KONULAR ATOM, ELEMENT VE ÖLÇÜM ÇEKİRDEK, MOLEKÜLLER VE İYONLAR KİMYASAL TEPKİMELER VE STOKİYOMETRİ. Anlamlı rakamlar (Significant Figures)

Transkript

1 Prentice-Hall 2002 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi KONULAR ATOM, ELEMENT VE ÖLÇÜM ÇEKİRDEK, MOLEKÜLLER VE İYONLAR KİMYASAL TEPKİMELER VE STOKİYOMETRİ Anlamlı rakamlar (Significant Figures)

2 Uluslararası Standart (SI) * Birimleri *Système international d'unités TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Bilimde nicelik sayı ve birimin çarpımı şeklinde belirtilir. Nicelik Birim Sembol Uzunluk Metre m Zaman saniye s Kütle kilogram kg Sıcaklık Kelvin K Elektrik Akımı Madde Miktarı Aydınlatma Şiddeti amper mol kandil A mol cd 1 m ışığın vakumda 1/ saniyede aldığı mesafedir. Türetilmiş birimler: Hız = uzunluk / zaman Hız birimi m/s Kuvvet (N) = kg.m/s 2

3 NASA Mars Climate Orbiter units conversion problem the $125-million Mars Climate Orbiter (MCO) was lost. Pound-force.seconds vs Newton.seconds 1N=0,22481lb f Wikipedia.org

4 Metrik Sistemin Alt ve Üst Katları Önek Sembol Katlar Günlük yaşam eksa E or peta P or tera T or giga G or 10 9 mega M or 10 6 kilo k 1000 or 10 3 hekto h 100 or 10 2 deka da 10 desi d 0,1 or 10-1 santi c 0,01 or 10-2 mili m 0,001 or 10-3 mikro µ 0, or 10-6 nano n 0, or 10-9 piko p 0, or femto f 0, or Bilim ve Teknolojide en çok kullanılanlar atto a 0, or TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

5 Sıcaklık Skalası Suyun kaynama noktası Fahrenheit Celsius Kelvin 212 ºF 100 ºC 373 K 180 ºF 100 ºC 100 K Suyun donma noktası 32 ºF 0 ºC 273 K Önemli Not : 1 kelvin derece = 1 celsius derece

6 Bazı referans örnekler Sun's Interior (thermonuclear fusion of hydrogen to helium)10 8 K Sun's Surface 6000 K Earth's Core 4600 K Liquid N 2 (boiling pt.) 77 K Liquid He (boiling pt.) 4.2 K

7 Sıcaklık Kullanılarak Yapılan Hesaplamalar T (K) = T(ºC) T (F) = T(ºC)*1, Vücut sıcaklığı = 37ºC*1, = 98,6 K Vücut sıcaklığı = 37ºC = 310 K Sıvı nitrojen = -196 ºC = 77 K

8 Kesinlik ve Doğruluk Kesinlik (Precision): aynı şartlarda tekrarlanan ölçümlerin aynı sonucu verme derecesidir. Doğruluk (Accuracy): ölçüm değerinin kabul edilen yada olması beklenen değere ne kadar yakın olduğunu gösterir Ne kesin ne de doğru Tesadüfi hata Kesin ancak doğru değil Sistematik hata Kesin ve doğru

9 Ölçme Her ölçümde bir miktar belirsizlik vardır: Ölçüm cihazının hassasiyeti Ölçen kişinin becerisi img from A) 4,8 cm B) 4,84 cm Tahmin, ancak en fazla bir basamak tahmin et!

10 Kaç basamak rapor edilmeli? Ölçemediğimiz basamağı rapor etmemeliyiz. Yani noktadan sonra 4-5 basamak ancak çok hassas ve yüksek kalitedeki ekipmanlarla yapılabilir. V=? V=?

