Maddenin tanımı Boşlukta yer kaplayan, kütlesi ve eylemsizliği olan her şey maddedir. Madde ile ilgili örnekler Oturduğumuz sıralardan, yediğimiz yiyeceklere, dev yıldızlardan gezegenlere, kullandığımız basit aletlerden bilgisayarlara, tek hücreli canlılardan karmaşık yapılı canlılara, gözümüzle görebildiğimiz bütün nesnelerden, göremediğimiz atmosferdeki gazlara kadar her şey maddedir. Maddenin sınıflandırılması Maddeler saf maddeler ve Karışımlar olmak üzere ikiye ayrılır. Saf maddeler, Elementler ve Bileşiklerdir. Karışımlar, Homojen karışım ve Heterojen karışım olmak üzere ikiye ayrılır MADDE KARIŞIMLAR SAF MADDELER BİLEŞİKLER - Asitler - Bazlar - Tuzlar - Oksitler ELEMENTLER - Metaller - Ametaller - Soygazlar HOMOJEN KARIŞIM (Çözeltiler) - İyonal çözelti - Moleküler çözelti HETEROJEN KARIŞIM - Emülsiyon - Süspansiyon ELEMENTLER Aynı cins atomlardan meydana gelen saf maddelere element denir. Elementlerin özellikleri Saf ve homojen maddelerdir En küçük yapı taşları atomdur. Kimyasal ve fiziksel yollarla daha basit parçalara ayrıştırılamaz. Belirli erime ve kaynama noktaları vardır. Sabit öz kütleleri vardır. Homojendir. Elementler sembollerle gösterilir. Tabiatta oda sıcaklığında üç halde de bulunur. Elementlerin Sınıflandırılması Metaller Tabiatta atomik halde bulunur. Genellikle yüzeyi parlak görünüşlüdür. Levha ve tel haline getirilebilir. Isı ve elektrik akımını iletir. Oda sıcaklığında hepsi katıdır. (cıva hariç) Ag Al Ca K Ametaller Yüzeyleri parlak görünüşlü değil, mattır. Genellikle erime noktası düşüktür. Katı olan ametaller tel ve levha hâline getirilemez. Kırılgandır. Li Zn Tabiatta oda sıcaklığında üç halde de bulunur. (Klor gaz, brom sıvı, iyot katıdır.) Elektrik akımını iletmez. (Karbonun bir allotropu olan grafit hariç) Br2 C Cl2 I2 O2 S Soy gazlar He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn elementleri soy gazdır. Soy gazlar son yörüngesinde maksimum sayıda elektron bulundurur. Bu sayı helyum için 2, diğer beş soy gaz için 8 dir. Soy gazlar nötr atomlar olarak kalmayı tercih ederler. Elektron almaz, vermez ve ortaklaşmazlar. He Ne Ar Kr Xe Rn BİLEŞİKLER Birden fazla atomun belirli oranlarda kimyasal reaksiyon sonucu bir araya gelmesiyle oluşan yeni, saf maddeye bileşik denir. Bileşiklerin en küçük yapı taşları moleküldür. CO2(k) Karbon dioksit H2O(s) NaCl(k) molekül modeli molekül modeli Su Sodyum klorür CuSO4(k) CH3COOH(s) FeS2(k) molekül modeli Bakır Sülfat Asetik asit Pirit Bileşiklerin özellikleri Saf ve homojen maddelerdir. Kimyasal yollarla bileşenlerine ayrıştırılabilir. Erime ve kaynama noktaları, öz kütleleri sabittir Bileşiği oluşturan elementler sabit kütle oranlarında birleşir. Bileşikler formüllerle gösterilir. Bileşiğin kimyasal özellikleri kendisini oluşturan elementlerin kimyasal özelliklerinden farklıdır. KARIŞIMLAR Birden fazla maddenin kimyasal özellikleri değişmeyecek şekilde istenilen oranda bir araya getirilmesiyle oluşan madde topluluğuna karışım denir. Karışımlar homojen ve heterojen olmak üzere ikiye ayrılır. Homojen karışım Her tarafında aynı özelliği gösteren, tek bir madde gibi gözüken