Kimya I Ders Notları

advertisement
GENEL KİMYA I
Prof. Dr. Baki Hazer
Zonguldak Karaelmas
Üniversitesi
Fen Edebiyat Fakültesi
Kimya Bölümü
Dersin Künyesi
Dersin Adı ve Kodu
KİM115 Genel Kimya I
425
Dersin İçeriği
Temel kimya kavramları, maddenin mikro yapısı, atom,
molekül, iyon. Katılar, sıvılar, gazlar. Maddelerin birbiriyle
etkileşimi. Reaksiyon hızları ve kimyasal denge.
Dersin Amacı
Kimya eğitimine başlayan öğrenciye kimyanın temel
kavramlarını öğretmek, maddenin mikro yapısını ve maddeler
arasındaki etkileşimler hakkında bilgilendirmek.
Kaynak Kitap
Baki Hazer (1997); Genel Kimya, 4. Baskı. Akademi Ltd. Şti,
Trabzon.
Yardımcı Kitaplar
A. Bahattin Soydan, A. Sezai Saraç (2004); Genel Üniversite
Kimyası, 7. Baskı. Alfa Yayınları, İstanbul;
Petrucci.Harwood.Herring (2002);Çev.Ed: Tahsin Uyar, Serpil
Aksoy; Genel Kimya, Palme Yayıncılık, Ankara.
Hafta
Konu Başlığı
Birinci Hafta
Kimya ve bilim. Ölçme ve Sonuç Bildirme. Üslü sayılar.
İkinci Hafta
Atomun yapısı. Spektroskopi. Atom modelleri.
Üçüncü Hafta
Modern kuantum mekaniği. Elementlerin periyodik tablosu.
Beşinci Hafta
Kimyasal bağlar. Metalik, iyonik, kovalent bağ. Yükseltgenme
sayıları.
Dipol moment. Valens bağ teorisi ve hibridleşme.
Altıncı Hafta
Moleküller arası çekim kuvvetleri. Sıvılar ve katılar.
Yedinci Hafta
Kimyasal maddeler. Mol kavramı. Denklem denkleştirme.
Sekizinci Hafta
Gazlar. Gazların kinetik teorisi. İdeal gaz kanunu.
Dokuzuncu Hafta
Daltonun kısmi basınçlar kanunu. Gazların yayılma kanunu.
Onuncu Hafta
Çözeltiler. Çözeltilerin derişimleri. Net iyonik denklem.
Onbirinci Hafta
Çözünürlük ve baskı. Roult kanunu. Koligatif özellikler.
Onikinci Hafta
Kimyasal kinetik. Reaksiyon hızları. Aktivasyon enerjisi.
Onüçüncü Hafta
Reaksiyon mertebeleri. Katalizör ve reaksiyon hızları.
Ondördüncü Hafta
Kimyasal Denge. Reaksiyon ilerleme değeri. Le Chatelier ilkesi.
Dördüncü Hafta
BİRİNCİ HAFTA
Kimya ve bilim. Ölçme ve
Sonuç Bildirme. Üslü sayılar.
KİMYA VE BİLİM
Kimya; organik, inorganik, analitik,
fizikokimya (+ polimer kimyası ve teorik kimya)
ve biyokimya alanlarını içine alır.
Ölçme ve Sonuç Bildirme
Kimya deneysel bir bilimdir. Deneyler yapılarak bir takım
ölçüler alınarak bir sonuca varılır. Deneylerde hatanın en az
olması istenir. Deney hataları; deney yapanın kendisinden,
seçilen yöntemin uygunluğundan, kullanılan bağıntılardan ve
ölçü aletlerinin durumundan kaynaklanabilir. Kimyada
deneylerin tekrarlanabilirliği temel esastır.
Anlamlı Rakam Sayısı
Sayılar, kesin sayılar ve ölçme sayıları olarak ikiye ayrılırlar.
Kesin sayılar belirsizliği olmayan sayma sayıları ve tanım
sayılarıdır. Ölçme sayıları ise bir ölçme sonucu elde edilen ve
son hanesinde belirsizlik bulunan sayılardır. Hiç bir ölçme
sonucunda kesin sayılar elde edilemez. Ölçme sayılarının da
son hanesindeki rakamda belirsizlik vardır. Fakat son
hanedeki rakamın önündeki rakamlar kesin olarak bilinen
rakamlardır. Kesin olarak bilinen rakamlarla belirsizlik olan
rakamların tümüne birden anlamlı rakamlar denir:
25 (belirsizlik  1) , 2300 (belirsizlik  100)
2300. (belirsizlik  1) , 0.029 (belirsizlik  0.001)
Sayıların Yuvarlatılması
Kimyada en basit deney bir miktar maddenin tartılmasıdır.
Bunun için kullanılan terazilerin hassasiyeti yani ölçebileceği 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. Şimdi bunlardan, diyelim 0.1 g hassasiyetinde bir
terazide bir demir çubuk tarttık ve yirmi dokuz g geldi. Biz bu
tartım sonucunu 29 g diye veremeyiz. Terazinin hassasiyeti 0.1
g yani kesir noktasından sonra bir haneye kadar hassas
ölçtüğüne göre 29.0 diye göstermeliyiz.
Örnek:
Eğer yuvarlatılmış bir sayıyı tekrar yuvarlatmak
istersek orijinal rakamdan hareket etmeliyiz.
Örneğin,
16.7654 sayısını noktadan sonra üç haneye
yuvarlatalım:
16.765 olur.
Eğer noktadan sonra iki haneye yuvarlatmak
gerekirse o zaman sayımız 16.77 olacaktır.
Üslü Sayılar
1. Kuvveti alınmış sayılara üslü sayılar denir.
Üslü sayılar ters çevrildiğinde üssün işareti değişir:
2. Üssü sıfır olan tüm sayıların değeri bire eşittir:
9 = 1, a = 1, c = 1, X = 1, (0.25) = 1
3. Üslü sayıların bölme işleminde pay ve paydanın üsleri
aynı ise ortak üsse alınabilirler:
4. a) Tabanı aynı olan üslü sayılar çarpıldığında
katsayılar çarpılır, üsler toplanır.
b) Tabanı aynı olan üslü sayılar bölündüğünde
katsayılar bölünür, üsler çıkarılır:
5. Değişik üslü sayıların toplama veya çıkarma
işlemlerinde, sayılar önce üslü sayılar halinde
düzenlenir. Katsayıları toplanır veya çıkarılır:
6. Üslü bir sayının yine üssü alınmışsa
üsler çarpımı üs olarak alınır.
((23)5)7 = 2105 ,
((42)3)-2 = 4-12
7. Bir üslü sayının üssü kesirli bir sayı ise
o kesrin payı sayının kuvvetini, paydası
ise o sayının kökünü gösterir:
Birim Sistemleri
SI birim sistemine göre temel birimler.
SI temel birimlerinden türetilmiş birimler
SI birimleri için kullanılan önekler.
Birimlerin birbirine dönüşümü (ft: feet, L: litre,
gal: galon, Å: angström, eV: elektronvolt,
cal: kalori, lb: libre, oz: ons).
Birimlerin birbirine dönüştürülmesi:
Örnek: 5.2 J’ü kaloriye dönüştürelim:
Kesirlerin ayırımında
virgül yerine nokta kullanılmaktadır,
virgül sadece bin, milyon, milyar gibi binlik
bölümleri göstermek için kullanılır.
Örnek: 1.2 (bir tam onda iki) ve 1,000,000,000
(bir milyar)...gibi.
İKİNCİ HAFTA
Atomun yapısı. Spektroskopi.
Atom modelleri.
ATOMUN YAPISI
Çevremizdeki eşyaların analizi bize,
eşya  malzeme  madde  element  atom
sırasını verir.
Görülüyor ki çevremizde, boşlukta bir hacim işgal eden
her şeyin temeli madde element ve atom olmaktadır.
Öyleyse atom nedir?
Dalton Atom Teorisi
1. Elementler atom denilen bölünemeyen parçacıklardan oluşmuştur.
Kesirli değildir. Tam sayılarla ifade edilen miktarlarla belirlenir.