11 Anlamlı Sayılar(Significant Figures) Yoğunluk (d) = kütle( m) hacim( V ) 1 cm 2 cm 3 cm 1g d = = g 3 6cm cm 3 Hesaplama ve ölçümlerde anlamlı sayılar kullanmalıyız!!! Bu rakamlar ne kadar anlamlı? Kütleyi ve hacmi kaç basamaklı hassasiyette ölçtük? TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

12 Kaç basamak rapor edilmeli? Mesela bir cismin 3 tartımdaki ağırlıkları 1. Tartım 10,4 g 2. Tartım 10,2 g 3. Tartım 10,3 g Ortalama : 10,3 g İlk iki rakam kesinlikle biliniyor. Virgülden sonraki 3 ise kesin değil. Çünkü bundan sonraki basamak rastgele değişiyor. 10,3 ± 0,1 3 anlamlı rakam (significant figures)

13 Anlamlı rakamlar (Significant Figures) Gerçek ölçüm hassasiyetiyle sonuçların rapor edilmesi için kullanılır. Sıfır olmayan bütün rakamlar anlamlıdır ,6 à 6 anlamlı sayı Öndeki sıfırlar anlamsızdır à 2 anlamlı rakam Aradaki sıfırlar anlamlıdır à 5 anlamlı Sondaki sıfırlar, ondalık basamağı varsa anlamlıdır. 200 à 1 anlamlı 200,0 à 4 anlamlı 0,200 à 3 anlamlı Sayısal sonuçların yuvarlanması Atılacak rakam 0,1,2,3,4 ise son basamak aynı kalır. Atılacak rakam 5,6,7,8,9 ise son basamaktaki rakamı 1 arttır. 14,44 ü 3 anlamlı rakamla rapor etmek istersek : 14,4 14,46,yı 3 anlamlı rakamla rapor etmek istersek : 14,5

14 Anlamlı rakamların sayısı ile ilgili kurallar Sıfır olmayan bütün rakamlar anlamlıdır. Ø Ör: 2,65 üç anlamlıdır. Sıfır eğer iki sıfır olmayan sayı arasında ise anlamlıdır. Ø Ör: 3,09 üç anlamlıdır Sıfır olmayan rakamların solundaki bütün sıfırlar anlamsızdır. Ø Ör: 0,00070 iki anlamlıdır. Bir sayı birden büyükse, ondalık kesir noktasının sağ tarafına yazılan tüm sıfırlar anlamlıdır. Ø Ör: 1,350 dört anlamlıdır.

15 Sayısal hesaplamalarda anlamlı rakamlar Toplama / Çıkarma Ondalık basamak sayısı en az olana göre Çarpma / Bölme En az anlamlı rakam içerene göre sonuç : * 12.1 * 1.2 = anlamlı rakamla rapor edilecek. Sonuç : 5.0 * 10 2 En sonda yuvarlama yapıyoruz!!!

16 Anlamlı basamak sayısını üslü sayılar kullanarak (bilimsel yöntem) istenilen kesinlikte ifade edebiliriz TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi sayısını 2,3,4,5 anlamlı olacak şekilde yazınız: a. 2 anlamlı şekilde ifade etme; 8,5 x 10 6 b. 3 anlamlı şekilde ifade etme; 8,47 x 10 6 c. 4 anlamlı şekilde ifade etme; 8,472 x 10 6 d. 5 anlamlı şekilde ifade etme; 8,4716 x 10 6

17 2. Atomlar ve Atom Kuramı Ø Atom bir elementin bütün özelliklerini taşıyan en küçük parçasıdır. Atom ne kadar küçük? Size bir fikir vermesi açısından; v 6,02x10 23 (602 milyar tane trilyon) tane hidrojen atomu 1 gramdır.