karışımlardır. Homojen karışımlara genel olarak “çözeltiler” de denir. Tuzlu su, şekerli su, alkollü su, çeşme suyu ile içerisinde bulunduğumuz hava homojen karışıma örnek verilir. Çeşme suyu Tuzlu su HCl çözeltisi Alkollü su Şekerli su Heterojen karışım Her tarafında farklı özellik gösteren tek bir madde gibi gözükmeyen karışımlardır. Yer altından çıkarılan maden filizleri, kaya parçaları, odun parçaları, bir bitki yaprağı, sis, ayran, petrol su karışımı , beton parçası, toprak heterojen karışımlara örnek verilebilir. Toprak Kahve Yaprak Su-petrol Süt Süt çıplak gözle homojen gibi gözükmesine rağmen mikroskopla bakıldığında (yağ damlacıklarından dolayı) heterojen olduğu gözlenir. Heterojenlik mikroskopla tespit edildiği gibi tyndall ışığı etkisi ile de tespit edilebilir. Su Işık etkisinde su Mikroskopta süt Süt su karışımı Işık etkisinde Su süt Heterojen karışım emülsiyon ve süspansiyon olmak üzere ikiye ayrılır. Emülsiyon Bir sıvıda çözünmeyen başka bir sıvının heterojen olarak bulanık bir şekilde dağılmış hâlidir. Su– zeytinyağı karışımı, su–benzin karışımı, gibi. Süspansiyon Bir sıvıda çözünmeyen katının heterojen olarak dağılmış şeklidir. Su–kum karışımı, su–tebeşir tozu karışımı gibi. Su-toprak karışımı süspansiyona örnek su-zeytin yağı karbon tetraklorür karışımı emülsiyona örnek Karışımların özellikleri Karışımların özellikleri Karışımı oluşturan maddelerin kimyasal özelliklerinde değişiklik olmaz. Saf değildir. Fiziksel yollarla ayrıştırılır. Erime ve kaynama noktaları sabit değildir. Karışımların öz kütleleri sabit değildir. Karışımı oluşturan maddelerin miktarına bağlı olarak karışımın öz kütlesi değişir. Karışımın yapısında farklı cins atom veya molekül vardır. Karışımda bulunan maddelerin miktarı arasında belirli, sabit bir oran yoktur. Bileşik ve karışım arası farklar Bileşikler aynı cins moleküllerden, karışımlar farklı cins atom veya moleküllerden meydana gelir. Bileşikle kimyasal yollarla, karışımlar fiziksel yollarla birleştirilir-ayrıştırılırlar. Bileşikteki atomlar belirli kütle oranlarında birleşirlerken karışımlar için belirli bir oran yoktur. Bileşiklerin sabit bir öz kütleleri varken karışımların öz kütleleri karışımdaki maddelerin birleşme oranlarına bağlı olarak değişir. MADDENİN ÖZELLİKLERİ Fiziksel özellikler Maddenin bir başka maddeye dönüşmeksizin gözlenebilen ve ölçülebilen dış görünüşü ile ilgili özellikleridir. Maddenin rengi, kokusu, tadı, çözünürlüğü, sertliği, hacmi, ısı ve elektrik iletkenliği, katı, sıvı, gaz hâlleri, erime noktası, kaynama noktası fiziksel özelliklerdir. Kimyasal özellikleri Maddenin reaksiyon verebilme veya başka maddeler ile birleşerek yeni madde oluşturabilme kapasitesidir. Bir maddenin başka madde ile etkileşmesi veya etkileşmemesi, onun kimyasal yapısı ile ilgili özelliklerdendir. Yanıcı olup olmaması, asidik ya da bazik olması, suyla reaksiyona girip girmemesi kimyasal özelliklere örnek verilebilir. Radyoaktif özellikler Bazı maddeler kendiliğinden ışın yayar. Bu özelliği yapısında bulunduran elementlere radyoaktif elementler denir. Uranyum, radyum, toryum gibi elementler radyoaktiftir