2. Belirli bir elementin bütün atomları tıpatıp aynı özelliklere sahiptirler.
Aynı kütleye sahiptirler. Farklı elementlerin atomları farklı kütleye
sahiptir.
3. Atomlar kimyasal değişmelerin birimleridir. Kimyasal değişme;
birleşme, ayrılma ve atomların yeniden düzenlenmesini içine alır.
4. Bir element için verilen kimyasal sembol aynı zamanda o elementin
atomu için de kullanılır.
5. Atomlar birleştiğinde molekülleri oluştururlar. Bileşikler değişik
atomların birleşmesinden oluşur. Aynı atomların birleşmesi ile de
elementin molekülleri oluşur (H2, O2, Cl2,... gibi).
6. Atomlar parçalanamaz, yaratılamaz veya değiştirilemez.
Elektronun Keşfi
1833’de M.Faraday bakır-II-klorür ü elektroliz ederek elektrik
akımını kullandı. Kimyasal değişimin elektrik miktarı ile
orantılı olduğunu buldu.
1874’de Faradayın deneysel sonuçları G.J.Stoney’i
elektriğin madde gibi parçacıklardan ibaret olduğu sonucuna
sevketti. Atomların yapısında bulunan bu parçacıklara
elektron adını verdi.
Bu arada W.Crooks ve birçok bilim adamı havası
boşaltılabilen, iki ucundaki iletkenlerle elektrik akımı
uygulayabilen gaz deşarj tüpleri üzerinde çalışıyorlardı.
1886’da W.Crooks, bu gaz deşarj tüpünde birçok gazın
davranışını inceledi.
Katot ışınları
(1) katottan anoda doğru düz bir yolda ilerlerler,
(2) önlerine bir metal levha konursa geçemezler
ve gölgesini yaparlar,
(3) tüpün cam çeperlerinde floresans oluştururlar,
(4) metal bir yaprağı akkor hale ısıtırlar,
(5) gaz moleküllerini iyonlaştırırlar,
(6) fotoğraf plakalarında iz yaparlar,
(7) bir metale çarptıkları zaman yüksek giriciliği
olan x- ışınlarını oluştururlar,
(8) çarptıkları metali negatif yükle yüklerler,
(9) elektrik ve magnetik alanda saparlar
Elektron Yükünün Belirlenmesi
R. A. Millikan 1909 da yağ damlası deneyi ile elektronun
Yükünü ve kütlesini ayrı ayrı başarı ile hesaplamıştır
Millikan’ın yağ damlası deneyi
Elektronun m kütlesinin hesabı
Kanal Işınları, Protonun Keşfi
1886 da E.Goldstein bir Crooks tüpünde delik
katot kullanarak pozitif yüklü ışınları keşfetti.
Neon gazı bulunan bir Crooks tüpünde katot
ışınlarının neon molekülüne çarpmasıyla
oluşan artı yüklü neon iyonlarının delik
katottan geçerek tüpün iç çeperini ışıldatması
pozitif yüklü iyonların varlığını ispatladı.
X-Işınları ve Radyoaktiflik
1895 de W.Roentgen, katot ışınları bir metale çarptığında yepyeni
türde ışınlar oluştuğunu buldu. Bu ışınlara X-ışınları veya
Roentgen ışınları adını verdi. X-ışınlarının elde edildiği daha
gelişmiş düzeneklere daha sonraları Coolidge tüpü adı verildi.
Bir Coolidge tüpünde X-ışınlarının oluşumu.
Elektromanyetik Işık
Elektromanyetik spektrumu oluşturan ışıma
bölgelerinin kaynakları:
Kozmik ışınlar atmosfer dışından bize gelen
ışınlardır.
-ışınları radyoaktif elementlerin salıverdikleri bir
cins ışımadır.
X-ışınları katot ışınlarının bir elemente çarparak
oluşturdukları ışımadır.
Ültraviyole, görünür ve infrared ışınlar genel olarak
ısıtılan cisimlerin yayınladıkları ışınlardır.
TV ve radyo dalgaları bir antenden alternatif akım
geçirildiğinde oluşurlar.
Elektromanyetik Dalga Spektrumu.
Kuantum Teorisi
1900’de Max Planck’ın ortaya koyduğu
Kuantum teorisi, elektronun bir harmonik
ossilatör gibi davrandığı temeline dayanır
Kara Cisim Işıması
Kara cisim, dışı siyaha boyanmış ve üzerine bir delik
açılmış metal bir küredir (Şekil 2.11.a). Üzerine
düşen bütün ışınları absorblayan (emen, soğuran) bir
cisimdir. Cisim ısıtıldığı zaman üzerinde bulunan
delikten ışımalar yayılmaya başlar.
Fotoelektrik Olay
1902 yıllarında bilinen bu olay metallerin üzerine vakum yapılmış
bir cam tüp içinde, yeterli enerjiye sahip bir ışık düşürüldüğü
zaman bir elektronun koparılması olayıdır.
Bir fotoelektrik hücrede fotoelektrik olayın meydana gelişi.
ATOM MODELLERİ
Rutherford’un önerdiği atom modeli,
merkezde bir çekirdek ve etrafında dönen
elektronlar şeklindedir.
Atomu oluşturan temel parçacıklar.
Atom Spektrumları
Rutherford’un atom modelinde fizik kurallarına ters
gelen ve açıklanamayan eksiklikler vardı. Bir kere
çekirdek etrafında dönen elektronların ışıma
yaparak enerji kaybedip çekirdeğe yapışması
gerekir. Halbuki atomlarda normal halde bir enerji
kaybı sözkonusu değildir. Bu gibi eksik noktalar
yeni bir atom modeline gerek duyuyordu. 1913 de
Bohr atom modelini ortaya koydu. Bohr atom
modelini anlamak için 19.yüzyıla kadar yapılan
spektroskopik çalışmaları gözden geçirelim.
Spektrumlarda görülen ışığın
üç çeşit dağılımı vardır:
(1) Devamlı spektrum güneş, ampuldeki flamanın ışığı,
görünür bölgedeki tüm dalga boylarını içerirler. 500C nin
yukarısında ısıtıldığında katı ve sıvılarla çok yoğun gazlar
devamlı spektrum verirler.
(2) Çizgi spektrumları ışıma sadece özel dalga boylarında
yayınlandığı zaman oluşur. Fazla enerji absorblamış gaz
halindeki atomlar tarafından yayınlanır. Gaz deşarj
tüpündeki hidrojen gazı ve sodyum buharı çizgi
spektrumları verir.
(3) Bant spektrumu bazı ısıtılmış gaz moleküllerinin çizgi
spektrumları birbirine çok yakın olduğu zaman bant
şeklinde gözlenir.
Bohr Atom Teorisi
Hidrojen atomunda bulunan elektron dairesel bir
yörüngede hareket eder ve çekirdeğin Coulomb
çekimi dairesel hareketteki merkezkaç kuvvetle
dengelenir.
Herhangi bir elektronun enerjisi sabittir.
Sadece, elektronun açısal momentumu (mvr’nin) h/2’nin
tam katları değerine eşit olan yörüngelere izin verilir.
Elektron bir yörüngeden daha düşük enerjili bir alt
yörüngeye geçtiğinde bir ışık yayınlanır.
Bohr’a göre ışık serilerinin
oluşumu
Bohr’a göre X- Işınlarının oluşumu
1. Kesiksiz Spektrum: Katottan çıkan elektronların
antikatot üzerinde birdenbire durdurulmasıyla
oluşur. Akkor haldeki katı ve sıvıların verdikleri
spektrumlarda olduğu gibi dalga boyu kesiksiz bir
biçimde değişen ışımalar dizisinden ibarettir.
2. Kesikli Spektrum (Çizgiler Spektrumu): Antikatoda
gönderilen elektronlar bu elementin atomunda bulunan
kabuklardan elektronlar koparır. Koparılan bu elektronların yerini
doldurmak için elektronlar üst kabuklardan bu boşluklara
atlarlar. Böylece yüksek enerjiden düşük enerjiye düştükleri için
aradaki enerji farkını ışık olarak yayınlarlar. İşte bunlar X-ışınları
çizgi spektrumlarıdırlar.
