MADDE ve ÖZELLİKLERİ Kimya Ders Notu 1
MADDE ve ÖZELLİKLERİ Kimya: Maddenin özelliklerini, atomal ve moleküler düzeydeki değişimlerini inceleyen bilim dalıdır. Madde: Kütlesi ve hacmi olan herşey madde olarak tanımlanır. Örneğin; hava, su, toprak, demir, tuz, şeker. Madde atom ya da molekül denilen taneciklerden oluşur. Bu taneciklerin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerji toplamına, maddenin enerji kapsamı denir. Kinetik Enerji (E k ): Madde taneciklerinin hareketini ve hızını sağlayan enerjidir. Sıcaklıkla doğru orantılıdır. Potansiyel Enerji (E p ): Tanecikler arasındaki uzaklığı belirleyen enerjidir. Hal değişimi sırasında maddenin potansiyel enerjisi değişir. 2
MADDENİN FİZİKSEL HALLERİ Maddeler belirli koşullarda katı, sıvı, gaz ya da plazma halinde bulunur. Maddeler tanecikli yapıya sahip olduklarından, farklı fiziksel hallerde tanecikler arası uzaklıkları da farklıdır. 3
Katılar: Belirli şekilleri ve hacimlerivardır. Kinetik ve potansiyel enerjinin en düşük, tanecikler arasındaki çekim kuvvetinin en fazla, tanecikler arası uzaklığın en az olduğu fiziksel haldir. Tanecikleri en düzenli yapıdadır. Tanecikleri sadece titreşim hareketi yapar. Katılarda tanecikler, bir arada kristal denilen belirli geometrik yapıları oluşturur. Tanecikler arası boşluk yok denecek kadar az olduğundan sıkıştırılamadıkları kabul edilir. Örneğin: Demir, gümüş, bakır, kurşun. 4
SıvıIar: Hacimleri belirli, şekilleri belirsizdir. Akışkandırlar. İçine konuldukları kapta, doldurdukları kısmın şeklini alırlar. Tanecikleri titreşim ve öteleme hareketi yapar. Birbirleri üzerinden kayarak yer değiştirebilirler. Sıvı tanecikleri arasındaki boşluklaı katılara göre daha fazla, tanecikler arası çekim kuvveti daha zayıftır. Tanecikleri birbiri ile temas halinde olduğundan sıkıştırılamadıkları kabul edilir. Sıvılar, normal koşularda gazlara göre daha yoğundur. Örneğin: Su, alkol, süt. 5
Gazlar: Hacimleri ve şekilleri belirsizdir. İçinde bulundukları kabın şeklini ve hacmini alırlar. Bulundukları kabın her noktasına homojen yayılıp, eşit basınç uygularlar. Kinetik ve potansiyel enerjinin en yüksek tanecikler arası uzaklığın en fazla, tanecikler arasındaki çekim kuvvetinin en az olduğu fiziksel haldir. Tanecikleri en düzensiz yapıdadır. Tanecikleri titreşim, dönme ve öteleme hareketi yapar. Akışkandırlar. Tanecikleri arasında büyük boşluklar bulunduğundan kolaylıkla sıkıştı rılabilirler. Örneğin: Oksijen gazı, karbondioksit gazı, hava. 6
Plazma: Yüksek sıcaklığa ısıtılan gaz moleküllerinin bir kısmı önce atomlarına ayrılır sonra da dış katman elektronları çekirdeğin çekiminden kurtulur ve pozitif yüklü iyonlar oluşur. Oluşan bu; iyon, elektron, nötr atom ve molekül karışımına (iyonize olmuş gaz) plazma denir. Plazma elektrikçe nötrdür. Ancak elektriği iyi iletir. Yüksek sıcaklıkta düşük yoğunluğa sahiptir. Güneş ve yıldızlar plazma halindedir. Günlük yaşamda kullanılan floresan lambalarda, neon lambalarında, mum ve kibrit alevinde, şimşek çakması sırasında plazma oluşur. 7
Moleküller arası çekim kuvvetinin en fazla olduğu hal katıdır. Moleküller arası uzaklığın en fazla olduğu hal gazdır. Enerji kapsamının (E k + E p ) en fazla olduğu hal gazdır. Madde moleküllerinin hareketi hızlanıp, moleküller arası boşluklar arttığında madde daha düzensiz hale geçer. Maddenin en düzensiz hali gaz, en düzenli hali ise katıdır. 8
ÖRNEK 1: l. Katı yağın erimesi ll. Suyun donması lll. İyotun süblimleşmesi Yukarıda verilen olaylardan hangilerinde maddenin düzensizliğinde artış gözlenir? A)Yalnız l B) Yalnız ll C) Yalnız lll D) l ve lll E) l, ll ve lll 9
ÇÖZÜM 1: Maddeler katı halde en düzenli, gaz halde en düzensiz yapıdadır. Katı yağın erimesi maddenin katı halden sıvı hale geçmesi, iyodun süblimleşmesi maddenin katı halden doğrudan gaz hale geçmesidir ve bu olaylarda düzensizlik artar. Suyun donması maddenin sıvı halden katı hale geçmesidir. Bu durumda madde daha düzenli yapıya geçer ve düzensizliği azalır. YANIT D 10