MADDENİN YAPISINDAKİ DEĞİŞMELER Fiziksel değişmeler (Fiziksel olay) Maddenin dış görünüşü ile ilgili olan değişikliklerdir. Suyun buharlaşması, buzun erimesi, şekerin suda çözünmesi, mermerin toz haline getirilmesi, camın kırılması,yumurtanın kırılması, yağmurun yağması gibi Bu olaylarda maddenin molekül yapısı korunmaktadır. Kaynama olayı Kağıdın buruşturulması Erime olayı Camın kırılması Tuzun çözünmesi Yağmurun yağması Yumurtanın kırılması Kimyasal değişme (Kimyasal olay) Maddenin molekül yapısında meydana gelen değişmelerdir. Hidrojen ile oksijen gazının reaksiyonundan su oluşması, kağıdın yanması, yumurtanın pişirilmesi, dinamitin patlaması, amonyum dikromatın yanması, demirin paslanması, asit ve bazın reaksiyonundan tuz oluşması gibi. Yumurtanın pişirilmesi Dinamitin patlaması Mumun yanması Su molekülünün oluşumunun modellerle gösterilişi Kibritin yanması Demirin paslanması Radyoaktif değişme (Radyoaktif olay) Atomun çekirdek yapısındaki değişikliklerdir. Çekirdek reaksiyonlarında atom çekirdeği bir başka atom çekirdeğine veya izotopuna dönüşebilir. Büyük atom çekirdeği parçalanarak daha küçük atom çekirdekleri oluşturur Uranyum elementinin kripton ve ksenon elementlerine parçalanması gibi. Küçük atom çekirdekleri birleşerek daha büyük atom çekirdekleri meydana getirir. Hidrojen izotoplarının birleşerek He oluşturması gibi MADDENİN HALLERİ Maddenin katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç hâli vardır. Genel olarak madde ya katı ya sıvı ya da gaz hâlinde bulunur. İstenildiğinde ortam şartları elverişli hâle getirilerek bir hâlden diğerine dönüştürülebilir. Maddenin katı hâli, belirli bir şekle ve hacme sahiptir. Katı maddeyi oluşturan atom ve moleküller birbirine çok yakındır. Aralarındaki boşluklar çok azdır. Atom ve moleküller arasında bir düzenlilik vardır. Maddenin sıvı hâli, belirli bir şekle sahip değildir. Sıvılar akışkan olduklarından bulundukları kabın şeklini alır. Sıvı hâlde atom veya moleküller katılardan daha düzensiz olup tanecikler arası boşluklar katılardan daha fazladır. Maddenin gaz hâli, atom veya molekülleri arasında boşlukların çok olduğu durumdur. Gaz tanecikleri düzensiz olarak hareket ederler. Bu hareketleri sırasında gaz molekülleri birbiri ile homojen olarak karışabilirler. Bunların yayılmaları hissedilebilir veya gözle takip edilebilir. Bir odaya damlatılan bir kolonyanın kokusu kısa sürede hissedilirken, bir sigara dumanının yayılması da gözle takip edilebilir. Gazların belirli bir şekil ve hacimleri yoktur. Konuldukları kabı dolduracak şekilde genleşerek kabın şeklini ve hacmini alırlar. Bir madde farklı sıcaklık ve basınç şartlarında üç hâlde de bulunabilir. Örneğin, saf su, H 2O ile formüle edilir. Katı hâlde buz, sıvı hâlde su ve gaz hâlinde su buharı şeklinde bulunur. MADDENİN ORTAK VE AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ Maddenin ortak özellikleri Maddenin kütle, hacim ve eylemsizlik olmak üzere üç tane ortak özelliği vardır. Maddenin uzayda kapladığı yer, hacim olarak ifade edilir. Kütle, madde miktarının bir ölçüsüdür, terazi ile ölçülür. Ağırlık, bir cismin üzerine yerkürenin uyguladığı çekim kuvvetidir. Maddenin ayırt edici özellikleri İki maddenin aynı ya da farklı maddeden mi yapıldığını anlamak için birtakım özellikleri araştırmak gerekir. Bunlar maddenin ayırt edici özellikleridir. Maddenin ayırt edici özellikleri şekle, biçime ve miktara bağlı olmayıp, maddenin cinsine bağlıdır. 