X-ışınları çizgiler spektrumunun oluşumu.
ÜÇÜNCÜ HAFTA
Modern kuantum mekaniği.
Elementlerin periyodik tablosu.
Modern Kuantum Mekaniği
Madde Dalgası
Modern kuantum mekaniği 1924 yılında Louis de
Broglie’nin dalga-tanecik eşleşmesi kuralıyla
başlar. Buna göre bütün hareketli taneciklere
pilot dalga denilen bir dalga eşlik eder ve bu
dalganın dalga boyu aşağıdaki bağıntıyla verilir:
Dalga boyu
h
 mv
kütlesi
Planck sabiti
hızı
Elektronun bulunabileceği kararlı yörünge
ve bulunamayacağı yörünge şekilleri:
Kararlı yörünge (izin verilen
yörünge) 2r = n
Böyle bir yörüngeye izin verilmez,
çünkü dalga, girişimle yok olur.
Belirsizlik Kuralı
1927’de Heisenberg, elektronun
çekirdek etrafında bulunacağı
yerin Bohr’un önerdiği yörüngeler
üzerinde kesinlikle bilinemeyeceğini
bildirdi.
Schrödinger Denklemi
Heisenberg’in belirsizlik kuralına göre
elektronun atomun çekirdeği etrafında
“nerede” bulunduğundan değil, “ne kadar
olasılıkla nerede”bulunduğundan
sözedilebilir.
Schrödinger dalga
denklemi
d 

 2  V  E
2
8 m dx
h
2
2
Kuantum Sayıları
Schrödiner denklemi polar koordinatlara göre
çözüldüğü zaman eşitliğin sol tarafı radyal (çapla
ilgili) fonksiyon, sağ tarafı açısal fonksiyona eşit
olur. Radyal fonksiyonun çözümünden baş kuantum
sayısı (n) ve açısal fonksiyonun çözümünden de alt
kabuk (azümütal) (l) ve orbital magnetik, ml
kuantum sayıları elde edilir.
Kuantum sayıları ve özellikleri
Sem- Adı
bol
Alabildiği
değerler
Başlıca özelliği
1,2,3,.....
Orbitalin enerjisini ve
büyüklüğünü belirler
n
Baş
l
Alt
0,1,2,...,n-1
Orbitalin şeklini belirler
kabuk
Orbital -l, -l+1, ...,0, l-1, l Orbitalin yönlenmesini
belirler
ml
ms
Spin
+1/2, 1/2
Elektronun dönme yönünü
belirler
Kuantum sayılarınının
topluca gösterimi
n
l
ml
ms
+ 1/2
K 1
0
- 1/2
0
+ 1/2
L 2
0
0
- 1/2
+ 1/2
+1
- 1/2
+ 1/2
1
0
- 1/2
+ 1/2
-1
- 1/2
+ 1/2
M 3
0
0
- 1/2
+ 1/2
+1
- 1/2
+ 1/2
1
0
- 1/2
+ 1/2
-1
- 1/2
+ 1/2
+2
- 1/2
+ 1/2
+1
- 1/2
+ 1/2
2
0
- 1/2
+ 1/2
-1
- 1/2
+ 1/2
-2
- 1/2
Orbitallerin
Şekilleri ve
Büyüklüğü
Elektronların Yerleşim Düzeni
(n+l) Kuralı
Orbitallerin birbirlerine göre enerji seviyelerinin
yüksek veya düşük oluşunu hesaplamaya yarar.
Hund Kuralı
Aynı enerji seviyeli orbitallerin her biri birer elektrona
sahip olmadan önce orbitallerden herhangi biri iki
elektrona sahip olamaz.
Pauli Dışarlama (exclusion) Kuralı
İşte bu kural bir atomda bulunan herhangi iki
elektronun 4 kuantum sayısının da aynı
olamayacağını, en azından birer kuantum sayılarının
farklı olduğunu söyler.
Elektron dağılımının sayılarla gösterimi:
6C:
1s2 2s2 2p2
Elektron dağılımının sayılarla gösterimi:
2p
2s
( 6C) 1s
Magnetik Özellikler
Çiftleşmemiş elektronlara sahip maddelerin gösterdiği
magnetik alana doğru çekilme özelliğine
paramagnetizma denir. Bunun zıddı özellik
diamagnetizmadır. Yani bütün elektronları çiftleşmiş
maddelerin gösterdiği magnetik alan tarafından itilmesi
özelliğine diamagnetizma denir. Paramagnetizma
sadece dışarıdan bir magnetik alan uygulandığı zaman
gözlenen bir özelliktir. Birde kobalt, nikel, demir gibi
metallerin dışarıdan bir magnetik alan uygulanmadığı
halde kendiliğinden magnetik özellik göstermesi özelliği
vardır ki buna da ferromagnetizma denir.
Periyodik Tablo
(Elementlerin Düzenli Sıralanışı)
Elementlerin düzenli bir şekilde sıralanması çalışmaları
1829'da Döbereiner ile başlamış, 1864-1887 yılları
arasında Newlands ile devam etmiş ve birçok
eksiklikleri olmasına rağmen rağmen ilk bilimsel
periyodik tablo1869'da Rus kimyacısı Mendelev
tarafından ortaya konulmuştur. Periyodik tabloda her bir
elementin atom numarası, atom ağırlığı ve sembolü
gösterilmiştir. Düşey sütunlara grup veya aile, yatay
sıralara sıra veya periyot adı verilir.
Atomik ve İyonik Çap
Elektron bulutunun belirli bir hacimde sınırını
çizerek oluşturulan küre atomun şeklini
belirler. Buna göre belirlenmiş atomun çapı
periyodik tabloda yatay olarak ilerledikçe atom numarası arttıkça- küçülür.
İyonlaşma Enerjisi
Gaz halindeki bir atomdan en dıştaki
elektronu (en yüksek enerjiye sahip olan
elektron) çıkarabilmek için gerekli minimum
enerjiye iyonlaşma enerjisi denir.
Elektron İlgisi
İyonlaşma olayının aksine, gaz halindeki bir
atomun bir elektronu yakalaması ile açığa çıkan
enerjiye elektron ilgisi denir.
Elektronegatiflik
Elektronegatiflik iyonlaşma enerjisi ve elektron
ilgisini birleştiren bir tanım olarak karşımıza çıkar.
Bir atomun molekül içinde bir kimyasal bağda
elektronları kendine doğru çekme yeteneğidir.
İzoelektroniklik
Elektron sayıları eşit olan element veya iyonlara
izoelektronik denir.
DÖRDÜNCÜ HAFTA
Kimyasal bağlar. Metalik,
iyonik, kovalent bağ.
Yükseltgenme sayıları.
KİMYASAL BAĞ
Kimyasal bağ, iki veya daha çok atomu yeni bir tür
(molekül, bileşik, metal) oluşturmak üzere bir arada
tutan yeteri kadar yüksek bir çekim kuvvetidir.
Lewis sembolü
Buna göre normal olarak dolmuş alt tabakalar
hiç gösterilmez, sadece en dış kabuktaki elektronlar
elementin etrafında birer nokta olarak işaretlenir.
Periyodik tabloda ilk üç sıra elementlerin Lewis sembolleri.
Metalik Bağ
Metalik bağlanmada metallerin değerlik
elektronlarının bir tanesi veya daha fazlası
atomdan ayrılır ve pozitif yüklü bir katyon
oluşur. Böylece oluşan pozitif katyonlar
tamamen serbest bir elektron denizinde
yüzüyor gibidir. Artık hangi elektron hangi
atoma aittir, belli değildir. İşte metalik bağ
pozitif metal iyonları ile çevresindeki serbest
elektronlar arasındaki çekim kuvvetidir.
Bir metalin dövülerek şekil değiştirmesi.