MADDENİN GENEL ÖZELLİKLERİ Fiziksel Özellik: Maddenin dış yapısı ile ilgili gözlemlenebilen ve ölçülebilen özelliklerdir. Örneğin: Özkütle, kristal yapl, çözünürlük, hal değişim sıcaklıkları, renk, iletkenlik, sertlik, esneklik, saydamlık... Kimyasal Özellik: Maddenin iç yapısına bağlı, moleküler yapının değişebilirliği ile ilgili olan özelliklerdir. Örneğin: Yanıcılık, aktiflik, kararlılık, asitlik, bazlık, su ile etkileşim, kimyasal tepkimelere girebilme özelliği... 11
Fiziksel ve Kimyasal Olaylar Fiziksel Olay: Maddenin kimyasal yapısını değiştirmeksizin, fiziksel özelliklerini değiştiren olaylardır. Örneğin: Hal değişimleri, kırılma, genleşme, çözünme olaylarının büyük çoğunluğu, metallerin ısı ve elektriği iletmesi... * Fiziksel olaylarda, maddenin sadece fiziksel özellikleri değişir. 12
Kimyasal Olay: Maddenin kimyasal yapısını ve formülünü değiştiren olaylardır. Örneğin: Elementlerin bileşik oluşturması, elektroliz, termoliz, yanma, mayalanma, çürüme, fotosentez, solunum, metallerin ve oksitlerin suda çözünmesi, maddelerin asit ve bazda çözünmesi, çözeltilerin elektriği iletmesi. * Kimyasal olaylarda, maddenin hem kimyasal hem de fiziksel özellikleri değişir. UYARI: Fiziksel olaylardaki enerji değişimi, kimyasal olaylardaki enerji değişiminden daha azdır. 13
ÖRNEK 2: ll. Mumun yanması lll. Kağıdın yırtılması lv. Gümüş telin ısı ve elektriği iletmesi Yukarıdaki olayların hangilerinde, maddenin hem fiziksel hem de kimyasal özellikleri değişir? A) I ve ll B) ll ve III C) lll ve lv D) l, ll ve lll E) ll, III ve lv 14
ÇÖZÜM 2: Maddenin, hem fiziksel hem de kimyasal özelliklerinin değişmesi için kimyasal bir olay gerçekleşmelidir. Biyolojik olayların büyük çoğunluğu kimyasal değişimle gerçekleştiğinden, sonbaharda ağaçların yapraklarını dökmesi kimyasaldır. Yanma sırasında, bir maddenin O, ile tepkimesi sonucu yeni bir madde oluştuğundan, mumun yanması kimyasaldır. Kağıdın yırtılmasında maddenin sadece dış yapısı değiştiğinden olay fizikseldir. Metallerin ısı ve elektriği iletmesi fiziksel bir olaydır. YANIT A 15
ÖRNEK 3: I. Deniz suyundan tuz eldesi ll. Şekerin suda çözünmesi lll. karbondan karbondioksit eldesi Yukarıdakilerden hangilerinde kimyasal değişme olur? A)Yalnız l B)Yalnız lll C) l ve ll D) ll ve lll E) I, ll ve lll 16
ÇÖZÜM 3: Deniz suyundan tuz eldesi, tuzlu sudan buharlaştırma ile suyun uzaklaştırılması işlemi sonucunda gerçekleştirilir. Fiziksel değişmedir. Şeker suda moleküller halinde dağılır ve kimyasaldeğişime uğramaz. Karbon elementi oksijenle etki eşerek kimyasal değişim sonucu karbondioksite dönüşür. YANIT B 17
18
Maddenin Ortak Özellikleri Bütün maddelerin sahip olduğu, madde miktarına bağlı olarak değişen fiziksel özelliklerdir. 1. Kütle (m): Madde miktarının ölçüsüdür. Kütle değişmez bir büyüklük olup sıcaklık ve basınçtan etkilenmez. 2. Hacim (V): Bir maddenin boşlukta kapladığı yerdir. Saf maddelerde hacim; sıcaklık, basınç, kütle ve fiziksel hale bağlı olarak değişir. 3. Eylemsizlik: Maddenin ilk durumunu koruma isteğidir. Eylemsizlik maddenin kütlesiyle doğru orantılıdır. 4. Tanecikli Yapı: Maddeler, atom veya molekül denilen hareketli taneciklerden oluşur. 19
Maddenin Ayırt Edici Özellikleri Maddeleri birbirinden ayırt etmede kullanılan özelliklerdir. Maddenin kütlesine bağlı olmayıp, cinsine, bulunduğu koşullara ve fiziksel haline bağlı olarak değişir. 1. Özkütle (Yoğunluk): Bir maddenin birim hacminin kütlesi olup, genellikle g/cm 3, g/ml, g/l gibi birimlerle ifade edilir ve "d" ile gösterilir. 20
* Özkütle, maddenin türüne, sıcaklığına ve fiziksel haline bağlı olarak değişir. Aynı koşullarda (aynı sıcaklık ve basınca) saf bir maddenin özkütlesi, hacmine ve kütlesine bağlı değildir. 21
* Sabit basınç altında saf maddelerin özkütlesi sıcaklıkla ters orantılıdır. * lsınan madde genişler yani hacmi artar. Kütlesi sabit tutularak sıcaklığı artırılan katı, sıvı veya sabit basınçta gaz haldeki bir maddenin, genellikle hacmi artacağından özkütlesi azalacaktır. Buna göre, sıcaklığı artırılan bir madde ile ilgili aşağıdaki grafikler çizilebilir: 22