1) Öz kütle (yoğunluk) 2) Erime noktası ve kaynama noktası 3) Çözünürlük 4) Sıcaklıkla genleşme 5) Esneklik 6) İletkenlik MADDENİN ORTAK VE AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ ÖZ KÜTLE (YOĞUNLUK) Maddelerin 1 cm3’ünün gram cinsinden kütlesine öz kütle denir. Öz kütle (d) ile gösterilir. Kütle (m) ve hacim (V) arasında d=m/v bağıntısı vardır. Öz kütlenin birimi g/cm 3 dür. Saf maddelerin (element ve bileşik) öz kütleleri sabittir. Karışımların öz kütleleri ise sabit değildir. Bir maddenin öz kütlesinden söz ederken sabit bir sıcaklıktaki öz kütlesinden söz edilmelidir. Sıcaklık değiştiğinde maddenin hacmi değişeceğinden öz kütlesi de değişir. Özellikle gazlardaki değişiklik daha belirgindir. Öz kütle, maddenin karakteristik özelliği olmasına rağmen yalnız öz kütlesi bilinen bir maddenin hangi madde olduğu anlaşılamayabilir. Bir maddenin hangi madde olduğunun anlaşılabilmesi için birden fazla ayırt edici özelliğinin incelenmesi gerekir. Aşağıdaki tabloda bazı maddelerin g/cm3 cinsinden öz kütleleri verilmiştir. Madde Öz kütle Madde Öz kütle Altın 19,30 Zeytin yağı 0,910 Kurşun 11,30 Benzin 0,879 Bakır 8,92 Etilalkol 0,780 Demir 7,86 Oksijen 1,43.10–3 Alüminyum 2,70 Hava 1,29.10–3 Kloroform 1,49 Azot 1,25.10–3 Su (+4°C) 1,00 Helyum 1,78.10–4 Yalnız öz kütlesi bilinen bir maddenin hangi madde olduğu anlaşılabilir mi? Nikelin özkütlesi 8,9 g/cm3’tür. Acaba özkütlesi 8,9 g/cm3 olan bir madde nikel midir? Yoksa başka bir madde olabilir mi? Demirin özkütlesi 7,86 g/cm3 ve gümüşün özkütlesi 10,5 g/cm3’tür. Belli bir oran da demir ve gümüşten karıştırarak özkütlesi 8,9 g/cm3 olan alaşım hazırlanabilir. Bu durumda özkütleleri 8,9 g/cm3 olan madde nikel de olabilir, demir – gümüş alaşımı da olabilir. (Birden fazla madde aynı özkütleye sahip olabilir.) Demek ki, özkütle yalnız başına tam anlamıyla ayırt edici olma özelliği göstermeyebiliyor. Çoğu zaman maddenin diğer ayırt edici özellikleri de yalnız başına maddeleri tanımaya yetmeyebilir. Buna göre, bir maddenin hangi madde olduğunun anlaşılabilmesi için birden fazla özelliğinin incelenmesi gerekir. 1. Bileşiklerin ayrıştırılması Bazı bileşikler ısı etkisi ile parçalanırlar. Bileşiklerin ısı ile ayrıştırılmasında yeni maddeler oluşur. Kireç taşı olarak bilinen kalsiyum karbonat (CaCO3) ısıtılacak olursa kalsiyum oksit (CaO) ve karbondioksite (CO2) parçalanır. Elektrik Enerjisi ile Ayrıştırma (elektroliz) Elektrik akımı yardımıyla iyonik bağlı bileşikleri elementlerine ayırma işlemine elektroliz denir. Elektrolizle elementlerine ayrıştırılacak madde ya sıvı hâle getirilir ya da sulu çözeltisi hazırlanır. Daha sonra bu çözeltiye bir elektrik akımı uygulanır. Ergimiş sodyum klorür elektroliz edildiğinde sodyum ve klor elementlerine ayrışır Asitli ortamda su elektroliz edildiğinde