İyonik Bağ
İyonik bağ pozitif ve negatif iyonlar arasındaki çekim
kuvvetidir. Metallerin kolayca verebildikleri değerlik
elektronlarının, ametallerin değerlik elektronlarına
katılmasıyla iyonlar oluşur:
..
.Cl:
Na.
+
..
(1s22s22p63s1) (1s22s22p63s23p5)
+
Na
(1s22s22p6)
.. [ :Cl:
+
.. ]
(1s22s22p63s23p6)
Neonun elektronik
yapısı
Argonun elektronik
yapısı
Bir iyonik kristalin darbe ile kırılması:
Mağnezyum nitrür iyonik bileşiğinin oluşumu:
Mg :
Mg :
Mg :
.
.N:
.
.
.N:
.
3
[Mg] 2+
(1s2 2s2 2p6)
.. 3+
2 [:N:]
..
(1s2 2s2 2p6)
(Mg3N2)
Kovalent Bağ
Kovalent bağlanmada değerlik elektronları
ortaklaşa kullanılır. Kovalent bağ değerlik
elektronlarının ortaklaşa kullanılması
sonucu bir moleküldeki atomları bir arada
tutan bağdır.
C, N, O ve F nin Kovalent bağlı örnek bileşikleri ve özellikleri.
C (IV.grup)
H
H
C
H
H
N (V.grup)
H
..
N
H
O (VI.grup)
H
..
O
..
H
F (VII.grup)
H
..
F:
..
H
metan, CH4
amonyak,
NH3
su, H2O
hidrojenflorür,
HF
(renksiz gaz)
(renksiz gaz)
(renksiz
sıvı)
(renksiz sıvı)
e.n.-183C
e.n.-78C
e.n. 0C
e.n.-83.1C
k.n. -161C
k.n. -33C
k.n.100C
k.n. 19.5C
Çift Bağlar
çift bağ
H
..
H :C : :O
çift bağ
H
veya
H
formaldehit, CH2 O
C
O
H
H
..
..
H : C : : C : H veya H
etilen, C2 H4
H
H
C
C
H
Üçlü Bağlar
üçlü bağ
üçlü bağ
H :C :::C :H
veya H
asetilen, C2 H2
C
C
H
:N : : : N: veya :N
azot, N2
N:
Koordine Kovalent Bağ
Tekli kovalent bağı oluşturan ortaklanmış
elektron çifti tek bir atomdan geliyorsa buna
koordine kovalent bağ denir.
+
H
..
H :N
.. :
H
elektron çifti verici
+
H
+
H
..
H :N
.. : H
H
alıcı
koordine kovalent bağ
BEŞİNCİ HAFTA
Dipol moment. Valens bağ
teorisi ve hibridleşme.
Kovalent Bağ Özellikleri
Polar ve polar olmayan kovalent bağlar,
Aynı iki atom kovalent bağla bağlandığı zaman her iki atom da bağ
elektronlarını aynı derecede ortaklaşarak çekerler (H2, F2, O2, N2
molekülleri gibi). Bu şekilde iki atom tarafından aynı derecede
ortaklaşarak çekilen bağlara polar olmayan kovalent bağlar denir.
Farklı iki atom kimyasal bağla birbirine bağlandığı zaman aradaki
bağın tamamen iyonik veya tamamen kovalent olduğu söylenemez.
Ancak ortaklaşılan elektron çiftinin daha elektronegatif atoma doğru
ne kadar kaydığına dikkat edilir. Bunlar polar bileşiklerdir, dipol (iki
uçlu, pozitif ve negatif uçlara sahip) özellikler gösterirler.
Polar olmayan, polar ve iyonik
bileşiklerde elektron dağılımları:
Dipol Moment,  = q x r
Pozitif ve negatif uçların elektrik yükleri, q ile
yükler arasındaki mesafe, r çarpımı olarak tarif
edilir. İyonik ve polar bileşikler dipol momente
sahiptirler. Polar olmayan bileşiklerin dipol
momenti yoktur. Tamamen iyonik sayılan bir
bileşikte q yükü=1 pozitif yük = 1 negatif yük =
4.8x10-10 esb olur. Atomlararası uzaklık, r, 1
= 10-8 cm alınırsa dipol moment,  (mü) =
4.8x10-18 esb cm bulunur. Debye (Debay
okunur) ın adına izafeten 10-18 esb cm = 1
Debye (D) denilmiştir.
Polar moleküllerin elektrik
alanda yönlenmeleri.
Bazı moleküllerin dipol momentleri:
Yükseltgenme Sayıları
Yükseltgenme sayıları bir bileşikte iyonların sahip
olduğu yüklere eşittir. Yükseltgenme sayılarının
bilinmesi denklemlerin denkleştirilmesi bakımından
çok yararlıdır, kimyasal reaksiyonların sonucunu
tahmine yarar.
Yükseltgenme sayıları, elementler, bileşikler ve
moleküllerde değişik şekillerde belirlenir.
Nötral bileşiklerde yükseltgenme
sayıları toplamı sıfırdır.
2(+5)+(-2)5 =0
Sb2 O5
1+7+(-2)4 =0
H Cl O4
4+(-1)4
C Cl4
Çok atomlu iyonlarda yükseltgenme
sayıları toplamı iyon yüküne eşittir.
-2
+1
O
H
-1
+6
(-2)4
S
O4
-2
+5 (-2)4
P
O4
-3
Valens Bağ Teorisi
Valens bağ teorisine göre moleküllerin
oluşumunda çekirdek etrafında atomik
orbitallerdeki elektronların ortaklaşa
kullanılması halinde atomik orbitallerin
birbirine girişim yapması ile bağ açıklanır.
Molekül orbital teoride ise kovalent bağ
oluşumuna iştirak eden elektronlar artık
ortak bir molekül orbitalde bulunurlar. Atomik
orbital bulunmaz.
Hidrojen molekülünün
(a) molekül orbital teoriye göre,
(b) valens bağ teoriye göre oluşumu:
.
.
+
H
.
H
.
.
H2
H
+
. : .
.
H
H2
(a)
(Moleküler orbital
teoriye göre)
(b)
(Valens bağ
teoriye göre)
Çok Atomlu Moleküller
ve Hibridleşme
sp3 hibridleşmesi
sp2 hibridleşmesi
sp hibridleşmesi
Hibrid orbitallerinin özellikleri.
H2O molekülü bağ açıları 104.5
sp3 hibritleşmesine çok benzer bir yapıya sahiptir.
ALTINCI HAFTA
Moleküller arası çekim
kuvvetleri. Sıvılar ve katılar.
Madde, Element, Bileşik
Hepside insanın beş duyusundan en az biri ile
hissedilebilen cisimlerdir. Tarif olarak madde, sabit bir
bileşimi olan ve ayrı ayrı parçaları her zaman aynı
özellikleri gösteren cisimlerdir. Element, tek bir cins
atomların yığılımından oluşmuş bir maddedir; bileşik,
birbiriyle kimyasal bağlarla birleşmiş farklı atomların
yığılımından meydana gelen maddelerdir. Örnek olarak
oksijen (element), elmas (karbon elementi), demir
(element), tuz (bileşik), şeker (bileşik), naftalin (bileşik),
bakır sülfat (bileşik) ..vs hepsi birer maddedir.
Moleküller arası çekim kuvvetleri
Moleküler kovalent bağlı maddelerde
moleküllerin birbirine yapışıp yığılımı
sağlayan metalik, iyonik ve kovalent
bağlardan daha zayıf olan kuvvetlere
moleküller arası çekim kuvvetleri denir.
Moleküller arası çekim kuvvetleri
çeşitleri
Bunlar, -en kuvvetlisinden en zayıfına
doğru-:
Dipol çekim kuvvetleri,
Hidrojen bağları,
London (van der Waals) çekim
kuvvetleri
ve Sürtünme yüzeyidir.
Maddenin Halleri
Madde gaz halde, katı halde ve sıvı halde
bulunabilir. Gaz halde maddeyi oluşturan
moleküller birbirinden bağımsız bir şekilde
uçuşurlar. Moleküller arası çekim kuvvetleri yok
denecek kadar azdır. Gaz halin fiziksel özellikleri
bundan sonraki konuda daha geniş olarak
incelenecektir.