* Aynı maddenin farklı fiziksel hallerinin öz kütleleri de farklıdır. d katı > d sıvı > d gaz Buz için; d buz < d su UYARI: Su, donarken hacmi artan bir maddedir. 1 atm basınçta, +4 C sıcaklıkta suyun özkütlesi en büyük değerini alır ve 1 g/cm 3 tür. Su +4 C deyken ısıtılır ya da soğutulursa hacmi artar, özkütlesi azalır. 23
2. Öz hacim: Bir maddenin birim kütlesinin hacmidir. 1 d olarak gösterilir. 3. Çözünürlük: Belirli sıcaklık ve basınçta birim hacim çözücüde çözünebilen maksimum madde miktarıdır. Maddenin türüne, sıcaklık ve basınç koşullarına bağlı olarak değişir. 4. Özısı (Isınma Isısı): Bir gram maddenin sıcaklığını 1 C artırmak için gerekli olan ısı miktarıdır. Birimi kal/g C veya j/g C olup, "C" simgesiyle gösterilir. Aynı maddenin farklı fiziksel hallerinin öz ısıları da farklıdır. 5. Genleşme Katsayısı: Bir maddenin 1 cm 3 ünün sıcaklığı 1 C artırıldığında oluşan hacim değişikliğidir. Tüm gazlar eşit sıcaklık artışı ile aynı oranda genleştiğinden gazlar için ayırt edici özellik değildir. 6. Esneklik Katsayısı: Bir katıya uygulanan kuvvetin hacim değişimine oranıdır. 7. Erime noktası: Saf bir katının sıvı hale geçtiği sabit sıcaklık değeridir. 8. Donma noktası: Saf bir sıvının katı hale geçtiği sabit sıcaklık değeridir. 24
9. Kaynama Noktası: Saf bir sıvının kaynayarak gaz hale geçtiği sabit sıcaklık değeridir. 10. Yoğunlaşma (Yoğuşma ) Noktası: Saf bir gazın sıvı hale geçtiği sabit sıcaklık değeridir. 11. Erime Isısı: Erime sıcaklığındaki 1 gram saf katının erirken aldığı ısıdır. 12. Donma Isısı: Donma sıcaklığındaki 1 gram saf sıvının donarken verdiği ısıdır. 13. Buharlaşma Isısı: Kaynama sıcaklığındaki 1 gram saf sıvının buharlaşırken aldığı ısıdır. 14. Yoğunlaşma (Yoğuşma) Isısı: Yoğunlaşma sıcaklığındaki 1 gram saf gazın yoğunlaşırken verdiği ısıdır. Saf bir madde için; Erime noktası = Donma noktası Kaynama noktası = Yoğunlaşma noktası Erime ısısı = Donma ısısı Buharlaşma ısısı = Yoğunlaşma ısısı eşitlikleri yazılabilir. 25
UYARI: Aynı koşullardaki iki maddenin aynı maddeler olduğunu söyleyebilmemiz için bütün ayırt edici özelliklerinin aynı olması gerekir. AYIRT EDİCİ ÖZELLİK KATI SIVI GAZ Özkütle + + + Özhacim + + + Çözünürlük + + + Özısı + + + Genleşme Katsayısı + + - Esneklik Katsayısı + - - Erime Noktası + - - Donma Noktası - + - Kaynama Noktası - + - Yoğunlaşma Noktası - - + Erime Isısı + - - Donma Isısı - + - Buharlaşma Isısı - + - Yoğunlaşma Isısı - - + 26
Yukarıdaki tabloda maddenin fiziksel haline göre ayırt edici olan özellikler (+), ayırt edici olmayanlar ise (-) ile gösterilmiştir. 27
ÖRNEK 4: Bir maddenin 25 C sıcaklıktaki fiziksel hali için, yoğunlaşma sıcaklığı ve çözünürlük ayırt edici özelliktir. Bu madde soğutulduğunda ulaşacağı ilk yeni fiziksel hali için, I. Erime sıcaklığı ll. Genleşme katsayısı lll. Esneklik katsayısı özelliklerinden hangileri ayırt edici değildir? A)Yalnız l B)Yalnız lll C) l ve lll D) llve lll E) I, ll ve lll 28
ÇÖZÜM 4: Yoğunlaşma sıcaklığı gazlar için ayırt edici bir özellik olduğundan, madde ilk durumda gaz haldedir. Maddenin soğutulduğunda ulaşacağı ilk yeni fiziksel hali sıvıdır. Erime sıcaklığı ve esneklik katsayısı sıvılar için ayırt edici özellik değildir. YANIT C 29
ÖRNEK 5: Yukarıdaki tabloda verilen özelliklerin ayırt edici olduğu fiziksel haller, aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? A) Yalnız l B) Yalnız ll C) Yalnız lll D) l ve ll E) l, II ve lll 30
ÇÖZÜM 5: Çözünürlük, özkütle ve öz ısı katı, sıvı ve gaz haldeki tüm arı maddeler için ayırt edici özeliktir, YANIT E 31
MADDENİN SINIFLANDIRILMASI Madde kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir. Homojen madde: Her yerinde aynı özelliği gösteren, tek görünümlü maddelerdir. Element, bileşik ve çözeltiler homojen maddelerdir. Heterojen madde: Her yerinde aynı özelliği göstermeyen, birden fazla görünümlü maddelerdir. Çözeltiler dışındaki karışımlar heterojen maddelerdir, 32