anottan oksijen, katottan hidrojen gazı açığa çıkar.Açığa çıkan hidrojen gazı oksijenin iki katı kadardır. Asitli ortamda suyun elektrolizi deneyi resimleri 2. Karışımların ayrıştırılması 1. Elektriklenme ile Ayrıştırma 2. Mıknatıs ile Ayrıştırma 3. Öz kütle Farkı ile Ayrıştırma 4. Çözünürlük Farkı ile Ayrıştırma 5. Hâl Değiştirme Sıcaklıkları Farkı ile Ayrıştırma Elektriklenme ile Ayrıştırma Sürtünen bir kısım maddelerin elektriklenme özelliği vardır. Meselâ, yün kazağı çıkarırken saç ve kazak arasında kıvılcım sesleri duyulur. Bu, yün kazağın elektriklendiğini belirtir. Elektriklenen maddeler hafif bazı maddeleri çekerler. Kırmızı pul biber ve yemek tuzu karışımına elektrik yüklü ebonit çubuk yaklaştırıldığında çubuğun pul biberleri çektiği gözlenir. Pul biber yemek tuzundan bu metotla ayrıştırılmış olur. Çivi, toplu iğne, makas, pense gibi maddelerin mıknatıs tarafından çekilir. Bu maddelerin yapısında demir vardır Demir tozu–kükürt karışımı, demirin mıknatıstan etkilenme özelliğinden yararlanılarak ayrıştırılır. Öz kütleleri farklı iki katı karışımı: İki katının da çözünmediği bir sıvıya atılır. Katıların öz kütleleri farklı olduğundan ve sıvıda çözünmediğinden sıvı içerisinde farklı bölgelerde toplanırlar. Kum ve naftalin karışımının ayrılması: Karışım suya atılır. Kumun yoğunluğu sudan fazla olduğundan dibe çöker, naftalinin yoğunluğu sudan az olduğundan suyun üst kısmında kalır. Üstteki naftalin alınır. Geriye su–kum karışımı kalır, su süzülür. Böylece kum naftalinden ayrıştırılmış olur. Öz kütleleri farklı ve birbiri içerisinde çözünmeyen iki sıvı, karışımı ayırma hunisi yardımıyla ayrıştırılabilir. Öz kütlesi büyük olan altta, küçük olan üstte bulunur. Ayırma hunisi, alt kısmında musluk olan kılcal boruya sahip bir cam balondur. Karbontetraklorür-Zeytin yağı–bakır sülfat karışımının ayrılması: Karışım ayırma hunisine konur. Karışım, böyle bir kapta bir müddet dinlendirildiğinde karbontetraklorür en altta, zeytinyağı en üstte faz olarak bulunur. Musluk açılarak karbontetraklorür bitinceye kadar alttaki behere aktarılır. Daha sonra bakır sülfat alınır. Zeytinyağı, ayırma hunisinde kalır. Böylece zeytinyağı–karbontetra klorür - bakır sülfat karışımı ayrıştırılmış olur. 1. Element ve bileşiklerin; I. Kimyasal yollarla yeni özellikte maddelere ayrışırlar. II. Arı maddelerdir. III. Erime süresince sıcaklıkları sabittir. hangileri ortak özellikleridir? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) II ve III 2. X ile Y nin karıştırılmasıyla süspansiyon Y ile Z nin karıştırılmasıyla emülsiyon oluşmaktadır. Buna göre, X, Y, Z maddelerinin fiziksel halleri için aşağıdaki bilgilerden hangisi doğrudur? X Y Z A) Katı Sıvı Gaz B) Sıvı Gaz Katı C) Sıvı Sıvı Gaz D) Gaz Sıvı Gaz E) Katı Sıvı Sıvı 3. Naftalin ve iyot gibi bazı maddeler ısı alış-verişi sırasında katı fazdan direkt olarak gaz fazına geçerler. Aşağıdakilerden hangisi bu olayı ifade eder? A) Erime B) Gazlaşma C) Kaynama D) Buharlaşma E) Süblimleşme 4. X, Y ve Z saf sıvıları her oranda ideal olarak karışabilmektedir. Aynı sıcaklıkta hazırlanan karışımlar için aşağıdaki bilgiler veriliyor. X ve Y karışımının öz kütlesi Y nin öz kütlesinden büyüktür. Y ve Z karışımının öz kütlesi Y nin öz kütlesinden küçüktür. Buna göre X, Y ve Z sıvılarının öz kütleleri hangisinde doğru karşılaştırılmıştır? A) X > Z > Y B) X > Y > Z C) Y > X > Z D) Z > Y > X E)Y > Z > X 5. 