18 ATOM KURAMI Helyum atomu TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

19 Kütlenin Korunumu (Lavoisier 1774) v Tepkimeden çıkan ürünlerin kütleleri toplamı, tepkimeye giren maddelerin kütleleri toplamına eşittir. img. from Masterton and Hurley, Chemistry: Principles and Reactions TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

20 Sabit Oranlar Yasası, Joseph Proust 1799 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Kimyasal bir bileşikte, elementlerin birbiri arasındaki oran daima sabittir. H H İki hidrojen atomu ve bir o k s i j e n a t o m u n d a n s u molekülü olur. H 2 O O % H = % O = 88.81

21 Dalton Atom Kuramı (1803-8) Bunları kullanan Dalton aşağıdaki kuramını geliştirmiştir. Her bir element atomlardan oluşmuştur ve bunlar reaksiyonlarda oluşamaz ve bölünemez (KKK) Bir elementin bütün atomlarının kütlesi ve diğer özellikleri aynıdır ve diğer elementlerden farklıdır (Sabit OK) Bileşikler iki ya da daha fazla elementin basit sayısal birleşimidir, AB, AB 2 gibi Katlı Oranlar Kanunu: Eğer iki element birden fazla bileşik oluşturuyorsa Birinin sabit miktarıyla diğerinin kütlesi arasında küçük tamsayılarla ifade edilen bir oran vardır.

22 Katlı Oranlar Yasası İki element birden fazla bileşik oluşturuyorsa, bu elementlerin herhangi birinin sabit miktarı ile birleşen diğer elementin kütleleri arasında küçük tam sayılarla ifade edilebilen bir oran vardır Elementlerden biri sabit miktarda H 2 O ve H 2 O 2 Bu iki oksijen arasında bir oran var 1mol H 2 O 2 içindeki Oksijen miktarı= 32,0 g 1 mol H 2 O içindeki Oksijen miktarı = 16,0g Oran 32,0g = 16,0g = 2

23 Prentice-Hall 2002 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi ELEKTRONUN KEŞFİ J.J. Thomson Deneyi Electron m/e = x 10-9 g coulomb -1

24 J.J. Thomson Deneyinin Sonuçları Elektronun kütlesi atomun kütlesine göre çok küçüktür. Küçük kütle fikri elektronun hafif olması gerekliğini düşündürmüştür. Üzümlü kek modelini öne sürmüştür Kek pozitif yüklü Elektrona göre çok büyük kütle Elektron Küçük kütleli elektron

25 ELEKTRONUN KEŞFİ X ışını ile yağ zerrecikleri yüklü hale getirilir, elektrik alan açıkken hız düşer Millikan ( ): Kütleyi (hesaplanabilir, d yağ, V yağ ) dengelenmesi gereken yük x un katlarıdır. m/e kullanılarak elektron kütlesi x g Prentice-Hall 2002 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

26 Radyoaktivite; alfa, beta, gama ışınları 1. Alfa (α): İki temel yük birimi taşıyan ve helyumun kütlesine sahip olan taneciklerdir. Bunlar He +2 iyonu ile ayni özelliğe sahiptirler. 2. Beta (β): Negatif yüklü taneciklerdir ve elektron ile aynı özellikleri taşırlar. 3. Gama (γ): Elektrik alanından etkilenmeyen ve deliciliği çok fazla olan elektromanyetik ışındır.1900 yılında Villiard tarafından bulunmuştur. TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

27 Radyoaktif maddenin yaydığı üç ışın Masterton and Hurley, Chemistry: Principles and Reactions TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

28 Prentice-Hall 2002 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi RUTHERFORD ATOM MODELİ 1909 Radyumdan yayılan alfa parçacıklarını ince bir metal levhaya yönlendirir ve bunların sapmasına bakar Büyük çoğunluğu sapmaz, bazıları çok az sapar, bazıları çok sapar, çok azı geri döner

29 Prentice-Hall 2002 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi RUTHERFORD ATOM MODELİ Radyumdan yayılan alfa parçacıklarını ince bir metal levhaya yönlendirir ve bunların sapmasına bakar Büyük çoğunluğu sapmaz, bazıları çok az sapar, bazıları çok sapar, çok azı geri döner Atomda kütlenin çoğu ve pozitif yükün tamamı çekirdek denen küçük bir bölgede yoğunlaşmıştır. Gerisi boşluk yapıdır Pozitif yük atoma göre değişir ve atom ağırlığının yaklaşık yarısıdır Atom toplamda nötürdür. Elektron sayısı çekirdek yüküne eştir.

