunluk (m) m = 1 Angstrom ( A) 1 karbon-karbon bağı arası uzaklığı 1.54 Adur. Kütle (kg) Zaman (s) Sıcaklık (K) Celsius ( o C) Kelvin (K) Mutlak Sıfır Donma Noktası, H 2 O Kaynama Noktası, H 2 O Madde Miktarı (mol)

15 Temel birimler:sıcaklık T(K)= t( 0 C) Hacim Şekil3. Celsius sıcaklık skalası ile Kelvin skalası arasındaki ilişki Sıcaklık Farklı maddelerin bir molleri

16 Türetilmiş birimler MADDE TANIM SI BİRİMİ Alan Uzunluğu karesi m 2 Hacim Uzunluğun kübü m 3 Yoğunluk Hız Kuvvet Basınç Enerji Birim hacmin kütlesi Birim zamanda kat edilen yol Cismin kütlesi çarpı ivmesi Birim alana etki eden kuvvet Kuvvet çarpı gidilen yol kg/m 3 m/s kg.m/s 2 =Newton (N) kg.m/s 2.m 2 = Pascal (Pa) kg.m/s 2.m = Joule (J) Hacim

17 SI önekleri Çok büyük ve çok küçük büyüklükler 1O n ( 10 un katları) ile ifade edilirler. 10 un Katları Ön Ek Exa Deca Sembolü E da Katları Ön Ek Deci Peta P 10-2 Centi C Tera T 10-3 Milli m 10 9 Giga G 10-6 Micro μ 10 6 Mega M 10-9 Nano n 10 3 Kilo k Pico p 10 2 Hecto h Femto f Atto Sembolü d a SI önekleri