KARIŞIM İki ya da daha fazla maddenin kimyasal özelliklerini kaybetmeden rastgele oranlarda biraraya gelerek oluşturdukları homojen ya da heterojen madde topluluklarına karışım denir. Örneğin: Naftalin-su, tuzlu su. Oluşmaları ve ayrışmaları fizikseldir. Basit fiziksel yöntemlerle bileşenlerine ayrılabilirler. Kimyasal formülleri yoktur. Belirli ayırt edici özellikleri (sabit özkütle, erime noktası, kaynama noktası...) yoktur. Bileşenleri arasında belirli sabit bir oran yoktur. Farklı cins tanecikler (atom veya molekül) içerirler. 33
Karışımları oluşturan maddelerin karışım içinde dağılma şekillerine göre karışımlar homojen ve heterojen olarak ikiye ayrılır. Heterojen Karışımlar Her yerinde aynı özelliği göstermeyen, birden fazla görünümlü karışımlardır. Süspansiyon, emülsiyon, aerosol ve basit karışım olarak sınıflandırılırlar. Süspansiyon: Katı - sıvı heierojen karışımlardır. Sıvı içinde dağılan katı taneciklerin boyutu 1O -6 m'den büyüktür. Örneğin: Tebeşir tozu - su, ayran, çamur, kum - su, odun talaşı - su. Emülsiyon: Sıvı - sıvı heterojen karışımlardır. Örneğin: Zeytinyağı - su, benzin - su, cıva - su, mayonez, dondurma. 34
Aerosol: Sıvı - gaz veya katı - gaz heterojen karışımlardır. Örneğin: Spreyler, deodorantlar, sis (sıvı - gaz), duman (katı - gaz). Basit karışım: Süspansiyon, emülsiyon ve aerosol dışında kalan heterojen karışımlardır. Örneğin: Taş - kum, demir tozu - talaş. 35
Kolloid: Bir maddenin başka bir madde içerisinde asılı kalması ile oluşan karışımlardır. Çözelti ile heterojen karışım arası halidir. Asılı kalan taneciklerin boyutu 10-9 m ile 10-6 m arasındadır. Bu tanecikler ancak elektron mikropkopu ile görülebilir. Aerosol ve emülsiyonların çoğunluğu kolloidal karışımdır. Kolloidal karışımlarla çözeltilerin en büyük farkı kolloidal karışımdan geçen ışın demetinin görülürken çözeltiden geçen ışın demetinin görülmemesidir.(tyndall etkisi). Kolloidal karışımlar bekletildiğinde faz ayrımı olmaz. Örneğin: Mayonez, sabun köpüğü, jöle. 36
Sol: Katıların bir sıvı içinde dağılmasından oluşan kolloidal sistemlerdir. Örneğin: Yağlı boya. Sulu kolloidler; hidrofilik ve hidrofobik olarak sınıflandırılabilir. Hidrofilik (suyu seven) kolloidler; çözücü ile olan kuvvetli molekül içi çekim kuvvetleriyle bir arada tutulurlar. Fakat hidrofobik (suyu sevmeyen) kolloidlerde, tanecikler sudan ayrılıp yüzeyde birikebilir. Örneğin: Sabun köpüğü. 37
HOMEJENİZASYON Heterojen karışımların ayrışmadan kararlı kalmasının istendiği durumlarda homojenizasyon işlemine başvurulur. Homojenizasyon için, heterojen karışımı oluşturan dağılan fazın tanecik boyutlarının küçültülmesi gibi fiziksel önlemler veya emülgatör adı verilen katkı maddelerinin katılması gibi kimyasal önlemler alınır. Emülgatörler; hidrofil ve hidrofob uçlara sahip, faz ayrımını önleyici maddelerdir. Örneğin: Lesitin, yağ asidi. Emülgatörler, yağ ve sudan oluşan bir karışıma katıldıklarında yağın ve suyun birbirine karışmasını sağlayarak kararlı ve homojenize olmuş bir emülsiyon oluştururlar. 38
Homojen Karışımlar Her yerlerinde aynı özelliği gösteren, tek görünümlü karışımlardır. Bütün homojen karışımlar çözelti olarak adlandırılır. Örneğin: Hava, gazoz, şekerli su, alaşımlar... Alaşım: Metal - metal çözeltileridir. Farklı metallerin birlikte eritilip karıştırılmasıyla oluşurlar. Elektriği iletirler. Örneğin: Çelik, pirinç, bronz, lehim, 18 ayar altın, tunç... 39
SAF (ARI) MADDE Aynı cins taneciklerden (atom veya molekül) oluşan, belirli ayırt edici özelliklere sahip homojen yapılı maddelere saf madde denir. Bileşikler ve elementler saf maddelerdir. Örneğin: NaCl (sofra tuzu), Al (alüminyum)... Bileşik: En az iki farklı elementin kimyasal özelliklerini kaybederek, belirli bir oranda birleşmesi sonucu oluşan homojen görünümlü maddelerdir. Örneğin: H 2 O (su), CO, (karbondioksit), C 6 H 12 O 6 (şeker)... * Oluşmaları ve ayrışmaları kimyasaldır. * Sadece kimyasal yöntemlerle bileşenlerine ayrıştırılabilirler. * Belirli kimyasal formülleri vardır. * Belirli ayırt edici özellikleri (sabit özkütle, erime noktası, kaynama noktası...) vardır. * Bileşenleri arasında belirli ve sabit bir oran vardır. * Özelliklerini gösteren en küçük birimi moleküldür. * Farklı cins atomların oluşturduğu, tek cins.moleküller içerirler. * Moleküler (CO 2, NH 3,...) veya kristalik (NaCl,KBr,...) yapıda olurlar. 40
