GENEL KĐMYA I Yrd.Doç.Dr. İbrahim İsmet ÖZTÜRK
GENEL KĐMYA 1 Đlkeler ve Modern Uygulamalar Petrucci Harwood - Herring Çeviri Editörleri Tahsin Uyar - Serpil Aksoy
MODERN ÜNĐVERSĐTE KĐMYASI C.E.MORTIMER Çeviri Editörleri T.Altınata, M.Akçay ve diğerleri
TEMELÜNĐVERSĐTE KĐMYASI Prof.Dr. Ender ERDĐK, Prof.Dr. Yüksel SARIKAYA
GENEL KĐMYA (Temel Kavramlar) Raymond CHANG Prof.Dr.Tahsin UYAR Prof.Dr.Serpil AKSOY Prof.Dr. Recai ĐNAM
GENEL KĐMYA YA GĐRĐŞ Yrd.Doç.Dr. İbrahim İsmet ÖZTÜRK
1.GENEL KĐMYA YA GĐRĐŞ 1.1.Kimyanın Çalışma Alanları 1.2.Maddenin Sınıflandırılması 1.3.Maddenin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 1.4.Ölçme 1.5. Anlamlı Rakam Sayısı 1.6. Sayıların Yuvarlatılması
1.1. Kimyanın Çalışma Alanları:
1.2. Maddelerin Sınıflandırılması: Kütlesi olan ve uzayda yer kaplayan her şey madde dir. Tüm maddeler, en azından ilke olarak üç halde bulunabilirler. Katı, Sıvı ve Gaz Katılar belirli ve kesin şekilleri olan yapılardır. Sıvılar katılardan daha az rijik yapılı olup akışkandır ve bulundukları kabın şeklini alabilirler. Gazlar, sıvılar gibi akışkandır ama farklı olarak sınırsız genleşebilme özelliğine sahiptir. Suyun sıvı halde, katı haline göre daha sıkı bir molekül istiflenmesine sahip olması, sıvıların genel özelliklerine uymaz ve suya özgüdür.
Saf Maddeler ve Karışımlar Bir saf madde, belirli ya da sabit bir bileşimi olan ve kendine özgü özellikleri ile ayırt edilebilen maddedir. Saf maddeler bileşim olarak birbirlerinden farklıdır ve görünüşleri, kokuları, tatları ve diğer özellikleri ile birbirlerinden ayırt edilirler. Halen 20 milyondan fazla saf madde bilinmektedir. Bir karışım, iki yada daha fazla saf maddenin bir araya gelmesi ile oluşur ve her bir saf madde kendi özelliğine sahiptir. Karışımların sabit bir bileşimi yoktur.
Karışımlar homojen yada heterojen olabilirler. Bir kaşık şeker suda çözüldüğünde, yeterince karıştırılırsa, karışımın bileşimi çözeltinin her tarafında aynıdır. Bu bir homojen karışımdır. Diğer taraftan kum ile demir tozlarının oluşturduğu karışımda, kum taneleri ile demir tozları görünebilir halde ayrı kalırlar. Bu tür karışımlarda bileşim her tarafta aynı değildir ve heterojen karışımlarımlar olarak adlandırılırlar.
Homojen yada heterojen bir karışım kolayca oluşturulabilir ve bileşenlerin özelliklerinde bir değişiklik olmaksızın, fiziksel yöntemlerle saf bileşenlerine tekrar ayrılabilir. Ayırma işleminden sonra, karışımın bileşenleri başlangıçtaki ile aynı bileşim ve özelliklere sahip olacaklardır.
Elementler ve Bileşikler Saf bir madde element ya da bileşik olabilir. Saf madde kimyasal yöntemlerle daha basit bileşenlerine ayrılamıyorsa bu madde bir element tir.
Kimyacılar elementlerin simgelerini göstermek için alfabedeki harfleri kullanırlar. Elementi gösteren simgenin ilk harfi daima büyük yazılır, ikincisi ise küçük harfle yazılır. Örneğin Co, kobalt ın simgesini gösterirken, CO, karbon monoksit i göstermektedir.
Elementlerin çoğu başka elementlerle etkileşerek bileşikleri oluştururlar. Bir bileşik, iki ya da daha çok elementin kimyasal olarak etkileşmesiyle sabit oranlarda birleşip tamamen farklı özellikte ürün oluşmasıyla meydana gelir. Bileşikler, karışımlardan farklı olarak, sadece kimyasal yolla kendisini oluşturan saf bileşenlerine ayrılabilir.