Sıvılar
Yüzey Gerilimi
Sıvının yüzeyindeki moleküllerin içeri ve yanlara doğru çekim
kuvvetleri yaparak sıvı yüzeyini ince bir zarla örtmesi özelliğidir. Sıvı
içindeki moleküller her yönde çekim kuvvetleri gösterirken yüzeydeki
moleküller sıvı yüzeyinde ince bir zar meydana getirecek çekim
kuvvetlerine sahip olurlar.
Islatma özellikleri
Islatan sıvılar kaba yapışıp tırmanmak ister; bu özellik çok
küçük çaplı bir kapiler boruda daha belirgin bir yükselme
gösterir. Islatmayan sıvılarda sıvı kaba yapışmaz,
tırmanmaz ve bu yüzden sıvı kapiler boruda kabın içindeki
sıvı seviyesinin altında kalır. Islatan sıvı yüzeyi kenarları
çeperlere doğru uzanan bir çukur şeklindedir ve buna
menüsküs adı verilir. Islatmayan sıvıda ise kapilerdeki sıvı
yüzeyi tümsek şeklindedir.
Buhar Baskısı (Buhar Basıncı)
Bir sıvının buhar baskısı dengede olduğu buharının
basıncıdır. Katıların buharlaşması ihmal edilecek
kadar azdır ve bu yüzden dikkate alınmaz.
Kloroformun buhar basıncının
ölçülmesi
Sıvıların buhar baskısı eğrileri
Hal Değişimleri
Bir madde uygun şartlarda gaz, sıvı ve katı hallere
geçebilir. Gaz soğutularak sıvı hale; sıvı, katı hale
dönüştürülebilir. Gaz halde moleküller birbirinden
tamamen bağımsız hareket eder, bulunduğu kabın
şeklini alır.
Aşırı ısınma, Aşırı soğuma
ve Kritik nokta
Aşırı ısınma, bir sıvının kaynama noktası üzerinde
ısıtıldığı halde kaynamanın meydana gelmemesi
olayıdır.
Aşırı soğuma (veya aşırı kaynama) olayının tersi aşırı
ısınmadır (veya aşırı kaynama). Aşırı soğuma, su 2C ye soğuduğu halde donmayabilir. Bu aşırı
soğumadır. Ama bir kaç kristal parçası atıldığında
veya çözelti karıştırıldığında hemen donma
gerçekleşir.
Kritik Nokta: Bir tüpün içine yarıya
kadar su koyalım. Tüpün ağzını alevle
eriterek kapatalım ve bu kapalı tüpü
ısıtalım. Isıtmaya devam ettikçe sıvı ile
gaz fazının kaybolup tek bir faz
oluştuğunu görürüz. İşte bu andaki
sıcaklık kritik sıcaklık ve bu sıcaklıktaki
basınç da kritik basınçtır.
Faz diyagramları bir maddenin katısıvı-gaz hallerinin buhar baskısı
sıcaklık ilişkilerini bir arada gösteren
eğrilerdir.
Sıvı Kristaller
Oda sıcaklığında kristal-katı olan bu maddeler,
ısıtıldıklarında, birkaç erime noktasından
geçerek düzensiz moleküllü sıvı hale ulaşırlar.
Aradaki geçtikleri erime noktaları halen daha
düzenli molekül dizilişine sahip sıvı haller olup
bu özelliği gösterdiğinden dolayı böyle
maddelere hem sıvı, bulunduğu kabın şeklini
alacak, hem akıcı olacak fakat hem de kristal
yapıda olduğu gibi düzenli sıralanmış
moleküllere sahip olacak anlamına gelen sıvı
kristaller denmiştir.
Camlar
Camlar viskozitesi çok yüksek olan sıvılar gibi
düşünülebilir. Pencere camları tipik bir örnektir.
Bunlar çok yavaş bir şekilde akarlar.
Kristal Katılar
Kristal katılarda moleküller atomlar veya iyonlar
yüksek derecede düzenli olarak birbirine
yapışmıştırlar.
Kristal Yapının Belirlenmesi
X-ışınlarının dalga boyu atom boyutunda olduğu
için kristal yapı aydınlatılmasında başarı ile
kullanılır.
Bu belirlemede prensip, kristal üzerine gönderilen
x-ışınlarının yansımalarını takip etmektir.
YEDİNCİ HAFTA
Kimyasal maddeler. Mol
kavramı. Denklem
denkleştirme.
Atom Ağırlığı
Bir atomun ağırlığı, o atomu oluşturan
parçacıkların tümünün toplamıdır.
Çekirdekte bulunan nötron ve
protonlarla, çekirdeğin çevresinde
bulunan elektronların toplamı atom
ağırlığını verir.
Mol
Mol kelimesi molekül kelimesinin
kısaltılmışı anlamında değildir. Düzine ve
deste gibi bir sayı topluluğunun adıdır.
1971 yılında yapılan uluslararası tartılar ve
ölçüler genel konferansında bir mol 0.012
kg 126C elementinde bulunan atom sayısı
kadar parçacık (atom, molekül, iyon,
elektron.....gibi) içeren madde miktarı
olarak tanımlanır. Bu sayı 6.02x1023 dür.
En Basit Formül ve
Moleküler Formül
Maddeler element halde veya elementlerin
bileşikleri halinde çevremizde bulunurlar.
Bileşiklerde hangi cins element atomlarından kaç
tanesinin bir arada olduğunu bildiren semboller
topluluğuna formül adı verilir. Bu semboller yine
elementler için kullandıklarımızın aynısıdır ve yan
yana yazılarak bileşik formülünü oluştururlar.
n x En basit formül = Moleküler formül veya
n X En basit formül ağırlığı = moleküler formül ağırlığı (mol kütle).
Bu bağıntılarda n bir tam sayıdır.
Kimyasal Formüller
Kimyasal maddelerin sembollerine kimyasal
formüller denir. Kimyasal formüller, bileşikte hangi
cins atomlardan kaç tane bulunduğunu belirtirler.
Tüm saf maddeler element veya bileşiktirler.
Bunlar atomların değişik kimyasal bağla
bağlanmasıyla oluşurlar. Aynı cins atomların
yığılımı ile oluşan saf maddelere element denir.
Birkaç farklı atomun bir arada yığılımıyla oluşan
maddelere bileşik denir.
Bazı tek
atomlu ve
çok atomlu
(poliatomik)
iyonlar.
Bileşiklerin Adlandırılması
Bileşikleri adlandırmada iki sistem vardır. Bu
sistemler IUPAC (Uluslararası Kimyacılar Birliği)
tarafından konulan adlandırma sistemi ve
geleneksel sistemdir. Her iki adlandırmaya göre
de katyon adı önce, anyon adı sonra söylenir.
Kimyasal Reaksiyon Denklemleri
Reaksiyona giren ve reaksiyon sonucu oluşan maddelerin
cins ve miktarlarını belirten semboller topluluğudur.
Denklemde yer alan maddelerin formüllerinin arkasına o
bileşiğin hangi durumda olduğunu belirten işaretler konur:
(k: katı kristal), (s: sıvı), (g: gaz), (amorf), (aq veya suda:
sulu çözelti).
Bir kimyasal denklem bize:
(a) kaç molekül, (b) kaç mol, (c) kaç gram başlangıç
maddesi veya maddelerinden : (a) kaç molekül, (b) kaç
mol, (c) kaç gram ürün oluşur, sorularının cevabını verir.
Reaksiyon denklemleri
Reaksiyon denklemleri
elektron alışverişi olmayan
(redoks olmayan) ve elektron
alışverişi olan (redoks)
reaksiyonlar olarak iki
sınıfta incelenebilirler.