Element: Fiziksel ya da kimyasal yöntemlerle kendisinden daha basit maddelere ayrıştırılamayan, tek cins atomdan oluşan saf maddelerdir. Örneğin: Na (sodyum), Ag (gümüş), H, (hidrojen)... * Semboller ile gösterilirler. * Belirli ayırt edici özellikleri (sabit özkütle, erime noktası, kaynama noktası...) vardır. * Özelliklerini gösteren en küçük birimi atomdur. Atomal (Fe) ya da moleküler (O 2 ) yapılıdırlar. * Aynı cins atomlardan oluşurlar. 41
Elementler metal, ametal ve soygaz olarak sınıflandırılırlar. Metallerin Genel Özellikleri * Parlak görünümlüdürler. * Tel ve levha haline gelebilirler. İşlenebilirler. * lsı ve elektriği iyi iletirler. * Erime ve kaynama sıcaklıkları yüksektir. Oda koşullarında (cıva hariç) katı haldedirler. * Oda koşullarında atomal yapılıdırlar. * Bileşiklerinde daima (+) değerlik alırlar. * Kendi aralarında bileşik oluşturamazlar, ametaller ile iyonik bileşik oluştururlar. * Oksitleri genellikle baziktir. 42
Ametallerin Genel Özellikleri * Mat görünümlüdürler. * Sert ve kırılgan yapılıdırlar, telve levha haline getirilemezler. İşlenemezler. * lsı ve elektriği iletmezler (grafit hariç). * Erime ve kaynama sıcaklıkları genellikle düşüktür. * Oda koşullarında katı, sıvı ve gaz halinde bulunabilirler. * Oda koşullarında genellikle moleküler yapılıdırlar. * Bileşiklerinde (+) veya (-) değerlik alabilirler. * Kendi aralarında kovalent, metallerle ise iyonik bileşik oluştururlar. * Oksitleri genellikle asidiktir. 43
Yarımetallerin Genel Özellikleri B (bor), Si (silisyum), Ge (germanyum), As (arsenik), Sb (antimon), Te (tellür), Po (polonyum), At (astatin) elementleri bazı özellikleri bakımından metallere bazı özellikleri bakımından ametallere benzediğinden bunlara yarı metal denir. * Parlak veya mat olabilirler. * Elektrik ve ısıyı ametallerden daha iyi, metallerden daha az iletirler * İşlenebilirler. * Telve levha haline gelebilirler. * Kırılgan değildirler. 44
Soygazların (Asalgazların) Genel Özellikleri * 6 tanedirler. He (helyum), Ne (neon), Ar (argon), Kr (kripton), Xe (ksenon) ve Rn (radon). * Kimyasal açıdan kararlı elementlerdir. * Kimyasal tepkimelere girmezler. * Kararlı olduklarından, oda koşullarında bileşik oluşturmazlar. * lsı ve elektriği iletmezler. * Oda koşullarında gaz haldedirler. * Asit ve baz karakterleri yoktur. * Atomal yapılı elementlerdir. 45
46
ÖRNEK 6: Aynı ortamda bulunan X, Y ve Z sıvıları için; X : Kaynarken sıcaklığı değişmiyor ve tek cins atom içeriyor. Y : Kaynarken sıcaklığı yükseliyor ve farklı cins moleküller içeriyor. Z: Donarken sıcaklığı değişmiyor ve molekülleri farklı cins atom içeriyor. bilgileri veriliyor. Buna göre X, Y ve Z sıvıları için aşağıdaki sınıflandırmalardan hangisi doğrudur? 47
ÇÖZÜM 6: * Saf maddelerin hal değiştirirken sıcaklığı değişmez. O halde x ve z saf maddedir. x tek cins atom içerdiğine göre element, Z molekülleri farklı cins atom içerdiğine göre bileşiktir. Y kaynarken sıcaklığı değiştiğinden ve farklı cins moleküller içerdiğinden karışımdır. YANIT D 48
ÖRNEK 7: X :Sıvı-sıvı homojen Y :Sıvı-katı homojen Z : Sıvı-sıvı heterojen Yukarıda verilen X, Y ve Z karışımları ile ilgili, aşağıdaki sınıflandırmalardan hangisi doğrudur? 49
ÇÖZÜM 7: Homojen karışımlara çözelti denir. O halde X ve Y çözeltidir. Sıvı - sıvı heterojen karışımlara ise emülsiyon adı verilir. YANIT D 50
ÖRNEK 8: Aşağıda verilen özelliklerden hangisi metaller ve ametaller için ortaktır? A) lsı ve elektriği iletme B) Bileşik oluştururken elektron alma C) Oda koşullarında gaz halde bulunma D) İyonik bağlı bileşik oluşturma E) Kovalent bağlı bileşik oluşturma 51