1. 0°C 1 atmosfer basınç altında saf su, katı faza geçiyor. Bu olayda, I. Kütlesi II. Molekül yapısı III. Yoğunluğu Niceliklerinden hangileri değişmez? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) l ve II E) II ve III 6. X, Y, Z saf maddelerinin normal basınçta erime ve kaynama sıcaklıkları tablodaki gibidir. Madde Erime nok. (°C) Kaynama nok.(°C) X -110 78 Y -38 357 Z 0 100 Her üç maddenin de aynı fiziksel halde olduğu sıcaklık aşağıdakilerden hangisidir? A)-37°C B) 5°C C) 77°C D) 99°C E) 356°C 7. Yalıtılmış bir kapta bulunan Y sıvısı içerisine daha sıcak olan X katısı atıldığında bir hal değişimi olayı gözleniyor. Buna göre I. X katısı erimiştir. II. Y sıvısı donmuştur. III. Y sıvısı kaynamıştır. önermelerinden hangileri doğru olabilir? A) Yalnız I B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I ve III 8. 1 atmosfer basınç altında saf X katısının iki ayrı örneği özdeş ısıtıcılar ile ısıtılırken sıcaklık-ısı değişimleri grafiklerdeki aşağıdaki gibidir. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi doğrudur? A) II nin kütlesi daha büyüktür. B) Erime sıcaklıkları eşittir. C) II nin erime süresi I in 2 katıdır. D) Q cal. ısı aldıklarında sıcaklıkları eşittir. E) Tamamen erimeleri için gereken ısı II nin daha büyüktür. 9. Aşağıda 100 gramlık X katısının sıcaklık zaman grafiği verilmiştir. Aynı maddenin 50 gramı ısıtıcının gücü iki katma çıkarılarak aynı şartlarda ısıtılırsa, I. Madde erimeye 30° C de başlar. II. Erime süresi 5 dakika kadar olur.. III. 15. dakikada madde tamamen sıvıdır. IV. 80° C'de kaynamaya başlar. Verilenlerden hangileri doğrudur? A) I ve II B) II ve III C) I ve III D) I, II, III ve IV E) l ve IV 3 10. 50 cm zeytinyağı ile 50 gram su karıştırılınca, oluşan karışım için I. Kütlesi 100 gramdır. II. Hacmi 100 cm3'tür. III. Öz kütlesi 0.95 gr/cm3'tür. hangileri doğrudur? (dsu=1g/cm3, dzyağı=0,9g/cm3) A) Yalnız I B) Yalnız II C) I ve III D) II ve III E) I, II ve III Örnek Sorular 1. Aşağıdakilerden hangilerinin saf (arı) madde, hangilerinin karışım olduğunu yanlarına yazarak belirtiniz. Limonata su tuzlu su hava 2. Aşağıdaki karışımlardan hangisi çözelti değildir? A. şekerli su B. tuzlu su C. kolonya D. ayran 3. Aşağıdakilerden hangisi atom çekirdeğinin yapısıyla ilgili bir kavram değildir? I. Elektron II. Proton III. Nötron IV.İzotop A. Yalnız I B. Yalnız IV C. II ve III D. II ve IV 4. Aşağıdaki sembol ve formüllerden hangisi bir bileşiğe aittir? A. Ag B. Cu C. CO D. Co 5. I. Metallerin çoğu periyodik çizelgenin sol tarafında bulunur. II. Oksijen atomu bir ametal olup periyodik çizelgenin sağ tarafında bulunur. III.Demir ve bakır elementleri ametal sınıfına girer. IV. Soy gazlar periyodik çizelgenin en son gurubunda (8A) bulunur. Yukarıda belirtilen yargılardan hangileri yanlıştır? A. Yalnız I B. Yalnız III C. II ve III D. III ve IV