Basit redoks reaksiyonlar
Basit redoks reaksiyonları iki elementin bileşmesi, bir
birleşik ve bir elementin açığa çıkarılması bölünme ve
iyonlar arasındaki elektron alışverişidir. Basit redoks
reaksiyonlarda yükseltgenme (yükseltgenme
sayısının artışı) ve indirgenme (yükseltgenme
sayısının azalışı) beraberce yürür. Her redoks
reaksiyonda bir yükseltgen karşısında bir indirgen
madde bulunur. Yükseltgen maddeler karşılarındaki
maddeyi yükseltgedikten sonra kendi yükleri azalır;
indirgen maddeler karşılarındaki maddeyi
indirgedikten sonra kendi yükleri yükselir.
Metallerin
aktiflik
sırası.
Metal
Li
metal
+
oksidi
soğuk
K
Ba
su
Sr
hidrojen
H2
Ca
Na
metal
Mg
+
subuharı
Al
Mn
Zn
H2
metal
+
asit
Cr
Fe
+
metal
reaksiyon
+
yok
oksit
+
Ni
H2
oksit
Sn
H2
oksijen
Pb
metal
H2
Sb
Cu
Hg
Ag
oksit
+
ısı
Pd
Pt
Au
metal
Denklem Denkleştirme
Bir kimyasal denklemde kütlelerin
korunumu prensibi geçerlidir. Buna göre
denklemin bir tarafındaki atomların
toplam sayısı, öbür taraftaki atomların
toplam sayısına eşittir. Redoks olmayan
denklemlerde denklem denkleştirme
redoks olanlara göre daha basittir.
Verim
Bir kimyasal reaksiyon hiçbir zaman %100
gerçekleşmez. Bizim tam olarak nitelendirdiğimiz
denklemler bile mutlaka çok az da olsa
gerçekleşmediği bir miktara sahiptir. Genellikle
inorganik maddeler arasındaki çökelme
reaksiyonları tam reaksiyonlardır ve pratikte %100
gerçekleşir, verim de % 100 olarak söylenir. Ancak
tam gerçekleşmeyen organik reaksiyonlarda teorik
olarak beklenen miktarda ürün alınamaz. Bu
durumda ele geçen miktarı teorik elde edilmesi
gerekene bölüp yüzle çarparak verim yüzdesi
hesaplanır.
Reaktifin Aşırısı
Bir kimyasal reaksiyonda reaksiyon denklemindeki
miktarlara uygun oranda alınan maddeler reaksiyona
girdiğinde reaksiyon sonucunda ortamda sadece ürünler
vardır, başlangıç maddeleri hiç kalmamıştır. (Tabii ki
reaksiyon veriminin % 100 olduğunu kabul ediyoruz).
Ancak kimyasal reaksiyon denklemindeki oranlara sadık
kalmayıp başlangıç maddelerinden biri fazla alınırsa, az
olanına bağlı olarak ürünler oluşur ve bu arada fazla alınan
başlangıç maddelerinin fazlası da ortamda bulunur.
SEKİZİNCİ HAFTA
Gazlar. Gazların kinetik teorisi.
İdeal gaz kanunu.
GAZLAR
Gazlar moleküller arası çekim kuvvetleri en az olan
maddelerdir ve gaz molekülleri birbirinden bağımsız
hareket ederler. Aralarındaki çekim kuvveti ancak ve
sadece London çekim kuvvetidir. Büyük basınç ve
düşük sıcaklıklarda sıvılaştırılabilirler. Gaz molekülleri
bulundukları kabın her tarafına eşit oranda yayılıp
doldururlar ve kabın şeklini alırlar. Sonsuz oranda
genişleyebilirler. Basınç altında yüksek oranda
sıkıştırılabilirler. Yüksek basınçtan alçak basınca
doğru çabucak akarlar. Sıcaklık yükseldikçe büyük
basınç yaparlar. Düşük yoğunlukları vardır.
Gazların Kinetik Teorisi
Gaz moleküllerinin yere düşmeden havada asılı
kalmaları onların birbirleri ile devamlı çarpışma
halinde bulunmaları ile açıklanır. Gazların kinetik
teorisine göre önce bazı karmaşık özellikler
taşımayan ve gerçekte var olmayan bir ideal gaz
tasavvur edilmiş, bu ideal gaz kavramına göre bazı
bilgiler elde edildikten sonra gerçek gazlara ilişkin
kurallar ve prensipler geliştirilmiştir.
Basınç
Gazların kinetik teorisi, gaz
basıncını, moleküllerin
çeperlere çarpmaları olarak
tarif etmektedir. Yaşadığımız
ortamda havanın her türlü
cismin çeperlerine yaptığı
basınca atmosfer basıncı
denir ve bu basınç 1 atmosfer
olarak tarif edilir. Basınç birim
yüzeye etki eden kuvvettir.
Öyleyse basınç bir tür ağırlık,
bir tür kuvvettir.
Basınç birimleri
Basınç ölçerler
Sıcaklık
Sıcaklık ısının akış yönünün bir ölçüsüdür. Isı da bir
enerjidir. Isı ile sıcaklık çoğunlukla birbirine karıştırılır.
Isı bir enerji çeşididir ve ısı enerjisi, diğer enerji
türlerine dönüşebilir. Çoğunlukla sıcaklık yerine ısı
kelimesi çok yanlış olarak kullanılıyor. Isının bir enerji
birimi olduğunu tekrarladıktan sonra sıcaklığı mutlak
olarak tarif etmeye çalışalım. Sıcaklık bir molekül
hareketi özelliğidir. Gazların kinetik teorisine göre hızlı
moleküllerin sıcaklığı yüksek, yavaş moleküllerin
sıcaklığı düşüktür.
Fahrenhayt (toF), Santigrat(toC) ve Reomür(toRe)
sıcaklık değerlerinin birbirine dönüştürülmesi:
Boyle Kanunu: P.V = Sabit
(a) Hacim ile basınç ilişkisi,
(b) Hacim ile 1/basınç ilişkisi,
(c) Hacim x basınç ile basınç ilişkisi.
Charles kanunu
Avogadro Kanunu
İdeal Gaz Kanunu
İdeal gaz kanunu bir gazın P, T, V ve n değişkenlerinin
dördünün birden birbiriyle ilişkisini bir bağıntıda toplar.
Bunun için Boyle , Charles ve Avogadro kanunları
birleştirilerek tek bir bağıntı ortaya çıkarılır.
PV = nRT
R ye ideal gaz sabiti adı verilir ve normal şartlarda
1 mol gaz için ideal gaz bağıntısından hesaplanır:
DOKUZUNCU HAFTA
Daltonun kısmi basınçlar kanunu.
Gazların yayılma kanunu.
Daltonun Kısmi Basınçlar Kanunu
Bir gaz karışımında gazlardan herbirinin kendi
yaptığı basınca kısmi basınç denir. Birbiriyle
reaksiyona girmeyen bir gaz karışımının yaptığı
toplam basınç gazların o hacimde yalnız
başlarına iken yaptıkları basınçların (kısmi
basınçlarının) toplamına eşittir. 1803 de Daltonun
kurduğu bu kısmi basınçlar kanununun
matematik ifadesi şöyledir.
Daltonun kısmi basınçlar kanununa göre 0.5 L N2
ve 0.5 L H2’nin aynı hacimde toplanması halinde
toplam basınç 2 katına çıkar.
Graham’ın Gazların Yayılma Kanunu
Graham gazların bir gaz içinde yayılmasını
(difüzyon) ve boşluğa doğru yayılmasını (efüzyon)
incelemiştir.
(a)
Efüzyon:Bir gazın
boşluğa yayılması
(b)
Difüzyon:İki ayrı gazın
birbiri içine doğru yayılması
İdeal Gaz Kanunundan Sapmalar
Gerçek gazlarda moleküllerarası çekim
kuvvetlerinden dolayı birkaç molekül birbirine
yapışarak çarpışan molekül sayılarında bir
azalma gözlenir. Böylece ideal gaza göre
daha az basınca sahip olurlar. Gerçek gaz
moleküllerinin bir hacimleri oluşu nedeniyle
çarpışma mesafeleri azalır ve daha sık
çarpışmalar gerçekleştiğinden ideal gaza göre
daha yüksek basınç elde edilir. Bir gazda her
iki etki vardır. Basıncı artırıcı etki hakim ise
ideal gazdan pozitif sapma, basıncı azaltıcı
etki hakim geliyorsa ideal gazdan negatif
sapma gözlenir.