ÇÖZÜM 8: lsı ve elektriği iletme metallerin özelliğidir. Bileşik oluştururken elektron alma, oda koşullarında gaz halde bulunma, kovalent bağlı bileşik oluşturma ametallerin genel özelliğidir.. Metaller ve ametaller birbirleri ile iyonik bağlı bileşik oluşturduklarından bu özellik hem metaller hem de ametaller için ortaktır. YANIT D 52
ÖRNEK 9: l. yemek tuzu ll. Kolonya lll. Su Yukarıda verilen maddelerden hangileri saf maddedir? A) Yalnız l B)Yalnız ll C) l ve lll D) ll ve lll E) l, ll ve lll 53
ÇÖZÜM 9: * Yemek tuzu Na ve Cl elementlerinden oluşan bir bileşik (NaCl); su ise H ve O elementlerinden oluşan (H 2 O) bir bileşiktir. Bileşikler saf maddelerdir. * Kolonya ise etil alkol, su ve esanstan oluşan homojen bir karışımdır. YANIT C 54
FİZİKSEL ve KİMYASAL AYIRMA YÖNTEMLERİ Kimyasal Ayırma Yöntemleri Bileşikleri bileşenlerine ayrıştırmak için kulianılan yöntemlerdir. 1. Termoliz lsı enerjisinden yararlanılarak bileşikleri aynştırma yöntemidir. 2. Elektroliz Elektrik enerjisinden yararlanılarak bileşikleri aynştırma yöntemidir. 55
Fiziksel Ayırma Yöntemleri Karışımları bileşenlerine ayırmak için kullanılan yöntemlerdir. Maddelerin birbirinden farklılık gösteren fiziksel özelliklerinden yararlanılır. 1. Katı - Katı Karışımlarının Ayrılması a. Özkütle farkı ile ayırma Karışımı oluşturan katıların çözünmediği, özkütlesi karıştırılan katıların özkütleleri arasında bir değere sahip olan bir sıvı seçilerek, karışım bu sıvı içine atılır. Özkütlesi sıvıdan büyük olan katı dibe çökerken, küçük olan üstte kalır. Daha sonra üstteki katı başka bir kaba aktarılır. Örneğin: Talaş - kum karışımı su kullanılarak bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. Aktarma (Dekantasyon): İki faza ayrılmış bir karışımdan üstteki fazın alttakini hareketlendirmeden yavaşça başka bir kaba alınması işlemine aktarma denir. 56
Yüzdürme (Flotasyon): Suda çözünmeyen ve su yüzeyinde kalan maddeleri karışımdan ayırmak için kullanılan yöntemdir. Yüzdürme yöntemi laboratuvarlar dışında maden cevherlerini topraktan ayırmada kullanılan yöntemlerden biridir. Bu yöntemde maden cevherinin su sevme (hidrofilik) ve su sevmeme (hidrofobik) özelliklerini kullanarak su içerisinde kabarcık oluşturup suda yüzmesi veya dibe batması ile içerdiği yabancı maddelerden ayrılması sağlanır. b. Çözünürlük farkı ile ayırma Katı - katı karışımındaki katılardan birinin çözünüp, diğerinin çözünmediği bir sıvı seçilir. Katı - katı karışımı ile sıvı karıştırılıp, çözünmeyen katı süzme işlemi ile ayrılır. Çözünen katıyı sıvıdan ayırmak için, buharlaştırma işlemi yapılır. Örneğin: Tuz - kum karışımı su kullanılarak, tuz - şeker karışımı etil alkol kullanılarak (tuz etil alkolde çözünmez, şeker çözünür) bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilirler. Kristallendirme: Bir çözeltide çözünmüş bulunan katı maddenin sıcaklığının eğiştirilmesiyle çözünürlüğünün değişerek düzgün geometrik şekillerdeki katı tanecikleri halinde bulunduğu kabın dibinde toplanmasına kristallenme, belirli geometrik şekillerdeki katı taneciklerine de kristal adı verilir. 57
Ayrımsal kristallendirme: Katı - katı karışımındaki maddelerin her ikisi de seçilen sıvıda çözünebilir. Bu durumda katıların bu sıvıdaki çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişim farkından yararlanılarak yapılan ayırma işlemine ayrımsal kristallendirme denir. Örneğin: Tuz - şeker karışımı su kullanılarak bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. Ekstraksiyon (Özütleme): Bir karışımdaki katı ya da sıvı maddenin ilave edilen bir çözücü yardımı ile karışımdan ayrılması işlemine ekstraksiyon denir. Özütleme işleminde su yerine özütlenecek maddenin özelliğine göre; alkol, karbontetraklorür, eter gibi farklı çözücüler kullanılabilir. Örneğin: Çayın demlenmesi sırasında çay yapraklarındaki maddelerin suya geçerek renk vermesi özütlemedir. c. Mıknatıslanma ile ayırma Doğada mıknatıslanma özelliği olan üç madde vardır. Bunlar demir (Fe), nikel (Ni) ve kobalt (Co) tır. Bu metallerden sadece birini içeren bir karışımdan metal mıknatısla çekilebilme özelliğinden yararlanılarak ayrılabilir. Örneğin: Demir tozu - kükürt tozu karışımı bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. 58