30 Rutherford protonlar 1919 TEMEL PARÇACIKLAR Prentice-Hall 2002 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi James Chadwick neutronlar 1932

31 Çekirdek elektron bulutuna göre çok küçüktür TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Çekirdek nötron proton Elektron bulutu ~10-10 m

32 Temel Parçacıkların Özellikleri Parçacık Yeri Elektrik Yükü Elektrik Kütlesi SI (C) GÖRECELİ SI (g) Akb * Proton Çekirdek +1,6022x ,6726x ,0073 Nötron Çekirdek 0 0 1,6749x ,0087 Elektron Yörünge -1,6022x ,1094x , *Karbon-12 atomunun kütlesinin 1/12 sine denir TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

33 ELEMENTLER Kütle numarası (A) P + N Element simgesi Atom numarası = proton sayısı (Z) -Bir elementin bütün atomları aynı.. sahiptir. -Aynı kütle numarasına sahip olmak zorunda mı? Neon-2 -Bazı elementler tek tip atomdan oluşurlar Ör: Al-27 %99.99, pratik olarak izotopu yoktur denilir Doğada bulunma yüzdeleri TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

34 İzotop kavramı H 1 H 1 Hidrojen 2 3 H 1 1 Döteryum TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Trityum Atom sayıları aynı, farklı nötron sayılarından dolayı, farklı kütle numaralarına sahip elementlere izotop denir. Nötronların kimyasal reaksiyonlar üzerinde etkisi azdır bu sebeple izotoplar kimyasal olarak benzer davranışlar gösterirler ancak fiziksel özellikleri farklıdır.

35 İYONLAR -İYON: elektron veren ya da alan atom ya da atomlara denilir 16 8 O -2 8 p & n, ve 10 e à yük = p-e Elektron almışsa (-), e > p NO 3-1 çok atomlu iyonlarla sıklıkla karşılaşılır

36 -Kütle numarası =? Atom kütlesi ATOM KÜTLESİ -Kütle numarası birimsiz iken atom kütlesinin (ağırlığı) birimi akb dir - Örn Ne-20 nin kütlesi, yani bir Ne-20 atomunun kütlesi akb dir - Elementler içinde atom kütlesi tam sayı olan sadece C-12 dir ve Bir C-12 atomu 12 akb dir -Diğer atomların kütleleri C-12 e kıyasla kütle spektrometresi denilen Bir teknikle genellikle hesaplanmaktadır. Örn O-16 nın kütlesinin C-12 ye oranı 1.33 bulunur ve burdan Bir O-16 atomunun kütlesi akb olarak hesaplanabilir.

37

38 Elementin atom kütlesinin hesaplanması Elementin atom kütlesi = İzotop (1) bolluk kesri x izotopun (1) kütlesi + İzotop (2) bolluk kesri izotopun (2) x kütlesi Ör: doğal karbonunki (hepsinin bir karışımı ve son hal periyodik cetveldeki rakamlardır) C-12 ve C-13 var.. = 0,98892 * 12 akb + 0,01108 * 13,00335 akb =?

39 Ör: Bromun (Br) iki doğal izotopu vardır. Bunlardan biri olan Brom-79 un kütlesi 78,918 g/ mol ve doğada bulunma bolluğu %50,69 dur. Diğer izotopunun(br-x) kütlesi ve doğada bulunma yüzdesi nedir? TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

40 Mol Kavramı 1 mol; 12 gram karbon-12 de bulunan C-12 atomlarının sayısı kadar tanecik içerir. 1 mol element/bileşik içerisinde toplam 6,02 x10 23 tane atom/molekül vardır è AVOGADRO SAYISI

41 Mol Kavramı 1 mol karbon (C-12) 6,022 x10 23 tane atom içerir ve12 gramdır. Bu kütleye (12 gram) mol ağırlığı denir (g/ mol) 1 tane karbon (C-12) atomunun ağırlığı kaç g? 1 tane karbon (C-12) atomunun ağırlığı =1,993x10-23 g karbon (C-12) Akb cinsinden 1 tane C-12 atom ağırlığı =12 akb TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