1.3. Maddenin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Saf maddeler bileşimleri ile olduğu kadar kendilerine özgü özellikleri ile de ayırt edilebilirler. Bir fiziksel özellik, maddenin özelliği ya da kimyasal yapısı değiştirilmeden incelenebilir ya da ölçülebilir. Diğer taraftan hidrojen gazı oksijen gazı içinde su oluşturarak yanar ifadesi hidrojenin bir kimyasal özelliğini belirtir.
1.4. Ölçme Kimyada çalışmalar ağırlıklı olarak ölçmeler üzerinedir. Maddelerin özellikleri ile ilgili basit ölçümler yapmak için genel amaçlı birkaç tane düzenek yeterlidir. Metre ile uzunluk ölçülür. Büret, pipet, ölçme silindiri ve ölçme balonu ile hacim ölçülür. Terazi ile kütle, termometre ile sıcaklık ölçülür. Bu aletlerle makroskopik özellikler, yani doğrudan belirlenebilir özelliklerin ölçümü gerçekleştirilir. Atom yada molekül düzeydeki özellikler olan mikroskopik özellikler ise dolaylı yöntemlerle belirlenir.
SI Birimleri Bilim insanları uzun yıllar ölçme sonuçlarını metrik birimlerle, ondalıkla yani 10 un kuvvetleri olarak kaydetmişlerdir. Bununla beraber, 1960 yılında Ağırlık ve Ölçü Genel Konferansında bir araya gelen uzmanlar, Uluslar arası Birim Sistemi (SI) olarak adlandırılan, yeniden düzenlenmiş metrik sistemi önermişlerdir.
Kütle ve Ağırlık Kütle bir cismin madde miktarının ölçüsüdür. Kütle ve ağırlık terimleri çoğu kez birbiriyle karıştırılır ve birinin yerine diğeri kullanılır. Ancak bu iki terim kesin olarak birbirinden farklıdır. Bilimsel olarak ağırlık bir cisim üzerine etkiyen yer çekimi kuvvetidir. Bir cismin kütlesi sabittir ve bu kütle cismin nerede olduğuna bağlı değildir, ancak ağırlık cismin nerede olduğuna bağlıdır.
Hacim Hacim uzunluğun küpü olduğundan SI birim sisteminden türetmedir ve birimi metre küp dür (m 3 ). SI birim sisteminde olmayan, ancak yaygın olarak kullanılan bir başka hacim birimi ise litredir (L). Bir litre, bir desimetre küp hacme eşittir.
Yoğunluk Yoğunluk bir cismin birim hacminin kütlesidir ve cismin kütlesi hacmine bölünerek bulunur.
Sıcaklık Birimleri Üç sıcaklık birimi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunların birimleri ⁰F (Fahrenheit derecesi) ⁰C (Celsius derecesi) ve K (Kelvin) dir. En çok kullanılan sıcaklık birimi Fahrenheit dır. Bu sıcaklık birimi suyun normal donma ve kaynama noktaları sırası ile 32⁰F ve 212⁰F alınarak belirlenmiştir. Celsius birimi, suyun donma (0⁰C) ve kaynama noktaları (100⁰C) arasını 100 bölmeye ayırarak derecelendirmiştir. SI birim sisteminde sıcaklığın temel birimi Kelvin dir.