d. Elektriklenme ile ayırma Bazı maddeler sürtünme ile elektriklenme özelliğine sahiptir. Elektriklenen bu tür maddeler hafif olan bazı maddeleri çekerler. Örneğin: Kumaş parçasına sürtülen bir plastik ya da cam çubuk elektrikle yüklenir ve bu çubuk tuz - pul biber karışımına yaklaştırılarak, pul biber karışımdan ayrılır. e. Erime noktası farkı Ile ayırma Erime noktaları farklı katı maddelerin oluşturduğu karışımları bileşenlerine ayırmak için kullanılır. Karışım ısıtıldığında erime noktası düşük olan katı, sıvı hale geçerken diğeri katı halde kalır. Ardından süzme işlemi ile karışım bileşenlerine ayrılır. Örneğin: Kalay - demir karışımı bu yöntemle biieşenlerine ayrılabilir. f. Süblimleşme yoluyla ayırma Bazı katılar doğrudan gaz fazına geçerek süblimleşirler. Katılardan birinin süblimleştiği katı katı karışımları, bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. Örneğin: Naftalin - kum karışımı bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. 59
g. Tanecik boyutu farkı ile ayırma Tanecik boyutlan ve şekilleri gözle görülebilir ölçüde farklı olan katı maddelerin oluşturduğu heterojen karışımları bileşenierine ayırmada ayıklama veya eleme yöntemleri kullanılır. Örneğin: Pirincin, bulgurun, mercimeğin içindeki taş vb. istenmeyen maddeler ayıklanarak ayrılır. İnşaatlarda kullanılan kum eleklerden geçirilerek çakıl taşlarından ayrılır. 2. Katı - Sıvı Karışımlarının AyrıIması a. Süzme ile ayırma Heterojen katı - sıvı karışımlarını (süspansiyon) bileşenlerine ayırmak için kullanılır. Süzme işlemi sırasında, çözünmeyen katı süzgeç kağıdı üzerinde kalarak karışımdan ayrılır. Örneğin: Kum - su, naftalin - su karışımı bu yöntemle bileşenlerine ayrılabiiir. 60
b. Santrifüjleme Sıvı - katı heterojen karışımlarda, katı tanecikleri süzgeç kağıdı ile süzülemeyecek kadar küçük ise santrifüjleme yapılıp merkezcil kuvvet yardımıyla çöktürülerek ayrılır. c. DiyaIiz Çöktürme ile ayrılamayacak kadar küçük tanecikleri içeren sıvı - katı kolloidal karışımlar diyaliz adı verilen yöntem kullanılarak ayrılır. Diyaliz yönteminde süzgeç görevi yapan yarı geçirgen gözenekli zarlar kullanılır. Diyaliz tüpüne gönderilen kolloidal karışımdaki büyük tanecikler tüp içinde kalırken, küçük moleküller yarı geçirgen zardan her iki yöne doğru hareket ederler. d. Buharlaştırma ile ayırma Katı - sıvı homojen karışımlarda, sıvının buharlaştırılarak sadece katının elde edildiği ayırma yöntemidir. Örneğin: Çamaşır sodası - su karışımından bu yöntemle çamaşır sodası elde edilebilir. 61
e. Basit damıtma (destilasyon) ile ayırma Katı - sıvı homojen karışımlarda, sıvının buharlaştırılıp ardından yoğunlaştırılarak saf olarak elde edilmesi işlemine damıtma denir. Buharlaştırma işleminden farklı olarak, damıtma işlemi sonucu katı ve sıvı ayrı ayrı elde edilir. Damıtma işlemi sonucu elde edilen sıvıya destilat adı verilir. Bu yöntem e karışımdaki hem katı hem de sıvı ayrı ayrı elde edilir. Örneğin: Tuz - su karışımı bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. 3. Sıvı - Sıvı Karışımlarının Ayrılması a. Özkütle farkı iie ayırma Birbiri içerisinde çözünmeyen sıvıların oluşturduğu heterojen karışımla1 sıvıların özkütleleri farkından yararlanılarak ayırma hunisi yardımı ile bileşenlerine ayrılır. Yoğunlukları birbirinden farklı sıvı-sıvı heterojen karışımları bileşenlerine ayırmak için ayırma hunisi kullanılır. Ayırma hunisine konulan karışım bir süre bekletildiğinde yoğunluğu büyük olan sıvı altta, küçük olan sıvı da üstte toplanır ve karışım iki laza ayrılır. Musluk açılarak altta kalan sıvı başka bir kaba aktarılır. Örneğin: Zeytinyağı ve su karışımı bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. Zeytinyağı-su karışımı ayırma hunisine kunulduğunda suyun yoğunluğu zeytinyağından büyük olduğu 62 için kabın altında kalır. Musluk açılarak su başka bir kaba alınır.