42 1 atomun kütlesi ve 1 mol atomun kütlesi 1 Fe atomunun kütlesi = 55,85 akb 1 mol Fe atomu = 55,85 g Benzer bir şekilde, 1 molekül H 2 O = 18,02 akb 1mol H 2 O = 18,02 g

43 Periyodik Çizelgeye Giriş TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

44 Prentice-Hall 2002 Prentice-Hall 2002 TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi Alkali Metaller Toprak Alkaliler Halojenler Geçiş metalleri Soy gazlar Baş Grup Baş Group Lantanitler ve Aktinitler

45 Periyodik Çizelgeye Giriş Kütle numarası artar. Atom numarası artar. Elektron alma isteği (ametalik özellik) artar. Atom hacmi ve çapı azalır. Yörünge sayısı değişmez. Kütle ve atom numarası artar. Elektron verme isteği(metalik özellik) artar. Atom hacmi&çapı artar. Yörünge sayısı artar.

46 Yükseltgenme Basamakları, Y.B.* NaCl, Na + ve Cl - iyonlarını içerir Yükseltgenme basamağı = +1 Yükseltgenme basamağı = Serbest element atomlarının Y.B. Sıfırdır Ör: Cl yada Cl 2 2. Tüm atomların yükseltgenme basamakları toplamı iyon dışındaki örneklerde sıfırdır. İyonlarda ise iyon yüküne eşittir Ör: CH 3 OH toplam Y.B. 0 MnO 4 - toplam Y.B a) Grup 1 metallerinin bileşiklerinde Y.B. +1 dir Ör: KCl b) Grup 2 metallerinin bileşiklerinde Y.B. +2 dir Ör: MgBr 2 4. Flor bileşiklerinde Y.B. -1 dir Ör: HF, CF 4, SF 6 5. Hidrojen bileşiklerinde YB +1 dir Ör: HI, NH 3, CH 4 6. Oksijenin Y.B. -2 dir Ör: H 2 O, KMnO 4 7. Metallerle yaptığı bileşiklerde Grup 7 elementlerinin Y.B. -1 Grup 6 elementlerinin Y.B. -2 Grup 5 elementlerinin Y.B. -3 Ör: MgBr 2, Li 2 S, Li 3 N *Bir atomun bileşiklerinde verdiği/aldığı elektron sayısını gösterir.

47 İsimlendirme 1. Metal ve ametallerin ikili bileşikleri: Metalin adını değiştirmeden, metal adından sonra ametal adının sonuna ür eki getirilerek yazılır. Oksijen varsa oksit olarak çevrilir Örn. NaCl, sodyum klorür MgI 2, magnezyum iyodür Al 2 O 3, aluminyum oksit BaO, baryum oksit CaF 2,kalsiyum florür AlF 3,aluminyum florür NaS,sodyum sülfür TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

48 İsimlendirme 2. İki ametalin ikili bileşikleri: Pozitif yükseltgenme basamağına sahip element önce yazılır. HCl hidrojen klorür (ClH değil) SO 2 Kükürt dioksit SO 3 Kükürt trioksit B 2 Br 4 dibor tetrabromür NO (mono)azot monoksit mono; 1 di; 2 tri; 3 tetra;4 penta; 5 hekza;6 Hepta ; 7 okta; 8 nona; 9 deka; 10

49 İsimlendirme 3. İki elementin farklı bileşikleri için isimlendirme v Ör: FeCl 2 ve FeCl 3 Fe 2+ Cl 2-1 : demir(ii) klorür[ferröz klorür] Fe 3+ Cl 3-1 : demir(iii) klorür[ferrik klorür]

50 İsimlendirme 4. Asitlerin sulu çözeltileri için: HF hidroflorik asit HCl hidroklorik asit HBr hidrobromik asit HI hidroiyodik asit à Ametal adının başına hidro önekini, sonuna ise ik eki yazılır.