İdeal gazdan pozitif ve
negatif sapmalar
Van der Waals (1837-1923) ideal
gazlardan sapmaları gözönüne
alarak gerçek gazlar için yeni bir
bağıntı geliştirmiştir:

an
P 2
V

2

 V  nb  nRT

Burada n molsayısıdır. a ve b Van der Waals
sabitleridirler. Bu sabitlerin sıfır alınması
halinde ideal gaz bağıntısı elde edilir!
ONUNCU HAFTA
Çözeltiler. Çözeltilerin
derişimleri.
Net iyonik denklem.
ÇÖZELTİLER
Görünür büyüklükte parçacıkların asılı kaldığı karışımlara
süspansiyon denir. Karıştırmaya son verildiğinde kum
tanecikleri kabın dibine çökerler. Bir süzgeç kağıdı
kullanılarak kum ve su birbirinden süzme yoluyla ayrılabilir.
Boyutları 1 nm ile 1000 nm arasında değişen asılı
parçacıklardan(kolloid) oluşan karışıma kolloidal dağılım
adı verilir. Kolloidal dağılımlarda bir kolloid fazı ve bir de
dağılma ortamı fazı vardır. Bu fazlar, süspansiyonlarda
olduğu gibi bir süzgeç kağıdı yardımıyla birbirinden süzme
yoluyla ayrılamazlar.
Eğer bir madde diğer bir madde içinde molekül, atom veya
iyonları halinde dağılmışsa böyle karışımlara çözelti adı
verilir. Çözeltiler homojen karışımlardır ve tek bir fazdan
ibarettirler.
Çözelti Çeşitleri
Çözeltilerin Derişimleri
Belirli miktar bir çözeltide çözünmüş madde
miktarına çözünen maddenin konsantrasyonu
veya derişimi denir.
1. Ağırlık yüzdesi (%, ağırlıkça) 2. Hacim yüzdesi (%,
hacimce)
3. Molarite, M(mol/L) 4. Normalite, N
(eşdeğer/L) 5. Molalite, m(mol/çözücü, kg) 6. Mol kesri, X.
Çözeltilerin Seyreltilmesi
İçindeki çözünen madde miktarı yüksek olan çözeltiye
derişik çözelti, çözünen madde miktarı düşük olan
çözeltiye seyreltik çözelti denir.
M1 . V1 = M2 . V2 bağıntısı geçerlidir.
M1 ve M2 sırasıyla derişik ve seyreltilmiş çözeltilerin
molariteleri, V1 ve V2 de sırasıyla derişik ve seyreltik
çözeltilerin hacimlerini göstermektedir.
Doygun Çözelti ve Çözünürlük
Çözeltideki çözünen maddesi, çözünmeden kalanı
ile dengede olacak şekilde çözünen madde
bulunduran çözeltilere doygun çözelti denir.
Doygun çözelti belirli bir sıcaklıkta belirli bir
çözücüye ve gazların çözünmesinde belirli bir gaz
basıncına göre tarif edilir. Doygun çözeltiden daha
az çözünen madde içeren çözeltilere doymamış
çözelti denir.
PbCl2 nin sudaki çözünürlüğünün incelenmesi
Çözünürlük ve Sıcaklık
Bir sıvı veya katının bir çözücü içersinde
çözünmesinde iki olay gözlenir. Birincisi, katının
önce moleküller arası çekim kuvvetlerini yenerek
çözücü içersinde molekül veya iyonlarına ayrışması,
ikinci ve sonraki olay da bu molekül veya iyonların
çözücü molekülleri tarafından sarılarak çözünmenin
tamamlanmasıdır. Çözücü moleküllerinin çözünen
maddenin molekül veya iyonlarını sarması olayına
genel olarak solvatasyon, eğer çözücü su ise
hidratasyon adı verilir.
Bazı tuzların (a) ve bazı gazların
(b) çözünürlük eğrileri
Suda çok
çözünen,
az çözünen
ve çok az
çözünen
tuzlar
Net İyonik Denklem
Reaksiyona girmeden çözeltide iyonlaşmış şekilde
aynen kalan iyonlara seyirci iyonlar denir. Bir
reaksiyon denkleminde kolaylık ve kısa yazılışı olması
bakımından seyirci iyonlar gösterilmez. İşte sadece
reaksiyona giren iyonların yazıldığı, seyirci iyonların
gösterilmediği reaksiyon denklemlerine net iyonik
denklem adı verilir.
ONBİRİNCİ HAFTA
Çözünürlük ve baskı. Roult
kanunu. Koligatif özellikler.
Çözünürlük ve Baskı
Henry kanunu: Doygun bir çözelti üzerindeki bir
gazın kısmi basıncı o çözeltideki gazın çözünürlüğü
ile doğru orantılıdır veya kısaca basıncı arttıkça bir
gazın çözünürlüğü de artar diye de tanımlanabilir.
Sıvı-Sıvı Çözeltileri. Roult Kanunu
Roult kanununa göre buhar fazındaki bileşenlerin kısmi
baskıları çözeltideki mol kesirleri ile doğru orantılıdır. A ve
B sıvılarının birbirinde çözünmesi ile oluşan bir çözelti için
Roult kanunu şöyledir:
Roult kanunundan negatif ve
pozitif sapmalar:
Basit bir laboratuar
destilasyon sistemi.
Çözeltilerin Koligatif Özellikleri
Koligatif özellikler maddenin yapısı ve kimyasal
özelliğine bağlı olmayan, sadece molekül sayısına
bağlı olan özelliklerdir. Bunlar
buhar baskısı alçalması,
donma noktası alçalması,
kaynama noktası yükselmesi
ve osmotik basınç
olmak üzere dört tanedir.
Buhar Basıncı Alçalması
Uçucu olmayan ve elektrolit olmayan bir madde (B) saf
bir çözücüde (A) çözündüğü zaman, çözeltinin buhar
basıncı saf çözücününkine göre daha düşük olur.
Kaynama Noktası Yükselmesi
Çözeltinin kaynama noktası saf
çözücününkinden daha yüksektir.
Donma Noktası Alçalması
Çözeltinin donma noktası saf
çözücününkinden daha düşüktür.
Osmotik Basınç
Sadece bazı moleküllerin geçmesine izin veren
bazı moleküllerin geçmesine izin vermeyen zarlara
yarı geçirgen zar adı verilir. Seyreltik bir
çözeltiden çözücü moleküllerinin bir yarı geçirgen
zar içinden daha derişik bir çözeltiye geçişine
osmoz adı verilir.
Osmoz, (a) çözücü molekülleri yarı geçirgen zardan
geçer. Fakat çözünen madde molekülleri zardan
geçemez. b) 2 nolu koldaki sıvı seviyesi yeteri kadar
yükseldikten sonra osmoz olayı dengeye gelir ve bu
seviye farkı osmotik basıncı verir.
Kolloidal Dağılım
Çözelti değildirler, iyon veya
moleküllerden daha büyük 1
nm ile 1000 nm arasında
parçacıklar içerirler.
Kolloidal dağılım çeşitleri
ONİKİNCİ HAFTA
Kimyasal kinetik.
Reaksiyon hızları. Aktivasyon
enerjisi.
KİMYASAL KİNETİK
Kimyasal kinetik bir kimyasal reaksiyonun ne
kadar hızlı yürüdüğünü ve hangi mekanizma ile
oluştuğunu inceleyen bilim dalıdır. Orta hızlı
reaksiyonların hızları ve mekanizmalarını
incelemek kimyasal kinetiğin konusunu
oluşturur.