b. Kaynama noktası farkı ile ayırma Birbiri içerisinde çözünebilen sıvıların oluşturduğu homojen karışımlar, sıvıların kaynama noktaları farkından yararlanılarak ayrımsal damıtma (fraksiyonlu damıtma) yöntemiyle bileşenlerine ayrılır. Örneğin: Petrol, alkol - su karışımı bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. Saf maddelerde kaynama süresince sıcaklık sabittir. İki saf sıvıdan oluşan homojen bir karışım ısıtıldığında kaynama sıcaklığı düşük olan sıvı önce kaynar. Kaynamakta olan sıvının karışımdan ayrılması sürecinde sıcaklıktaki artış çok azdır. Bu nedenle sıcaklık sabit kabul edilir. Kaynama sıcaklığı düşük olan sıvı karışımdan ayrıldığında sıcaklıkta büyük farkla bir artış olur. İkinci sıvı kaynamaya başladığında ise sıcaklık tekrar sabit kalır. Ayrımsal damıtma ile bileşenlerine ayrılan etil alkol - su karışımının sıcaklığının zamanla değişimini gösteren grafik yandaki şekilde verilmiştir. 63
4. Gaz - Gaz Karışımlarının Ayrılması Gaz karışımları önce basınç altında soğutularak yoğunlaştırılır, daha sonra ise ayrımsal damıtma yöntemi ile bileşenlerine ayrılır. Örneğin: Hava, bu yöntemle bileşenlerine ayrılabilir. 5. Katı - Gaz Karışımlarının Ayrılması Süzme işlemi, heterojen sıvı - katı karışımlar haricinde gaz - katı karışımlarını bileşenlerine ayırmak için de kullanılabilir. Örneğin: kirli havadaki tozlar, fabrika bacalarından çıkan gazlar içindeki katı tanecikler gaz filtreleri kullanılarak ayrılır. 64
ÖRNEK 10: l. Naftalin - su ll. Çamaşır sodası - şeker lll. Demir tozu - kum lv. Cıva - su V. Tuz su Yukarıdaki karışım örnekieri için, aşağıda verilen ayırma yöntemlerinden hangisinin kullanılması uygun değildir? Karışım Ayırma vöntemi A) l Süzme B) ll Ayrımsal kristallendirme C) lll Mıknatıslama D) lv Ayırma hunisi E) V Ayrımsalkristallendirme 65
ÇÖZÜM 10: Naftalin suda çözünmediği için, naftalin - su karışımı süzme ile ayrılabilir. Çamaşır sodası ve şekerin aynı sıvıdaki çözünürlüklerinin sıcaklıkla değişimi birbirinden çok farklı olduğundan, ayrımsal kristallendirme ile karışım bileşenlerine ayrılabilir. Demir tozu mıknatıslanma özelliğine sahip olduğundan, karışım mıknatıslama ile bileşenlerine ayrılabilir. Cıva ve su, özkütleleri farklı iki sıvı olduğundan, karışım ayırma hunisi yardımıyla bileşenlerine ayrılabilir. Ayrımsal kristallendirme aynı sıvıda çözünebilen iki katıyı birbirinden ayırmak için kullanılabilir. Tuz - su karışımı ise damıtma ile bileşenlerine ayrılabilir. YANIT E 66
ÖRNEK 11: l. Kum - naftalin ll. Su - zeytinyağı lll. Demir tozu - kükürt tozu Yukarıda verilen karışımlar için aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A) l. ve lll. karışım su yardımıyla bileşenlerine ayrılabilir. B) lll. karışım mıknatıs kullanılarak bileşenlerine ayrılabilir. C) ll. karışımın bileşenlerine ayrılmasında çözünürlük farkından yararlanılır. D) Üç karışım da heterojendir. E) ll. karışım ayırma hunisi ile bileşenlerine ayrılabilir. 67
ÇÖZÜM 11: Kum ve naftalin suda çözünmez. Bu karışım suya atıldığında kum dibe çökerken, naftalin yüzer. Bu durumda l. karışım su ile bileşenlerine ayrılabilir. Demir tozu ve kükürt tozu suda çözünmez. Karışım suya atıldığında demir tozları dibe çökerken, kükürt tozları yüzer. Bu durumda lll. karışım da su ile bileşenlerine ayrılabilir. Aynı zamanda demir tozları mıknatıs tarafından çekilme özelliğine sahip olduğu için lll. karışım mıknatıs kullanılarak da bileşenlerine ayrılabilir. Üç karışım da heterojendir. Su ve zeytinyağı yoğunlukları birbirinden farklı ve birbirinin içerisinde çözünmeyen sıvılar oldukları için karışımları ayırma hunisi ile bileşenlerine ayrılır. Dolayısıyla bu karışımın bileşenlerine ayrılmasında çözünürlük farkı kullanılamaz. YANIT C 68
ÖRNEK 12: Demir tozu, karabiber ve kumdan oluşan bir karışımı biieşenlerine ayırmak için uygulanacak işlemler aşağıdakilerden hangisinde doğru sıralanmıştır? A) Suya atma, süzme, mıknatıslama B) Mıknatıslama, suya atma, aktarma,süzme C) Suya atma, mıknatıslama, aktarma, süzme D) Mıknatıslama, suya atma, süzme, aktarma E) Suya atma, mıknatıslama, süzme, aktarma 69
ÇÖZÜM 12: Karışıma mıknatıs yaklaştırıldığında demir tozları mıknatıs üzerinde toplanarak ayrılır. Kalan karışım suya atıldığında kum taneleri çökerken, karabiber tanecikleri yüzer. Karabiber tanecikleri aktarılarak ayrılır ve kalan karışım süzülür. YANIT B 70
ÖRNEK 13: Naftalin, kum, şeker ve nikel tozundan oluşan bir karışımı bileşenlerine ayırmak için aşağıdaki işlemlerden hangisi kullanılamaz? A) Süzme B) Aktarma C) Suda çözme D) Ayırma Hunisi E) Mıknatıslama 71
ÇÖZÜM 13: Bu karışıma mıknatıs yaklaştırıldığında nikel tozları ayrılır. Kalan karışım suya atılır. Naftalin su yüzeyinde kalır ve üstten yavaşça başka bir kaba aktarılarak karışımdan ayrılır. Kalan karışım süzüldüğünde süzgeç kağıdında kum kalır. Ayırma hunisi kullanılmaz. YANIT D 72
Siteye gitmek için http://www.konuanla.com/