1.5. Anlamlı Rakam Sayısı Her ölçüm bir dereceye kadar belirsizlik taşır. Ölçümün tam olması veya duyarlılık derecesi, ölçü aletinin özelliklerine ve bu aleti kullananın becerisine bağlıdır. Bir ölçümün duyarlılığı bunu ifade eden rakamların sayısı ile belirlenir. Doğru bir şekilde yapılan bir ölçümü ifade etmek için kullanılan rakamlara anlamlı rakamlar denir. Ölçme sayılarındaki anlamlı rakam sayısı çoğaldıkça ölçme sonucuna güvenilirlik artar. Sıfır dışındaki her sayı anlamlıdır 845 cm 1.234 kg Sıfırdan farklı rakamlar arasında bulunan sıfır anlamlıdır. 606 m 40501 kg
Đlk sıfırdan farklı rakamın solunda bulunan sıfırlar anlamlı değildir. 0.08 L 0.0000349 g Bir sayı birden büyükse, ondalık kesir noktasının sağ tarafına yazılan tüm sıfırlar anlamlıdır. 2.0 mg 40.062 ml 3.040 dm Ondalık kesir bölmesi bulundurmayan sayılar için, sağ tarafta sıralanan sıfırlar (yani sıfırdan farklı son rakamdan sonra gelen sıfırlar) anlamlı olabileceği gibi anlamsızda olabilir. Örneğin 400 cm bir tane (4 rakamı), iki tane (40) yada 3 tane (400) anlamlı rakam içeriyor olabilir. 4x10 2 (1 tane ) 4.0x10 2 (2 tane ) 4.00x10 2 (3 tane )
Aşağıda verilen ölçüm sonuçlarındaki anlamlı rakam sayısını belirtiniz? (a) 478 cm (b) 6.01 g (c) 0.825 m (d) 0.043 kg (e) 1.32x10 22 atom (f) 7000 ml
1.6. Sayıların Yuvarlatılması Tartım için kullanılan terazinin hassasiyeti yani ölçülebilirliği en küçük miktar çok değişik olabilir. 5 g, 0.1 g, 0.01 g, 0.001 g ve hatta 10-5 g a kadar hassasiyeti değişebilen terazi çeşitleri vardır. 0.1g hassasiyetinde bir terazide bir demir cubuk tarttık ve 29 g geldi. Biz bu tartım sonucunu 29 g diye veremeyiz. Terazinin hassasiyeti 0.1 g yani noktadan sonra 1 haneye kadar hassas ölçtüğüne göre 29.0 g diye göstermeliyiz.
3 öğrencinin bu tartma işlemini yapıp birinci 29.2g, ikinci 29.3g ve üçüncüde 29.0 g olarak tartmış olsun. Tartım hatasını en aza indirmek için bu üçünün ortalamasını almamız gerekir. (29.2+29.3+29.0)/3=29.1666 bulunacaktır. Ancak terazinin hassasiyeti 0.1 g olduğundan sonucuda noktadan sonra bir haneli olacak şekilde vermemiz gerekir. Đşte böyle çok rakamlı sayıları daha az rakamlı bir sayıya indirme işlemine yuvarlama denir.
Bir değeri yuvarlayıp bulunması gereken anlamlı rakam sayısını elde etmek için aşağıdaki kurallar uygulanmaktadır. Kalması istenen son rakamdan sonra gelen rakam 5 ten küçük ise son rakam olduğu gibi bırakılarak takip eden rakamlar atılır. Örneğin; 3.6247 sayısının 3 anlamlı rakamla yazılışı 3.62 dir. Kalması istenen son rakamdan sonra gelen rakam 5 veya 5 ten büyük ise son rakam bir arttırılarak onu takip eden rakamlar atılır. Örneğin; 7.5647 sayısının 4 anlamlı rakamla yazılışı 7.565, 6.2501 sayısının 2 anlamlı rakam ile yazılışı ise 6.3 tür.
Kalması istenen son rakamdan sonra gelen rakam 5 ise ve onu 0 lar izliyorsa, son rakam tek bir sayı olduğu takdirde 1 arttırılarak 5 atılır. Son rakam çift ise olduğu gibi bırakılıp 5 atılır. Örneğin; 3.250 sayısının 2 anlamlı rakam ile yazılışı 3.2, 7.635 ve 8.105 sayılarının 3 er anlamlı rakam ile yazılışları, 7.64 ve 8.10 dur. Böyle durumlarda yuvarlanan sayı daima çifttir. Bir işlem sonucunun içerdiği anlamlı rakamların sayısı işlemde kullanılan değerlerin içerdiği anlamlı rakamların sayısına bağlıdır. Kütlesi 52.2 g olan bir kaba 2.38 g tuz konulduğunda kap+tuzun kütlesi ne olur? 52.2 + 2.38 = 54.58 = 54.6
Ölçme sayıları ile dört işlem yapıldığında işleme giren sayıların belirsizliğine veya anlamlı rakam sayısına göre sonuç yuvarlatılır. Bir toplama veya çıkarma işleminin sonucu, bu işlemlerde yer alan sayılardan en az ondalık basamak içereni kadar ondalık basamak içermelidir. Bir çarpma veya bölme işleminin sonucu, işlemlerde yer alan sayılardan en az anlamlı rakam içereni kadar anlamlı rakam içermelidir. Çok adımlı işlemlerde kullanılacak değerler, işlemler yapılmadan önce yuvarlanmalıdır. Fazla anlamlı rakam içeren sayılar sonuçta bulunması gereken anlamlı rakam sayısından bir fazla anlamlı rakam içerecekşekilde yuvarlanır.