Aktivasyon Enerjisi
Bir reaksiyon başladıktan sonra iç enerjisi artar ve bir
ara ürün oluşur. Sonra bu ara ürün parçalanarak
ürünlere dönüşür. Reaksiyona giren maddeler
birbirine yaklaşarak önce potansiyel enerjileri
yükselir. Bir maksimumda geçiş hali ara ürünü
oluşumu. Sonra ara ürün çok kısa bir zaman sonra
ürünlere bölünür. Geçiş hali ara ürünü ile başlangıç
maddeleri enerjileri arasındaki farka aktivasyon
enerjisi (Ea) denir ve reaksiyonun gerçekleşebilmesi
için başlangıç maddelerinin sahip olması gereken en
düşük (minimum) enerji olarak tarif edilir. Aktivasyon
enerjisi sıcaklıkla ters orantılı olarak değişir. Sıcaklık
yükseldikçe aktivasyon enerjisi azalır.
Geçiş hali ara ürünü ile
başlangıç maddeleri enerjileri
arasındaki farka aktivasyon
enerjisi (Ea) denir.
Basit Reaksiyonlar
Bir tek reaksiyon adımından ibaret olan reaksiyonlar
basit reaksiyonlardır. Basit reaksiyonlar, başlangıç
maddelerinin molekül sayısına (molekülaritelerine)
göre sınıflandırılırlar. Tek bir başlangıç maddesi, A
ürünler gibi olan reaksiyonlara unimoleküler; iki
başlangıç maddeli, A + B  ürünler, gibi olanlara
bimoleküler; üç başlangıç maddeli, A + 2B  ürünler
gibi olan reaksiyonlara da termoleküler reaksiyonlar
denir.
Reaksiyon Hızları
Bir işlemin hızı birim zamanda
değişen miktar olarak tarif edilir. Bir
kimyasal reaksiyon için hız da birim
zamanda bir ürün veya bir başlangıç
maddesindeki konsantrasyonunda ki
değişme olarak tarif edilir.
Genel reaksiyonu için genel
olarak reaksiyon hızı ifadesi:
ONÜÇÜNCÜ HAFTA
Reaksiyon mertebeleri.
Katalizör ve reaksiyon hızları.
Reaksiyon Mertebeleri
Bir reaksiyonun mertebesi deneyle bulunur.
Reaksiyon mertebesi, hız denkleminde
başlangıç maddelerinin
konsantrasyonlarının üsleri toplamı olarak
tarif edilir.
Basit reaksiyonların hız
bağıntıları ve mertebeleri
Sıfırınca Mertebe Reaksiyonlar
Reaksiyon hızı başlangıç maddesinin
konsantrasyonuna bağlı olmayan
reaksiyonlardır. Hız baştan sona sabit bir
değerde kalır:
Hız = k[A] = k
Birinci Mertebe Reaksiyonlar (I.)
Sadece tek başlangıç maddeli
reaksiyonlardır. Birinci mertebe
reaksiyonlar için hız ifadesi:
Birinci Mertebe Reaksiyonlarının
Yarılanma Ömrü (t1/2)
Bir maddenin başlangıçtaki
miktarının yarıya inmesi için geçen
zamana yarılanma ömrü denir.
Birinci mertebe reaksiyonlar için
yarılanma ömrü:
İkinci Mertebe Reaksiyonlar (II.)
İkinci mertebe reaksiyonlar,
2A  ürünler
A + B  ürünler için
için Hız = k [A]2
Hız = k [A] [B]
Yalancı I. reaksiyonlar
A+B  ürünler reaksiyonunda şayet
başlangıç maddelerinden birinin değişimi
diğerine göre çok büyük ise (A B hali)
reaksiyon sanki birinci mertebedenmiş gibi
yürür ve böyle reaksiyonların hızları birinci
mertebe reaksiyon hız bağıntıları ile
hesaplanır.
Reaksiyon Mertebelerinin Belirlenmesi
Reaksiyon mertebelerinin tayini çok büyük önem
taşır. Mertebe tayininde reaksiyonun önce basit
veya karmaşık bir reaksiyon olup olmadığı
ayırımı yapılmalıdır.
1. Basit reaksiyonlarda mertebe tayini
Denkleşmiş denklemin başlangıç maddelerinin
katsayıları hız denkleminde üs olarak alınır:
A + 2B  ürünler
hız = k [A] [B]2 dir.
2. Başlangıç hızları yöntemi ile
mertebe tayini
Başlangıç hızları yönteminde deneysel
hız bağıntısını bulmak için bir seri deney yapılır.
3. Grafik yöntemi ile reaksiyon
mertebesinin bulunması:
Sıfırıncı mertebe hariç birinci ve ikinci
mertebeden reaksiyonların zaman-derişim
grafikleri birer eğridir. Ancak bu bağıntılar
y=mx+n genel doğru denklemine göre
düzenlenerek hız ifadeleri doğru denklemleri
cinsinden verilebilir.
Reaksiyon Hızını
Değiştiren Etkenler
1. Sıcaklık
Arrhenius bağıntısı ile verilir:
2. Temas Yüzeyi:
Temas yüzeyi arttıkça reaksiyon hızı da artar. Bu
yüzden katı maddelerin heterojen reaksiyonlarına
katı madde ne kadar ufaltılarak, öğütülmüş parçalar
halinde reaksiyona sokulursa reaksiyon hızı da o
derece yüksek olur.
3. Katalizör:
Bir kimyasal reaksiyonun hızını artıran ve reaksiyonun
sonunda da aynen geri kalan maddelere katalizör adı
verilir. Katalizör, reaksiyonun denge karışımındaki
konsantrasyonlarını asla değiştirmez sadece dengeye
gelme zamanını kısaltır.
4. Derişim:
Reaksiyon hızı üzerine konsantrasyonun etkisi hız
bağıntılarından kolayca anlaşılabilir: 0. Reaksiyonlarda
konsantrasyonun etkisi yoktur. I. Reaksiyonlarda
konsantrasyonun birinci kuvveti, II. Reaksiyonlarda
konsantrasyonun ikinci kuvveti ile doğru orantılıdır.
ONDÖRDÜNCÜ HAFTA
Kimyasal Denge.
Reaksiyon ilerleme
değeri.
Le Chatelier ilkesi.
KİMYASAL DENGE
Bir miktar kalan başlangıç maddeleri ile
oluşan ürünlerin derişimleri artık
değişmeksizin kaldığı duruma reaksiyon
dengededir (çift yönlü reaksiyonlar).
Denge Sabiti
Genel bir çift yönlü reaksiyonda
Geri reaksiyon hızı dengede ileri reaksiyon hızına eşittir. Buna
göre, yazılabilir. Burada ileri hız sabitinin geri hız sabitine oranına
denge sabiti (K) denir.
Kp ve Kc
Gaz fazında yürüyen reaksiyonlarda denge sabitini ürün
ve başlangıç maddelerinin kısmi basınçları cinsinden de
ifade edebiliriz. Bu durumda molar konsantrasyonlar
cinsinden denge sabiti (Kc) ve kısmi basınçlar cinsinden
denge sabiti (Kp) olmak üzere iki tür denge sabiti ifadesi
ortaya çıkar. Şimdiye kadar yazdığımız denge sabitleri
molar konsantrasyonlar cinsinden (Kc) idi. Bir gaz fazı
reaksiyonu için Kp şöyledir:
N2 O4 (g)
2NO2 (g)
pNO
2
Kp =
pN O
2 4
Kısmi basınçlar cinsinden
denge sabiti
Kp ile Kc arasındaki ilişki
Reaksiyon İlerleme Değeri, Q
Belirli bir zamandaki derişimler denge
sabiti bağıntısında yerine konarak elde
edilen denge değerine reaksiyon ilerleme
değeri (Q) adı verilir. Q = K ise reaksiyon
dengede, Q<K ise reaksiyon ileri, Q>K
ise reaksiyon geri gidiyor demektir.
Le Chatelier İlkesi
Le Chatelier ilkesine göre, sistem üzerine
dengede iken bir etki yapılırsa (sıcaklık,
basınç, konsantrasyon veya katalizör ilavesi
veya azaltılması gibi) sistem bu etkiyi
azaltacak yönde reaksiyona meyleder.
Download